共同研究
軸対称振動計算(Heベッセル付き，固定無し)
目次
解析について
計算内容
ANSYSを用いて，超伝導空洞の機械振動のモードを軸対称二次元モデルで計算しました．ここでは，Heベッセルを含んだ計算です．Heベッセルと空洞本体は，どこも固定していません．
この解析を行ったときのメッシュの様子を次に示します．あまり細かくメッシュを制御していないため，粗いメッシュとなっています．ただ，2次要素を使っているのでメッシュが粗くても，ある程度の精度は確保できていると考えています．本当は，メッシュサイズと収束の関係を調べるべきですが，時間の都合で後回しにします．
様々なファイル
今後の参考のために，計算に使った様々なファイルを載せておきます．私自身が紛失しないようにするためでもあります．
形状に関するファイル
- 二次元断面図(cavity5.dwg) AutoCADのファイル．
- 三次元の組み立て図(ichiro.iam, ichiro.sat) *.iamはAutodesk Inventor，*.satはANSYS DesignModeler用に使っています．
- Parasolidテキストファイル(surface_model.x_t) 実際にANSYSで読み込む2次元軸対称モデルです．DesignModelerを使って，三次元の*.satファイルを二次元サーフェースモデルに変換したものです．変換方法の詳細は，「ANSYS DesignModeler」に書いています．
ANSYSの計算に関するファイル
- 材料物性値のファイル(material.txt)
- ANSYSのデータベースファイル(ansys.db) メッシュ生成までデータベースファイルです．
計算結果処理に関するファイル
- バッチ処理プログラム(output.ans) 計算結果をテキストファイルや図，アニメーションにするためのプログラムです．ANSYSのメインメニューのファイル→インプットファイルの読込を使い実行させます．
- 周波数のリスト処理(forHTML_freq.pl) HTMLを書くために，処理するパールのプログラムです．
計算結果ファイル
- 形状に関する出力(geometry.txt)
- 周波数情報(frequency.txt)
- ノード情報(nlist.txt)
- エレメント情報(elist.txt)
- 振動の振幅情報(vib_data.lzh) LZHで圧縮していますので，解凍する必要があります．
各モードの振動の様子
図をクリックすると，アニメーション(半周期分)を見ることができます．
| モード1 (201.14Hz) | モード2 (315.33Hz) |
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| モード3 (496.15Hz) | モード4 (592.97Hz) |
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| モード5 (762.82Hz) | モード6 (796.71Hz) |
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| モード7 (946.28Hz) | モード8 (991.08Hz) |
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| モード9 (1079.43Hz) | モード10 (1251.14Hz) |
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| モード11 (1404.44Hz) | モード12 (1955.26Hz) |
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| モード13 (1997.45Hz) | モード14 (2052.84Hz) |
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| モード15 (2113.67Hz) | モード16 (2169.87Hz) |
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| モード17 (2218.34Hz) | モード18 (2255.37Hz) |
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| モード19 (2278.14Hz) | モード20 (2351.87Hz) |
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| モード21 (3096.13Hz) | モード22 (3768.76Hz) |
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| モード23 (4576.36Hz) | モード24 (4615.64Hz) |
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| モード25 (4634.1Hz) | モード26 (4655.06Hz) |
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| モード27 (4692.48Hz) | モード28 (4697.15Hz) |
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| モード29 (4744.51Hz) | モード30 (4779.72Hz) |
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| モード31 (4821.9Hz) | モード32 (4845.5Hz) |
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| モード33 (5096.53Hz) | モード34 (5133.46Hz) |
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| モード35 (5188.18Hz) | モード36 (5248.08Hz) |
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| モード37 (5318.15Hz) | モード38 (5385.38Hz) |
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| モード39 (5458.19Hz) | モード40 (5521.44Hz) |
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| モード41 (5575.69Hz) | モード42 (5711.41Hz) |
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| モード43 (5756.62Hz) | モード44 (5802.27Hz) |
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| モード45 (5891.79Hz) | モード46 (5965.42Hz) |
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| モード47 (6066.27Hz) | モード48 (6099.41Hz) |
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| モード49 (6177.09Hz) | モード50 (6260.4Hz) |
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| モード51 (6364.39Hz) | モード52 (6482.05Hz) |
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| モード53 (6564.09Hz) | モード54 (6590.08Hz) |
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| モード55 (6699.18Hz) | モード56 (6809.59Hz) |
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| モード57 (6863.16Hz) | モード58 (6925.57Hz) |
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| モード59 (6967.58Hz) | モード60 (7014.55Hz) |
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| モード61 (7040.31Hz) | モード62 (7043.91Hz) |
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| モード63 (7064.25Hz) | モード64 (7082.84Hz) |
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| モード65 (7102.54Hz) | モード66 (7124.67Hz) |
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| モード67 (7150.53Hz) | モード68 (7153.37Hz) |
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| モード69 (7182.98Hz) | モード70 (7220.81Hz) |
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| モード71 (7252.75Hz) | モード72 (7266.46Hz) |
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| モード73 (7320.43Hz) | モード74 (7330.66Hz) |
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| モード75 (7384.03Hz) | モード76 (7458.17Hz) |
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| モード77 (7478.03Hz) | モード78 (7544.77Hz) |
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| モード79 (7640.03Hz) | モード80 (7712.04Hz) |
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計算手順
最初に計算した方法
最初，以下の手順で，この計算を行った．
- AutoCADで断面図を作成する．
- Autodesk Inventorを使い，AutoCADの断面図をANSYSで読み込み可能な図面に変換する．変換方法はの詳細は，「ANSYS :: DesignModeler」を見る．
- ANSYSのclassic環境で，軸対称構造の振動解析を行う．詳細手順は，ANSYS振動解析のメモのclassic環境の軸対称解析に書いてある．
- 必要なテキストファイルと図，アニメーションを作成する．このバッチファイルを実行させれば，必要なファイルを得ることができる．
検証ための再計算
検証，他の目的で同じ計算を行いたければ，次の通りにする．
- ANSYSの稼働するPCの適当な場所に，計算用のディレクトリーを作成する．
- 計算用のディレクトリーにアニメーションファイル格納のためのサブディレクトリー「anime」を作成する．
- 計算に必要なファイルを作成したディレクトリーにダウンロードする．
- 形状を記述したParasolidテキストファイル(surface_model.x_t)をダウンロードする．
- メッシュ生成まで記述したANSYSのデータベースファイル(ansys.db)をダウンロードする．
- 計算結果をテキストファイルや図，アニメーションにするためのバッチ処理プログラム(output.ans)をダウンロードする．
- これらのダウンロードしたファイルがあるディレクトリーをワーキングディレクトリーとしてANSYSを立ち上げる．ワーキングディレクトリーは，ANSYS Product Launcherで設定できる．
- 計算を実行させる．
- メインメニューのファイル→ファイルを指定してDBを読込を選択する．
- ダウンロードしたデータベースファイル「ansys.db」を選択して，OKボタンを押す．
- ANSYSメインメニューのソリューション→解析の実行→現荷重ステップをクリックする．
- いろいろなメッセージが表れるが，適当にボタンを押すと計算が終了する．
- 計算結果をファイルにまとめる．
- メインメニューのファイル→インプットファイルの読込を選択する．
- ダウンロードした出力のためのバッチファイル「output.ans」を指定する．
- 解析完了．