Nastran 利用の手引
東京工業大学学術国際情報センター
2017.04
目次
Nastran 利用の手引き 1 1. はじめに 1 1.1 利用できるバージョン 1 1.2 概要 1 1.3 マニュアル 2 1.4 テクニカルサポートIDの取得について 2 2. TSUBAME での利用方法 2 2.1 Nastran の実行 2 (1) TSUBAMEにログイン 2 (2) バージョンの切り替え 3 (2) インタラクティブ実行 3 2.2 PBSによるバッチ投入 3 (1).シングルジョブ 3 (2).MPIジョブ 4 2.3 GPU 計算 4 2.4 ライセンス使用状況の確認 4 2.5 使用上の注意事項 4 3. ファイルについて 5 4. 入力データ作成の方法 54.1 Executive Control section(EC) 7
4.2 Case Control section(CC) 8
4.3 Bulk Data section(BD) 9
5. 例題 片持ち梁の計算 12 5.1 静解析 12 5.2 固有値解析 16 6. (付録) NASPLOT簡易マニュアル 18 6.1 概要 18 6.2 機能 18 6.3 実行方法 18 6.3.1 実行手順 19 6.3.2 実行方法 19 6.4 データ作成方法 19 6.4.1 一般規定 19 6.4.2 機能1: 振動モード図 20 6.4.3 機能1: 周波数応答変位図(モーダル法) 22 6.4.4 機能2: 周波数応答解析 23 6.5 データ例 24 6.5.1 機能1: 振動モード図 24 6.5.2 機能1: モーダル周波数応答変位図 26 6.5.3 機能2: 周波数応答結果 29
7. (付録) 並列計算について 32
7.1. 領域分割 32
7.2. 入力ファイルの作り方 32
7.3. 並列計算の注意点 33
Nastran 利用の手引き
1. はじめに
本書は，Nastran を東京工業大学学術国際情報センターの TSUBAME で利用する方法について説明しています． また，TS UBAME を利用するにあたっては，「TSUBAME利用の手引き」もご覧下さい． 利用環境や注意事項などが詳細に記述されて おります． エムエスシーソフトウェア株式会社では MSC 製品に関するWebページを公開しています． 次のアドレスを参照してください． http://www.mscsoftware.com/ （米国本社） http://www.mscsoftware.co.jp/ （日本エムエスシー）1.1 利用できるバージョン
TSUBAMEで利用可能なバージョンは次の通りです． アプリケーション名 バージョンNastran 2010(MD Nastran), 2011(MD Nastran), 2012.2, 201
3, 2013.1, 2014.1, 2016.1
1.2 概要
Nastran(NASA STRuctural ANalysis)は， 有限要素法による汎用大型構造解析プログラムです． Nastranは下記の適用分野を含めて幅広く利用されています． • 航空宇宙産業 • 自動車 • 造船 • 重機械 • 原子炉機器 • 土木建設 • 電気 • 精密機械 • 石油化学 • 医学 Nastranは汎用大型構造解析プログラムですので， いろいろな使い方ができます． • 設計仕様が目的に適合しているか確認する • 現実には作れない(ありえない)条件の計算を行なう • 最適な構造を作る過程で，試験回数(実試験体を作成する回数)を計算で補う Nastranでは目的にあわせた様々な使い方ができます． 計算を行う場合には，目的にあわせて求解の方法を仮定してNastra nが取り扱える様にモデル化を行い， 入力データを作成します． モデル化については下記項目があります． • 計算範囲の決定 • 荷重のモデル化 • 境界のモデル化 • 構造のモデル化 適用分野が異なっても，求めるものが同じ場合には同一の解析機能を使用して計算します． 例えば，対象物の固有振動数を 求める場合，自動車の設計でも原子炉機器の設計でも固有値解析の機能での計算が可能です． Nastranは下記の解析機能などがあります． Nastran 利用の手引き
• 静解析 • 慣性リリーフを伴う静解析 • 線形座屈解析 • 固有モード解析 • 直接複素固有値解析 • モーダル複素固有値解析 • 直接周波数応答解析 • モーダル周波数応答解析 • 直接過渡応答解析 • モーダル過渡応答解析 • 応答スペクトル • 周期対称性解析 • スーパーエレメント解析 • モード合成法 • 幾何学的非線形解析(大変形，初期荷重など) • 材料非線形解析(塑性など) • 境界非線形解析(接触など) • 非線形過渡応答解析 • 伝熱解析(熱伝導解析) • 流体/構造相互作用 • 流体・構造連成 • 流力弾性流体要素 • 付加流体質量法 • 音響連成 • 設計感度解析 • 設計最適化解析
1.3 マニュアル
MSC / MD Nastran Docs （mscsoftware.com）
1.4 テクニカルサポートIDの取得について
テクニカルサポートIDを取得することにより，ドキュメントやセミナー情報等の 知識ベースの参照，ポータル経由での問い合わ せなどが利用できるようになります． テクニカルサポートIDの取得を希望される場合には お問い合わせフォーム よりMSC製品のテクニカルサポートID希望と明記 してお問い合わせ下さい．2. TSUBAME での利用方法
2.1 Nastran の実行
(1) TSUBAMEにログイン
次のコマンドを入力し，TSUBAMEにログインします． 1.3 マニュアル$ ssh login-t2.g.gsic.titech.ac.jp -l USER-ID
備考
• -l USER-ID の -l は数字の1ではなくアルファベットLの小文字です．(2) バージョンの切り替え
特にバージョンの指定がない場合は， バージョン 2016.1 が起動するようになっています．備考
バージョン 2013.1 より前のバージョンは，2014年8月のTSUBAMEのOSアップグレード前に導入されたものとなります ． 2014年 8 月以降の TSUBAME の環境では，正常動作しない可能性がありますのでご注意ください． ○バージョン2014.1を使用する場合<bash 系の場合> $ export PATH="/usr/apps.sp3/isv/nastran/nastran2014.1/bin/:${PATH}"
<csh 系の場合> % setenv PATH "/usr/apps.sp3/isv/nastran/nastran2014.1/bin/:${PATH}"
○バージョン2010～2013.1の場合 ・バージョン2013.1
<bash 系の場合> $ export PATH="/usr/apps.sp3/isv/nastran/nastran2013.1/bin/:${PATH}"
<csh 系の場合> % setenv PATH "/usr/apps.sp3/isv/nastran/nastran2013.1/bin/:${PATH}"
・バージョン2013
<bash 系の場合> $ export PATH="/usr/apps/isv/nastran/nastran2013/bin/:${PATH}"
<csh 系の場合> % setenv PATH "/usr/apps/isv/nastran/nastran2013/bin/:${PATH}"
・バージョン2012.2
<bash 系の場合> $ export PATH="/usr/apps/isv/nastran/nastran20122/bin/:${PATH}"
<csh 系の場合> % setenv PATH "/usr/apps/isv/nastran/nastran20122/bin/:${PATH}"
・バージョン2011
<bash 系の場合> $ export PATH="/usr/apps/isv/nastran/mdnastran2011/bin/:${PATH}"
<csh 系の場合> % setenv PATH "/usr/apps/isv/nastran/mdnastran2011/bin/:${PATH}"
・バージョン2010
<bash 系の場合> $ export PATH="/usr/apps/isv/nastran/mdnastran2010/bin/:${PATH}"
<csh 系の場合> % setenv PATH "/usr/apps/isv/nastran/mdnastran2010/bin/:${PATH}"
(2) インタラクティブ実行
次のコマンドで実行します． $ nast20161 <入力ファイル> <Nastran オプション> 以降，バージョン2016.1 を使用する場合以外は，次のようにnast20161コマンドを 読み替えてください． バージョン2014.1： nast20141 バージョン2013.1： nast20131 バージョン2013： nast20130 バージョン2012.2： nast20122 バージョン2011： mdnast20111 バージョン2010： mdnast201012.2 PBSによるバッチ投入
(1).シングルジョブ
(2) バージョンの切り替え(a).投入シェルスクリプト準備（スクリプト名： test_nastran.sh） #!/bin/sh cd ${PBS_O_WORKDIR} nast20161 <入力ファイル> <Nastran オプション> (b).実行権限付与 $ chmod +x test_nastran.sh (c).ジョブ投入 $ t2sub <グループ，キュー等指定> test_nastran.sh
(2).MPIジョブ
(a).投入シェルスクリプト準備（スクリプト名： test_nastran.sh） #!/bin/sh cd ${PBS_O_WORKDIR}nast20161 <入力ファイル> parallel=<CPU数> <Nastran オプション> (b).実行権限付与
$ chmod +x test_nastran.sh (c).ジョブ投入
$ t2sub -l select=1:ncpus=<CPUS数> <グループ，キュー等指定> test_nastran.sh
備考
NastranのMPIジョブはノード内並列のみ対応しています．
2.3 GPU 計算
バージョン2012.2からGPU計算に対応しています．
GPU 計算は，次のように gpuid オプションを指定して行います． $ nast20161 <入力ファイル> gpuid=0 <Nastran オプション>
バージョン2012.2の場合は，事前に CUDA 4.0 の環境設定を行う必要があります． $ source /opt/cuda/4.0/cuda.sh
2.4 ライセンス使用状況の確認
TSUBAME 全体で同時利用できるユーザ数には上限(10まで)があります． 次のコマンドにより，ライセンス利用状況を確認で きます．
$ lmutil lmstat -S MSC -c 27010@t2zlic01
2.5 使用上の注意事項
• 並列実行されることを意識してデータを作成しないと，並列化のメリットを得られません． 通常は並列実行の指定は避け て下さい． • PATRANで入力データを作成した時は，拡張子が'.bdf'となります． '.dat'に変更するようにして下さい． • NASTRAN実行前に，指定した'.op2'ファイルが存在しないことを確認して実行するようにして下さい． (2).MPIジョブ• NASTRANには，固有の単位系はありません． 整合性の取れた単位を用いる必要があります．
• PATRANで静解析のポスト処理を行なう場合サブケースの指定が必要です． 指定を行なわないとPATRANで形状図も 表示されませんので注意して下さい．
• Implicit Nonlinear (SOL 600) User's Guideは，必ず読んで下さい．
• NASTRANの実行が終了したら，必ず計算結果ファイル(*.f06)の中身を確認して下さい ('FATAL'，'WARNING'，'ERRO R'がないか確認する)．PATRANで入力データを作成したからといって， 正常終了するとは限りません(例えば，要素がね じれている，要素が歪んでいるなど)．
• plotps を利用する場合， LD_LIBRARY_PATH は/usr/apps/isv/nastran/mdnastran2011/md20111/linux64 のみを通すようにしてください． シェルの設定ファイルに記載するか，export コマンドを利用してください． 以下に expor t コマンドによる実行例を示します． $ export LD_LIBRARY_PATH=/usr/apps/isv/nastran/mdnastran2011/md20111/linux64
3. ファイルについて
入力ファイル ファイル拡張子のデフォルトは，'.dat'です．PATRAN(汎用プリポストプロセッサ)は， その出力としてNASTRANの入力データ が生成されます．但し，ファイル拡張子は'.bdf'で作成されるので， '.dat'に変更します．入力データにおいてINCLUDE文を指 定している場合は， 参照するデータも全てインタラクティブノード上に用意する必要があります． output2ファイル(.op2) PATRANのポスト処理用ファイルです． xdbファイル PATRANのポスト処理用ファイルとして利用できます． xdbファイルでないとPATRANでポスト処理が行なえない場合があり ます． リストファイル リストファイルとして以下に示すファイルが必ず出力されます． .f06 ：解析結果の出力 .f04 ：実行サマリ出力 .log ：計算のログ出力 パンチファイル 計算結果の出力指定時にパンチ出力を指定すると，カード形式(*)でファイルを作成します． ファイルに出力します． （*） データを紙のカードで入力していた名残でデータをカードと呼びますので説明内にあるデータカード， カード等の単語は データと読みかえて下さい． カード1枚がデータ1行に相当します プロットファイル 入力データでプロットファイルを指定した場合に出力されます． ファイル拡張子 NASTRANの主なファイル拡張子を以下に示します． ジョブが同一のディレクトリで複数回実行されると，前回の出力ファイルには連続番号が与えられます． 連続番号はファイル名 の後に付加される整数であり，整数が同じであれば同一ジョブの出力となります． 例として作成された順にファイルリストを示 します． v2401.f04 v2401.f06 v2401.f04.1 v2401.f06.1 v2401.f04.2 v2401.f06.2 v2401.f04.3 v2401.f06.34. 入力データ作成の方法
NASTRANデータの特徴 NASTRANの入力データの特徴と構成を示します． 3. ファイルについて• 入力データはテキストファイルで作成する • データが別のデータを参照している場合が多く，参照されたデータも別のデータを参照している場合がある • 内容別のセクションに分けられている • セクションは順番が決められている • データカードはほとんどの場合，順序が自由である • 種々の座標系がある(直交座標系，円筒座標系，球面座標系) • データフォーマットが数種類ある(小フィールド書式，大フィールド書式，フリーフィールド書式) データはかなり自由に設定できる反面，画一性が無くなりがちです． NASTRANデータの構成 NASTRANの入力データには下記の5つのセクションがあります． • NASTRAN statements
• File Management section • Executive Control section(EC) • Case Control section(CC) • Bulk Data section(BD)
NASTRANの入力データの構成は，内容別のセクションに分けられていて， セクションは順番が決められています．次頁に各 セクションごとの入力項目を示します． 入力項目に対応するカードを記述することでデータが作成できますので， データ作成 手順の一つとして参考にして下さい． セクション毎の入力項目 • NASTRAN statements(省略可) 実行時のパラメータをコントロールします．
• File Management section(省略可) データベースのサイズと割当をコントロールします．
• Executive Control section(EC)
実行条件，解析機能，DMAP操作を指定します． • 実行打ち切り時間の指定 • 診断結果出力の指定 • 解析機能の指定 • DMAP操作 このセクションの最後にCENDを指定します． • Case Control section(CC)
計算条件の選択，タイトル，結果出力等の設定を行ないます．サブケース毎に計算条件を選択できます． 選択は，Bulk Data s ectionで定義されたデータから行ないます． • タイトルの設定 • 問題制御指定の選択 • 荷重の選択 • 拘束，境界条件の選択 • 結果出力の設定 • NASPLOT用データ • Bulk Data section(BD)
細かいデータは全てここで定義され，Case Control sectionで選択されます． このセクションの最初にBEGIN BULKを指定 します．
• パラメータ • 物性値データ • 問題制御データ • 荷重データ • 拘束，境界条件のデータ • 構造データ(節点，要素) 必ず，データの終りには，ENDDATAを指定します．
4.1 Executive Control section(EC)
下記に例を示します．
1 ASSIGN OUTPUT2='ex1.op2',UNIT=12
2 ID NASTRAN,V707 3 TIME 10 <-- 実行打ち切り時間(分) 4 SOL 101 <-- 解析機能設定 5 CEND 通常に使用するカードは，以下の4枚です． 1 ASSIGN OUTPUT2='ex1.op2',UNIT=12(任意) NASTRANのポストプロセッサ(PATRAN)標準出力ファイル名(例では，ex1.op2)を指定します． UNIT=12は固定．.xdbファイ ルのみを使用してポスト処理を行なう場合は指定不要． PATRANで入力データを作成すると，1行目のように作成されます．1 行目を省略すると， デフォルトでex1.op2で上書きモードで割り当てられます(V70.5は省略不可)． ASSIGN OUTPUT2='ex 1.op2'，UNIT=12，STATUS='UNKNOWN'としておくと，実行の度にop2ファイルが上書きされます． (※ 正確には，ASSIGN 文は File Management Section です)
2 ID a,b (任意) ジョブ識別用で任意指定です(計算には影響を与えません)． aとbは8文字以内のブランクを含まない英数字 を入力します． 3 TIME m (デフォルトm=1) 最大CPU使用時間(単位は分)を指定します． 4 SOL n (必須) 解析機能を指定します． このカードは必須で1枚のみ入力します． nの番号は下記の番号表を御参照下さい ． 番号 解析機能 100 ユーザDMAP作成時の前処理指定 101 線形静解析 101 定常熱伝導解析 103 振動固有値解析 105 座屈固有値解析 106 静的非線形解析 107 直接法複素固有値解析 108 直接法周波数応答解析 109 直接法過渡応答解析 110 モーダル法複素固有値解析 111 モーダル法周波数応答解析 112 モーダル法過渡応答解析 114 周期対称法を用いた静解析 115 周期対称法を用いた振動固有値解析 118 周期対称法を用いた直接法周波数応答解析
129 非線形過渡応答解析
153 定常非線形熱伝導解析
159 非定常熱伝導解析
200 設計最適化
4.2 Case Control section(CC)
下記に例を示します．
1 TITLE = STATIC ANALYSIS SOL101 : タイトル
2 SUBTITLE = BAR BENDING : サブタイトル
3 SUBCASE 1
4 LABEL = CASE 1 (GID:111 FORCE:1.0) : ラベル
5 LOAD = 1000 : 荷重 6 SPC = 2000 : 拘束，境界条件 7 OUTPUT 8 SET 1 = 101, 103, 104 THRU 106 9 DISPLACEMENT = 1 : 結果出力 10 STRESS = ALL : 同上 • タイトル，サブタイトル，ラベル(1，2，4行目) 出力リストの各ページの先頭行から3行，TITLE，SUBTITLE，LABELの順に出力されます． 使用できる文字は英数字です(日 本語は不可)． 省略した場合は空白行が出力されます．計算に影響は与えません． • 解析ケース指定(3行目) 本例では，計算上は不要です．PATRANでポスト処理をする為にのみ指定します． • 問題制御 静解析では，問題制御のカードは使用する必要がありません． 座屈解析，固有値解析，周期対称法解析，動解析，周波数応 答解析，ランダム応答解析， 過渡応答解析，非線形解析，感度解析，最適化解析等の解析を行う場合に必要です． 計算に必 要な条件を選択，指定します．下記に選択可能なカードの一部分を示します． 項目 説明 METHOD 実固有値抽出法 CMETHOD 複素固有値抽出法 DYNRED 動的縮退 TSTEP 過渡応答時聞刻み IC 過渡応答初期条件 SDAMPING 構造減衰 FREQUENCY 周波数応答に用いる周波数 TEMPERATURE 初期温度，温度依存の材料特性 • 荷重(5行目) 荷重を選択します．下記に選択可能なカードの一部分を示します． 項目 説明 LOAD 静的荷重 DLOAD 動的荷重 TEMPERATURE 温度荷重 • 拘束，境界条件(6行目) 下記のカードで拘束条件を選択することにより，境界条件を定義できます． 4.2 Case Control section(CC)
項目 説明 MPC 多点拘束 SPC 単点拘束 • 結果出力(7～10行目) 結果の種類に出力範囲を設定することで出力指定になります． 下記に選択可能なカードの一部分を示します． 項目 説明 DISPLACEMENT 節点の変位，固有ベクトル VELOCITY 節点の速度 ACCELERATION 節点の加速度 VECTOR 節点の固有ベクトル(DISPLACEMENTと同じ) ELFORCE 要素力 STRESS 要素の応力 SPCFORCES 節点の拘束点反力 OLOAD 静解析における節点の負荷荷重 GPFORCE 節点力のつり合い THERMAL 温度分布解析における節点の温度 OTIME 過渡応答解析における出力の時間を指定 OFREQUENCY 周波数応答解析における出力の周波数を指定 TSTEP 問題制御と同一のデータだが時間刻み分の出力指定にな る MODES 固有値解析で，低次から何個の固有ベクトル，応力などを 出力するか指定 出力範囲は，SETで定義して部分指定する，もしくはALLを指定して全てを選択する2種類の指定が行なえます． 例の"SET 1 =101, 103, 104 THRU 1O6"は，DISPLACEMENTで参照され， 節点番号の101,103,104～106を指定しています．節点 番号とはBulk Data section内にある， 節点データの識別番号(GID)です．
NASPLOT用データ
6章(付録)に，NASPLOTを使用する場合の入力例が記載されています． サブケースで計算したい時は，以下のように指定します．
1 TITLE = STATIC ANALYSIS SOL101 : タイトル
2 SUBTITLE = BAR BENDING : サブタイトル
3 OUTPUT
4 SET 1 = 101, 103, 104 THRU 106
5 DISPLACEMENT = 1 : 結果出力
6 STRESS = ALL : 同上
7 SUBCASE 1
8 LABEL = CASE 1 (GID:111 FORCE:1.0) : ラベル
9 LOAD = 1000 : 荷重(サブケース1)
10 SPC = 2000 : 拘東，境界条件
11 SUBCASE 2
12 LABEL = CASE 2 (GID:111 FORCE:2.0) : ラベル
13 LOAD = 1001 : 荷重(サブケース2)
14 SPC = 2000 : 拘束，境界条件
形状及び境界条件が同じで，荷重条件だけを数ケースサーベイしたい時などに便利です． なお，SUBCASE1，SUBCASE2共 通で，変位と応力が出力されます．
4.3 Bulk Data section(BD)
下記に例を示します． 1 BEGIN BULK 2 $ 3 $ PARAMATER : パラメータ 4 $ 5 PARAM, POST, -1
6 PARAM, AUTOSPC, YES
7 $ 8 $ PROPERTY : 物性値データ 9 $ 10 PBAR, 1000, 1000, 9.0, 30.75, 30.75 11 MAT1, 1000, 1.96E+4, , 0.3, 8.01-10 12 $ 13 $ LOAD : 荷重データ 14 $ 15 FORCE, 1000, 111, , 1.0, 1.0, 0.0, 0.0 16 $ 17 $ BOUNDARY : 境界データ 18 $ 19 SPC1, 2000, 123456, 101, 20 SPC1, 2000, 246, 102, THRU, 111 21 SPC1, 2000, 3, 102, THRU, 111 22 $ 23 $ MODEL : 構造データ 24 $ : 節点 25 GRID, 101, , 0.0, 0.0, 0.0 26 GRID, 102, , 0.0, 0.0, 50.0 27 GRID, 103, , 0.0, 0.0, 100.0 28 GRID, 104, , 0.0, 0.0, 150.0 29 GRID, 105, , 0.0, 0.0, 200.0 30 GRID, 106, , 0.0, 0.0, 250.0 31 GRID, 107, , 0.0, 0.0, 300.0 32 GRID, 108, , 0.0, 0.0, 350.0 33 GRID, 109, , 0.0, 0.0, 400.0 34 GRID, 110, , 0.0, 0.0, 450.0 35 GRID, 111, , 0.0, 0.0, 500.0 36 $ : 要素 37 CBAR, 101, 1000, 101, 102, 0.0, 1.0, 0.0 38 CBAR, 102, 1000, 102, 103, 0.0, 1.0, 0.0 39 CBAR, 103, 1000, 103, 104, 0.0, 1.0, 0.0 40 CBAR, 104, 1000, 104, 105, 0.0, 1.0, 0.0 41 CBAR, 105, 1000, 105, 106, 0.0, 1.0, 0.0 42 CBAR, 106, 1000, 106, 107, 0.0, 1.0, 0.0 43 CBAR, 107, 1000, 107, 108, 0.0, 1.0, 0.0 44 CBAR, 108, 1000, 108, 109, 0.0, 1.0, 0.0 45 CBAR, 109, 1000, 109, 110, 0.0, 1.0, 0.0 46 CBAR, 110, 1000, 110, 111, 0.0, 1.0, 0.0 47 $ 48 ENDDATA 例の2～4行の様に，先頭が"$"の行はコメントです． この例の節点データ(例の25～35行)は座標系を定義するフィールドが空白ですので， 節点の座標は基本座標系で定義され ます(基本座標系は3次元の直交座標系で NASTRANのデフォルト座標系になっています． 基本座標系のIDは0番なので座 標系のIDを入力するフィールドに0か空白を設定した場合に適用されます)． 基本座標系で全てのデータを定義しても良いのですが，NASTRANでは局所的に座標系を定義できますので 構造に適した座 標系を使用することによりデータ作成を効率的に行なうことができます． 座標系は直交座標系，円筒座標系，球面座標系が使え， これらの座標系は基本座標系において定義します． 座標系定義は「クイックリファレンスガイド」のCORDカードの部分で説明されていますので御参照下さい． 4.3 Bulk Data section(BD)
入力データフォーマット
Bulk Data Sectionのカードは，下記の3フォーマットがあります． • 小フィールド • 大フィールド • フリーフィールド 「MSC/NASTRAN入門マニュアル」の3章に説明がありますので御参照下さい． よく使用されると思われる小フィールドのみ 説明します． • 小フィールドのフォーマット • データの1行は，80カラム • カードは，8カラムを1フィールドとする • 1フィールドと10フィールドは必ず左寄せに入力する 良く使用するカードを下記に示します． パラメータ 項目 説明 PARAM,POST,-1: ポスト処理用データ(.op2)出力指定(*1) PARAM,POST,O: ポスト処理用データ(.xdb)出力指定(*1) PARAM,AUTOSPC,YES: 非結合自由度の拘束設定 (*)PATRANは，.op2と.xdbの両方をサポートしています． .op2ファイルはPATRANでDBファイルを作成すれば削除できます が， .xdbファイルはPATRAN起動の度に読み込む必要があります(.xdbファイルを保管しておく必要がある)． .xdbファイルで なければポスト処理が行なえないような場合以外は使用を避けた方が良いでしょう． 詳細は「クイックリファレンスガイド」を御参照下さい． • 物性値データ 項目 説明 PBAR 梁要素の形状特性 PBEAM ビーム要素の形状特性 PSHELL シェル要素の形状特性 PSOLID ソリッド要素の形状特性 MAT1 材料特性(弾性) MATS1 材料特性(応力依存のテーブルを設定) • 問題制御データ 項目 説明 EIGRL 実固有値抽出データ定義(ランチョス法を使用) EIGC 複素固有値抽出データ定義 DYNRED 動的縮退用データ指定 TSTEP 解法と出力に対する時間刻み幅を指定 • 荷重データ 項目 説明 FORCE 集中荷重 RFORCE 遠心力荷重 GRAV 加速度荷重 SPCD 強制変位指定
PLOAD4 要素表面への圧力荷重 TEMP 節点温度 • 拘束，境界条件のデータ 項目 説明 SPC1 単点拘束 MPC 多点拘束(2つ以上の自由度間の線形関係を定義) • 構造データ(節点，要素) 項目 説明 GRID 節点 SPOINT スカラー点 CBAR 一様断面梁要素 CBEAM 汎用ビーム要素 CTRIA3 三角形シェル要素 CQUAD4 四角形シェル要素 CTETRA 四面体ソリッド要素 CPENTA 五面体ソリッド要素 CHEXA 六面体ソリッド要素 CMASS2 スカラー質量要素 CONM2 集中質量要素 CELAS2 スカラーバネ要素 データはテキスト形式のファイルですので，vi等のテキストエディタで作成できます． EC，CCの作成はテキストエディタでも作 成できますが，BDの構造データはモデルが大きい場合や， 複雑な場合は作成するデータが増加しますので，テキストエディタ での作成は現実的ではありません． このような場合には，自作の形状作成プログラム，データ作成を支援するアプリケーション の使用をお勧めします． TSUBAMEでは，グラフィックプリ・ポストプロセッサPATRANが利用できますのでデータ作成，結果の 可視化に御利用下さい．
5. 例題 片持ち梁の計算
5.1 静解析
図の様な部材の曲げに対する強度を調べます． この部材は下記の材料で作成されています． 物性値(材料特性) 鉄 -項目 値 ヤング率 1.96×10^4 kg/mm^2 ポアソン比 0.3 質量密度 8.01×10^-10 kg・s^2/mm^4 計算の仮定を行います． • 部材全体を計算対象とする • 上端に1.0kgの荷重をかける • 下端を完全に固定する • 計算の結果は変位量によって評価する モデル化を行ない，計算条件を決定します． 5. 例題 片持ち梁の計算• 荷重 1.0kgの荷重は集中荷重とします • 境界条件 下端の自由度X, Y, Z,θx,θy,θzを拘束する 計算対象の変形に必要のない自由度Y,θx,θzを拘束する せん断変形と仮定 し自由度Zを拘束する • 構造 梁要素でモデル化し，形状は断面積，断面2次モーメントで考慮する長さ方向に10分割のメッシュを作成する 梁要素を使用するために形状特性を定義する必要があります． 今回の計算では断面積と断面2次モーメントが必要になりま すので下記の計算で求めます． 断面積の計算 A = BH - bh = 5×5 - 4×4 = 9.0 mm^2 5. 例題 片持ち梁の計算
断面2次モーメントの計算 I = BH^3-bh^3/12 = 5×5^3-4×4^3/12 = 30.75 mm^4 形状特性 項目 値 断面積 9.0 mm^2 断面2次モーンメント 30.75 mm^4 以下にデータを示します．この例題は，第2章のデータ作成の例題と同一データです(CCは一部の変更があります)． なお，/us r/apps/isv/samples/nastran/test7-1.dat に同じファイルが置いてありますので， 実行する際はコピーしてご利用ください ．
ASSIGN OUTPUT2='ex1.op2',UNIT=12 ID NASTRAN,2005
TIME 10 SOL 101 CEND
TITLE = STATIC ANALYSIS SOL101 SUBTITLE = BAR BENDING
SUBCASE 1
LABEL = CASE 1 (GID:111 FORCE:1.0) LOAD = 1000 SPC = 2000 OUTPUT DISPLACEMENT = ALL STRESS = ALL BEGIN BULK $ $ PARAMATER $ PARAM, POST, -1 PARAM, AUTOSPC, YES $ $ PROPERTY $ PBAR, 1000, 1000, 9.0, 30.75, 30.75 MAT1, 1000, 1.96E+4, , 0.3, 8.01-10 $ $ LOAD $ FORCE, 1000, 111, , 1.0, 1.0, 0.0, 0.0 $ $ BOUNDARY $ SPC1, 2000, 123456, 101, SPC1, 2000, 246, 102, THRU, 111 SPC1, 2000, 3, 102, THRU, 111 $ $ MODEL $ 5. 例題 片持ち梁の計算
GRID, 101, , 0.0, 0.0, 0.0 GRID, 102, , 0.0, 0.0, 50.0 GRID, 103, , 0.0, 0.0, 100.0 GRID, 104, , 0.0, 0.0, 150.0 GRID, 105, , 0.0, 0.0, 200.0 GRID, 106, , 0.0, 0.0, 250.0 GRID, 107, , 0.0, 0.0, 300.0 GRID, 108, , 0.0, 0.0, 350.0 GRID, 109, , 0.0, 0.0, 400.0 GRID, 110, , 0.0, 0.0, 450.0 GRID, 111, , 0.0, 0.0, 500.0 $ CBAR, 101, 1000, 101, 102, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 102, 1000, 102, 103, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 103, 1000, 103, 104, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 104, 1000, 104, 105, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 105, 1000, 105, 106, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 106, 1000, 106, 107, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 107, 1000, 107, 108, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 108, 1000, 108, 109, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 109, 1000, 109, 110, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 110, 1000, 110, 111, 0.0, 1.0, 0.0 $ ENDDATA 出力結果 変位は節点データで指定した変位座標で結果出力リスト(f06ファイル)に出力されます． 例題の変位座標は基本座標を選択 していますので，並進変位x,y,zがT1,T2,T3， 回転変位θx,θy,θzがR 1,R 2,R 3に対応します． 荷重点の変位を例にすると ，節点番号の111番が荷重点なのでPOINT ID.が111， TYPEがGの行が変位結果となります．並進方向xに69.13mmの変 位で理論値と一致します． 理論値を示します． 変位 = Fl^3/3EI = 1.0×500^3/3×1.96×10^4×30.75 = 69.13334439 mm F: 荷重 kg l: 完全固定点からの距離 mm E: ヤング率 kg/mm^2 I:断面2次モーメント mm^4 結果出力リストを御参照下さい． 結果出力リスト(f06ファイル)
1 STATIC ANALYSIS SOL101 JUNE 22, 2011 MD NASTRAN 7/ 9/10 PAGE 8 BAR BENDING
0 CASE 1 (GID:111 FORCE:1.0) SUBCASE 1 D I S P L A C E M E N T V E C T O R
POINT ID. TYPE T1 T2 T3 R1 R2 R3 101 G 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 102 G 1.002434E+00 0.0 0.0 0.0 3.940601E-02 0.0 103 G 3.871467E+00 0.0 0.0 0.0 7.466401E-02 0.0 104 G 8.399701E+00 0.0 0.0 0.0 1.057740E-01 0.0 105 G 1.437974E+01 0.0 0.0 0.0 1.327360E-01 0.0 106 G 2.160417E+01 0.0 0.0 0.0 1.555500E-01 0.0 107 G 2.986560E+01 0.0 0.0 0.0 1.742160E-01 0.0 108 G 3.895664E+01 0.0 0.0 0.0 1.887340E-01 0.0 109 G 4.866988E+01 0.0 0.0 0.0 1.991040E-01 0.0 110 G 5.879791E+01 0.0 0.0 0.0 2.053260E-01 0.0 111 G 6.913335E+01 0.0 0.0 0.0 2.074000E-01 0.0 5. 例題 片持ち梁の計算
5.2 固有値解析
静解析で使用した部材について固有振動数を求めたい場合には以下のデータを使用します． 静解析と比較して，多少のデー タ変更で別の解析機能が利用できることがわかります． 強調部分がデータ変更された部分です． 固有振動数はランチョス法 で3モード迄求める指定になっています． /usr/apps/isv/samples/nastran/test7-2.dat に同じファイルが置いてあります ので， 実行する際はコピーしてご利用ください．
ASSIGN OUTPUT2='ex2.op2',UNIT=12 ID NASTRAN,2005
TIME 10 SOL 103 ^^^ CEND
TITLE = EIGEN VALUE ANALYSIS SOL103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ SUBTITLE = BAR FREQUENCY
^^^^^^^^^^^^^ LABEL = CASE 1 ^^^^^^ METHOD = 1000 ^^^^^^^^^^^^^^ SPC = 2000 OUTPUT VECTOR = ALL ^^^^^^^^^^^^^ BEGIN BULK $ $ PARAMATER $ PARAM, POST, -1 PARAM, AUTOSPC, YES $ $ PROPERTY $ PBAR, 1000, 1000, 9.0, 30.75, 30.75 MAT1, 1000, 1.96E+4, , 0.3, 8.01-10 $ $ EIGEN VECTOR $ EIGRL, 1000, 0.0, , 3 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ $ $ BOUNDARY $ SPC1, 2000, 123456, 101, SPC1, 2000, 246, 102, THRU, 111 SPC1, 2000, 3, 102, THRU, 111 $ $ MODEL $ GRID, 101, , 0.0, 0.0, 0.0 GRID, 102, , 0.0, 0.0, 50.0 GRID, 103, , 0.0, 0.0, 100.0 GRID, 104, , 0.0, 0.0, 150.0 GRID, 105, , 0.0, 0.0, 200.0 GRID, 106, , 0.0, 0.0, 250.0 GRID, 107, , 0.0, 0.0, 300.0 GRID, 108, , 0.0, 0.0, 350.0 GRID, 109, , 0.0, 0.0, 400.0 GRID, 110, , 0.0, 0.0, 450.0 GRID, 111, , 0.0, 0.0, 500.0 5.2 固有値解析
$ CBAR, 101, 1000, 101, 102, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 102, 1000, 102, 103, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 103, 1000, 103, 104, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 104, 1000, 104, 105, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 105, 1000, 105, 106, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 106, 1000, 106, 107, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 107, 1000, 107, 108, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 108, 1000, 108, 109, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 109, 1000, 109, 110, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 110, 1000, 110, 111, 0.0, 1.0, 0.0 $ ENDDATA 結果出力 固有振動数は，結果出力リストのCYCLESに出力されています． 理論値と計算値の比較を行うと誤差があります． これはデー タの要素分割数が粗いためです．精度を良くしたい場合は，要素分割数を増やして下さい． 次数 固有振動数(Hz) 理論値 固有振動数(HZ) 計算値 1次 20.464246 20.3730 2次 128.2564977 126.2549 3次 359.1580332 349.9775 理論値の計算を示します． 固有振動数 = λ^3 sqrt ( EIg/γA ) = λ^3/(2π×500^2) × (1.96×10^4×30.75×g)/(8.01×10^-10×g)×9 l: 完全固定点からの距離 mm A: 断面積 mm^2 g: 重力加速度 mm/s^2 E: ヤング率 kg/mm^2 I: 断面2次モーメント mm^4 γ: 単位体積の質量 kgf/mm^3 λ: 振動係数 1次 λ = 1.875 2次 λ = 4.694 3次 λ = 7.855 モードと出力リストを御参照下さい． モード図 5.2 固有値解析
結果出力リスト
1 EIGEN VALUE ANALYSIS SOL103 JUNE 22, 2011 MD NASTRAN 7/ 9/10 PAGE 8 BAR FREQUENCY
0 CASE 1
R E A L E I G E N V A L U E S
MODE EXTRACTION EIGENVALUE RADIANS CYCLES GENERALIZED GENERALIZED NO. ORDER MASS STIFFNESS 1 1 1.638594E+04 1.280076E+02 2.037304E+01 1.000000E+00 1.638594E+04 2 2 6.292981E+05 7.932831E+02 1.262549E+02 1.000000E+00 6.292981E+05 3 3 4.835486E+06 2.198974E+03 3.499775E+02 1.000000E+00 4.835486E+06
もっと多くの例題を参照されたい方は，入門例題集，リリースノート，ユーザーガイドを御参照下さい． ユーザーガイド・リリースノートで使用されている例題の入力ファイルのほとんどが 下記ディレクトリに格納されていますので御 利用下さい． /usr/apps/isv/nastran/mdnastran2010/md20101/doc/desopt: 設計感度および最適化 /usr/apps/isv/nastran/mdnastran2010/md20101/doc/dynamics: 動解析 /usr/apps/isv/nastran/mdnastran2010/md20101/doc/linstat: 線形解析 /usr/apps/isv/nastran/mdnastran2010/md20101/doc/thermal: 伝熱解析 /usr/apps/isv/nastran/mdnastran2010/md20101/doc/relnotes: リリースノート
6. (付録) NASPLOT簡易マニュアル
6.1 概要
NASPLOTは，NASTRANから出力される作画ファイルを処理する後処理用図形表示システムです. NASTRANとは別のプロ グラムですが，単独に使用することはできません. つまり，NASPLOTを使用するためには，NASTRANの入力データで何を出 力したいのか， あらかじめ設定しておき，NASTRANを実行する必要があります. 大量に振動モード図を出力したい場合や，周 波数応答解析のポスト処理などに便利です.6.2 機能
大きく分けて，下記に示す2つの機能があります. • 構造図・変形図・モード図・等応力線図・等温度線図などのモデル図を ベースにしたプロット図(以降，機能1と称することにします) • 時間履歴図をはじめとする，縦軸と横軸に時間・変位・温度・節点・位置を 取ることによって得られる折れ線図(X-Yプロット)(以降，機能2と称することにします)6.3 実行方法
6. (付録) NASPLOT簡易マニュアル6.3.1 実行手順
1. NASTRANを実行して，プロッタファイル(*.plt)を作成します. (2) ユーティリティ・プログラムであるplotpsを実行して， プロッタファイルをポストスクリプト・ファイル(*.ps)に変換します. (3) ポストスクリプト・ファイルを出力します.6.3.2 実行方法
以下に実行コマンド例を示します.なお，入力データファイル名はpt1031.datとします. このファイルは次に示す箇所にあります ． /usr/apps/isv/nastran/mdnastran2010/md20101/nast/tpl/path03_n/pt1031.dat 動作を確認する際は自分の作業ディレクトリにコピーするなどしてください. 1. NASTRANの実行方法(".dat"(拡張子)は省略します) $ mdnast20101 pt1031 実行すると，pt1031.pltという名前のファイルが作成されます. 2. PLOTPSの実行方法(.dat(拡張子)は省略します) $ plotps pt1031 実行すると，pt1031.psという名前のファイルが作成されます.6.4 データ作成方法
6.4.1 一般規定
記述形式について 本資料では，さまざまな条件カードの記述方式について，以下の表記で示すので注意して下さい. 1. 大文字で記載している文字については，記載されている通りに厳密に入力して下さい. 2. 小文字で記載している文字については，なんらかの代入が必要であることを示しています. カード・フォーマットに関する規定 1. 1～72文字目が使用できます.73～80文字目迄は無視されます. (2) あるカードがカンマ[，]で終っている場合は，次に続くカードは継続行と認識されます. 継続カードを含めた一連のカードをl ogical recordと称し，各々のカードをphysical recordと称します.(3) 識別名や値はカード上の任意の位置に置くことができますが， 区切り記号で区切る必要があります. 4. 区切り記号としては，以下のものが使用できます. ブランク カンマ [,] 左カッコ [(] 右カッコ [)] 等号 [=] これらの記号は，すべて読みやすさに合わせて使いわけて下さい. その他の規定 (1) カードの順番は，基本的に決っています. 但し，一部のパラメータの定義については順序を変えることができます. (2) プロットすべき節点・要素(SETカードで行なう)は， プロット・パッケージの任意の位置で指定することができますが， プロッ タ図を描くためのパラメータは，FINDあるいはPLOTカード(D.2章参照)が現われるたびに， 最も新しく定義された時点でのも のが使用されます. (3) 後述する，OUTPUT(PLOT)カードかOUTPUT(XYPLOT)カードで始まるプロットパッケージがあります. 両方のプロット・ パッケージを使用することができます.互いの順序関係は特にありません. それらのプロット・パッケージが互いに混ざらずに，し かもどちらかの直後にあるように入力し， かつ最後のプロット・パッケージの直後がBEGIN BULKである必要があります. 6.3.1 実行手順
プロッタ図のタイトル
(1) 各プロッタ図の左下隅に，4行までタイトルを印刷することができます. そのうち上から3行には，CASE CONTROL SECTI ON中のTITLE,SUBTITLE,LABELが印刷されます. (2) 最下行には，要求されるプロッタ図のタイプによって， 以下の2通りの形式で出力することができます. • "UNDEFORMED SHAPE"と出力されます.(指定なし，標準) • プロット図のタイプ(static，modal等)，サブケース番号， 荷重セットあるいはモード番号，周波数・固有値・時間および位相遅れもしくは振幅を含む出力ができます. XYプロット図の規定および表記方法 1. プロットされたX-Y組の単一セットを"曲線"と称します. 2. グラフ枠を"枠"と称します. 3. ユーザがなにも指定しないと，以下のデフォルトが採用されます. • 枠の全ての縁上に適当な数のマーク(+)を打ち，それらにすべて値を出力します. • 枠の中に全ての点が含まれるように，線形のスケーリングが行なわれます. • プロット点は直線で結ばれ，点上にシンボルが打たれます.
6.4.2 機能1: 振動モード図
典型的なデータ・デックを下記に示します. NASTRAN statements(省略可) 1 CEND2 TITLE=*** SAMPLE ANALYSYS
3 SUBTITLE=BAR REAL EIGENVALE ANALYSYS
4 METHOD = 4000 5 OUTPUT 6 VECTOR=ALL 7 STRESS=ALL プロットパッケージ 8 OUTPUT(PLOT) 9 SET 1 = ALL 10 AXES MY,X,Z 11 VIEW 0.0,0.0,0.0
12 FIND SCALE ORIGIN 1,SET 1
13 PLOT MODAL DEFORMATION O,1 THRU 3,SET 1,ORIGIN 1,PEN 5
14 BEGIN BULK 以下に簡単な説明を示します.基本的には，8行目から13行目まで順番にデータを作成して下さい. 9行目～13行目を1組と して，何組もまとめて定義できますが， それだけファイル・サイズが大きくなることに注意して下さい. • OUTPUT(PLOT)(8行目)必須 構造関係のプロット図を出力する場合に， プロットパッケージの先頭にかならず必要なヘッダー・カードです. • SET 1 = ALL(9行目) SETカードは，プロット図を出力する部分に対応した要素を指定するカードです. FINDカード(12行目)及びPLOTカード(13行 目)で参照されます.ALLは全要素を示します. 要素を限定することも，一部削除することもできます. (例)
SET 1 = 1 THRU 100 BY 2 // 要素番号1～100までを2つ飛ばしで，SET 1に定義されます. SET 2 = ALL EXCEPT BAR // SET 2は，梁要素を除く全ての要素からなります.
• AXES MY,X,Z(10行目)，VIEW 0.0,0.0,0.0(11行目)
この2つのパラメータは，見る矢視と回転する角度を設定します. 組み合わせて見やすい矢視を指定します. 6.4.2 機能1: 振動モード図
AXES R,S,T // "MY"は，Y方向を負から，"X"は，X方向を正方向から見ることになります. VIEW γ,β,α // γ(T軸廻り),β( S軸廻り),α(R軸廻り)の回転角度を示します.
デフォルトは，R=X軸，S=Y軸，T＝Z軸です. 角度のデフォルトは，γ=34.27，β＝23.17，α＝0です.α，β，γの単位は度で す. VIEWは，デフォルトでも通常は見やすいプロッタ図が出力されます.
• FIND SCALE ORIGIN 1,SET 1(12行目)
作図作業を行なう前段階のパラメータを指定します.PLOT(14行目)カードと 対と考えてもさしつかえありません. FINDカード には，いろいろなオプションがあります. 基本的なフォーマットを以下に示します.
FIND SCALE ORIGIN i, SET j
SCALEは，図のスケーリングを指定します.見るべき方向， 見るべきSETが変わる毎に，ORIGIN iの値も変更する必要がありま す.
• PLOT MODAL DEFORMATION 0，1 THRU 3,SET 1,0RIGIN 1,PEN 5(13行目) PLOTカードは，作図命令を指定するカードです.基本的なフォーマットを以下に示します. 1. MODALの位置に下記項目などの指定が行なえます. STATIC: 静的変形をプロット MODAL: モード図をプロット TRANSIENT: 過渡応答結果をプロット FREQUENCY: 周波数応答結果をプロット 2. DEFORMATIONの位置に下記項目などの指定が行なえます. DEFORMATION: (デフォルト)変位もしくは，温度図をプロット VELOCITY: 速度図ををプロット ACCELERATION: 加速度図をプロット 3. CONTOUR 6.4.2 機能1: 振動モード図
等高線図をプロット(シェル要素のみサポート) 4. 0,1 THRU 0は構造図を出力することを示します.1 THRU 3は，サブケース番号を示します. 固有値の場合は，1次から3次のモードを示 すことになります. 5. RANGE,TIME f1とf2の間の周波数レンジの図，λ1とλ2の間の固有値レンジ(坐屈の時のみ)，t1とt2の間の時間レンジの図をプロット 6. SET，ORIGIN プロットする原点の位置を決めます.原点の位置を変更したい時は， ORIGINのk1を変更します. 7. PEN プロット時のペンの指定.PEN 5とすると破線で出力します. 他にも機能があるので，マニュアルを参照して下さい.
6.4.3 機能1: 周波数応答変位図(モーダル法)
周波数応答変位図の代表的なデックを以下に示します. 補足説明は，次頁に示します. 1 CEND2 TITLE = SAMPLE ANALYSIS
3 SUBTITLE = BAR MODAL FREQUENCY RESPONSE ANALYSIS
4 LABEL = CASE 1 5 DLOAD = 2000 6 FREQUENCY = 3000 7 METHOD = 1000 8 SPC = 2000 9 OUTPUT 10 DISP(SORT1,PHASE) = ALL 11 OLOAD(SORT1,PHASE)=ALL 12 OUTPUT(PLOT) 13 SET 1= ALL 14 AXES X,Y,Z 15 VIEW 90.0,0.0,0.0
16 FIND SCALE ORIGIN 1 SET1
17 PLOT FREQUENCY DEFORMATION 0 RANGE 100.0,700.0 MAGNITUDE , SET 1,0RIGIN 1 PEN 5
18 BEGIN BULK
19 $
20 $ PARAMATER
21 $
22 PARAM , POST , O
23 PARAM , AUTOSPC , YES
24 PARAM , CUVEPLOT , 1 25 PARAM , DDRMM , -1 以下に簡単な説明を示します. • DISP(SORT1,PHASE)(10行目) 出力形式をSORT1形式に変更しておきます.(マニュアルではSORT形式を指定していません) SORT1形式: 周波数に着目し， 時刻ごとに，要素もしくは節点番号が小さい順に出力する形式. SORT2形式: 要素もしくは節点に着目し，周波数が小さい順 に出力する形式.
• PLOT FREQUENCY DEFORMATION 0 RANGE 100.0,700.0MAGNITUDE , SET 1,0RIGIN 1 PEN 5(17行目) 構造図とともに，100～700Hzまでの変形図の出力を指定するカードです.
• PARAM CUVEPLOT 1(24行目),PARAM DDRMM -1(25行目)
上記のパラメータ・カードは必ず入力して下さい.指定しないとなにも出力されません. "PARAM,DDRMM,-1"カードは周波数 応答及び時刻歴応答の時入力して下さい. また，"PARAM,CUVEPLOT,1"カードは，周波数応答解析以外でも，X-Yプロッタ 図でX軸に節点 もしくは要素を指定する時は，必ず指定して下さい.
6.4.4 機能2: 周波数応答解析
典型的なデータ・デックを下記に示します(下記は，上半面に周波数一位相図， 下半面に周波数一振幅線図を作図した例で す).
1 CEND
2 TITLE = *** SAMPLE ANALYSYS
3 SUBTITLE=BAR MODEL FREQUENCY RESPONSE ANALYSYS
4 OLOAD = 2000 5 FREQUENCY = 3000 6 METHOD = 1000 7 OUTPUT 8 DISP(SORT2,PHASE)=ALL 9 OLOAD(SORT2,PHASE)=ALL プロットパッケージ 10 OUTPUT(XYPLOT) 11 YAXIS=YES 12 XLOG=YES 13 XTITLE=FREQUENCY(HZ) 14 XTAXIS=YES 15 YTTITLE=PHASE(DEGREE) 16 XTGRID LINES=YES 17 YTGRID LINES=YES 18 YBTITLE=MAGNITUDE(MM) 19 XBGRID LINES=YES 20 YBGRID LINES=YES
21 XYPLOT DISP / 106(T1IP,T1RM) / 111(T1IP,T1RM)
22 BEGIN BULK 以下に簡単な説明を示します. • OUTPUT(XYPLOT)(10行目) XYプロット図を出力したい場合に，プロットパッケージの先頭に かならず必要なヘッダー・カードです. • YAXIS=YES(12行目) Y軸をプロットする指定カードです.デフォルトは"NO"です. • XLOG=YES(13行目) X軸を対数グラフにする指定カードです. • XTITLE=FREQUENCY(HZ)(14行目) X軸につけるタイトルを設定します. • YTTITLE=PHASE(DEGREE)(15行目) 上半分のY軸につけるタイトルを設定します.
• XTGRID LINES=YES(16行目),YTGRID LINES=YES(17行目)
上半分のX軸，Y軸に平行な線を引き，グラフを格子で作成する.デフォルトは"NO"です. • YBTITLE=MAGMTUDE(MM)(18行目)
下半分のY軸につけるタイトルを設定します.
• XBGRID LINES=YES(19行目),YBGRID LINES=YES(20行目)
下半分のX軸，Y軸に平行な線を引き，グラフを格子で作成する.デフォルトは"NO"です. • XYPLOT DISP / 106(T31P,T3RM) / 111(T1IP,T1RM)(21行目)
実際に作図させるカードです.基本的なフォーマットは，以下の通りです. 【作業名】【曲線タイプ】【プロットタイプ】【サブケースリスト】【曲線出力要求】
1. 作業名
以下のものを指定することができます.最低1つ以上指定して下さい. 複数指定することもできます.(例えば，XYPLOT,XYPRIN T VELO RESPONSE 1,5 /3(R1)など) XYPLOT: XYプロッタ図を出力する. XYPRINT: XY組について表にして出力する. XYPUNCH: XY組についてパンチ・ファイルに出力する. XYPEAK: 各曲線についての様尺のみ出力する. XYPAPLOT: XYプロッタ図を*.f06に出力する. 2. 曲線タイプ 以下に，指定できる主なものを示します. ACCE: 加速度 DISP: 変位 SPCF: 要素力 STRESS: 荷重 VECTOR: 要素応力 VELO: DISPと同じ意味 TEMP: 速度 FULX: 温度 VECTOR: 熱流束 3. プロットタイプ デフォルトは，RESPONSEです. 4. サブケースリスト リストされたサブケース(番号の小さい順にならべてください)番号に関する 出力を行ないます.デフォルトは全ケースの出力で す. 5. 曲線出力要求 スラッシュ(/)にはさまれた情報群は，同じ枠上に直線で描かれます. その，曲線群の一般形を以下に示します. a1(b1,c1),a2(b2,c2)etc. / d1(e1,f1),f1(g1,h1) etc． / etc．
• a1は，第1枠の第1プロット図に対応する節点あるいは要素番号を示します. • a2は，第1枠の第2プロット図に対応する節点あるいは要素番号を示します. • b1，b2は，第1枠の上半分に，c1，c2は，第1枠の下半分に描く項目を示す項目コード名です. • 項目コード(b1,b2など)は，プロット・タイプによって異なります. 一例を示すと，Tiは並進成分，Riは回転成分を表します. RMは実数もしくは振幅，IPは複素数もしくは位相を意味します.
6.5 データ例
6.5.1 機能1: 振動モード図
入力データ例 インタラクティブノード上の/usr/apps/isv/samples/nastran/test9-1.datに 入力ファイルが格納されています.また，次頁に 入力例を示します.ASSIGN OUTPUT2='ex2.op2',UNIT=12 ID NASTRAN,2005
TIME 10 SOL 103 CEND 6.5 データ例
TITLE = EIGEN VALUE ANALYSIS SOL103 SUBTITLE = BAR FREQUENCY
LABEL = CASE 1 METHOD = 1000 SPC = 2000 OUTPUT VECTOR = ALL OUTPUT(PLOT) SET 1 = ALL AXES X,Y,Z VIEW 90.0,0.0,0.0
FIND SCALE ORIGIN 1 SET 1
PLOT MODAL DEFORMATION 0 SET 1,ORIGIN 1 PEN 5 BEGIN BULK
$
$ PARAMATER $
PARAM, POST, -1 PARAM, AUTOSPC, YES $ $ PROPERTY $ PBAR, 1000, 1000, 9.0, 30.75, 30.75 MAT1, 1000, 1.96E+4, , 0.3, 8.01-10 $ $ EIGEN VECTOR $ EIGRL, 1000, 0.0, , 3 $ $ BOUNDARY $ SPC1, 2000, 123456, 101, SPC1, 2000, 246, 102, THRU, 111 SPC1, 2000, 3, 102, THRU, 111 $ $ MODEL $ GRID, 101, , 0.0, 0.0, 0.0 GRID, 102, , 0.0, 0.0, 50.0 GRID, 103, , 0.0, 0.0, 100.0 GRID, 104, , 0.0, 0.0, 150.0 GRID, 105, , 0.0, 0.0, 200.0 GRID, 106, , 0.0, 0.0, 250.0 GRID, 107, , 0.0, 0.0, 300.0 GRID, 108, , 0.0, 0.0, 350.0 GRID, 109, , 0.0, 0.0, 400.0 GRID, 110, , 0.0, 0.0, 450.0 GRID, 111, , 0.0, 0.0, 500.0 $ CBAR, 101, 1000, 101, 102, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 102, 1000, 102, 103, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 103, 1000, 103, 104, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 104, 1000, 104, 105, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 105, 1000, 105, 106, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 106, 1000, 106, 107, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 107, 1000, 107, 108, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 108, 1000, 108, 109, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 109, 1000, 109, 110, 0.0, 1.0, 0.0 CBAR, 110, 1000, 110, 111, 0.0, 1.0, 0.0 $ 6.5 データ例
ENDDATA 実行例
1. NASTRAN実行方法 $ mdnast20101 test9-1
と実行すると，下記のメッセージが出力されます.
MD Nastran V2010.1 (Intel Linux 2.6.32.12-0.7-default) Wed Jun 22 14:54:14 2011 *** USER WARNING MESSAGE (pgm: nastran, fn: validate_lcl_keywords)
The disk identified by "dbs=." is remotely mounted. This could result in significant elapsed time penalties.
*** SYSTEM INFORMATION MESSAGE (pgm: nastran, fn: estimate_job_requirements) Starting ESTIMATE, please wait...
*** USER INFORMATION MESSAGE (pgm: nastran, fn: estimate_job_requirements) Estimated DOF=20 Estimated memory=128.0MB Estimated disk=1.2MB 実行が終了されると，test9-1.pltというファイルが作成されていることを確認して下さい. 2. PLOTPS実行方法 $ plotps test9-1 と実行すると，以下のメッセージが出力されます. PLOTPS - V2010.1 (09-Jul-2010)
Plot file: /work0/t2g-sample/nastran/test9-1.plt (binary) PostScript file: /work0/t2g-sample/nastran/test9-1.ps
Beginning frame number: 1 Ending frame number: 999999 Printable page width: 10.00 Printable page height: 7.50 Rotate image: automatic Color enabled: no
Plot scale factor: 1.000 Character scale factor: 1.000 Optimize strings: yes Image Image Image Frame Rotated Width Height 1 no 7.00 7.00 2 no 7.00 7.00 3 no 7.00 7.00 test9-1.psというファイルが作成されていることを確認して下さい. 実行結果 インタラクティブノード上の/usr/apps/isv/samples/nastran/test9-1.psに 実行結果のポストスクリプト・ファイルがあるの で，そちらを参照して下さい.
6.5.2 機能1: モーダル周波数応答変位図
入力データ例 インタラクティブノード上の/usr/apps/isv/samples/nastran/test9-2.datに 入力ファイルが格納されています. 6.5.2 機能1: モーダル周波数応答変位図以下に入力例を示します. ID NASTRAN,2005 TIME 10
SOL 111 CEND
TITLE = SAMPLE ANALYSIS
SUBTITLE = BAR MODAL FREQUENCY RESPONSE ANALYSYS LABEL = CASE 1 DLOAD = 2000 FREQUENCY = 3000 METHOD = 1000 SPC = 2000 OUTPUT DISP(SORT1,PHASE) = ALL OLOAD(SORT1,PHASE)= ALL OUTPUT(PLOT) SET 1 = ALL AXES X,Y,Z VIEW 90.0,0.0,0.0
FIND SCALE ORIGIN 1 SET 1
PLOT FREQUEHCY DEFORMATION 0 RANGE 100.0,700.0 MAGNITUDE , SET 1,ORIGIN 1 PEN 5 BEGIN BULK
$
$ PARAMATER $
PARAM , POST , 0 PARAM , AUTOSPC , YES PARAM , CUVEPLOT , 1 PARAM , DDRMM , -1 $ $ PROPERTY $ PBAR , 1000 , 1000 , 9.0 , 30.75 , 30.75 MAT1 , 1000 , 1.96E+4 , , 0.3 , 8.01-10 $ $ EIGEN VECTOR $ EIGRL , 1000 , 0.0 , , 5 $ $ BOUNDARY $ SPC1 , 2000 , 123456 , 101 SPC1 , 2000 , 246 , 102 , THRU , 111 SPC1 , 2000 , 3 , 102 , THRU , 111 $ $ MODEL $ GRID , 101 , , 0.0 , 0.0 , 0.0 GRID , 102 , , 0.0 , 0.0 , 50.0 GRID , 103 , , 0.0 , 0.0 , 100.0 GRID , 104 , , 0.0 , 0.0 , 150.0 GRID , 105 , , 0.0 , 0.0 , 200.0 GRID , 106 , , 0.0 , 0.0 , 250.0 GRID , 107 , , 0.0 , 0.0 , 300.0 GRID , 108 , , 0.0 , 0.0 , 350.0 GRID , 109 , , 0.0 , 0.0 , 400.0 GRID , 110 , , 0.0 , 0.0 , 450.0 GRID , 111 , , 0.0 , 0.0 , 500.0 $ CBAR , 101 , 1000 , 101 , 102 , 0.0 , 1.0 , 0.0 6.5.2 機能1: モーダル周波数応答変位図
CBAR , 102 , 1000 , 102 , 103 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 103 , 1000 , 103 , 104 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 104 , 1000 , 104 , 105 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 105 , 1000 , 105 , 106 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 106 , 1000 , 106 , 107 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 107 , 1000 , 107 , 108 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 108 , 1000 , 108 , 109 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 109 , 1000 , 109 , 110 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 110 , 1000 , 110 , 111 , 0.0 , 1.0 , 0.0 $ RLOAD2 , 2000 , 2010 , , , 2020 DAREA , 2010 , 111 , 1 , 1.0 TABLED1 , 2020 , , , , , , ,,+TB1 +TB1 , 0.0 , 1.0 , 1.0 , 1.0 , ENDT FREQ2 , 3000 , 100.0, 700.0 , 30 PARAM , LMODES , 4 ENDDATA 実行例 1. NASTRAN実行方法 $ mdnast20101 test9-2 と実行すると，下記のメッセージが出力されます.
MD Nastran V2010.1 (Intel Linux 2.6.32.12-0.7-default) Wed Jun 22 15:00:36 2011 *** USER WARNING MESSAGE (pgm: nastran, fn: validate_lcl_keywords)
The disk identified by "dbs=." is remotely mounted. This could result in significant elapsed time penalties.
*** SYSTEM INFORMATION MESSAGE (pgm: nastran, fn: estimate_job_requirements) Starting ESTIMATE, please wait...
*** USER INFORMATION MESSAGE (pgm: nastran, fn: estimate_job_requirements) Estimated DOF=20
Estimated memory=128.0MB Estimated disk=1.2MB
MD Nastran beginning job test9-2. PID: 32478. 2. PLOTPS実行方法
$ plotps test9-2
と実行すると，以下のメッセージが出力されます. PLOTPS - V2010.1 (09-Jul-2010)
Plot file: /work0/t2g-sample/nastran/test9-2.plt (binary) PostScript file: /work0/t2g-sample/nastran/test9-2.ps
Beginning frame number: 1 Ending frame number: 999999 Printable page width: 10.00 Printable page height: 7.50 Rotate image: automatic Color enabled: no
Plot scale factor: 1.000 Character scale factor: 1.000 Optimize strings: yes Image Image Image Frame Rotated Width Height 6.5.2 機能1: モーダル周波数応答変位図
1 no 7.00 7.00 2 no 7.00 7.00 3 no 7.00 7.00 4 no 7.00 7.00 5 no 7.00 7.00 6 no 7.00 7.00 7 no 7.00 7.00 8 no 7.00 7.00 9 no 7.00 7.00 10 no 7.00 7.00 11 no 7.00 7.00 12 no 7.00 7.00 13 no 7.00 7.00 14 no 7.00 7.00 15 no 7.00 7.00 16 no 7.00 7.00 17 no 7.00 7.00 18 no 7.00 7.00 19 no 7.00 7.00 20 no 7.00 7.00 21 no 7.00 7.00 22 no 7.00 7.00 23 no 7.00 7.00 24 no 7.00 7.00 25 no 7.00 7.00 26 no 7.00 7.00 27 no 7.00 7.00 28 no 7.00 7.00 29 no 7.00 7.00 30 no 7.00 7.00 31 no 7.00 7.00 test9-2.psというファイルが作成されていることを確認して下さい. 実行結果 インタラクティブノード上の/usr/apps/isv/samples/nastran/test9-2.psに 実行結果のポストスクリプト・ファイルがあるの で，そちらを参照して下さい.
6.5.3 機能2: 周波数応答結果
入力データ例 インタラクティブノード上の/usr/apps/isv/samples/nastran/test9-3.datに 入力ファイルが格納されています. (条件：イン パレスハンマ加振F(t)=Aδ(t),A=1Kg/f,減衰は考慮しない) 以下に入力例を示します. ID NASTRAN,2005 TIME 10 SOL 111 CENDTITLE = SAMPLE ANALYSIS
SUBTITLE = BAR MODAL FREQUENCY RESPONSE ANALYSIS LABEL = CASE 1 DLOAD = 2000 FREQUENCY = 3000 METHOD = 1000 SPC = 2000 OUTPUT DISP(SORT2,PHASE) = ALL OLOAD(SORT2,PHASE)= ALL OUTPUT(XYPLOT) 6.5.3 機能2: 周波数応答結果
PLOTTER NAST XAXIS=YES XLOG=YES XTITLE=FREQUENCY(HZ) XTAXIS=YES YTTITLE= PHASE(DEGREE) XTGRID LINES=YES YTGRID LINES=YES YBTITLE=MAGNITUDE(MM) XBGRID LINES=YES YBGRI LINES=YES
XYPLOT DISP / 106(T1IP) / 111(T1IP,T1RM) BEGIN BULK
$
$ PARAMATER $
PARAM , POST , 0 PARAM , AUTOSPC , YES $ $ PROPERTY $ PBAR , 1000 , 1000 , 9.0 , 30.75 , 30.75 MAT1 , 1000 , 1.96E+4 , , 0.3 , 8.01-10 $ $ EIGEN VECTOR $ EIGRL , 1000 , 0.0 , , 5 $ $ BOUNDARY $ SPC1 , 2000 , 123456 , 101 SPC1 , 2000 , 246 , 102 , THRU , 111 SPC1 , 2000 , 3 , 102 , THRU , 111 $ $ MODEL $ GRID , 101 , , 0.0 , 0.0 , 0.0 GRID , 102 , , 0.0 , 0.0 , 50.0 GRID , 103 , , 0.0 , 0.0 , 100.0 GRID , 104 , , 0.0 , 0.0 , 150.0 GRID , 105 , , 0.0 , 0.0 , 200.0 GRID , 106 , , 0.0 , 0.0 , 250.0 GRID , 107 , , 0.0 , 0.0 , 300.0 GRID , 108 , , 0.0 , 0.0 , 350.0 GRID , 109 , , 0.0 , 0.0 , 400.0 GRID , 110 , , 0.0 , 0.0 , 450.0 GRID , 111 , , 0.0 , 0.0 , 500.0 $ CBAR , 101 , 1000 , 101 , 102 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 102 , 1000 , 102 , 103 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 103 , 1000 , 103 , 104 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 104 , 1000 , 104 , 105 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 105 , 1000 , 105 , 106 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 106 , 1000 , 106 , 107 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 107 , 1000 , 107 , 108 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 108 , 1000 , 108 , 109 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 109 , 1000 , 109 , 110 , 0.0 , 1.0 , 0.0 CBAR , 110 , 1000 , 110 , 111 , 0.0 , 1.0 , 0.0 $ RLOAD2 , 2000 , 2010 , , , 2020 6.5.3 機能2: 周波数応答結果
DAREA , 2010 , 111 , 1 , 1.0 TABLED1 , 2020 , , , , , , , ,+TB1 +TB1 , 0.0 , 1.0 , 1.0 , 1.0 , ENDT FREQ2 , 3000 , 100.0 , 700.0 , 30 PARAM , LMODES , 4 ENDDATA 実行例 1. NASTRAN実行方法 $ mdnast20101 test9-3 と実行すると，下記のメッセージが出力されます.
MD Nastran V2010.1 (Intel Linux 2.6.32.12-0.7-default) Wed Jun 22 15:03:49 2011 *** USER WARNING MESSAGE (pgm: nastran, fn: validate_lcl_keywords)
The disk identified by "dbs=." is remotely mounted. This could result in significant elapsed time penalties.
*** SYSTEM INFORMATION MESSAGE (pgm: nastran, fn: estimate_job_requirements) Starting ESTIMATE, please wait...
*** USER INFORMATION MESSAGE (pgm: nastran, fn: estimate_job_requirements) Estimated DOF=20
Estimated memory=128.0MB Estimated disk=1.2MB
MD Nastran beginning job test9-3. PID: 386. 2. PLOTPS実行方法
$ plotps test9-3
と実行すると，以下のメッセージが出力されます. PLOTPS - V2010.1 (09-Jul-2010)
Plot file: /work0/t2g-sample/nastran/test9-3.plt (binary) PostScript file: /work0/t2g-sample/nastran/test9-3.ps
Beginning frame number: 1 Ending frame number: 999999 Printable page width: 10.00 Printable page height: 7.50 Rotate image: automatic Color enabled: no
Plot scale factor: 1.000 Character scale factor: 1.000 Optimize strings: yes Image Image Image Frame Rotated Width Height 1 no 7.00 7.00 2 no 7.00 7.00 test9-3.psというファイルが作成されていることを確認して下さい. 実行結果 インタラクティブノード上の/usr/apps/isv/samples/nastran/test9-3.psに 実行結果のポストスクリプト・ファイルがあるの で， そちらを参照して下さい. 6.5.3 機能2: 周波数応答結果
7. (付録) 並列計算について
以下では，NastranのDMPパラレルについての説明を行います. DMPでは問題を高いレベルで分割することによりパラレル化を達成しており， 分割のための種々の手法が用意されています. この章では，各分割手法の説明及び入力ファイルの作り方について説明します.7.1. 領域分割
各分割手法について，それぞれ説明します. • 自由度領域分割 自由度レベルで問題を分割します. ただし，形状分割が難しい場合，自動モデル分割自体ができずに終了することがあります. 自由度領域は，モデルから全ての拘束が除去された後に残された自由度のセットとして 定義され，このセットにおいて領域 分割が実行されます. • 形状領域分割 形状領域分割ではその名の通り，節点コネクティビティに基づいてモデルを形状的に分割します. まず，各区分がそれぞれ独 立に解かれ， 次に形状境界における求解がなされます最も計算時間に影響を与えるのがモデル形状です. • 周波数領域分割 周波数分割では，問題を周波数範囲を区分して分割し， 各周波数区分範囲でそれぞれ独立に解いています. 周波数ごとの 結果が数学的に独立しているため，簡単にパラレル化が達成できます. 固有値解析の場合，周波数分割は各周波数の帯域 で同じ固有値となるように自動分割されます. 自動分割は解析前の予測に基づくため偏りが生じることがあり， 一つのCPU プロセス計算終了待ちで，他のCPUが待たされることも考えられます. 周波数応答解析の場合，加振周波数を均等分割しま す.7.2. 入力ファイルの作り方
DMPパラレルは，コマンドライン上でのdmp指定をすることで出来ます. また，入力ファイルにDOMAINSOLVERエグゼクティ ブ文を記述することで， 領域分割手法の選択等が可能となります. DOMAINSOLVERの詳細については『MD/MSC Nastra n 2010 Quick Reference Guide P23 DOMAINSOLVER』にて 説明されているので，そちらもご参照下さい.DOMAINSOLVER文の書式は次の通りです.
DOMAINSOLVER [ STAT | MODES | FREQ | ACMS ] [ ( PARTOPT = [ DOF | GRID | FREQ ], NUMDOM=int, upfact-real,
TREE=[ SINGLE | MULTI ], ALLOC=[ STATIC | DYNAMIC ], PRINT=[ YES | NO ] ) ]
キーワードの意味は次の通りです. STAT 線形静解析 MODES 固有モード解析 FREQ 周波数応答解析 ACMS 自動部分モード合成法 パラメータの意味は次の通りです. DOF 自由度領域 GRID 節点（形状）領域 FREQ 周波数領域 例えば，SOL101の場合は，次のような入力ファイルとなります. SOL 101
DOMAINSOLVER STAT (PARTOPT=GRID) CEND
・・・ ENDDATA
SOLによっては，選択できない領域分割手法があります. 例えば，SOL101は形状領域分割のみしか指定できません. また，D MP並列を行う際，DOMAINSOLVER文は必須ではなくオプショナルパラメータとなっております. DOMAINSOLVER文が無 い場合は，各SOL毎にデフォルトの設定が自動的に適用されます. 例えば，SOL101の場合は，DMP MethodとしてSTAT，領 域分割手法としてGRIDが適用されます.
