第1話 計算力学と離散化解析手法 1 |
1.1 計算力学とは? 1 |
1.2 計算力学の生い立ち 3 |
1.3 計算力学における離散化解析手法 4 |
第2話 要素やメッシュで答えが変わる! 17 |
2.1 「要素」や「メッシュ」に依存する有限要素解 17 |
2.2 有限要素解析におけるメッシュ細分化の応用 25 |
2.3 まとめ 28 |
第3話 要素の“からくり”! 31 |
3.1 関数近似―単純な関数の重ね合わせで表現 31 |
3.2 要素内の関数近似 34 |
3.3 要素形状の「ゆがみ」と近似精度 43 |
3.4 まとめ 49 |
第4話 ロッキングとその逃れ方 51 |
4.1 ロッキング現象とその発生メカニズム 51 |
4.2 ロッキングからの逃れ方 58 |
4.3 体積およびせん断ロッキング現象の数値実験 64 |
4.4 まとめ 66 |
第5話 知ってそうで知らない境界条件処理のいろいろ 69 |
5.1 等分布荷重は均等にした集中荷重と同じでいいの? 69 |
5.2 無限・半無限弾性領域解析の落とし穴 71 |
5.3 点支持・点載荷の落とし穴 72 |
5.4 対称条件は使える?使えない? 75 |
第6話 材料モデルと材料パラメータの正しい決め方の極意 79 |
6.1 代表的な材料モデル 79 |
6.2 材料パラメータの同定方法 83 |
6.3 材料パラメータ同定の実例 88 |
6.4 材料パラメータ同定の留意点 98 |
第7話 固体の非線形解析って何? 103 |
7.1 何が非線形なんですか? 103 |
7.2 材料非線形とは? 105 |
7.3 幾何学的非線形性とは? 108 |
7.4 境界の非線形性とは? 119 |
第8話 固体の非線形問題、どう解くの? 123 |
8.1 増分解法って何ですか?なぜ必要なのですか? 123 |
8.2 反復解法って何ですか? 126 |
8.3 収束判定:残差が小さいってどのくらい? 133 |
8.4 制御とは? 136 |
8.5 経路はいつも1つ? 138 |
第9話 固体の非線形解析における2つの論点 141 |
9.1 ”速度形”の正体 141 |
9.2 トータルラグランジュと更新ラグランジュは何が違うのか? 149 |
第10話 破壊現象の数値解析の罠 155 |
10.1 破壊現象の数理問題の特徴 155 |
10.2 弾塑性解析のメッシュ依存性 156 |
10.3 弾塑性解析の解の唯一性の喪失 158 |
10.4 亀裂先端の特異性 159 |
10.5 個別要素法による連続体解析の落とし穴 161 |
第11話 動的解析における時間発展のとらえ方 165 |
11.1 時間積分 165 |
11.2 陰解法と陽解法 168 |
11.3 時間積分の数値特性 170 |
11.4 保存性 174 |
第12話 周波数領域からながめた動的問題 177 |
12.1 時間領域と周波数領域 177 |
12.2 離散フーリエ変換 178 |
12.3 因果性 180 |
12.4 無限領域 182 |
12.5 レイリー減衰 184 |
第13話 FEM流体解析の登竜門 189 |
13.1 偏微分方程式の型とその特徴を知る 189 |
13.2 移流計算の難しさ 195 |
13.3 定常問題における安定化手法 201 |
13.4 非定常問題における安定化手法 206 |
第14話 FEMによるナビエ-ストークス流れへのいざない 211 |
14.1 ナビエ-ストークス流れの特徴 211 |
14.2 数値不安定性とその回避 216 |
14.3 直接法と分離型解法による離散化 222 |
第15話 流れ解析における要素選択とメッシュ分割の心得 227 |
15.1 要素の違いが解におよぼす影響を理解しよう 227 |
15.2 メッシュ分割の留意点 231 |
15.3 解析領域の設定をしよう 236 |
15.4 まとめ 239 |
第16話 なぜ必要?乱流モデル 241 |
16.1 計算流体力学(CFD)手法とは? 241 |
16.2 直接数値シミュレーション(DNS)はなぜ困難? 242 |
16.3 乱流モデルを導入しよう 244 |
16.4 RANSモデルとLES(SGSモデル)の利点・欠点は? 251 |
第17話 ラグランジュ的かオイラー的か?自由表面流れ問題 253 |
17.1 自由表面流れ問題の解析手法 253 |
17.2 界面追跡法と界面捕捉法の特徴と課題 258 |
17.3 まとめ 263 |
第18話 連成シミュレーションの世界へ 265 |
18.1 連成問題における因果関係とそれに基づく分類 265 |
18.2 各連成因子に対する連成解析の概要 267 |
18.3 さまざまな連成解析手法 270 |
18.4 連成解析における注意点 276 |
第19話 比べてみよう 有限差分法と有限体積法 279 |
19.1 有限差分法と有限体積法の基礎となる考え方を知ろう 279 |
19.2 有限差分法による離散式を導出してみよう 280 |
19.3 有限体積法による離散式を導出してみよう 285 |
19.4 有限差分法と有限体積法の利点・欠点をまとめよう 289 |
第20話 知っていますか? 境界要素法 291 |
20.1 なぜ境界上の離散化だけで問題が解けるのか 291 |
20.2 境界要素法における離散化手法の特徴と注意点 295 |
20.3 「境界だけの離散化で効率的」は本当なの? 300 |
20.4 境界要素法が得意とする問題 301 |
第21話 連立一次方程式ソルバーに関する豆知識 305 |
21.1 直接法と反復法の違い 305 |
21.2 非定常型反復解法のチューニング技術(前処理) 310 |
21.3 検証!非定常型反復解法の定説 312 |
21.4 ソルバー選択に関する総括 317 |
第22話 並列計算の“こつ” 321 |
22.1 並列計算機の仕組みと並列化のポイント 321 |
22.2 連立一次方程式ソルバーの並列化 324 |
22.3 並列計算導入のガイド 331 |
第23話 プリプロセスの勘所 333 |
23.1 人に聞けないプリプロセスにかかわる用語の意味 333 |
23.2 いまさら聞けないプリプロセスの疑問点 335 |
23.3 プリプロセッサ導入へのガイド 339 |
23.4 実用化されているメッシュ生成手法 341 |
23.5 まとめ 346 |
索引 349 |
第1話 計算力学と離散化解析手法 1 |
1.1 計算力学とは? 1 |
1.2 計算力学の生い立ち 3 |
1.3 計算力学における離散化解析手法 4 |
第2話 要素やメッシュで答えが変わる! 17 |
2.1 「要素」や「メッシュ」に依存する有限要素解 17 |