FLIP解析業務

FLIP(2次元動的FEM解析プログラム)による、地盤の液状化を考慮した港湾構造物の解析全般と、
作業が繁雑なモデル図のメッシュデータ作成のみも行っております。
なお、FLIP解析の作業内容としては、次のとおりになります。

T.FLIPGENのメッシュデータ作成

メッシュデータの作成は、標準断面図等のCADデータよりメッシュ図を作成し、節点の抽出と要素構成を行い、FLIPGEN用のメッシュデータを作成します。

(1)メッシュ図の作成(AutoCAD限定)

メッシュ図はメッシュを作成し、材料領域範囲を設定してAutoCAD2004DXF形式で保存します。


(2)一次メッシュデータの作成

メッシュ図より、計算プログラムでFLIPGEN用の下記のフォーマットで一次メッシュデータを作成します。
計算プログラムでは、材料区分領域算定、節点・要素構成設定と材料区分図のCADデータ作成を行います。


一次メッシュデータより、データ確認用のCADデータも作成できます。


材料区分図は下図になりますが、これと上図のメッシュ図を統合すると、モデル図にもなります。


demo-program.zip

(3)多重節点の追加・修正

一次メッシュデータには多重節点を作成できないので、多重節点になる次の要素等について追加や修正を行います。

2:線形はり要素
5:ジョイント要素
13:線形ばね要素
14:節点集中質量要素
15:ダンパー要素
16:非線形はり要素
17:非線形ばね要素
18:杭−地盤相互作用ばね要素


U.FLIP解析結果図作成

FLIPの計算結果等のファイルを用いて、AutoCADやpostscriptにより作図します。
AutoCADでは、主にデータ確認用、postscriptは報告書用になります。

1.モデル図

(1)AutoCAD図

FLIPのモデルデータ(flip.d,dyna.d,stat.dなど)より、「W.1.モデル図(AutoCAD)描画」で掲載したプログラムを用い、AutoCADのモデル図を作成します。これは主にデータ確認用になります。



(2)postscript図

FLIPのモデルデータを用いて、報告書用のモデル図をpostscriptにより作図します。
全体・拡大は任意です。 また、メッシュ・出力対象なども記載します。

@全体図
A拡大図

2.変位図

FLIP計算結果の#31,32ファイルを用いて、変位図を作図します。
全体・拡大、変位の倍率、残留変位・最大変位の選択は任意です。

(1)変位図

(2)変位矢印図

3.加速度図

FLIP計算結果の#31,34ファイルを用いて、加速度図を作図します。
全体・拡大、グラジュエーションの解像度、加速度の赤色値(最大値)は任意です。

(1)水平加速度分布図

(2)加速度矢印図

4.過剰間隙水圧比図

FLIP計算結果の#31,32,36ファイルを用いて、変位後の過剰間隙水圧比図を作図します。
全体・拡大、残留時・最大時の選択は任意です。 

5.せん断ひずみ図

FLIP計算結果の#31,32,35ファイルを用いて、変位後のせん断ひずみを作図します。
全体・拡大、変位の倍率、残留時・最大時の選択は任意です。

(1)せん断ひずみ図(絶対値版)

(2)せん断ひずみ図(対称)

6.せん断応力図

FLIP計算結果の#31,32,36ファイルを用いて、変位後のせん断応力を作図します。
全体・拡大、変位の倍率、残留時・最大時の選択は任意です。

(1)せん断応力図(絶対値版)

(2)せん断応力図(対称)

V.試行(FLIP結果の動画化)

FLIP結果の動画化には、高性能な三次元のポスト処理ソフトが使用されていることが多いですが、既往ソフトでは汎用性に限界があります。
そこで、次のフリーソフト等を駆使して動画化することを試みてみました。

1.VRML版(インタプリンタ言語)
インタプリンタ言語のため、ソースファイルに命令語とすべてのデータを書き込むので、ソースファイルの容量が誇大化する傾向にある。
また、表示容量や速さはビューアーの性能に依存するため、ソースファイルの小容量のものに適している。
データ容量の少ない「要素シュミレーション結果図」では支障がないが、「分布図」等はデータ容量が誇大化するので、表示不能になることがあり、表示時間を抽出するなどの小容量化が必要である。
ちなみに、"freeWRL"の場合の表示可能は、ソースファイルの容量が100MB未満である。

2.GrWin版(グラフィクス・ライブラリ)
C言語やFORTRAN言語によってライブラリを用いたソースファイルを作成し、コンパイラによってプログラムを作成する。

なお、言語の特徴としては次のとおりです。
インタプリンタ言語:命令語とデータの集合体であるソースファイルを一行一行解読しながら実行する。
コンパイル言語:ソースファイルをコンパイラー(ソフトウェア)により機械語に変換して実行ファイルを作成する。
実行ファイルにはデータファイルが含まれないことが多く、実行ファイルの容量は小さい。

1.VRML版

VRML(Virtual Reality Modeling Language:仮想現実的な3次元幾何形状を記述する構造化言語)を用いた方法です。
VRMLの表示には、"Cortona3D Viewer"(Internet Explorer ブラウザのプラグイン:小容量の表示のみに対応)や"freeWRL"(単体ビューアー) などがあります。
作成にあたっては、FLIP結果ファイル#32〜#36を用い、fortranによりVRMLデータを作成し、"freeWRL"で表示させる方法としました。このHP作成にあたっては、表示した画面を"Wink"で画像をキャプチャしました。


(1)要素シミュレーション結果図

要素シミュレーション結果のPex1・せん断ひずみ・せん断応力分布図、Pex1・せん断ひずみの時系列図、有効応力経路図を表示しました。

(2)FLIP各種結果図

各種分布図における変位は、変形前:赤線、変形後:黒線で表してあります。

@変位図
A変位矢印図

変位の方向・大きさを矢印で表現したものです。

Bせん断ひずみ分応図(絶対値版)
Cせん断応力分布図(絶対値版)
D過剰間隙水圧比分布図
E有効拘束圧力分布図(絶対値版)

有効拘束圧力σm'=|(σx'+σy')/2|

F差応力図(絶対値版)

偏差応力q={τxy^2+[(σy'−σx')/2]^2}^0.5

2.GrWin版

静岡大学理学部物理学科の溜渕継博氏によって開発されているGrWin(フリーなグラフィクス・ライブラリ)を用いて、fortranにて動画プログラムを作成しました。
FLIP結果ファイル#32〜#36等を用い、実行ファイルをダブルクリックすれば描画されます。
このHP作成にあたっては、表示した画面を"Wink"で画像をキャプチャしました。



(1)要素シミュレーション結果図

要素シミュレーション結果のPex1・せん断ひずみ・せん断応力分布図、Pex1・せん断ひずみの時系列図、有効応力経路図を表示しました。

(2)FLIP各種結果図

各種分布図における変位は、変形前:赤線、変形後:黒線で表してあります。

@変位図
A変位矢印図

変位の方向・大きさを矢印で表現したものです。

Bせん断ひずみ分応図(絶対値版)
Cせん断応力分布図(絶対値版)
D過剰間隙水圧比分布図
E有効拘束圧力分布図(絶対値版)

有効拘束圧力σm'=|(σx'+σy')/2|

F差応力図(絶対値版)

偏差応力q={τxy^2+[(σy'−σx')/2]^2}^0.5