kwkm0429 / fem_structure

構造解析+トポロジー最適化

概要

• FEMによる構造解析とトポロジー最適化をC++で実装
• Eigenによる疎行列を使用[1]
• Spectraによる一般化固有値問題ソルバーを使用[2]
• OpenMPによる並列化（要素のマルチカラー化[3]を使用）

解析種類

• 線形静解析
• 線形座屈解析
• 固有値解析
• トポロジー最適化
• 非線形解析（予定）

要素形状

• 2次元：1次四辺形要素
• 3次元：1次四面体要素(予定)、2次四面体要素(予定)

構成

.
├── bin         ... Binary Files
├── data-input  ... Input Data Files
├── data-output ... Output Data Files (.vtk files)
├── examples    ... Example Input Files
├── include     ... Header Files
├── src         ... Sorce Files
└── src-tools   ... Tools

入力ファイル

• 節点ファイル: data-input/node.dat
• 要素ファイル: data-input/elem.dat
• 境界条件ファイル: data-input/bc.dat
• 解析設定ファイル: data-input/sim.prm
• トポロジー最適化設定ファイル：data-input/top.prm

準備

• Eigenをダウンロードし、Eigenという名前のフォルダをinclude直下にコピーする
• Spectraをダウンロードし、Spectraという名前のフォルダをinclude直下にコピーする

コンパイル

# OpenMPを使用しない場合
$ make

# OpenMPを使用する場合
$ make FLAGS=OPENMP
$ export OMP_NUM_THREADS=<num threads>

実行

$ ./bin/fem

参考文献

1. Eigen, https://eigen.tuxfamily.org/index.php?title=Main_Page
2. Spectra, https://spectralib.org/
3. 有限要素計算における全体剛性行列の作成法― 疎行列データ構造の視点から ―, 永井学志, 橋本一輝, https://www.jsces.org/activity/journal/files/tutorial_1904.pdf