算生会FEMソフトでは、2次元では四角形8節点要素、3次元では六面体20節点要素を使用して
います。これらの要素は、要素の頂点間の中間にも節点を有し、2次要素と呼ばれます。これらの2次
要素を採用している理由は計算精度が良いからです。他方、要素の頂点にのみ節点を有する要素は1次
要素と呼ばれます。2次元では、1次要素としては三角形3節点要素がよく使われますが、計算精度が
悪いという問題があります。そこで、2次元構造解析で四角形8節点要素(2次要素)と三角形3節点
要素(1次要素)を比較試験してみました。以下に結果を掲載します。
1.解析対象・・・片持ち梁
2.四角形8節点要素の場合
3.三角形3節点要素の場合
4.結論
1)四角形8節点要素の方が圧倒的に計算精度が良いです。
◇変位δyに関しては、節点数28でも誤差0.57%と問題ありません。
◇応力σxに関しては、節点数85で誤差1.57%と実用可能であり、節点数289では誤差0.05%
とほとんど理論解に一致します。
2)三角形3節点要素は計算精度が悪く、実用するには問題があります。
◇変位δy、応力σxとも、節点数369、697、1377では誤差32%~10%もあり、実用できせん。
◇節点数を2727まで増やすと、変位δyは誤差3.43%、応力σxは誤差1.84%と実用可能と
なります。