ADSTEFAN ポストについて

ポスト

修正温度勾配【新山パラメータ】とは温度勾配(℃/cm)/冷却速度(℃/min**5)で表現した指標です。

引け巣欠陥になりやすい場所を特定するのに用いられています。

鉄の場合:1.0以下

アルミの場合0.7~0.8以下の場所が引け巣欠陥になる可能性があります。

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ADSTEFAN溶湯圧力表示が2700、溶湯密度が2.7g/cm³の場合(但し、Standard Pressureが1.013106の時)

  • 圧力表示:2700
  • 大気圧:1atm=101325Pa

密度:2.7g/cm³よりdyn/㎠の値が求まります。(27001013250)/2.7 (dyn/㎠)

次にこのdyn/㎠をkgf/㎠へ単位換算します。

1dyn/㎠=0.1Paより (27001013250)/2.70.1(Pa)

98066.5Pa=1.0kgf/㎠より (27001013250)/2.70.1/98066.5(kgf/㎠)

従って1033.2(kgf/㎠)の値が求まります。

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解析プログラムの中では下記のような要素の色分けを行っています。

F=0.0%

EMPTY

0.0<F<1.0

SURFACE

F=1.0

FULL

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ADSTEFANのポストプロセッサの指標に表示されているfs critとはパラメータ画面にて設定した流動限界固相率となります。

従って、下記のような関係となっております。

fs=0.0

完全に液体の状態(固相率0%)(湯の温度が液相線温度以上の状態)

0.0<fs<fs crit

液体部から流動限界固相率の間にある状態(固相率0%より大きく、流動限界固相率より小さい)

fs crit<fs<1.0

流動限界固相率から固体になる状態(流動限界固相率より大きく、固相率100%より小さい)

fs=1.0

完全に固体の状態(固相率100%)(温度が固相線温度以下になった状態)

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冷却曲線をエクセルで処理することも可能です。

冷却曲線のファイル(.tpcurf,tpcurs)をWindowsへ複写し、エクセルで直接開いてください。

以下に操作方法について記載致します。

  1. *.tpcurfのファイルをLinuxからWindowsへ複写する。
  2. Excelを実行する。
  3. [ファイル]→[開く]を選択する。
  4. ファイルの種類を『全てのファイル(.)』としてLinuxから複写した冷却曲線のファイル(*.tpcurf)を選択する。
  5. 『スペースによって区切られたデータ』として、冷却曲線ファイルを読み込むと、Excelに冷却曲線のデータが貼り付けられる。
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メモリ使用量の目安は、X*Y*Z*2*読み込みフレーム数+メッシュ数(M)4+16Mとなっています。

M=10の6乗 X,Y,Z=各方向のメッシュ分割数

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その通りです。点間は、3次曲線にて近似して表示しています。

遠近法については、ラスタスキャン法を採用しています。

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時刻をキーにして、乱数を発生させて使用しています。

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Exceedのバージョンが8.0で初期状態の場合、本現象が発生します。

以下の方法で対処して下さい。

  1. [スタート]-[プログラム]-[Hummingbird Connectivity V8.0]-[Exceed]-[Xconfig]を起動します。
  2. 「ウインドウモード、グラフィック」を選択します。
  3. 共通設定を選択し、「フォーカス」を「ポインタ」に変更します。
  4. [アクション]-[適用]を選択します。以上で設定終了です。
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形状も温度分布も完全に対称であれば変形量も対称になるべきですが、収束計算の打ち切り条件、数値計算精度などの影響で、どうしても誤差が生じてしまうのが実状です。

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元の座標点からの変位を表しています。

[+]値は座標軸に対してプラス方向へ、[-]値はマイナス方向へ変位していることを示しています。

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.p1_3d(最大主応力)、.p2_3d(中間主応力)、*.p3_3d(最小主応力)などを表示させると正負のスケールが表示されます。

ここでは[+]値の部分が引張り応力、[-]値の部分が圧縮応力がかかっていることを示しています。

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湯境欠陥を直接予測する解析結果はありませんので、通常は「溶湯温度」や「空気接触時間」や「ゲート別色分け表示」から評価します。

  1. 溶湯温度
    溶湯衝突部かつ温度低下が大きい部分に湯境いが発生し易いと考えます。
  2. 空気接触時間
    接触時間が大きいほど湯先の表面酸化が大きいと考え、この値が大きい部分、さらに衝突部ほど湯境いが発生し易いと考えます。
  3. ゲート別色分け表示
    堰が複数ある場合に各堰から流入する溶湯を色分け表示する解析結果です。各堰から流入した溶湯の境目が分かりますので湯境い欠陥の予測に有効です。
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拘束が設定されていない場合は自由変形し、結果表示において各要素の変位量は要素中心を基準としています。

【関連】 熱応力、変形、収縮

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表示に時間がかかる要因を下記に示します。

  1. メモリ不足
    32bitOSの場合、メモリは3GB(Windows起動時の使用メモリ量含)まで利用できますので、後1GBの搭載が可能です。
  2. VGAボードの性能
    VGAボードの処理能力が低い場合には、[表示方法]-[ボリューム(標準)]を ご利用頂ければ、表示までの時間が軽減できる可能性があります。
    ただし、OpenGLのバージョンが2.0以上での対応となっておりますのでご注意ください。
    もし、バージョンが2.0以下の場合、表示エリアに赤字でメッセージが表示されます。
    また、[結果]タブの[表示方法]-[ボリューム(HG)]-[テクスチャ制御数]を[1]から大きい値(例:10)に変更して改善される場合もあります。
    改善されない場合は、[表示方法]を[ボリューム(標準)]に戻して下さい。

【参考】 

大規模モデルのmold3d系を選択した際に表示エリアが真っ白で表示される場合があります。

真っ白で表示された場合は[結果]タブの下記2項目の変更することで表示されます。

[外形線]を[メッシュ]以外にする
[表示方法]を[ボリューム(標準)]に設定する

【関連】 Windows、メモリ、VGA、OpenGL

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体積の単位は、cm^3で表現しております。

閉ループの体積算出方法は下記となります。

標準では、閉ループを構成するセル数*セル標準体積(メッシュ分割幅の3乗)となります。

ただし、健全度(svfs3d)に限定して、下記の式の通り各セル毎の巣(≒残留空気量)を減じて積算しています。

[セルi*(100.0-セルiの健全度)*セル標準体積(メッシュ分割幅の3乗)]
i=1,閉ループを構成するセル数

【関連】 健全度、引け巣、閉ループ

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空気接触時間(fctim3d)は自由表面部の空気との接触時間を表示します。

接触時間が長い部分では、<酸化膜巻込み欠陥>、<湯境い欠陥>、<湯回り不良欠陥>が発生し易いと思われます。

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新山パラメータは引け巣欠陥の発生位置を予測するパラメータで、温度勾配法を改良したものです。

修正温度勾配法とも呼ばれています。

以下、概要をご説明いたします。

温度勾配法

温度勾配分布から流動抵抗を間接的に評価し、引け巣の発生有無を判断します。

凝固時の温度勾配が小さい場合、周りとの温度差が少なく凝固収縮に対する溶湯供給を必要とする部分が広範囲にわたるため、溶湯が十分に供給されず、引け巣が出やすいだろうと考えます。

通常はある臨海値をしきい値として引け巣の有無を判断します。

本法は簡便で実用的な方法ですが、形状・寸法によって値が異なるという欠点があります。

新山パラメータ(修正温度勾配法)

温度勾配法の欠点を補うために導き出された方法で、凝固時の温度勾配を凝固時の冷却速度の平方根で割った値を使用します。

この値は寸法に寄らず一定値となり、温度勾配法と同様に、値が小さいほど引け巣が発生しやすいものと考えます。

鋳鋼ではその臨界値が1.0であることが実験的に確かめれらています。

その他各種材料の臨界値については明らかではありません。

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最高空気圧力は,標準圧力に対する比を表示しています。

その部位で発生した過去最高の空気圧力を色分けして表示するもので、経時変化を表示するものではないことにご注意ください。

【関連】 湯流れ,背圧,圧力

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破断チル層の評価についてですが、マーカーの利用が有効と考えます。

本設定は、スリーブ解析利用時のみ設定可能です。

尚、マーカー設定方法は操作マニュアルを参照下さい。

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要素毎の充填率Fが、F<100% ⇒ F=100% になった時間です。

その後の溶湯の動きは関係ありません。

ただし、以下のような場合は、空気(自由表面)になった時刻を開始時間として100%充填に至った時間が記憶されます。

1秒時点で100%充填 ⇒ ftim=1.0秒
2秒時点で空気(自由表面)になる
3秒時点で再度100%充填 ⇒ ftim=2.0秒
4秒時点で解析終了

【関連】 充填時間,充填率,自由表面

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溶湯の圧力分布を参照するのに加えて、

流れのベクトル
鋳型の温度分布
鋳型表面の最高加熱温度
なども参照して、総合的に判断することが必要と思われます。

【関連】 焼き付き,評価

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fflw3dは、各要素の最初から最後までの溶湯通過量(cm³)を表示します。

複数ゲートからの配湯量を検討するとき等に有効です。

【関連】 湯流れ,溶湯通過量,複数ゲート,配湯量

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ご指摘の件はあり得ると考えます。その主な理由2点を下記します。

  1. 温度勾配値は当該要素が流動限界固相率に到達したときに求めています。
    相対的には、液相が多いときにこれを求めると小さな値となり、固相が多いときには大きな値となります。
    よって、例えば流動限界固相率0.6程度で求めたときに0であっても流動限界固相率を0.95にして求めると0以上の値が求まることがあります。
    したがって、流動限界固相率の設定次第で、計算上でも引け巣が発生しにくくなる傾向を示すことはあり得ます。
  2. 温度勾配値は隣接する要素(斜めも含めて26方向)のうち当該要素よりも温度が高い要素間で求めています。
    したがって、これが0ということは周囲に当該要素よりも温度が高い要素がない、つまり、当該要素が局所的な最終凝固部であることを示しています。
    よって、ここには引け巣が発生するはずです。
    ただし、大きさは判断していませんので発生したとしても小さければ検出されませんので、実体には引け巣が現れないということもあり得る訳です。
    引け巣の予測方法には、修正温度勾配法とは別の手法として、各要素の収縮量と要素間の溶湯補給の計算から各要素の健全度を求めて、この値から予測する方法もあります。
    ここでは健全度(*.svfs3d)が小さいほど収縮孔(=引け巣)が多いと評価します。
    これを圧力模擬有り・予測法1でお試しいただければと思います。

【関連】 引け巣,凝固,新山パラメータ,温度勾配

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予測対象となる引け巣の大きさ(種類)が異なるため、ssolid3dの凝固進行状況から予測される引け巣欠陥位置とspore3dが示す欠陥位置について、それぞれ評価する必要があります。

2つの違いについて簡単にご説明いたします。

固相率分布(4階調)(ssolid3d)

溶湯の凝固進行状況を表わしています。

局所的な最終凝固部には引け巣欠陥が発生し易いと考えます。

ここの引け巣とは凝固収縮などによる比較的大きな(マクロ的な)引け巣を指します。

修正温度勾配(spore3d)

修正温度勾配(G/√R)を表わしています。

これはデンドライト樹枝間の溶湯補給を考えた方法であり値が小さい部分ほど溶湯補給が不十分のため引け巣欠陥が発生し易いと考えます。

ここでの引け巣とは小さな(ミクロ的な)引け巣を指します。

【関連】 引け巣,凝固,デンドライト,温度勾配

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メッシュに占める鋳物と空隙の割合を%で示したものです。

例えば、健全度90%となった場合、 あるメッシュに占める体積割合は鋳物90%、空隙10%であることを示します。

よって,非破壊検査での欠陥体積と比較することも可能です。

【関連】 引け巣,凝固,健全度

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vfs3dは、鋳物各要素の健全度(%)を表す変量で、

健全度(%)=(初期体積-収縮体積)/初期体積×100(%)

です。

従って、

100-健全度=ポーラス度(%)

という見方もできます。

体積変化の計算は凝固温度範囲内でだけ行い、収縮と膨張が考慮可能です。

【関連】 引け巣,凝固,健全度

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最終的な引け巣位置を見る場合は、最終フレームのみ確認頂ければ十分です。

途中のフレームは、その時点での引け巣状況であり、1~最終フレーム通した結果が引け巣の進行状況(引け巣生成過程)となります。

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引け巣の予測結果であるsvfs3d(健全度)は、100-収縮率(%)を表わしています。

ポストプロセッサにおいてvfs3dを開くと、初期状態では製品部の大部分は健全度が100%となるため、引け巣発生箇所が特定しにくくなります。

そのためスケーリングタブのクリッピング機能を利用して、最大値を90程度、最小値を0として、その範囲のみを描画させ、引け巣の発生箇所を見易くしています。

【備考】

クリッピング機能は最大値~最小値の範囲の要素のみ描画させる機能です。

【関連】 引け巣,凝固,健全度

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引張り/圧縮応力について

.p1_3d(最大主応力),.p2_3d(中間主応力),*.p3_3d(最小主応力)などを表示させると正負のスケールが表示されます。

ここでは[+]値の部分が引張り応力、[-]値の部分が圧縮応力がかかっていることを示しています。

変形量について

元の座標点からの変位を表しています。

[+]値は座標軸に対してプラス方向へ、[-]値はマイナス方向へ変位していることを示しています。

変形量の対称性について

形状も温度分布も完全に対称であれば変形量も対称になるべきですが、収束計算の打ち切り条件、数値計算精度などの影響で、どうしても誤差が生じてしまうのが実状です。

応力/変形の逐次表示について

現状では対応ができません。

今後の開発課題として検討いたします。

【関連】 応力,引張り,圧縮,変形

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マウス左右ボタンを同時に押したまま画面上方にドラッグすると拡大、下方にドラッグすると縮小になります。

また、3ボタンマウスの中央ボタンを押したままドラッグするとモデル表示位置を移動することができます。

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登録したデータは、ADSTEFANインストールフォルダ直下にファイル名「viewlist.txt」で保存されています。

【例】 C:\Program Files\ADSTEFAN10\viewlist.txt

このファイルをコピーすることで同じ表示位置をご使用頂くことが可能です。

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[計測タブ]の[定規の表示]機能をご使用頂くとおおよその場所は分かりますが、正確な位置を特定することは難しいと考えます。

[断面表示]タブのスライダーで微調整して確認して下さい。

断面の設定

  1. [断面表示]タブを開く
  2. [断面の表示]ボタンを選択
  3. [XY平面]、[YZ平面]、[ZX平面]より確認したい平面にチェックを入れる。
  4. 選択した平面下のスライダを動かしながら確認したい位置に移動

断面表示の補足

[断面の背後を表示]を選択すると、3次元図で表示されます。

例として[XY平面:+方向描画]ボタンを選択すると、[XY平面:-方向描画]に切り替わり、Z軸の-方向が3次元で表示されます。

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ポストプロセッサで再生しているアニメーションのコマ送りの速度を変更することはできません。

アニメーションデータを作成し、Windows Media Playerなどでご確認下さい。

アニメーションデータの作成方法

  1. 結果ファイルを開き、撮影したい視点を決める
  2. [アニメーションデータの作成]タブを開く
  3. [開始フレーム]と[最終フレーム]を設定:
    最初から最後まで撮影する場合、設定は省略可
  4. [1秒あたりのフレーム数]:
    Windows Media Playerなどのソフトで1秒間に何フレーム表示するかを設定
  5. [コメント]チェックの有無:
    再生しているファイルの画面右下にコメントを表記することができます。
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ADSTEFANでは、半角英数字のみ使用可能としております。

アニメーション作成時に、「コメント」へ日本語を入力した場合、avsフォルダの「コメント」フォルダに画像ファイル(*.png)が作成されます。

【例】

「コメント」に「あどすてふぁん」と入力し、アニメーションを作成します。

avsフォルダに「あどすてふぁん」フォルダが生成され、フォルダ内に、画像ファイルとindexIE.htmが生成されます。

アニメーション格納フォルダ名を日本語で定義している場合は、画像ファイルとaviファイルが生成されるようになっております。

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STL出力機能は、リリース当初、すべての要素を出力しておりましたが、STLファセット数が膨大になって、ユーザ様から様々なご要望をいただきました。

そこで、ポスト画面での表示状態と同等のSTLデータを出力するように改良した経緯があります。

仕様としては、隠れている要素は出力しない。見える要素においても裏面は出力しないなどの制約条件をつけてSTLデータの削減処理を実施しています。

データ量削減を優先したために、視点が同じでも見にくい点や視野方向から隠れる面は間引きしているために、視野を変更すると表示されないなどの問題点があります。

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アニメーション取得機能において、同様の現象が発生した事例として下記の3例があります。

お手数でも、該当するものがないか、ご検討をお願いいたします。

アニメーションデータ格納先のフォルダ名称に2Byte文字(≒倍角文字)が含まれている場合

【注意】 コメントに日本語を使用した場合も同様です。

ディスク容量が不足している場合

ご使用のHDDドライブの空き容量をご確認ください。

アニメーションのフレーム数に依存しますが、50MByte程度空きがあれば問題ありません。

フォルダへの書き込み権限が無い場合

管理者権限を有するユーザが作成した既成のフォルダに一般ユーザ権限を持つユーザが書き込もうとした場合にエラーとなります。

その他

レアケースですが、VGAボードに起因する場合もあります。

下記コマンドを実行して、画像データが作成できれば問題ありませんので、ご確認ください。

【手順】

  1. ポスト画面にて、[編集メニュー]-「複写]を選択します。
  2. MS-ExcelやPowerPointを起動して、Cntl+V(貼り付け)を実行します。
  3. ポスト画面の画像が貼り付けば問題ありません。
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ファイル名称の文字数は、マニュアル記載の通り32文字以内と規定しており、パス名称も含めると128文字が最長となります。

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アニメーション取得中に最小化すると処理が中断する仕様となっております。

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アニメーション取得機能において、画像サイズ(幅、高さ)が画面サイズと同等であれば、画像が歪む可能性は低いものと考えます。

歪む可能性としては、画面の幅、高さの比率と画像サイズ設定値の比率が整合しない場合に発生します。

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ポストプロセッサにおいて、空気部の消滅進行状況(air3d)を開いて頂き、[スケーリング]タブ→[変更]→[閉ループの表示]を使用頂くことで可能です。

空気グループNo.、その要素数、体積が表示されます。

ただし、本機能で求められた体積は充填率を考慮した値ではないため、実際よりも若干大きめの値になっておりますのでご注意下さい。

例.空気率50%の要素についてもメッシュ幅の3乗として体積がカウントされる
立体検索法や混合要素法も同様にメッシュ幅の3乗として体積を算出しています。

メッシュに定義された占有率や開口率、解析結果の充填率、空気率等は考慮しない仕様になっております。

ただし、凝固解析結果の1つであるvfs3d(健全度=100-引け巣量(%))に限っては、使用頻度が高くご要望が多かったため、健全度が考慮された体積算出法となっております。

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  1. ポストプロセッサでvfs3dを開いて下さい。
  2. スケーリング値タブにおいて、変更→閉ループの表示→適用の順に選択して下さい。
    画面左側に引け巣の体積が表示されます。
    又、クリッピング機能を活用頂くと引け巣発生部位毎の体積表示も可能です。

最終的な引け巣予測結果は、最終フレームをご確認下さい。

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熱応力解析の主応力、ミーゼス応力は鋳物(鋳型)が変形する際の応力を示します。

両結果とも残留応力を示すものではありませんのでご注意下さい。

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通常は金型全体の温度分布を示す.dmold3dをご覧になっているものと思われます。

上記とは別に.dmolds3dという出力データがあります。

本データは、金型表面要素の温度を鋳物表面に転写させた形で3次元的にご覧いただけます。

また、各金型のPL面を含めて全体表示させたい場合には、固定型と可動型を別の鋳型材料で構成しておくことで可能になります。

結果表示の「材料」タグのところで「IN3Dの読込み」ボタンを押すと使用されている材料名が表示されますので、表示させたい材料以外の材料表示に「Hide」を適用します。

そうすると見たい部材の温度分布だけが表示されます。

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結果データのうち、ベクトルデータ(.vel3d)は、通常より1.5倍程度メモリを消費するため、本現象が起きることがあります。

それ以外のデータも含め、メモリ不足となった場合を考慮し、要素情報を間引いて取り込むオプションをご用意しております。

【使用方法】

表示メニュー:「要素分割数を1/2に簡易化」を選択します。

結果データを開きます。

上記の方法ですと、通常のメモリ使用量に対して1/8となります。

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Scalingコマンドを2度記述している可能性があります。

Scalingは1度目の記述でON、2度目の記述でOFFになります。

2度目に記述されているScalingを削除すれば設定通り動作すると考えられます。

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ポストプロセッサのグラフ表示機能は、MicrosoftOfficeに倣い、表示点数の上限を32000点としております。

データが32000点を超える場合は、点を間引いて32000点に収まるように再読み込みする様に改良しました。

【エクセルでのデータ編集手順】

  1. エクセルを起動し[ファイル]-[開く]を選択してください
  2. ファイルを開く画面の“ファイルの種類”で[全てのファイル]を選択して下さい
  3. ADSTEFANの冷却曲線のデータを開いて下さい
      【備考】湯流れ   :ファイル名+.tpcurf3d
           凝固     :ファイル名+.tpcurs3d
           金型温度  :ファイル名+.tpcurd3d
  4. テキストファイルウィザードが表示されますので、“元のデータ形式”のところで[スペースによって右または左に揃えられた固定長フィールドのデータ]を選択して下さい
  5. [完了]を選択してください。データが要素上に配置されます
    サンプルを添付いたしますのでご参照下さい
  6. エクセルのグラフ表示機能をご利用頂き、見たい時間帯のデータをグラフ表示して下さい

【ご注意】 エクセルのグラフ表示点数の上限は32000点です。

【備考】 以上はoffice2003での操作です。officeのバージョンにより操作が若干異なることがあります。

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最大空気圧力は、標準圧力に対する比を表示しています。

その部位で発生した過去最高の空気圧力を色分けして表示しています。

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Ver.11からは、「計測」タブにて「時間履歴データの取得」をクリックすると、グラフ表示画面が表示されます。

次にグラフ表示画面にて、「ファイル」-「エキスポート」を選択すると、CSV形式のファイルに出力することができます。

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fs:固相率(0.0~1.0)を表します。

fs crit:流動限界固相率を表します。

凡例は下記内容になります。

  1. fs=0.0     湯温が液相線温度以上の状態
  2. 0.0 < fs < fs crit 液体から流動限界固相率の間にある状態
  3. fs crit < fs < 1.0 流動限界固相率から固体の間にある状態
  4. fs=1.0     湯温が固相線温度以下の状態

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[スケーリング値]タブの[最大値]及び[最小値]を設定して頂くと凡例を固定にすることができます。

設定方法を下記に記載します。

凡例を固定にする設定方法

  1. ポストプロセッサの[スケーリング値]タブを開く
  2. [変更]ボタンを選択
  3. [最大値]と[最小値]を入力
  4. [適用]ボタンを選択

以上で凡例を固定にすることができます。

凡例の最大値及び最小値は時間フレーム毎に値を持っているため、ファイル読込み時に凡例を固定にすることは現状ではできません。

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メーターは、ファイル読込みや表示処理の進捗状況を表わしています。

ファイル容量の大きい結果を開いている時にメーターが止まることがありますが、処理上は問題はありません。

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現状、固相率分布(.solid3d)は、ソルバ出力の時点で、FS値0~1の間を流動限界固相率との関係を基に4段階のインデックス化がなされています。

(STEFAN時代の名残で、一般的にこの可視化方法が評価しやすいとの理由と伺っております)

よって、スケーリングの変更ができない仕様となっております。

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init3dファイルは、湯流れ~凝固などの解析を連携して実施する際に、各解析終了時の全要素の温度データを拡張子init3dとして保管し、次の解析の初期温度データとして読み込むために使用しています。

【概略仕様】

単位:Ver.7まではエンタルピでしたが、Ver.8からは度(℃)となっています。

ファイルの書式:温度データ受渡し専用の形式となっており、ファイル容量を抑制するためにバイナリ形式を採用しています。

尚、ポストプログラムで、読込むことはできません。

拡張子:解析ソルバの種類によって、基本の拡張子(init3d)に添字が追加となります。

湯流れ解析の場合には、flowの意味で″f″が添字として追加され、 .finit3d となります。

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