使いこなさない、使えるCAEのブログ
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計算モデル(メッシュ)優秀だと、偏微分計算に有利 逆は逆 それを記載せぬ書籍が多く注意

XやYでの偏微分は、座標軸に平行な、直交直角地点の物理量勾配。多変数における微分。

微分と似たものですが、 『微分より、制約条件超厳しく、超注意』 そんな落とし穴あり。

 

直交-直角地点に、物理量データ存在しないと、偏微分計算困難。力学分野は、勾配の勾配=直交物理量の差の差 シビア神経質な2階偏微分(テンソル)計算必須。

 

制約条件満たす点群元だと、直交直角地点に物理量データ存在 ⇒ 偏微分たる直交物理量勾配を、定義通りバッチリ計算可

じゃない点群元だと、直交地点に物理量データ存在せず&定義通り(XやYで)偏微分できず。

 

直交メッシュでない場合、偏微分に必要なデータ揃わず、仕方なく、直交直角箇所の物理量勾配を、平均計算を使い計算せざるを得ず

メッシュ細かくすれば大丈夫 多い意見ですが  細かいと直角に近づく訳でなし&要素毎の偏微分計算用データ揃う訳でなく 

直角地点に点データ存在せぬ事は変わらずに見えます (直交メッシュ以外は…

直交メッシュ以外は、2個以上の勾配ベクトル合成&平均処理 にて偏微分計算(定義通りの計算にならず) 

その偏微分計算に混入する(本来実施すべきでない 節点間にて均等増分な物理量分布前提)平均計算は、テーラ展開応用故、

「テーラー展開が基礎です」 それって、偏微分定義通りの計算でなく(偏微分対象でない別変数データ利用&変数独立性守らず)OKなのか?

『痛い落とし穴あり』『実用まで到達できない』『それが幾何の偏微分』 判り良く教科書に記述なら助かるのですが…

工学書に、多々記述される偏微分 ∂x ∂y ∂z 実は解く策なし。微分同様手法でしか解けず=偏微分の定義守れぬ状況が想定外=痛い問題

離散計算は、例えば∂yを、dxdy組合せ計算、変数独立性無視な変則 (想定外を実施しないと実用到達せず⇒基本逸脱&解不安定等で問題)

 

高校レベルの数学で、止まちゃってる人は、そんなに心配せずでOK  概して実用数学は中学高校レベル ⇒ (堅実で)問題なし

一方、大学の数学は… 工学諸分野で必須な、応力-歪のテンソル解く数学は、数学授業で学べず。(解けないので教えようがない)

テーラー展開は1変数限定&微分のみOK&偏微分だと× (離散計算は数学上不完全)偏微分解く完全策なし=痛い数学弱点

 

テ-ラ-展開のように、多変数対応できず、(力学分野で)応用性欠く実用到達せぬ理論が、基礎として君臨 変な体質は治らぬか? 

又 デザインCGグラデーション画は、一階偏微分(Gradient)応用だが、Gradient理解者が、美しいCG画を描ける訳でなし。

「幾何偏微分は多々厄介で注意」 教科書に記載すべき思います。数学における最大の弱点&落とし穴  そんな気がしますが…

積分-行列計算等は完全。偏微分のみ問題な筈(直交格子除き偏微分必須条件(定義でもある)たる変数独立性守れぬ状況発生) 数学の痛い弱点

『イタタッ』 てな風に、短所は判り易く示して欲しい気がします。

 

『1変数でしか使えぬ基礎たりえぬ応用利かぬ理論が、大学数学の基本として君臨』アチャ~な実体に注意

多変数のテーラー展開は、偏微分が出て来て、元になる点群に直交性必須 それを、判り良く紹介したかったのですが、意外に、

テーラー展開が難しく、(その限界を示す)簡単明解な説明は、今後の課題に…

 

時間)積分、行列式等の数学は完全思いますが、FEM等の離散計算の数学は問題。元来、独立変数で実施すべき偏微分を、

(直交線上にない)独立せぬ変数データ元に計算する変則(変数独立性満たさぬ、怪しい偏微分計算伴い、数学書は未記載)

近似基礎テーラー展開は、高校数学レベルの簡単な一変数限定 正しい正統的数学では、直交格子までが限界に見えます

『1変数限定(テンソルは解けず)応用利かぬ理論が数学の基本として君臨』 多大な社会損失か、数学の限界で仕方なしか?

微分(dX等で記述される)は計算できるが、幾何の偏微分(∂X)は計算できず。それが数学の限界思います。

テイラ-展開を、2変数以上に拡張すると、偏微分(例えば∂X ∂Y)が出現してしまう。直交格子でのみ一変数dXやdYに同じとみなせる

偏微分=直交直角向勾配(複数成分) を直交せぬ点群元に計算=数学的に正しい計算策がない(点群に平行な方向、微分勾配計算までは可能)

 

点群向き方向、微分勾配計算までは計算可 (直角でない斜め向のテイラー展開のみ可。実際それを計算)実用十分いう事も多く、大変微妙ですが

直交メッシュ以外、偏微分の定義通りの計算不可で注意 (直交格子以外だと、偏微分Y成分を、X成分使って計算… 変数独立性に反する)

直交メッシュなら、(座標軸に沿うテイラー展開での微分で)偏微分を定義通り計算可。

テクニックに頼ると偏微分でなくなる(定義逸脱) そこが勉強の限界な感。打破できるか? 打破すると偏微分でなくなるパラドクスがあるか?

 

 

テンソル計算(力学全域に影響及び致命的) グラデーション計算行う3Dポリゴンデザイン分野 そこらは、幾何偏微分解く理論不完全で注意

後者3Dグラデーション画は ⇒ 粗悪モデルだと勾配または法線ベクトルが乱れ画質悪化 ⇒ メッシュ増加 又は調整 で解消

前者テンソルは、2階偏微分必須。3Dグラデーション計算よりもシビア&神経質で注意。 テンソルは、工学全域に関わり重大

(直交物理量の差の差の計算)二階偏微分必須で超難「テンソルは、(完全には)解けません」程度は、教科書に記述して欲しい。でないと… 

テイラー展開は、有用性-応用性ー拡張性ー融通性高いが故、数学における基本として重視されている(筈) そう勘違ってしまう。

 

離散化では、幾何偏微分を、直角向でない、点の並び方向から計算せざるを得ず、テイラー展開で(直交勾配たる)偏微分は解けず

その解釈が妥当な筈。(アイソパラメトリック要素では、点並び向にテイラー展開を使うが、直交勾配に変換する変則技も利用)

「直交勾配への変換技まで、数学的に正しい」 思っている人が多いかも… 直角向でない斜め方向からの(回転写像含まぬ)変則変換技ですが…

 

テイラー展開=1変数限定理論。敢えて、2変数以上なら、(軸に平行な勾配成分)例えば ∂X ∂Y 計算必須。点群が軸に平行&直交分布でないと厳密計算困難

それが出来てない)怪しい手法ながら、離散計算アプリは普及&実用済。実は、理論云々は、後回し。製品化&マーケット支配が先 ?

理論完全化を待っていては、又は、数学上厳密な範囲内に終始していては、実用到達せず&成果得られず&出遅れ間に合わず? 具体的には…

ξ-η⇔X-Y 離散計算に必須。上式はテーラ展開応用ともいえるが、ξ-η直交直角が上記等式必須成立条件。だと直交メッシュ限定

ξ-η直交せぬ変則系で自在形状に適応させる手法が離散計算理論。実はξ-η直角以外は正確な等式成立でない&正しい数学でない

テイラー展開超える、使える理論打立てねばならない。が出来てない。微分は解ける&偏微分は解けず。だと工学では欠陥

基礎として欠陥なテイラー展開が君臨せざる得ず&対処策見出せずズルズル… そこが数学の(超痛い)致命的限界!?

『大変痛いッ!』 判り良く書籍に書いて欲しい感。限界ある理論を根幹に据えねばならぬ。それしか策なしか? 仕方なしか?

 

数学的に正しく偏微分できるのは、直交メッシュのみ  数学バッチリできても幾何の偏微分は解けず

毎度似たブログ内容。まぁ、更に判り良く、図を改良。洗練させれば、理解促進 (逆に、ゴチャゴチャ風&判り難い? 毎回試行錯誤)

何を、理解願うのか? 数学で可能な範囲超えて、テクニックで誤魔化す風。離散計算独特の偏微分計算 それを理解願いたいのですが。  

難解な専門書より、超理解できる事を狙ってますが。 偏微分の定義上、元のデータ節点群が駄目だと、その計算は、テクニックで補えぬ筈

本来は偏微分不可。無理に偏微分(節点間で物理量は均等増分など、前提条件と共に三角形単位で三角の勾配求めるイメージ)

(本来不要な、緩い拘束かかってる風)仮定前提条件必須で注意。仮定前提条件なし⇒直交箇所にデータなく解けず。直交格子のみ解ける。

コンピュータ計算故、大体解ければ〇。伝熱 静磁場 低Re数 等は粗悪メッシュで十分〇。数学的に完全なら、コツコツモデル化不要。

大規模真っ黒メッシュで皆解決になりCAE技術者不要化ですが、そうは行かぬ現実に注意。(メッシュレス計算も一部のみ)

直交メッシュ除き)何らか条件付けて、(直交せぬ箇所から)直交箇所(上図)のデータを合成。そうしないと解けず。

それで求めたものは(上図:三角勾配)偏微分なのか? 頂点①が直角なら偏微分。直角でない場合は、偏微分にならぬ筈ですが、

計算分野では、偏微分とみなし、ヤコビアンの変換等式成立とする。本当は、角度①が直角でない場合、写像変換等式不成立な筈

節点間物理量均等増分前提で(直交せぬ箇所から)直角位置物理量求めて変換等式成立⇒偏微分といえるか怪しい

数学の限界超えた事をしないと、自在な形状領域にて偏微分できず。幾何の偏微分を扱う分野は、要注意思います。

数学的に正しく(余計的な仮定前提制約条件なしで)偏微分できるのは、節点並びが直交してる場合のみ思います。

頂点①が直角でなく、ξ-η直交せぬ場合、局所⇔全体系 変換式成立せず。(離散計算分野は、それは記載せぬルールで注意)

ですので、『もっと数学ができれば…』 離散計算に関して、正しいような、正しくないような感。  

グラデーション(Gradient計算)行う3Dデザインも同じ。数学達者が、ガンガン3Dデザインできる訳でなし。

幾何偏微分が、良好に解けるモデル化必須。その技術は(数学的に)未確立。意外に、数学達者は、モデリング苦手だったりします。

『数学ができれば…』工学計算だと直交格子ならば、その見解は正しい思います。幾何の偏微分に関して、意外に数学に限界あり

全般、応用性に富む数学が展開されている風(装いに過ぎずか?)。工学分野の数式や理論は、素晴らしく見えるが、その実態は、

(際どい怪しい前提条件伴う)テクニックなしでは、実用応用に到達できず。

上図のようなテクニック的なものに頼ると、直角位置の物理量求める平均処理が混入。(偏微分に近いものを計算してはいますが)偏微分の定義逸脱で注意

直交メッシュだと、処理が諸々キャンセル化(テクニック未使用となり)差分法もFEMも、どの手法も同一処理内容&結果になるのですが…

 

本ページ記載内容 と メッシュ直交せぬ状況で起こるシュワルツ提灯現象 は、大学1-2年で教えられるべき&学ぶべき、数学の(超)基本基礎と感じます

基本基礎踏まえ、実用上有用な数学が、展開されているのか? 直交メッシュ以外の離散計算は、数学として確立できてなく注意思います。

数学基本踏外した手法故、FEM等の離散化法は、数学書に記載なし(数学書記載の正統的近似基礎理論)テイラー展開は、直交格子限定&実用応用に到達できず 

(工学計算は近似であり、不完全でOKではありますが) 離散化理論の不完全さに注意&実用応用まで到達できぬ基礎に注意

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