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Multiframeは3次元骨組構造解析プログラムです。入力断面としてJIS規格の鋼材断面が標準で登録されている他、ユーザ任意の断面を使用することもできます。また、計算後、鋼構造設計規準(日本建築学会)に準拠した断面算定を行うことができます(オプション)。
Ver.12より、平板要素を用いた立体解析をサポートしています。
- Q1.
Multiframeで平板要素とフレーム要素を組み合わせて解析を行う際に、平板要素とフレーム要素の境界に境界条件を与えることはできますか？
- A1.
Multiframeでは，平板要素とフレーム要素を組み合わせた場合、境界条件として「剛結合」か「ピン結合(要素座標軸まわり)」を設定することができます(図1)。
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| ▲図1 パッチ座標軸 |
- 「フレーム」メニューより「パッチ解放」を選択します(図2)。
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| ▲図2 パッチ解放 |
- 平板要素の座標軸に注意して，「Mx'解放」，「My'解放」，「Mz'解放」をそれぞれの「側部」に対して設定します。下図のケースでは，Mx'とMy'に対して解放／非解放の設定をしています。
- 境界条件を「剛結合」とした場合と「ピン結合」とした場合の結果を比較します(図3、4)。
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| ▲図3 モーメント図 (剛) |
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▲図4 モーメント図 (ピン) |
- Q2.
平板要素を支持する場合、節点で支持してよいのでしょうか？
- A2.
Multiframeの平板要素に対して支持条件を与える場合、辺に支持条件を与えることはできません。
厳密には平板要素を構成する各節点に対して支持条件を設定することになります。
このとき、ある程度メッシュを細かく設定しておかないと、図5・6のように精度が低い結果となります。ケースA・Bともに正方形の平板要素に対して鉛直下向きに10(kN/m2)の分布荷重を載荷しています。ケースAはメッシュの分割をせず、四隅の節点にピン支持点を設けています。ケースBは辺上を10分割するようメッシュ分割しています。さらに辺上の節点すべてにピン支持点を設けています。
ケースAは極端な例ですが、FEMでは節点の結果がすべてであることを端的に示しています。節点が5つしかなく、その節点の変位量のみが解析により得られる結果です。平板上の他の地点では変位の結果を保持していません。このため、コンターは図５のように節点間は線形分布となります。これに対して、ケースBの結果は変位量の分布を的確に示しており、より精度の高い結果が得られています。
FEMはあくまで近似値を算出するものです。メッシュをより細かくしていけば真値に近づきますが、一定の分割数以上では解の差が小さくなり、収束値が得られます。意図しない解析結果となった場合には、メッシュの分割数を再確認するなどしてください。
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| ▲図5 変位図コンター(ケースA) |
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▲図6 変位図コンター(ケースB) |
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Multiframe 開発元：Formation Design Systems
■Multiframe Ver.13 日本語版 2011年4月リリース済み |
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| (Up&Coming '11 新緑の号掲載) |
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