• トピックス
  • 製品情報
  • 導入事例
  • スクール
  • コンサルティング
  • お客様サポート

1.有限要素解析(FEA) では梁とソリッド要素をおさえる

要素の違いによる解析結果の比較から、相性の良い要素と3DCAD選定までを解説!

対象の構造に外力が加わると、どのように変形するのかを解析する有限要素解析(FEA)。有限要素解析を行う際のチェックポイントは、「対象の構造物に適した要素を選択すること」です。基本的な要素の違いの解説から、要素の違いによる梁部分の変位量の比較、計算時間の比較を行い、設計内容に合った要素選定と3DCADの選定を行います。

梁(ビーム)要素とソリッド要素の違いを理解しよう

3次元梁要素の節点の自由度は、並進方向3方向、回転方法3方向の自由度を持っています。どのような形状でも2節点で表現されるため、断面積や断面の向きなどは別途定義して入力しておきます。

それに対して、(3次元)ソリッド要素の節点の自由度は、並進3方向のみとなっています。3次元弾性体理論をそのまま適用できるため、理論的には最も簡単で扱いやすい利点があります。

要素節点(1次要素の場合)自由度入力項目
梁(ビーム)26(Tx、Ty、Tz Rx、Ry、Rz)断面積、断面2次モーメント、断面の向きなど
ソリッド4、6、83(Tx、Ty、Tz)なし

梁(ビーム)要素

ソリッド要素

ユニットフレームを使って、構造解析をしてみましょう

では、例のユニットフレームを使って構造解析をしてみましょう。解析条件は次のように設定するとします。なお、モデリングと解析にはオートデスク製品を使用しています。

荷重条件自重(加速度荷重1G)
拘束条件 上下方向部材
梁(ビーム)要素:ジョイント部を固定
ソリッド要素:部材下面を固定
材料物性縦弾性係数:206.7GPa
ポアソン比:0.27
密度:7.75g / cm3

構造解析結果は本ページ後記の資料請求よりお申し込みください。

資料請求(無料)

CAD別に構造解析モデルの作りやすさを評価

3DCADモデルを構造解析モデルに変換する際のポイントをCAD別に評価しました。

図1:△ Autodesk Inventorのフレーム解析機能を使用するには、3Dの座標情報よりフレームジェネレータ機能を用いたモデリングの必要あり。3Dの線モデル(フレームモデル)を利用してフレーム解析が可能となる

図2:○ Autodesk Inventor Simulationでオートメッシュを用いたソリッド要素の解析モデリングが可能

図3:○ Autodesk Revitで3D柱梁モデルを作成すると、解析線分が同時作成されるため、データ転送によりAutodesk Robot Structural Analysisにてフレーム解析用モデルが可能

図4:× Autodesk Revitで作成した3Dモデルを用いても、Autodesk Inventorなどの製造系3DCADの3Dモデルを用いても、Autodesk Robot Structural Analysisのメッシュ作成機能を用いた解析モデルの作成は不可

さらに詳しく知りたい方へ - 無料資料請求

システム建築のユニットフレーム有限要素解析(解析結果、考察付き)

主な内容
  • 解析結果比較
  • 考察 実際、建物全体で行うとどうなる?
  • 補足 RobotのモデルをRevitへ転送したところ…

このトピックスを知人に勧める可能性を教えてください

フィードバックをいただき、ありがとうございます。
当サイトへのご意見やご要望がございましたら、次のフォームよりお聞かせください。今後のコンテンツや機能強化の参考とさせていただきます。

アンケート(トピックスの評価理由)

お問い合わせ

専門スタッフが丁寧にご説明します。どんな小さなことでも、お気軽にご相談ください。

ご相談・お問い合わせ

CAD Japan.com運営元の株式会社大塚商会からご連絡させていただきます。

03-3514-7825

専門の担当者がご対応します。

CADプロモーション部解析プロモーション課
営業時間 9:00~17:30(土日祝日/当社休業日を除く)

卸販売について

お探しの情報は見つかりましたか?

お気軽にご質問ください。販促担当よりお答えします。

質問フォーム

PAGE TOP