機能
構造解析に適用する構造形式などの基本的なデータを入力します。
呼出
リボンメニュー：要素 > 基本設定 > 基本設定
入力
解析モデルの基本設定
構造形式
3次元の構造解析を行うか、または部分的に挙動を制限した解析を行うかを指定します。
3-D : 3次元の構造解析を遂行します。
X-Z平面 : 全体座標系X - Z平面内の挙動だけを許容する2次元解析を行う。
Y-Z平面 : 全体座標系Y - Z平面内の挙動だけを許容する2次元解析を行う。
X-Y平面 : 全体座標系X - Y平面内の挙動だけを許容する2次元解析を行う。
RZ拘束 : 全体座標系Z軸に対する回転自由度だけを拘束した3次元の構造解析を行う。
GEN NX では、ユーザーが別途に自由度を拘束しないと１節点あたり6個の自由度を持ちます。
この機能を使用して必要ない自由度を拘束することで解析作業の効率を高めることができます。
3-D : １節点あたり6個の自由度を持つ一般的な3次元解析に適用します。
X-Z Plane : 構造物の挙動が全体座標系X - Z平面内のみで生じる2次元構造解析に適用します。
(Y軸方向の変位成分とX軸及びZ軸に対する回転変位成分は自動的に拘束されます。)
Y-Z Plane : 構造物の挙動が全体座標系Y - Z平面内のみで生じる2次元構造解析に適用します。
(X軸方向の変位成分とY軸及びZ軸に対する回転変位成分は自動的に拘束されます。)
X-Y Plane : 構造物の挙動が全体座標系X - Y 平面内のみで生じる2次元構造解系に適用します。
(Z軸方向の変位成分とX軸及びY軸に対する回転変位成分は自動的に拘束されます。)
RZ 拘束: 鉛直方向の全体座標系(Z軸方向)に対する回転変位のみが拘束される特殊な3次元解析に適用します。
例えば建物の予備解析において、構造物のZ軸に対する回転変位を無視した状態で、
各層の水平せん断力分布を検討するというような解析などに適用することができます。
質量制御パラメータ
質量のタイプと自重を質量で変換するのか可否を指定します。
質量マトリックスは連続的な質量の分布を離散された不連続的な形態で表現する方法で、大きく集中質量と一貫質量の二つの方法があります。集中質量と一貫質量は、考慮する問題や要素の種類によってそれぞれ長所をもっているので問題の特性によって適切な方法を使用しなければなりません。
集中質量：集中質量で変換する場合
要素の全体質量を要素の節点に集中させて質量マトリックスを構成する方法で、対角マトリックスの形態を持ちます。この場合、対角以外の成分は0になるので、一般的に対角成分のみを別に保存して解析に適用します。しかし、対角成分のみを考慮する場合は質量行列と関係がある変換がうまくできない問題があります。
非対角質量を考慮
質量の種類および、自重を質量に変換するかどうかを指定します。
質量マトリクスは、連続的に分布する質量を離散的な形で表現するもので、大きく 集中質量と一貫質量の 2 種類があります。
集中質量と一貫質量は、対象とする問題や要素の種類によってそれぞれ利点が異なるため、問題の特性に適した方法を使用する必要があります。
集中質量 : 集中質量として扱う場合の設定です。
要素全体の質量を要素の節点に集中させて質量マトリクスを構成する方法で、対角マトリクスの形を取ります。この場合、対角成分以外は 0 となるため、一般的には対角成分のみを保存して解析に用います。
ただし、対角成分のみを考慮する場合、質量行列に関する変換を完全に行えないという問題があります。
非対角質量を考慮
質量行列の構成する際に対角以外の成分も考慮するかを指定します。
このオプションは要素質量の処理方法に関することで、「質量行列に対角成分以外の成分も考慮」オプションを選択する場合は質量行列をフルマトリックス形態で扱い、このオプションを選択しない場合は質量行列をベクトル形態で扱います。フルマトリックス形態の質量は、質量と関わる変換が完全に行われてベクトル形態の質量よりもっと正確な解析結果を出すことができます。しかし、一般的にメモリーや解析速度はベクトル形態の質量がフルマトリックス形態よりもっと有利です。自重から変換した質量について断面オフセットを考慮する場合、「質量行列に対角成分以外の成分も考慮」機能を使うことができます。断面にオフセットがある場合、節点はオフセットされたところに生成されて、すべての荷重、境界条件、剛性、質量などのような構造特性がオフセットされた位置の節点を基準で正義されます。しかし、要素と係わる構造特性(例えば、要素剛性、要素に与えた荷重、自重から変換した質量など)は断面の中心に正義しないと構造物の実在状況と符合しません。
したがって、オフセットされた位置にこのような要素と係わる特性を定義しながら変換過程を通じて実在的にはこのような特性が断面の中心にある效果を出す必要があります。ただし、要素と関係なく直接節点に正義した節点質量や節点荷重などはこのような変換が無くてオフセットされた節点に直接与えます。
2
時刻歴解析に適用できるようになります。
固有値解析はLanczos方法のみ可能です。
質量オフセットを使用する場合、梁要素の断面オフセットのみ考慮します。
梁要素以外の要素は「質量行列に対角成分以外の成分も考慮」を支援しません。
コンシスタント質量 : 一貫質量で変換する場合
コンシスタント質量方法は剛性マットリックスを求める時と同じ形状関数を使って質量マトリックスを構成する方法で、質量マトリックスは対角以外の成分も持ちます。したがって、この場合「質量行列に対角成分以外の成分も考慮」オプションを使わなくても内部的に質量行列をフルマトリックス形態で扱って各種変換を行います。
集中質量は各自由度の質量成分が該当の自由度方向だけで挙動します。
コンシスタント質量はお互いに連関されて挙動(Inertia coupling effects)することで考慮されます。コンシスタント質量より構造物の実在的な質量特性をよく反映しますので、集中質量よりもっと正確な解析結果を出すことができます。特に、要素数が少ない場合にその効果がもっと大きく現われます。しかし、コンシスタント質量方法は質量行列が対角以外の成分も持ちますので、集中質量方法よりは計算時間が結構かかる短所があります。
時刻歴解析に適用できるようになります。
固有値解析はLanczos方法のみ可能です。
自重を質量に変換 : 構造物の自重を動的解析用の質量で変換するかの可否を指定します。
X, Y, Z方向に変換 : 自重を全体座標系のX, Y, Z軸方向の節点質量に変換します。
X, Y方向に変換 : 自重を全体座標系のX, Y軸方向の節点質量に変換します。
Z方向に変換 : 自重を全体座標系のZ軸方向の節点質量に変換します。
固有値解析時に解析モデルの基本設定ダイアログで自重を質量で置換してない場合はメッセージを出力します。
質量変換関連説明及び注意事項
モデルに含まれる要素の質量を動的解析または静的地震荷重の計算過程で、節点集中質量の形で自動的に
考慮することができます。 質量が変換されてない方向で動的解析を行う場合、解析に質量の効果が反映できません。
'X, Y, Z方向に変換'が指定されていれば、モデル > 材料 & 断面 > 材料...で入力された比重(単位体積あたりの重量を
使用し、プログラム内部で計算された要素の体積とを掛け合わせて得られた重量から質量を求めます。そしてそれらは全体座標系X, Y, Z軸方向にそれぞれ自動変換されます。
'X, Y方向に変換'が指定されていれば、計算された質量はX, Y軸方向にのみ自動変換されます。'Z方向に変換'が指定されていれば、計算された質量はZ軸方向にのみ自動変換されます。一般的な建築用の構造モデルの場合、動的解析は耐震設計のために遂行されます。
したがって建物のZ軸方向の挙動よりも水平方向の挙動が重要であるため建物の水平方向の動的挙動に大きい
影響を及ぼさないZ軸方向の質量成分は、一般的に無視できます。解析の所要時間とコンピューターの保存容量
などを考慮して'X,Y方向に変換'の条件を使用するのが一般的です。地震データのZ成分のみを考慮した解析や
床スラブの振動などを評価するための動的解析を遂行する場合に、全体座標系のX, Y,Z軸方向のすべてに対して
質量を考慮するようにしてしまうと、Z軸方向の有効質量を得るためには、固有値解析でかなり多くのモードまでを
計算する必要があります。このような場合には'Z方向に変換'を選択するのが効果的であり、"節点質量"や"荷重を
質量に変換"機能で質量を入力する時にも同様に指定しておく必要があります。
線要素であるトラス要素、引張専用要素、圧縮専用要素、梁要素の場合は要素の質量を計算した後、両端に
対してそれぞれ半分の質量を節点の集中質量として変換します。
板要素及びソリッド要素の場合は、角節点の個数に等分した値を各節点に対する節点の集中質量として変換します。
荷重を質量に変換で要素の自重を静的地震荷重に考慮する荷重ケース（自重）を質量で切り替えるように指定
することは構造物の質量データに何の変化も与えないので無意味です。
したがって要素の自重による質量成分は必ずこの機能を利用してモデルに反映されなければなりません。
重力加速度
使用単位系を考慮して重力加速度を入力します。
初期温度
熱応力解析に必要な初期温度を入力します。(荷重>システム温度荷重または節点温度荷重を参照)
剛域の考慮や画面表示で梁上端が層高さ(X-Y平面)に一致するように整列
剛域を反映したり、モデルウィンドウに入力された要素を表現する時、全体座標系X-Y平面に配置された線要素の上端が要素の中心線に一致するように整列します。
この機能で剛域の考慮をモデルに適用する場合は、まず、モデル > 境界条件 > 剛域の考慮で剛域長さを自動
計算する機能を選択する必要があります。
画面上で板要素の上面が層高さ(X-Y平面)に一致するように整列
モデルウィンドウに入力された要素を表現する時、全体座標系X-Y平面に配置された板要素の上端が板要素の中心線に一致するように整列します。
上記の２つの項目を選択しなければ、モデルウィンドウで線要素と板要素は各要素の中心線が節点と繋がれたように表現されます。