解析実習3は建築学会RC規準(1999)に掲載されている4辺固定スラブの例題の解析です。 STEP1 解析概要 今回も対称性を利用し1/4のモデルとして解析します。 モデルの作成要領は演習2とほとんど同じ。 モデルの諸元 1.平面形 : 3.7m x 5.7mの1/4-->1.85m x 2.85m 2.厚さ : 0.15m 3.ヤング係数 : 2.1E+11 N/m2 4.ポアソン比 : 0.167 5.荷重 : 積載荷重8000N/m2 + 固定荷重3600N/m2= 11600N/m2(表面等分布荷重) 6.支持条件 : 4辺固定支持
STEP2 予備解析 建築学会RC規準1999のP217例題の応力、たわみを図表より計算する。 1.短辺方向　端部Mx1 = -0.077x11600x3.72= -12227 Nm/m             中央Mx2 =  0.035x11600x3.72=   5558 Nm/m 　長辺方向　端部My1 = -0.057x11600x3.72=  -9051 Nm/m             中央My2 =  0.011x11600x3.72=   1746 Nm/m 2.たわみは例題では計算されていない、よって図表計算する。 　δ=(たわみ係数)・w・lx4 / ( E・t3 ) = 0.027*(24000*0.15+8000)*3.74/(2.1E+11*0.153) = 8.28E-5m
STEP3 モデルの作成 　 1. 4つのコーナー座標を指定    Nodesメニュー-->Add Single Nodeで頂点の座標を1点づつ入力。    X    Y    Z    0    0    0    1.85 0    0    1.85 2.85 0    0    2.85 0    ViewメニューでXY平面、画面にフィットさせると4点が表示される。 2. 解析タイプの指定    Model-->Type of Analysis-->Mechanic を選択し OK。 3. 要素の作成  　Elements-->Add Singleを選択。    節点番号を1,2,3,4と入力、Add-->Canceで終了。    要素の細分化をするためにElemnts-->Subdivide-->4 Node Quadrilateralを選択。    分割数、要素特性番号の入力　ダイアログボックスに鉛直方向の分割数、水平方向分割数、    要素特性番号を 20,10,1と入力。    2重節点の消去Nodes-->Sweepコマンドで　0.01程度を入力。    節点番号の最適化 Model-->Cuthill McKee。      ここで各要素に要素特性データを適用する。    Elements-->Edit Element Specific Dataを選択。    200要素できているので、from 1 to 200 by 1-->OK    ドロップダウンボックスからMINDLIN4 plate,(4 Nodes),11を選択。    以下それぞれの値としてMType:0　IType:2　NINTB:2　NINTS:1　Surface Load:11600　THIC:0.15    最下行:空白 を入力しOK。
4. 拘束点の指定  　 上に示すモデルを例に拘束点を指定する。     1/4モデルとしているので、     A)-1   X=1.85m上の節点のY軸回り回転を拘束。(対称性) 　　　-2　 Y=2.85m上の節点のX軸回り回転を拘束。(対称性)     B)     X=0m上の節点のX、Y軸回り回転を拘束。及びZ方向の変位を拘束(固定支点) 　　　　   Y=0m上の節点のX、Y軸回り回転を拘束。及びZ方向の変位を拘束(固定支点) 　　     A)-1を指定するために、該当する節点を窓で囲みConstraints-->Add/Editを選択。 　　Rotation about the Y-axisにチェック。     A)-2を指定するために、該当する節点を窓で囲みConstraints-->Add/Editを選択。 　　Rotation about the X-axisにチェック。 　　B)を指定するために、該当する節点を窓で囲みConstraints-->Add/Editを選択。 　　Rotation about the X-axis、Y-axis及び 　　Linear displacement along the Z-axisにチェック。 　　以上で境界条件がセットされた。 　　この段階でデータを一度保存しておこう。ファイル名はご自由に。
STEP4 解析の実行    グローバルプロパティの指定及び解析の実行    まず、Model-->Global Propertiesを選択。    ダイヤログボックスのYoung's Modulusに210000000000、Poisson ratioに0.167を入力、その他は0。    節点変位や後処理用GPHファイルにはチェックを入れておく。    以上でデータ入力は全て終了。    データファイルを保存し解析をするために、ツールバーの緑の"="(赤丸部)をクリックする。    保存&解析がワンクリックで行われる。 STEP5 解析結果及びその検証     解析結果 　以下に解析結果を示す。ここであわせてNastran(Femap with NX-Nastran Ver10.0 )の結果も示す。
LISA Z方向変位								Nastran Z方向変位
LISA X方向変位曲げモーメント								Nastran X方向変位曲げモーメント
LISA Y方向変位曲げモーメント								Nastran Y方向変位曲げモーメント
以上のように、どのケースもLISAとNastranとはほとんど同じ結果となった。(当たり前と言えば当たり前)　　　   STEP2の予備解析と比較してみる。 　　 　  最大曲げMX1   予備解析/LISA = 12227 / 10300 = 1.187 　　　　　　MX2   予備解析/LISA = 5558 / 5700 = 0.975             MY1   予備解析/LISA = 7750 / 9051 = 0.856             MY2   予備解析/LISA = 1746 / 2430 = 0.718     最大たわみ 　 予備解析/LISA = 8.28E-5 / 8.15E-5 = 1.016     たわみは許容範囲の誤差と考えられるが、Mx2を除き曲げ応力はその差が大きすぎる。 　　演習2と同様にポアソン比が影響していると考え、ポアソン比を0として解析してみたが、 　　両者の比はそれほど改善しなかった。     　最も大切なはずの解析結果の検証、それも理論解との差が許容できない程あるとき、その原因究明を 　　先延ばしするのは好ましくない。 　　が、ひとまず演習3はここで終了とする。 　　誤差の原因究明は判明しだいご報告です。
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