今回はMultiframeの「平板要素」機能の利用についてご紹介させていただきます。フレーム要素による解析モデルの一部において、局部応力の発生状態を知りたいような場合、平板要素と組合せた複合モデルとする方法をご紹介します。

1. 対象構造物の概要

今回の対象構造物は単純なラーメンモデルとします。寸法、適用鋼材を以下に示します（図1）。

図1　解析モデル

2. フレームモデルの作成

生成の「2Dポータル」ボタンをクリックします（図2）。入力画面が出てきましたら、次のように入力して「OK」をクリックします（図3）。

• 幅：5m、柱の高さ：5m、頂点の高さ：5m、たるきの傾斜：0deg、ベイ数：1

図2 「生成｜2Dポータル」ボタン	図3 「生成｜2Dポータル」入力

3. セクションの割当、拘束条件の設定

全ての部材を選択し、「右クリックメニュー｜セクションタイプ」を選択します。セクション選択より、グループHの”400×400×13×21“を選択して、「OK」をクリックします（図4）。支点拘束は柱基部を「固定」とします。

図4　セクションの割当

4. パッチ作成

今回は隅角部の柱、梁とも400mmの範囲をパッチとします。そのためフレーム要素は削除しておきます。

次に、パッチでフランジ、ウェブを作成して行きます（パッチ作成用に外形線に沿ったフレーム要素を作成すると早くできます）。

5. パッチプロパティ

作成したパッチを選択し、右クリックメニューより、「パッチ材料：SN400」、「パッチ厚：21mm、13mm」「パッチメッシュ：等分布メッシュ-側部1・2とも5」を設定します（図5）。

図5　パッチ作成/パッチプロパティ

6. 同一変位グループの作成

フレーム要素とパッチを接続する際、平面が保持されるように接続します。そのために「同一変位グループ」を使用します。今回の自由度は、全て同一にしておきます。また、柱と梁部分の2ヵ所に作成します（図6）。

図6　同一変位グループ

7. 反転コピー

片側が完成しましたら、反転コピーで完成です（図7）。

8. 荷重

荷重は自重と片方の隅角部にパッチ面荷重（水平力=10N/mm2））を与えておきます（図8）。

図7　フレーム+パッチモデル	図8　荷重図

9.計算結果

計算を実行して隅角部に設定したパッチの応力などを確認します。ウェブとフランジでのミーゼス応力コンタ図を参考に記載しておきます（図9）。このように平板要素での局部応力をフレーム要素と組合せたモデルで確認する事が出来ました。

図9　ミーゼス応力WEB/FRANGE

■ Multiframe CONNECT Edition v21.13.00.19　2018年12月リリース
■ 開発元：Bentley Systems　（Formation Design SystemsはBentleySystemsに吸収合併）