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任意形状立体フレームの弾性応力解析

FAP-3


「簡単操作」で複雑な骨組みの弾性応力解析を実現
荷重拾いから弾性応力解析、固有値解析、偏心率・剛性率計算まで

イメージ FAP-3は“使いやすさ”を重視し、必要最小限の操作で、正確な入力と計算結果の確認が簡単に行えることを目指して開発。入力ミスの修正ガイド機能や他のプログラムとの連携など、優れた機能を多数搭載し、平面フレームをはじめ、立体トラスや立体フレームなど、線材(部材)と平面板要素で構成された任意形状構造物の弾性応力解析、固有値解析、偏心率・剛性率の計算がスピーディーに行えます。複雑な形状をした構造物の場合にも入力しやすく、力の流れの確認にパワーを発揮します。また、3次元ソリッドモデルで架構形状や解析結果の表示ができるため部材配置の確認や応力状態の確認が容易に行えます。

※FAP-3 Ver.5以上のバージョンからMED-3へ解析結果を転送する場合は、MED-3 Ver.2.1.0.2以上のバージョンをご利用ください。

※面要素の架構データ及び応力解析による節点変位をFEM-2Dへ転送する場合は、FEM-2D Ver.1.0.0.7以上のバージョンをご利用ください。

入力機能 表示機能 計算機能 解析結果 多彩な出力機能

入力機能

入力後のデータ変更や、ツールヒントを表示し、複雑な架構をスムーズに入力。

CADのようにデータ作成


対話形式での荷重配置前

対話形式での荷重配置後
画面に表示されたモデル図を使って節点番号を意識せずに、CADのような対話形式で荷重や部材配置などのデータ入力やデータの削除・修正を行えます。
また、入力操作の手順が表示されるため、簡単に入力することができます。

構造形式に応じた入力画面


立体フレーム節点入力画面

平面フレーム節点入力画面
平面フレーム、立体フレームなど、構造形式に応じた入力画面が用意されているため、解析モデルの入力が簡単に行えます。

多彩な入力方法と容易なデータ変更

データは、表や図形によるインタラクティブな入力と、テキスト形式による一括入力どちらも可能です。また、従来単位系/SI単位系に対応し、入力途中での単位系の変更や自動変換もできます。
入力したデータは直ちに図形や表に反映され、データの確認や変更が容易に行えます。

表計算データを利用した入力

表計算ソフト(Microsoft Excelなど)で作成されたデータをクリップボード経由で利用することができ、入力作業がスピーディーに行えます。

関連データを同時に変更

節点、部材などの削除に伴い、関連するデータも同時に削除されるため、データの不整合によるエラーを防ぐことができます。

面荷重より床自重や風荷重を入力


法線方向の面荷重
面荷重を用いることにより、床自重や風荷重を入力できます。
面の法線方向に荷重を作用させることができるため、風荷重の入力に便利です。

CADデータより架構データ作成

各種CADデータを取り込み、架構データを作成することができます。

対応CADファイル形式
DRA-CAD形式 mps、mpz、mpx、mpw、mpp
AutoCAD形式 dwg、dxf
Jw_cad形式 jww、jwc
SXF形式 sfc、p21

迅速に修正できるエラーメッセージ

入力したデータが間違っていた場合に現れるメッセージウィンドウのエラーメッセージをダブルクリックすると、エラー箇所が表示されるのでデータの修正が迅速に行えます。

複写機能でデータ入力を効率化


対称複写を利用した架構データ
節点・荷重・部材の平行複写、回転複写、対象複写機能によりデータ入力が効率的に行えるため、よりスピーディーに解析モデルを作成することができます。

節点のリナンバー

節点のリナンバー機能により、架構を作成後でも節点名称を変更することができます。節点を参照している部材などの修正も自動的に行います。

節点名の変更ダイアログ

断面名称

断面を参照している部材などを含めて、断面名称を変更することができます。また、未使用断面の削除、同一断面の統合を行うことができます。

断面名の変更ダイアログ

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表示機能

多彩な表示機能で入力データの確認や入力ミスの発見に威力を発揮。

グリッドシート

表入力では、入力不要なセルのグレー表示や、エラー入力の強調表示、検索文字をハイライトで表示することができます。

タブウィンドウとナビゲーションウィンドウ

複数のウィンドウを開いてもタブをクリックするだけでウィンドウの切り替えができます。
モデル図、応力図、固有モード図のナビゲーションウィンドウでは、簡易モデルの全体表示を行い、拡大時やビューブロック表示のときに全体を把握することができます。
また、ナビゲーションウィンドウ上でマウスをドラッグすると回転表示を行い、マウス操作で視点を簡単に移動することができます。

多彩な表示設定


部材端接合条件の形状表示
節点位置に質量をスケーリングして表示できるように設定できますので、質点のボリュームを一目で確認することができます。
グリッドシートや数値出力は、小数点以下桁数や指数表示などの表示タイプの設定項目が充実していますので、細かな設定が可能です。
部材端接合条件を指定した形状で表示することができ、指定した形状は、凡例として左上に表示します。

表示設定ダイアログ

グリッドシート/小数点桁数設定ダイアログ

ビューブロック機能


3点指定(任意の平面)


構面位置指定


表示範囲指定


構面位置と表示範囲の組み合わせ
ビューブロック機能により、モデル図や応力図、3Dモデラーで、フレーム別や層別に表示・印刷を行うことができます。
ビューブロックは構面位置や表示範囲、任意の平面上、組合せで設定することができ、任意形状でも簡単に指定することができます。

最近使ったファイルの縮小表示

最近使ったファイルを開くときや、ファイルを開くダイアログにモデルが縮小表示されますので、開く前にモデルを確認することができます。

断面ボリューム表示

断面ボリューム表示により、モデル図上で断面の形を容易に確認することができます。

3次元ソリッドモデル表示


断面形状表示

断面性能表示
入力した架構モデルや解析結果を3次元ソリッドモデルで表示することができます。
3次元ソリッドモデルの視点はマウス操作で簡単に移動することができ、ウォークスルー機能が提供されているため、様々な視点で架構を確認することができます。
また、剛性増大率を考慮して断面性能から等価な断面を計算して表示することができるため、任意形状断面入力の場合も計算モデルを確認することができ、入力ミスを防ぐことができます。

断面のパラメータ表示

断面形状やパラメータ、断面性能をモデル図上に表示し、寸法などの値を確認することができます。

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計算機能

節点と線材、面材でモデル化できれば形状の制限はなく、荷重種類、断面形状が豊富で応力解析が充実。

面荷重


X方向伝達+Y方向小ばり2本

凹多角形

複雑な形状
床荷重、風荷重などを、はり・柱で凹凸に囲まれた多角形に面荷重として入力します。荷重の伝達方法は「亀の甲」に加え、凸四角形では「X方向」、「Y方向」を指定でき、小ばりの配置もできます。
境界節点は30個まで指定することができ、複雑な形状の荷重を扱うことができます。

浮き上がり抵抗重量を考慮した計算

浮き上がり抵抗重量を考慮した、支点の浮き上がり時に支点を自動的に解除して解析ができます。

自由度を細かく指定

支点には6つの自由度を設定でき、それぞれに自由、固定、半固定を指定できるほか、支点が傾斜しているモデルの解析もできます。

変形成分はねじりも考慮

線材の変形成分としては、曲げ、せん断、軸方向の他に、ねじりも考慮します。

面要素


面外応力の変位図

面要素の自動分割
面要素では、面内応力、面外応力を有限要素法の平面板要素として考慮することができ、壁や床スラブの剛性を評価することができます。
有限要素法の細分割は、分割方法を指定するだけで自動的に分割することができます。

壁エレメントやトラスも解析

はり、柱部材のほか、壁エレメントやトラス材の入力も可能です。トラスは指定により圧縮型トラス(引張力を負担しないトラス)、引張型トラス(圧縮力を負担しないトラス)として解析することができます。

豊富な部材断面形状

部材形状は矩形やH型、山形、みぞ形など15種類から選ぶことができます。また、断面性能での直接入力、データベースから鋼材の寸法や断面性能を入力することができます。
データベースは、BUS-5(RC/SRC/S造建物の一貫構造計算ソフト)やMED-3(RC/SRC/S造および木造の断面計算ソフト)、SNAPシリーズ(任意形状立体フレームの弾塑性解析ソフト)と共通のデータベース(鋼材のみ)を参照できます。鋼材のデータベースはユーザー定義することもでき、MED-3やSNAPシリーズで共用できます。

※SNAPシリーズとは、SNAP、SNAP LE、SNAP-Sの各製品を示します。

同時に複数のモデル解析が可能

同時に複数モデルの解析が可能で、計算条件を変えたモデルの解析結果を画面に並べて表示し、最適な設計へのシミュレーションを行うことができます。

固有値解析


固有モード図
固有値解析が可能で、固有モードを図として表示します。

偏心率と剛性率

剛床が成り立つ立体フレームでは、X・Y方向の水平荷重による応力解析の結果を用いて、各階の偏心率・剛性率を求めることができます。

たくさん扱える荷重ケース

荷重ケースは100個まで、荷重ケース組み合わせも100個まで扱うことができます。節点数や部材数に制限はありません。

さまざまな荷重に対応

荷重は部材や節点に作用する外力、モーメントのほかに支点移動による強制変位、熱や初期ひずみおよび自重(部材断面から自動計算)による応力を扱うことができます。

部材主軸

部材主軸の傾斜を指定できます。

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解析結果

応力状態や力の流れを半透明表示や2軸表示などで容易に確認。

正確な表示


作用荷重

詳細変位図

詳細モーメント図

詳細せん断力図
入力した荷重の形に応じて、応力図、変位図、モーメント図、せん断力図、変位図を正確に表示します。

応力とたわみ値

詳細応力図、変位図の表示で指定した部材上に集中荷重などがある場合は、作用点も含めて最大20カ所までの応力値、たわみ値を表示することができます。

柱部材の応力、たわみ図ダイアログ

応力図の表示


層別合力+ねじり表示
応力図は曲げモーメント、せん断力、軸力を同時または個別に表示できます。また、フレーム全体表示のほか、ビューブロックで登録したフレーム別や層別の表示が可能で、ツリーウィンドウで表示の切り替えが瞬時に行えます。
2軸での応力を考慮し、合力として表示することができます。ねじりを円弧で表示し、3次元のモーメントの釣り合いを簡単に確認することができます。

応力線の2軸表示


2軸表示
でき、半透明で塗りつぶすので、重なった部分も確認することができます。
剛域部分の応力は違う色で塗りつぶし、節点位置だけでなく、剛域端で数値表示を行うことができます。

反力を図で確認


支点反力図
支点反力をスケーリングして矢印で表示し、反力を図で確認することができます。

面要素


面要素
面要素は、すべての分割要素の主応力度を矢印で表示しますので、応力の流れを確認することができます。

面要素の詳細な変位や応力度分布を平面板有限要素法応力解析ソフト「FEM-2D」へ転送して確認することができます。

3次元ソリッドモデルで確認


応力分布(拡大図)

応力分布(全体図)
応力解析結果を3次元ソリッドモデルで表示することができます。表示は断面を複数に分割することや、材長方向に複数に分割し、それぞれの部分の応力度の大きさで色分け表示することで行います。また、変位の表示を同時に行うことができるため、応力分布の確認が容易にできます。

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多彩な出力機能

多様な計算結果出力

計算結果の出力(数値出力)は、HTML形式のため、Microsoft Excelでの表示や編集、Microsoft Wordへの貼り付けも容易に行えます。また、カンマ区切りのテキストファイルのCSVデータへの出力もできます。

部材名称別出力

部材ごとに出力名称を指定し、出力名称で集計して表を出力することができます。同一部材の最大値のみを確認することが容易にできます。

PDF出力

モデル図、応力/変位図、数値出力、3Dモデラーを画像としてPDF出力することができます。

PDFファイルに保存ダイアログ

CADデータ出力


モデル図、応力/変位図、3Dモデラーは、CADデータとして出力することができます。

対応CADファイル形式
DRA-CAD形式 mps、mpz、mpx、mpw、mpp
AutoCAD形式 dwg、dxf
Jw_cad形式 jww、jwc
SXF形式 sfc、p21

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※「FAP-3」は、株式会社構造システムの著作物であり、著作権およびその他の権利は株式会社構造システムに帰属します。