３章 ２次元有限要素法ソフトの使い方
形状が複雑な場合、温度や材質の異なる部分が多い場合、曲線の境界を使いたい場合は、この章の有限要素法のソフトを使うのが便利である。
ソフトの利用の前に１－３－１項に説明した準備が必要です。
３－１ モデルの作成
解析する問題を、有限要素を用いたモデルに置き換える。２章の図２－１に示した柱と梁の構造物を、図３－１に示す有限要素を用いたモデルに置き換える場合を例にして、モデルの作成方法を説明する。
節点に与える条件 下記の節点以外はＸ方向節点力０、Ｙ方向節点力０
節点番号 3～10,12～14,16～33 Ｘ方向節点力０、Ｙ方向節点力０
1,2,15 Ｘ方向変位０、 Ｙ方向変位０
11 Ｘ方向節点力０、Ｙ方向節点力－６０００
図３－１ モデル３０１
１）モデルのタイトル
タイトルを整数５文字以下で付ける。３０１とする。
２）要素分割
計算の対象にする領域を、４辺形の要素に分割する。辺は曲線でもよい。隣合って接合された要素は、辺が一致するようにする。次の図の左のＡの所のように要素の辺の中間に隣の要素の頂点があるような要素分割はできない。
３）要素の番号
要素に番号を付ける。付け方の順番は任意である。
４）材質と厚さの種類とその番号
要素の材質と厚さについて、何種類あるかを決め、種類に番号を付ける。番号ごとにヤング率、ポアソン比、厚さ、平面応力状態であるか平面歪状態(１－１－７項を参照）であるか、を一定にする。
５）座標の設定
ＸＹ直交座標を設定する。
６）節点の設定
要素の頂点と辺の中間に位置する点に節点を設定する。辺の中間の節点は、辺のどの位置にあってもよいが、通常は辺の長さを２等分する中点付近が望ましい。
７）節点の番号
節点に番号を付ける。付け方の順番は任意である。
８）節点に与える変位と節点力
全ての節点において、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれで、変位または節点力のいずれか一方を必ず与える。このとき、モデル全体が平行移動や回転の剛体変位を起こさない条件にする。
