MIDAS FEA NX

主要機能

気になるFEA NXの主要機能をご覧ください。製品画像とともに、多彩なコンテンツが掲載されています。

様々なプログラムとの柔軟な連携

MIDAS Family プログラムとの効率的な連携
MIDAS Familyプログラムが提供するワークフローを最も効率的に活用できるよう、FEA NXではMIDASのすべてのプログラムとの連携が可能です。さらに、建築およびプラント分野で使用されるMIDAS iGENとのモデルおよび解析条件の連携も可能です。MIDAS Family Programを使用して計算された設計案の詳細解析が必要な場合、FEA NXとの連携により、より簡単にシミュレーションを実行することができます。
さまざまな形式のモデルとの連携（Import）
有限要素モデルを作成するための幾何モデルは、エンジニアのニーズに応じてさまざまなプログラムを使用して作成されることが多くあります。FEA NXでは、以下のような様々な形式のモデルをImportできる機能を提供しています。
- - Dxf / Dwg file
  - Parasolid / ACIS / STEP file
  - IGES / Pro-E
  - CATIA V4 / V5
  - Solidworks / Unigraphics
  - Inventor Part / Inventor Assembly

様々なプログラムとの柔軟な連携

MIDAS Family プログラムとの効率的な連携
MIDAS Familyプログラムが提供するワークフローを最も効率的に活用できるよう、FEA NXではMIDASのすべてのプログラムとの連携が可能です。さらに、建築およびプラント分野で使用されるMIDAS iGENとのモデルおよび解析条件の連携も可能です。MIDAS Family Programを使用して計算された設計案の詳細解析が必要な場合、FEA NXとの連携により、より簡単にシミュレーションを実行することができます。
さまざまな形式のモデルとの連携（Import）
有限要素モデルを作成するための幾何モデルは、エンジニアのニーズに応じてさまざまなプログラムを使用して作成されることが多くあります。FEA NXでは、以下のような様々な形式のモデルをImportできる機能を提供しています。
- - Dxf / Dwg file
  - Parasolid / ACIS / STEP file
  - IGES / Pro-E
  - CATIA V4 / V5
  - Solidworks / Unigraphics
  - Inventor Part / Inventor Assembly

優れた自動メッシュ生成

高品質のメッシュをより迅速に生成
FEA NXは、64ビットの高性能コンピューティング技術に基づいて新しいフレームワークを適用し、MultiCore、EM64T、GPU、Co-processorを活用した並列処理に基づくメッシュ生成プロセスを通じて、要素数に関係なくメッシュを生成できるほか、生成時間も飛躍的に短縮しました。また、単純で定型的なモデルの場合、三角形要素や四角形要素を使用して十分に高品質なメッシュを生成することが可能ですが、実際の構造物は複雑で不定形な形状を持つことが多いため、三角形要素と四角形要素を適切に組み合わせたハイブリッドメッシュの生成が必要となります。FEA NXは、6面体要素、ピラミッド要素、4面体要素、プリズム要素などを使用したハイブリッドメッシュの生成が可能であり、どのような形状のモデルに対しても高品質なメッシュを生成することができます。

優れた自動メッシュ生成

高品質のメッシュをより迅速に生成
FEA NXは、64ビットの高性能コンピューティング技術に基づいて新しいフレームワークを適用し、MultiCore、EM64T、GPU、Co-processorを活用した並列処理に基づくメッシュ生成プロセスを通じて、要素数に関係なくメッシュを生成できるほか、生成時間も飛躍的に短縮しました。また、単純で定型的なモデルの場合、三角形要素や四角形要素を使用して十分に高品質なメッシュを生成することが可能ですが、実際の構造物は複雑で不定形な形状を持つことが多いため、三角形要素と四角形要素を適切に組み合わせたハイブリッドメッシュの生成が必要となります。FEA NXは、6面体要素、ピラミッド要素、4面体要素、プリズム要素などを使用したハイブリッドメッシュの生成が可能であり、どのような形状のモデルに対しても高品質なメッシュを生成することができます。

多様な高度解析

静的解析（Static Analysis）
線形静的解析は、すべての解析の基本となる解析であり、外部荷重の作用に対してフックの法則（Hooke's Law）に基づいて構造物の変形と強度的安定性を検討するための解析です。構造的な安全性を確認するためのすべての解析において最も基本となる解析であり、FEA NXでは、線形静的解析を実行するために必要な材料特性、荷重、境界条件などを提供しています。また、シェル要素では、要素座標系を変更することなく部材の軸力を確認することができます。線形静的解析を通じて、構造物の応力集中部分の詳細な挙動を確認し、応力集中を防ぐことで破損を防ぎます。また、均一な応力分布を実現するために、不要な部分を取り除き、必要な部分を強化することで、最適な設計を導くことが可能です。
材料/幾何学的非線形解析（Material/Geometry Nonlinear Analysis）
線形弾性理論に基づいた構造解析では、材料の降伏後の変形や破壊時の極限荷重の算出において、正確な解析を行うことができません。構造物が極限状態に達すると、材料の応力-ひずみ関係が非線形の挙動を示すため、厳密な耐荷力を評価するには、材料の非線形性を考慮した非線形解析が必要です。FEA NXでは、コンクリートや鋼材に対するさまざまな材料非線形特性を再現でき、材料の非線形性と幾何学的非線形性を同時に適用した非線形詳細解析を行うことが可能です。
施工段階解析（Construction Stage Analysis）
コンクリート材料は、時間の経過に伴い強度の発現が異なり、施工条件によって荷重の作用も変わるため、コンクリートの時間依存特性を反映した施工段階解析を行う必要があります。FEA NXが提供する施工段階解析機能を使用すれば、複数の施工段階をシミュレーションし、応力が最小となる最適な施工段階を構築することが可能です。これにより、工事費の削減と最適な安定性の確保ができる環境を提供します。
鉄筋/PC鋼材解析（Reinforcement/Tendon Analysis）
コンクリート部材内部に設置される鉄筋や、ポストテンション床版およびプレストレストコンクリート（PSC）内部に設置されるPC鋼材は、構造物の建設に広く使用されています。部材内部に設置される鉄筋とPC鋼材は、有限要素解析において考慮することが難しいモデルとして認識されており、鉄筋とPC鋼材を含む解析には多くの時間を要します。FEA NXでは、鉄筋とPC鋼材を埋込み型の要素（Embedded Type）として、母材の要素分割情報の影響を受けることなく独立したモデル化が可能であり、テンドンの即時損失（摩擦、定着具の活動）および長期損失（PC鋼材の緩み、クリープ/収縮の影響）を考慮した解析を実行できます。
座屈解析（Buckling Analysis）
座屈解析は、構造物が圧縮強度を超えて圧縮力にさらされる際に、曲げや圧縮によって衝突する可能性がある場合に、構造物の動作を評価するために行われる解析です。この解析では、構造物の座屈を引き起こす重要な荷重を特定し、変形の形状やパターンを決定するために使用されます。FEA NXが提供する座屈解析機能を通じて、柱、梁、ストラットなどの圧縮構成要素の詳細設計をより簡単に行える環境を提供いたします。
固有値解析（Eigenvalue Analysis）
構造物固有の動的特性を分析するために、固有値解析が必須であり、構造物の質量と剛性を考慮して、構造物の主要な動的特性である固有モード（またはモード形状）、固有周期（または固有振動数）、モード寄与係数（Modal Participation Factor）などを確認することができます。FEA NXが提供する固有値解析機能を通じて、構造物の固有モード（Vibration Modes）を確認でき、1次モード形状（または基本振動形状）、2次モード形状、…、n次モード形状すべてを確認することが可能です。
応答スペクトル解析（Response Spectrum Analysis）
応答スペクトル解析は、構造物の最大応答を簡単に求めるために使用される耐震設計技法です。FEA NXでは、以下に示す各国の設計基準に基づいたさまざまな地震応答スペクトルを提供しており、構造物に対する応答スペクトル解析を実施することが可能です。
- - S. Korea (Bridge) : 韓国、道路橋設計基準
  - Japan (Bridge02) : 日本、建物の荷重指示および動的解析
  - China (JTJ004-89) : 中国、高速道路エンジニアリング用耐震設計仕様
  - KBC 2009 : 韓国、建築構造設計基準（2009）, KBC 2005 : 韓国、建築構造設計基準（2005）
  - IBC2000 (ASCE7-98) : アメリカ、International Building Code 2000
  - UBC (1997) : アメリカ、UBC 97基準
  - EURO (2004H-ELASTIC) : ヨーロッパ、構造物に対する耐震設計測定
非線形時刻歴解析（Nonlinear Time History Analysis）
時間歴解析は、構造物に動的荷重が作用する場合に、構造物の動的特性と加わる荷重を用いて、任意の時間における構造物の挙動（変位、部材力など）を計算する解析です。FEA NXでは、時間歴解析のためにモード重ね合わせ法と直接積分法を提供しており、各解析法に応じた減衰設定などが可能な環境を整えています。また、時間歴解析に必要な時間関数グラフをユーザーが直接設定できるほか、設計でよく使用される地震波をデータベースとして提供し、より簡単に時間歴解析を実行できる環境を提供いたします。
接触解析（Contact Analysis）
接触解析は、ボルトなどの隣接した二つの物体の表面で発生する滑りに基づく摩擦力や応力、変形など、接触に関連する挙動を分析する解析です。FEA NXでは、有限要素モデルにおいてノードを共有せずに固着、一般接触、2方向すべり接触、すべりなし、分離溶接などの条件に応じた接触解析機能を提供しています。また、ノードを共有せずに選択したメッシュが交差する領域を自動的に検出して接触面を生成できる自動接触機能も提供しており、より便利に接触解析を行うことができます。
インターフェイス非線形解析（Interface Nonlinear Analysis）
解析において、異なる材料間の接合面を考慮する方法には、さまざまなアプローチが適用されています。FEA NXでは、異なる材料間の接触面の非線形挙動を表現するために、以下の5つのインターフェイス非線形モデルを提供しています。 1. 離散ひび割れ（Discrete Cracking） 2. ダイレイタンシー・クラック（Dilatancy Crack） 3. ボンドスリップ（Bond-slip） 4. クーロン摩擦（Coulomb Friction） 5. 複合破壊モデル（Combined Crack-Shearing-Crushing）これらのインターフェイスモデルを特性に応じて適用することで、構造物と接合面の応力および変位の検討を行うことができます。
コンクリートひび割れ解析（Concrete Crack Analysis）
コンクリート構造物はさまざまな条件によって表面にひび割れが発生する可能性があり、ひび割れが発生すると構造物の耐久性が著しく低下する可能性が高いため、有限要素解析を通じてひび割れの検討が必要です。FEA NXでは、コンクリートの脆弱部である引張部分を表現するために、分散ひび割れモデル（Smeared Crack Model）を提供しています。FEA NXが提供するひび割れ解析機能を使用することで、ひび割れの発生有無、サイズ、進行方向に関する解析結果を確認でき、コンクリート要素において発生が予想されるひび割れ幅を長さ単位で出力することができます。
水和熱解析(Heat of Hydration Analysis)
マスコンクリートは、コンクリート養生中に発生する水和熱によって温度応力が発生します。この温度応力が部材内部にどのように分布し、どのような影響を与えるかを検討するために水和熱解析を実施する必要があります。水和熱解析では、セメントの種類、打設温度、打設高さ、養生方法など、さまざまな要因の影響を受けるため、最適な打設条件を見つけるためには様々な条件での繰り返し解析が必要になります。これは手間がかかる作業ですが、FEA NXを利用すれば、より正確で簡便な水和熱解析を行うことができます。
熱伝達解析（Heat Transfer Analysis）
高温にさらされた構造物は、時間に伴って温度変化や勾配（gradient）が激しく発生します。このような構造物の時間に応じた温度分布を計算することで、構造物の熱伝達特性を把握し、温度変化に起因する構造の変化（変形、応力）を理解するために熱伝達解析（heat transfer analysis）が必要です。FEA NXでは、温度に応じた材料特性（強度、比熱、熱伝導率など）の変化を考慮した非線形解析を通じて、高温にさらされた構造物の時間に伴う温度分布および熱伝達特性を把握することができます。
疲労解析（Fatigue Analysis）
鋼構造物は、繰り返し作用する荷重による疲労破壊についての検討が必要です。FEA NXでは、構造物に作用する恒久荷重および動的荷重に対する静的解析結果を元に、応力-寿命(S-N)法または応力-ひずみ(E-N)法を適用することで、構造物の疲労寿命（疲労繰り返し回数）と損傷程度を評価することができます。

多様な高度解析

静的解析（Static Analysis）
線形静的解析は、すべての解析の基本となる解析であり、外部荷重の作用に対してフックの法則（Hooke's Law）に基づいて構造物の変形と強度的安定性を検討するための解析です。構造的な安全性を確認するためのすべての解析において最も基本となる解析であり、FEA NXでは、線形静的解析を実行するために必要な材料特性、荷重、境界条件などを提供しています。また、シェル要素では、要素座標系を変更することなく部材の軸力を確認することができます。線形静的解析を通じて、構造物の応力集中部分の詳細な挙動を確認し、応力集中を防ぐことで破損を防ぎます。また、均一な応力分布を実現するために、不要な部分を取り除き、必要な部分を強化することで、最適な設計を導くことが可能です。
材料/幾何学的非線形解析（Material/Geometry Nonlinear Analysis）
線形弾性理論に基づいた構造解析では、材料の降伏後の変形や破壊時の極限荷重の算出において、正確な解析を行うことができません。構造物が極限状態に達すると、材料の応力-ひずみ関係が非線形の挙動を示すため、厳密な耐荷力を評価するには、材料の非線形性を考慮した非線形解析が必要です。FEA NXでは、コンクリートや鋼材に対するさまざまな材料非線形特性を再現でき、材料の非線形性と幾何学的非線形性を同時に適用した非線形詳細解析を行うことが可能です。
施工段階解析（Construction Stage Analysis）
コンクリート材料は、時間の経過に伴い強度の発現が異なり、施工条件によって荷重の作用も変わるため、コンクリートの時間依存特性を反映した施工段階解析を行う必要があります。FEA NXが提供する施工段階解析機能を使用すれば、複数の施工段階をシミュレーションし、応力が最小となる最適な施工段階を構築することが可能です。これにより、工事費の削減と最適な安定性の確保ができる環境を提供します。
鉄筋/PC鋼材解析（Reinforcement/Tendon Analysis）
コンクリート部材内部に設置される鉄筋や、ポストテンション床版およびプレストレストコンクリート（PSC）内部に設置されるPC鋼材は、構造物の建設に広く使用されています。部材内部に設置される鉄筋とPC鋼材は、有限要素解析において考慮することが難しいモデルとして認識されており、鉄筋とPC鋼材を含む解析には多くの時間を要します。FEA NXでは、鉄筋とPC鋼材を埋込み型の要素（Embedded Type）として、母材の要素分割情報の影響を受けることなく独立したモデル化が可能であり、テンドンの即時損失（摩擦、定着具の活動）および長期損失（PC鋼材の緩み、クリープ/収縮の影響）を考慮した解析を実行できます。
座屈解析（Buckling Analysis）
座屈解析は、構造物が圧縮強度を超えて圧縮力にさらされる際に、曲げや圧縮によって衝突する可能性がある場合に、構造物の動作を評価するために行われる解析です。この解析では、構造物の座屈を引き起こす重要な荷重を特定し、変形の形状やパターンを決定するために使用されます。FEA NXが提供する座屈解析機能を通じて、柱、梁、ストラットなどの圧縮構成要素の詳細設計をより簡単に行える環境を提供いたします。
固有値解析（Eigenvalue Analysis）
構造物固有の動的特性を分析するために、固有値解析が必須であり、構造物の質量と剛性を考慮して、構造物の主要な動的特性である固有モード（またはモード形状）、固有周期（または固有振動数）、モード寄与係数（Modal Participation Factor）などを確認することができます。FEA NXが提供する固有値解析機能を通じて、構造物の固有モード（Vibration Modes）を確認でき、1次モード形状（または基本振動形状）、2次モード形状、…、n次モード形状すべてを確認することが可能です。
応答スペクトル解析（Response Spectrum Analysis）
応答スペクトル解析は、構造物の最大応答を簡単に求めるために使用される耐震設計技法です。FEA NXでは、以下に示す各国の設計基準に基づいたさまざまな地震応答スペクトルを提供しており、構造物に対する応答スペクトル解析を実施することが可能です。
- - S. Korea (Bridge) : 韓国、道路橋設計基準
  - Japan (Bridge02) : 日本、建物の荷重指示および動的解析
  - China (JTJ004-89) : 中国、高速道路エンジニアリング用耐震設計仕様
  - KBC 2009 : 韓国、建築構造設計基準（2009）, KBC 2005 : 韓国、建築構造設計基準（2005）
  - IBC2000 (ASCE7-98) : アメリカ、International Building Code 2000
  - UBC (1997) : アメリカ、UBC 97基準
  - EURO (2004H-ELASTIC) : ヨーロッパ、構造物に対する耐震設計測定
非線形時刻歴解析（Nonlinear Time History Analysis）
時間歴解析は、構造物に動的荷重が作用する場合に、構造物の動的特性と加わる荷重を用いて、任意の時間における構造物の挙動（変位、部材力など）を計算する解析です。FEA NXでは、時間歴解析のためにモード重ね合わせ法と直接積分法を提供しており、各解析法に応じた減衰設定などが可能な環境を整えています。また、時間歴解析に必要な時間関数グラフをユーザーが直接設定できるほか、設計でよく使用される地震波をデータベースとして提供し、より簡単に時間歴解析を実行できる環境を提供いたします。
接触解析（Contact Analysis）
接触解析は、ボルトなどの隣接した二つの物体の表面で発生する滑りに基づく摩擦力や応力、変形など、接触に関連する挙動を分析する解析です。FEA NXでは、有限要素モデルにおいてノードを共有せずに固着、一般接触、2方向すべり接触、すべりなし、分離溶接などの条件に応じた接触解析機能を提供しています。また、ノードを共有せずに選択したメッシュが交差する領域を自動的に検出して接触面を生成できる自動接触機能も提供しており、より便利に接触解析を行うことができます。
インターフェイス非線形解析（Interface Nonlinear Analysis）
解析において、異なる材料間の接合面を考慮する方法には、さまざまなアプローチが適用されています。FEA NXでは、異なる材料間の接触面の非線形挙動を表現するために、以下の5つのインターフェイス非線形モデルを提供しています。 1. 離散ひび割れ（Discrete Cracking） 2. ダイレイタンシー・クラック（Dilatancy Crack） 3. ボンドスリップ（Bond-slip） 4. クーロン摩擦（Coulomb Friction） 5. 複合破壊モデル（Combined Crack-Shearing-Crushing）これらのインターフェイスモデルを特性に応じて適用することで、構造物と接合面の応力および変位の検討を行うことができます。
コンクリートひび割れ解析（Concrete Crack Analysis）
コンクリート構造物はさまざまな条件によって表面にひび割れが発生する可能性があり、ひび割れが発生すると構造物の耐久性が著しく低下する可能性が高いため、有限要素解析を通じてひび割れの検討が必要です。FEA NXでは、コンクリートの脆弱部である引張部分を表現するために、分散ひび割れモデル（Smeared Crack Model）を提供しています。FEA NXが提供するひび割れ解析機能を使用することで、ひび割れの発生有無、サイズ、進行方向に関する解析結果を確認でき、コンクリート要素において発生が予想されるひび割れ幅を長さ単位で出力することができます。
水和熱解析(Heat of Hydration Analysis)
マスコンクリートは、コンクリート養生中に発生する水和熱によって温度応力が発生します。この温度応力が部材内部にどのように分布し、どのような影響を与えるかを検討するために水和熱解析を実施する必要があります。水和熱解析では、セメントの種類、打設温度、打設高さ、養生方法など、さまざまな要因の影響を受けるため、最適な打設条件を見つけるためには様々な条件での繰り返し解析が必要になります。これは手間がかかる作業ですが、FEA NXを利用すれば、より正確で簡便な水和熱解析を行うことができます。
熱伝達解析（Heat Transfer Analysis）
高温にさらされた構造物は、時間に伴って温度変化や勾配（gradient）が激しく発生します。このような構造物の時間に応じた温度分布を計算することで、構造物の熱伝達特性を把握し、温度変化に起因する構造の変化（変形、応力）を理解するために熱伝達解析（heat transfer analysis）が必要です。FEA NXでは、温度に応じた材料特性（強度、比熱、熱伝導率など）の変化を考慮した非線形解析を通じて、高温にさらされた構造物の時間に伴う温度分布および熱伝達特性を把握することができます。
疲労解析（Fatigue Analysis）
鋼構造物は、繰り返し作用する荷重による疲労破壊についての検討が必要です。FEA NXでは、構造物に作用する恒久荷重および動的荷重に対する静的解析結果を元に、応力-寿命(S-N)法または応力-ひずみ(E-N)法を適用することで、構造物の疲労寿命（疲労繰り返し回数）と損傷程度を評価することができます。