FEMLEEG®

FEMLEEG®は、他ソルバーの入力データ/出力データ変換が可能であり、それらのプリ／ポストとして、さらに、ファイル仕様を公開しているため自社開発のソルバーにもご使用いただけます。基本構成は、FEMIS（プリプロセッサ）、FEMOS（ポストプロセッサ）、LISA（ソルバー）、トランスレーター（外部インタフェース）、LApack（オプション）となっています。

▲FEMLEEG®構成図

FEMISは優れた操作性を備えたメッシュジェネレータです。解析用メッシュデータの作成および荷重・拘束・物性などの条件を設定し、要素と形状を同時に作成できるダイレクトメッシュ分割やCADライクなメッシュ分割など、多彩なアプローチでメッシュ分割が行えます。

描画範囲選択では、指定した節点または要素の周辺の要素を選択できます。背景を白色にした際のデフォルト色を用意し、要素名選択では要素タイプに応じた選択リストを表示します。
モデルの追加読み込みで最大値を超えた場合は必要な設定値を表示します。また、[CAD]-[バーテックス]-[複数座標値]で複数のバーテックスを一度に作成でき、[変更]-[番号]-[並び替え]で番号の並び替えと付け直しを1回の操作で行えます。

▲パイプ

▲コネクチングロッド

▲斜長橋

▲ボックス桁

Engineer's Studio®へのエクスポート／インポート機能

FEMISで作成した梁・プレート要素のメッシュデータの他、荷重、拘束、物性、断面データをEngineer's Studio®（以下ES）のデータとして出力いたします。これにより、今までFEMLEEG®では対応できなかった動的非線形解析がESを通して可能になります。一方、ESでは設定が困難な円筒座標系や球座標系を参照した荷重・拘束条件データやLoadHelperで設定したようなメッシュに依存しない荷重データをESでも利用できるようになり、ESとの間で相互補完的な運用が可能です。
また、インポート機能によりESで対応できないソリッド要素を使った局部応力の解析が可能です。

▲ESへのエクスポート

▲ESからのインポート 

3次元オートメッシュ機能

本機能を実現するにあたり東京大学で開発されたADVENTUREシステムをベースエンジンとして採用しています。
一般にオートメッシュと言いますと、3次元CADで定義された形状を元にメッシュ分割を行いますが、本機能では対象物の外形形状を3角形要素（表面パッチ）により定義し、その内部を4面体要素で分割します。この外形形状の定義には、多くの場合、2次元のオートメッシュ機能を使用しますが、写像法や移動法によるブロック生成機能を使って定義することも可能です。

▲3次元オートメッシュモデル例

任意編面による要素分割機能

任意の平面を指定して自由な位置で要素を分割できます。分割する平面を指定する操作1回で、また要素座標系を気にすることなく要素分割が可能です。

▲平面による要素分割

FEMOSの特徴は、表現力豊かな結果評価です。解析プログラムの出力結果を、コンター図、ベクトル図、数値図、グラフ図など、さまざまな方法で表示することができます。

FEMISと同様に、指定対象周辺の要素選択、背景白のデフォルト色、要素タイプに応じた要素名選択に対応します。
梁部材断面力の出力範囲をブロック、グループ、ボックスで指定でき、分布グラフでは複数ケース指定時のプロット点を出力できます。プレート／シェル要素の応力は、出力位置を要素中心または構成節点とした場合も、0面・1面を同時に出力します。

▲コンター図

▲要素色分け図

▲ベクトル図

▲部材力図

▲サークル図

▲数値図

▲濃淡図

▲モード図

取扱い物理量

基本成分	変位・速度・加速度・振動（座屈）モード・反力・湿度・応力・歪（弾性、塑性、クリープ）・圧力・インテンシティ
計算成分	主応力（歪）・平均応力（歪）・トレスカ応力（歪）・ミーゼス応力（歪）・八面体剪弾応力・歪エネルギー
工学成分	部材力・シェル断面力
その他	複合材解析（破壊指標）・電磁場解析（磁場、磁束密度、etc）

描画タイプ

線コンター／面コンター／ベクトル図／サークル図／数値図／矢印分布図／モード図／断面力図／疑似変形図／分布グラフ／履歴グラフ／相関グラフ／3次元グラフ／鳥瞰図

汎用構造解析システムLISAは、静解析をはじめとして固有値、熱解析などが簡単に行なえます。一般的なPCでの利用を目的として当初より開発されているため、操作性・軽快性に優れていると同時に、100万自由度規模の大型モデルも解析可能です。

▲LISA 解析実行画面

▲アーチクラウン接合部付近応力照査

LISAの解析タイプ

・線形静弾性解析

・固有振動解析（フリーボディ解析機能含む）

・時刻歴応答解析

直接積分法（逐次積分法）を使用して、構造物の応答変位・応答速度・応答加速度を求めます。

・座屈解析

LISAが持つ固有値解析機能を利用して、従来から構造設計分野で弾性安定解析もしくは線形座屈解析と呼称されていた解析を行います。複雑な荷重分布や境界条件あるいは異方性材料からなる平板構造系の不安定解析に有効利用できます。

・定常/非定常/伝熱・熱応力連動解析

発熱・熱伝導・対流伝達・輻射による熱伝導が解析範囲。FEMISで用意した”タイム・ファンクション”データが非定常解析時の煩雑な入力部分をスムーズに処理。要求するタイムステップでの温度分布と連携した熱応力解析が行えます。

▲液体が流れるパイプの接合部と接合部表面と内部の温度履歴

・NO TENSION解析

異種構造物間の接触面に設置した接触バネに引張力が発生したら自動解放する機能。

・CAP解析

モデルを都合よく分割し、両パーツを独立にメッシュ分割した後、再結合して解析する機能です。

・施工解析

何段階かの施工過程を経る構造物の、各段階での構造解析を行う機能。要素削除による応力解放機能も備える。

▲施工解析のイメージ図

▲掘削問題のイメージ図

・大変形解析

回転の制約条件を緩和して、回転量が歪量に比較して卓越するような変形状態を扱う非線形構造解析になります。一般に、細長い棒構造や、薄いプレート構造での大たわみ解析がこの範疇に入ります。
本解析は、幾何学的非線形解析と呼ばれる非線形解析の一つですが、構造材料はあくまでも弾性体であり、材料学的特質を表す力－歪関係は線形関係であることを前提としています。
また、歪量は線形構造解析が有効である範囲内とし、荷重条件は変形が大きくなっても初期の状態から変化ないものとします。使用可能要素は、トラス要素・ビーム要素・3角形プレート要素となっています。

▲片持ち梁の大変形解析例

構造解析の専門ではないユーザーにも手軽に構造解析ができるシステムとして、FEMLEEG®のプリプロセッサFEMISの機能をShade3Dと連携します。Shade3Dでモデリングした3次元構造物データに解析条件（材料、荷重、拘束）の設定を行い、Shade3DからFEMLEEG®の解析ソルバーLISAを起動して解析を実行、解析終了後にFEMOSの起動までを行い、結果評価を行えるようになります。

材料を設定した解析パートの自動選択、FEMLEEGプラグイン操作のアンドゥ／リドゥに対応しました。生成するFEM要素を高次要素に変更し、要素数の削減と解析時間の短縮を図ります。荷重・拘束の位置設定は修正やスクリーン指定が可能となり、条件データのインポート／エクスポートや許容誤差値の変更などを行うオプション画面も追加しました。

▲連携イメージ

▲Shade3DでのFEM設定ウインドウの表示

▲解析実行から結果表示

FEMLEEG®と外部ソフトとのデータ交換が行えます。FEMISで作成したデータを他ソルバーのデータに変換し、他ソルバーの解析結果をFEMOSの入力ファイルに変換することが可能です。また、CADデータ(ワイヤーフレーム)をFEMISの入力ファイルに変換します。

FEMIST （外部ソルバー入力への変換）

【対応解析コード】

• MSC/NASTRAN（V67仕様。追加カード入力可）
• MARC（K4版仕様。追加カード入力可）

FEMOST（外部ソルバー解析結果の変換）

【対応解析コード】

• MSC/NASTRAN（V67仕様）
• MARC（K4版仕様）

IMPORT（外部CADデータの変換）

【対応解析コード】

• DXF（Release12J)：点／線分／円／円弧／3次元線分／3次元面／ポリライン 図形挿入
• IGES（バージョン3.0)：点／線分／円弧／変換行列

LoadHelperの対応荷重

• 要素表面の方向荷重／要素内部の方向荷重
• 矩形面荷重(円孔なし／円孔あり全面載荷タイプ)／円形面荷重
• 線荷重／線モーメント荷重　・らせん荷重
• 腹圧荷重(摩擦を考慮する)／腹圧荷重(摩擦を考慮しない)