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[有限要素法ソフト]Super Build/FEM

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(写真)所 健 様
所 健 様
会社名
住友スリーエム株式会社 様
事業内容:
工業用粘着テープ、内外装用装飾フィルム、反射材、研磨材、接着剤、フロア・メンテナンス製品、衣料用耐熱材、フッ素系化学製品、自動車補修製品、電気絶縁材料、電力・通信材料、スポンジたわし、オフィス文具製品、ヘルスケア製品
等の開発製造販売
所在地:
東京都品川区

設計者への説明の中で非常に役立っています。

主にどのような物件が多いでしょうか?

当社では、粘弾性ダンパーの設計、解析、販売を行っております。対象は建築物だけでなく、粘弾性ダンパーの特徴を生かして、什器、設備など あらゆるものを対象としております。『FEM』を使用するのは、既存の線材でのモデル化では適用できないようなケース、例えば床振動に対する検討などです。粘弾性ダンパーは地震、風、床振動などさまざまな振動に対して有効ですが、柱・梁などの構造躯体に対しては 例えば『FA1』などを使用した静的解析により概略の検討をしています。そのようなモデル化では対応できず、かつ仮定条件による性能変動が大きいと予測される場合には、積極的に『FEM』を使用して検討を行っています。

▼粘弾性ダンパーについてはこちら
http://www.mmm.co.jp/tape-adh/construction/vds/

ソフトをご利用になったきっかけを教えてください。

当時、『FA1』などのソフトを使用していました。『FA1』は二次元(X,Y方向)の解析モデルを組めますが、床振動の検討などZ方向への加力はできません。そこで、別のソフトを使用して、床スラブを線材に置換するなどの方法で検討を行っていました。そんなとき、ユニオンさんの営業の方に相談したところ、『FEM』が正に適用できる製品であることが判明したのがきっかけです。

主な利用方法を教えてください。

『FEM』の主な利用方法としては、床振動に対する付加減衰の検討です。粘弾性ダンパーを使用したときの効果として、付加減衰で示すことがよくあります。例えば方向振動に対する床としての性能は、応答加速度の最大値だけで評価されることがありますが、実際に人が感じる振動に対する感覚は最大値だけではなく、振動の継続時間にも左右されます。その点を意識される設計者には、付加減衰で性能を提示します。その際、もともとの床の剛性から静的に加力したときの応答を求め、合わせて粘弾性ダンパーを設置したときのダンパー変形量を求めます。床のポテンシャルエネルギーと粘弾性ダンパーのエネルギー吸収量から、付加減衰を求めて提示します。

(イメージ)床の中央加力時 Y軸周りの回転角
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▲床の中央加力時 Y軸周りの回転角

(イメージ)梁端に設置した粘弾性ダンパーの変形量とエネルギー吸収量
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▲梁端に設置した粘弾性ダンパーの
変形量とエネルギー吸収量

ご利用になって良かったところ(導入効果)を教えてください。

『FEM』を使用して良かった点は、コンタ図などのビジュアルで結果を提示できること、さまざまな条件を容易に検討できることです。例えば、小梁は地震時にはピン接合と仮定されますが、微小振動時にはある剛性をもって接合されています。ピン、剛の2種類で評価することで、実際の剛性が正確にわからなくても、推定することはできますし、これを容易に行うことができます。また、床への加力点が変われば、粘弾性ダンパーに生じる変形量も変わります。その場合の粘弾性ダンパーの効果についても条件を変えて容易に解析できますので、設計者への説明の中で非常に役立っています。

(イメージ)固有値解析の結果
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▲固有値解析の結果

固有値解析の結果から、感覚的にモデル作成時に誤りがないかを考えることができますし、境界条件を変えたときの影響も把握することができています。

(イメージ)小梁の接合条件を変えた場合のZ方向変位量の比較(左 ピン接合、右 剛接合)
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▲小梁の接合条件を変えた場合の
Z方向変位量の比較(左 ピン接合、右 剛接合)

(イメージ)小梁の接合条件を変えた場合のY軸周りの回転角の比較(左 ピン接合、右 剛接合)
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▲小梁の接合条件を変えた場合の
Y軸周りの回転角の比較(左 ピン接合、右 剛接合)

他社ソフトと比較していかがでしょうか?

残念ながら、『FEM』と類似のソフトで他社製品を利用したことはありません。『FA1』は、例えばトラス梁の線材への置換や 静的解析、さらに動的解析などでよく利用しています。『FA1』の動的解析の結果は、容易に動画で応答を表示できることから、通常建築の構造に触れていないお客様に対する説明では、大変役立っております。

(イメージ)トラス梁 中央加力時の変形状態
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▲トラス梁 中央加力時の変形状態

『FEM』でモデル化するために等価な線材に置換するための解析などに使用しています。

最後に一言お願いします。

当社では、設計者など忙しいお客様の要望に応じて、可能な限り 構造的な検討を行って提案をしております。『FEM』を活用している床揺れだけではなく、地震時の建物の動的解析も行っております。これからも各種ソフトウェアを十分に理解した上で活用し、お客様のお役に立てるように努力していきたいと思います。

本日はありがとうございました。

取材協力:所 健 様
取材日:2013年6月


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