FEM(有限要素法) | 株式会社日水コン-潤いある未来へ

1.FEM(有限要素法)とは

「FEM」は、Finite Element Methodの略称で日本語では「有限要素法」と訳され、「微分方程式を、近似的に解くための数値解析」の方法のことです。連続した問題解析対象を、多くの微小な要素で構成される解析要素でモデル化し、複雑な境界条件や解析対象の多様性への適合性に優れています。 つまり、複雑な形状・性質を持つ物体を小部分に分割することで近似し、全体の挙動を予測しようとするものです。 構造力学や流体力学などの様々な分野で使用され、特に構造解析分野では、有限要素法を用いた実績が多くあります。

有限要素法イメージ2

有限要素法イメージ1

2.FEM解析の作業フローと留意点

FEM解析の作業フロー

FEMによる構造設計は

  • 土工仮設による周辺地盤の変形や地下水位の変動予測
  • 地盤と構造物の地震時連成振動解析
  • 地盤に拘束されたRC構造物の水和熱によるひび割れ予測

など、様々な場面に適用できます。また、有限要素法による解析では、一旦、コンピューター上に解析モデルさえ作ってしまえば、自由に荷重の大きさや方向など条件を変えて何度もシミュレーションすることができます。 その結果、最適なものを比較的容易に選定できます。 ただし、そのためには、適切な解析プログラムの選定や、正確な解析モデル・入力データなどが必要です。

3.FEM解析による構造解析のメリット

従来型構造解析(2次元フレーム計算)では、解析を行う代表断面での設計となりますが、FEM解析では取り扱う構造物をありのままにモデル化することが可能となります。従来型の解析では捉えにくいピンポイントな応力状態が把握できることから、経済的な設計を目指すことが出来ます。

2次元解析

2次元解析

FEM解析

FEM解析

4.業務実績

近5ヶ年の実績(平成30年10月1日現在)

受注年度 発注者 業務名称
平成26年(2014年) 京都市 伏見水環境保全センター耐震診断委託(その2)
平成26年(2014年) 札幌市 宮町浄水場耐震改修工事実施設計業務その2
平成26年(2014年) 船橋市 宮本ポンプ場ほか1棟耐震補強実施設計業務委託
平成26年(2014年) 東京都水道局 南沢浄水所外11か所耐震診断調査委託
平成27年(2015年) 横浜市 小雀浄水場排水処理施設耐震補強工事に伴う設計業務委託
平成27年(2015年) 神戸市 玉津処理場汚水ポンプ室他耐震診断業務
平成27年(2015年) 川崎市 第2導水ずい道1号・2号監視孔及び鶴川排泥孔耐震診断業務委託
平成29年(2017年) 佐賀市 佐賀市公共下水道施設(水処理施設1~6池、機械濃縮棟)耐震診断業務委託
平成29年(2017年) 三重県南勢水道事務所 多気浄水場浄水施設耐震化検討業務委託(多気郡 多気町相可 地内)
平成29年(2017年) 津島市 津島市又吉配水場配水池耐震診断業務委託(津島市又吉町地内)

他多数