技術士の過去問 平成29年度（2017年） 基礎科目「解析に関するもの」 問15

有限要素法の要素分割に関する問題です。

１．適切です
応力変化が大きい部分には、応力の変化を細かくとらえるため、要素分割を細かくする必要があります。

２．適切です
応力変化が小さい場合、応力の大小に関係なく要素分割の影響は小さいため、要素分割を粗くし計算時間を短縮するのが一般的です。

３．適切です
応力が局所的に高くなるところなど、事前に予測できない場合もあることから、まずは粗い要素分割など複数条件で解析し、応力集中部を特定する必要があります。

４．不適切です
粗い要素分割で解析した場合、応力を過小評価する場合もあり、必ずしも応力評価が安全側になるとは限りません

５．適切です
要素分割は、解析条件に合わせて適切に設定する必要があります。

よって、正解は４です。

　有限要素法とは、

　構造物を複数の要素から構成されるとして、構造物を分割し、分析を行う方法です。

　各要素を粗くすると、分析のための計算時間は短くなりますが、分析の精度も粗くなります。

　各要素を細かくすると、分析のための計算時間はかかりますが、分析の精度は高まります。

１．適切です

　応力変化が大きい部分に対しては、詳細な分析を行うために、

　応力の変化を細かくとらえる必要があります。

　そのため、要素分割は細かくする必要があります。

２．適切です

　応力変化が小さい部分に対しては、応力の大小に関係なく、

　要素の分割の精度の違いが分析に与える影響が小さくなります。

　なお、このような場合には、要素分割を粗くして、計算時間を短縮するのが一般的です。

３．適切です

　要素分割の選択によっては、分析結果に差が生じることもあるため、

　複数の要素分割によって解析を行い、結果を比較することが望ましいです。

４．不適切です

　粗い要素分割で解析した場合には、適切な応力評価とならない場合もあるため、

　必ずしも応力評価が安全側になるとは限りません。

５．適切です

　荷重によって応力分布は異なるため、有効性が確認された要素分割でも、

　他の荷重によっては有効性が確保できないこともあります。

　よって、正解は４となります。

有限要素法の要素分割に関する正誤問題です。

1.適切です。

切り欠き部など、材料に微小な変形部がある場合は応力の変化が大きくなる傾向にあるため、形状に合わせて、要素分割を細かくして計算精度を向上する必要があります。

2.適切です。

応力の変化が小さい部分に関しては、要素分割を細かくしても応力計算の精度に影響はありません。

3.適切です。

要素分割を粗くすると、計算精度が粗く、要素分割を細かくするほど、計算精度は向上しますが、その分解析時間が長くなるため、最適な計算結果を得るために複数の要素分割によって結果を比較することが望ましいです。

4.不適切です。

微小な変形部に対し要素分割を粗くすると、微小な変形部を無視した解析モデルとなり応力が低くなる場合もあります。

5.適切です。

荷重を変えると、応力集中部が変わる可能性があるため、ある荷重に対して有効性が確認された要素分割でも、他の荷重に対しては有効とは限らない場合があります。

したがって、4が正解となります。