有限要素法の美学:Art and Beauty of FEM (part1)-サイバー空間に映し出された土木のアート-

 1950~60年代に欧米で登場した有限要素法は、時にえも言われぬ荘厳な構造美を醸し出す。ここでは、美学(structural aesthetics)の観点から、4つの事例を解説・紹介したい。
[Photo1] 地下鉄駅の2次元非線形動的解析
上下2層構造の地下鉄駅(RCボックスカルバート)およびその周辺地盤をモデル化したもの。上図が通常の状態(自重や土圧が作用)で、下図が地震荷重により、激しく横揺れしている状態。
[Photo2] 鋼製道路橋の3次元動的非線形解析
鋼鈑桁+鋼製トラスで構成される道路橋。上図はバーチャルリアリティーを併用して谷あいに架橋された様子を再現している。下図は3次元構造図で、種々の過酷な荷重(活荷重、死荷重、地震荷重、風荷重 etc.)を課し、強度/変形等をチェックする。
 さて、有限要素法(FEM: finite element method)とは、対象構造物を要素分割(離散化)し、荷重・変位・振動・衝撃・温度など外的な作用を受けたときの数値近似解を求める計算手法。現在では多種多様の商用ソフトが開発/販売され、土木/建築/機械/原子力/自動車などの工学分野必須の解析ツールや設計ツール(ソフト技術)となっている。最先端の解析ツールによる可視化(画像化)により、‘その耐え忍ぶ様子’を観察することができることも大きな魅力。過酷な荷重に対して、軽微な損傷から崩壊などリアルな非線形解析を何回も試算/設計することができる。次世代に、今すぐにでも伝えたいテクノロジーであり、そしてアートでもある。
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投稿日時 2021-09-14 22:28:02

投稿:フォーラムエイト

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