平面内のフレームの応力解析を行う
- ソフト名 :任意形フレーム応力解析 MATRIX
- バージョン :2.64
- ライセンス :フリーソフト
- OS :Windows
- 開発 :FUKU
「任意形フレーム応力解析 MATRIX」は、任意形状のフレーム構造物に対する2次元の静的応力解析を行うWindows用のフリーソフトです。建築・土木・機械設計などにおける簡易な構造解析に利用できます。
以下に、基本的な使い方を詳しく説明します。
📦 ソフトの概要
- ソフト名:任意形フレーム応力解析 MATRIX
- 用途:任意形フレーム(骨組構造)の節点荷重、反力、部材力(軸力・せん断力・曲げモーメント)などを計算する
- 対象:建築士、土木技術者、設計補助ツールとしての利用者
- 形式:2次元平面フレーム(静定・不静定どちらも対応)
✅ 導入・起動手順
- 上記URLからダウンロード
- ZIPファイルを解凍(右クリック → すべて展開)
- フォルダ内の
matrix.exe(または類似名の実行ファイル)をダブルクリックで起動
🖥️ ソフトの基本構成
- 節点(ノード)定義
- 部材(フレーム)定義
- 支点条件(固定、ローラー等)の設定
- 荷重の定義(節点荷重・部材荷重)
- 材料特性(ヤング率E、断面積A、断面二次モーメントI)
- 計算実行 → 結果表示
🛠️ 基本的な使い方ステップ
① 節点の定義(ノード)
- 節点番号とその座標(X, Y)を入力
- メニューの「節点入力」から座標を手動入力
例:
節点1: (0, 0)
節点2: (4000, 0)
節点3: (4000, 3000)
② 部材の定義
- 節点1と節点2を結ぶ → 部材1
- 節点2と節点3を結ぶ → 部材2 など
- 「部材入力」メニューで指定
入力項目:
- 両端節点番号
- 材料(E)、断面積(A)、I(断面2次モーメント)
③ 支点条件の設定
- 各節点に対して固定・ローラー・ピンなどの境界条件を設定
- 例:
- 節点1:固定(X, Y, 回転全て拘束)
- 節点3:Y方向自由(ローラー支点)
④ 荷重の設定
- 「荷重入力」画面から節点に荷重を入力
- 節点荷重の方向と大きさ(単位はN)
例:
- 節点2に下向き(Y方向)10kNの荷重 →
-10000 N
⑤ 計算の実行
- メニューから「計算実行」または「解析開始」を選択
- 成功すれば、解析結果が表示される
⑥ 結果の確認
主に以下の結果が得られます:
| 結果項目 | 内容 |
|---|---|
| 節点変位 | 各節点のX/Y方向の変位、回転角 |
| 支点反力 | 支点にかかる力 |
| 部材力 | 各部材の軸力、せん断力、曲げモーメント |
| グラフ表示 | 曲げモーメント図、せん断力図などが描画可能(バージョンによる) |
💡 使用上のポイント
- 単位系は SI単位(N, mm) で統一してください
- 境界条件のミスにより「構造が不安定」と表示されることがあります
- 荷重方向や支点設定の間違いに注意(符号ミスなど)
📂 保存・読み込み
- 「ファイル」メニューから入力データの保存・読み込みが可能(独自形式)
- 複数モデルを保存して再編集にも便利
⚠️ よくあるトラブルと対策
| トラブル内容 | 原因と対策 |
|---|---|
| 計算できない(エラー) | 支点条件不足、構造が不安定など |
| 荷重を入力しても無反応 | 荷重方向や符号の間違いに注意 |
| 変位が異常に大きい | 単位ミス(mmとmの混同)に注意 |
| モーメント図が出ない | 部材に断面二次モーメントIが0になっていないか確認 |