有効質量比と参加係数 — トラブルシューティングガイド

カテゴリ: 構造解析 | 2026-02-20
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有効質量比と参加係数 — トラブルシューティングガイド

有効質量のトラブル

🧑‍🎓

有効質量に関するトラブルを教えてください。


累積有効質量が90%に達しない

🎓

前述の通り、局所モードが多数存在する場合に起きる。


対策:


有効質量の合計が全体質量と合わない

🧑‍🎓

全モードの有効質量の合計が全体質量と一致しません。


🎓

全モードの合計 = 全体質量は数学的に厳密。しかしFEMでは有限個のモードしか求めないため、累積有効質量は全体質量より小さくなる。差は「まだ求めていない高次モードの分」。


🧑‍🎓

つまり100%にならないのは正常?


🎓

正常。100モード求めて90%なら、残り10%は101番目以降のモードに含まれている。残余モードでこの10%を静的補正で近似する。


特定方向の有効質量がゼロ

🧑‍🎓

$z$ 方向の有効質量が全てゼロです。


🎓

モデルが $z$ 方向に完全拘束されている可能性。全ノードの $z$ 方向が拘束されていたら、$z$ 方向に動けるモードが存在しない。


🎓

または対称モデルで、非対称モード($z$ 方向の全体移動)が出ていない可能性。対称条件を外すか、反対称境界条件で別途解析する。


まとめ

🧑‍🎓

有効質量のトラブル対処、整理します。


🎓
  • 90%に達しない → 残余モード追加、モード数増加、局所モード除去
  • 合計が全体質量と不一致 → 正常(有限モード数の限界)。残余モードで補正
  • 特定方向がゼロ → 拘束条件の確認。対称モデルの確認
  • 有効質量は必ず確認する — 動的解析の精度を保証する最も重要な指標

  • Coffee Break よもやま話

    有効質量分率が90%に達しない場合

    累積有効質量が90%に達しない場合、局所モードが多数存在することが多い。配管付属品・小ブラケット・コネクタなどの小部品が多数ある場合、これらが低周波数域に局所モードを大量に作り込む。解決策は①局所モードを無視して全体挙動のみ評価するCMSサブ構造化、②小部品の質量を代表部材に集中させるmodelの簡略化のいずれかだ。

    トラブル解決の考え方

    「解析が合わない」と思ったら

    1. まず深呼吸——焦って設定をランダムに変えると、問題がさらに複雑になる
    2. 最小再現ケースを作る——有効質量比と参加係数の問題を最も単純な形で再現する。「引き算のデバッグ」が最も効率的
    3. 1つだけ変えて再実行——複数の変更を同時に行うと、何が効いたか分からなくなる。科学実験と同じ「対照実験」の原則
    4. 物理に立ち返る——計算結果が「重力に逆らって物が浮く」ような非物理的な結果なら、入力データの根本的な間違いを疑う
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