Nastran（ナストラン）というのは、1960年代にアメリカで誕生した構造解析用ソフトウェアのことで、NAsa STRuctural ANalysis（NASA構造解析）を略した製品名称です。航空産業のみならず世界中の製造業で使用されています。
Nastranには同じ名称でいくつかの種類があります。NX NastranやMSC Nastranなど、他にもいくつかありますが、いずれも、最初は同じような機能を持って誕生し、その後独自の機能を有するようになっています。NXやMSCはブランド名もしくは企業名です。
エアロメカではシーメンスPLMソフトウェア社様のNX Nastranを使用しています。
エアロメカでは有限要素法を用いた様々なコンピュータシミュレーションを行っていますが、今日は、その有限要素法についてのご紹介です。
有限要素法とは、Finite Element Methodの和訳です。具体的には、本記事のタイトルにもありますように、GridとElementを用いて構造を表現するシミュレーション手法のことです。Grid（グリッド）は”節点”、Element（エレメント）は”要素”として各々和訳されています。
この節点と要素で構造物を細かく分割したものを”メッシュ”と呼び、メッシュ分割された構造をメッシュモデルと呼んでいます。たとえば、Figure 1のような平板のメッシュモデルはFigure 2のようになります。
この平板に力を加えたときの変形量を知りたい場合、メッシュモデルに力を定義して有限要素法ソフトウェア（NX Nastran）で計算すると、Figure 3のような結果が表示されます。
Figure 3は板の中央部に力を加えたときの変形図ですが、このようなシンプルなケースでは手計算でもある程度結果を見積もることができます。しかし複雑な構造の場合、たとえば自動車の車体のように3次元形状をしているパネルが何枚も接合された構造では、手計算からその変形状態を求めるのは大変な作業になりますので、有限要素法が極めて有効な手段になります。
有限要素法はいまや製造業では必須の設計ツールといってもよいほど様々な産業分野で広く活用されています。
