【プログラムTIPS】制振検討自動化ツール、DIAS解説 |

DIAS (Dynamic Improve Analysis System) とは?

先日、RESPチームが所属する防災・減災エンジニアリンググループのブログの中で以下の記事を紹介しました。
Dynamic Improve Analysis System(DIAS)を用いた制振構造の効率的な検討

上記記事では実際の運用について解説していますが、本記事では開発の裏側的な解説をしたいと思います。

開発経緯

もともと、DIASの元になったのは以下の記事で紹介したプログラムです。
【構造解析TIPS】RESP-F3Tの活用 ~ 解析データを自己補正するプログラム
この記事の内容について構造設計部側の意見を取り入れてより実務的に発展させたのが、今回ご紹介するDIASというプログラムになります。そのため、RESP-F3Tを解析エンジンとして用いているところはDIASも上記の記事と同様です。

DIASでできるようになること

DIASを使えば制振の配置検討の時間を短縮できます。しかしながら、DIASを活用する目的は時間短縮というよりも、「限られた時間の中でより多くの情報を元により良い設計を導き出す」ということを目指して作られています。そのため、「誰でも扱えるツール」というよりは「プロフェッショナルが使いこなせば大きな効果を発揮できるツール」という位置づけです。たとえばDIASでは、履歴ダンパーと速度依存ダンパーの両方が検討できます。従来は時間の都合で両案の検討はできなかったような場合でも、DIASであれば並行して検討が可能になります。仮にどちらの案が有効か経験的に判断できたとしても、両方の検討結果を示した上で採用案を説明するほうが説明性は高くなります。また、DIASの検討の過程で新たな気づきが生まれたる可能性もあると思います。

プログラム構成

DIASは以下のようなフローで計算を行います。

ダンパーなしのモデルで時刻歴応答解析
ダンパーなしの解析結果の最大層間変形角を取得
最大層間変形角が最大の層にダンパーを追加
時刻歴応答解析
最大層間変形角を取得
最大層間変形角がクライテリアを下回っていれば終了、上回っていれば3に戻って繰り返す。

やっていることは単純なことばかりで、愚直に検討を繰り返すだけです。DIASの利点は、これらの作業を自動化しつつ、各検討の結果（ダンパー配置、変形角、エネルギー吸収量、など）をすべて残しておき、あとで分析できることにあります。これにより、ダンパーの配置による応答の変化が連続的に捉えられるため最終的に採用された配置案の説明性が高くなります。

ダンパー配置と応答性能の変化(元記事より抜粋)

赤枠は最終案を立体応答解析した結果

実際のプログラムは以下の機能により構成されています。

RESPの解析モデルデータを加工する機能（RESP-Dで作成した質点系のモデルデータからDIASで扱いやすいモデルへの変換）
RESPの解析実行機能
RESPの解析結果から最大応答値を取得する機能
最大応答値に応じてダンパー追加位置を決める機能

それぞれは簡単な機能ですが、これらを組み合わせることで効果的なツールを構築しています。なお、「最大応答値に応じてダンパー追加位置を決める機能」については現在は最大応答が発生した階にダンパーを追加する単純なアルゴリズムです。当然、それが最適な配置計画につながるとは言い切れませんが、シンプルさを優先しています。一方、もしより実践的なアルゴリズムがあれば、その部分だけ入れ替えることでより効率的・合理的に配置を決定することも可能になります。たとえば、最大応答発生階だけでなく周辺階も評価したり、吸収エネルギーの評価も取り入れるなど、まだまだ考える余地はありそうです。

DIASの今後

現在のDIASは総当たりに近い検討を自動化するようなツールになりますが、今後はダンパーの配置を変えて応答性能が向上する傾向をAIに学習させるという取り組みも現在試行しています。また、RESPチームでは、DIASの技術を応用した各社様向けの受託開発も承りますので、「自社でも似たようなことをやりたい」と思っていただけましたら、ぜひご相談ください。

採用情報

構造計画研究所 RESPチームでは、いっしょに働いていただけるエンジニアを募集しています。
構造設計・構造解析だけでなく、プログラミング技術を活かして新しいものを生み出したいと思っている方、ぜひご応募ください。採用HPはこちら→https://www.kke.co.jp/recruit/