— 14 —SENAC Vol. 50, No. 4（2017. 10）［大規模科学計算システム］

非線形構造解析プログラム MSC.Marc の紹介

非線形構造解析プログラム MSC.Marc の紹介
東北大学情報部情報基盤課 共同利用支援係

東北大学情報部情報基盤課 共同利用支援係
概要

概要
当センターでは、1993 年から非線形構造解析汎用プログラム
MSC.Marc と、そのプリ／ポストプロセッサである

当センターでは、1993
年から非線形構造解析汎用プログラム
MSC.Marc と、そのプリ／ポストプロセッサである
MSC.Marc Mentat をそれぞれサービスしています。
両ソフトウェアは、当センターの並列コンピュータでサービスしてMSC.Marc
Mentat をそれぞれサービスしています。 両ソフトウェアは、当センターの並列コンピュータでサービスしているアプリケーションソフトウェアの中でも、人気が高いソフトの一つとしてご好評をいただいております。
いるアプリケーションソフトウェアの中でも、人気が高いソフトの一つとしてご好評をいただいております。

1．はじめに1．はじめにMSC.Marc は有限要素法による非線形構造解析汎用プログラムです。 世界中で広く利用され最も評価を受けているプログラムの一つで、その扱える解析は以下の通り非常に広範囲にわたっています。
MSC.Marc
は有限要素法による非線形構造解析汎用プログラムです。
世界中で広く利用され最も評価を受

線形／大変形／弾塑性／剛塑性／破壊／熱伝導／動的非線形／境界非線形／流体と固体の連成／電気電動とけているプログラムの一つで、その扱える解析は以下の通り非常に広範囲にわたっています。

熱伝導の連成／熱と応力の連成
線形／大変形／弾塑性／剛塑性／破壊／熱伝導／動的非線形／境界非線形／流体と固体の連成／電気電動とMSC.Marc Mentat は、MSC.Marc の 会話型プリ／ポストプロセッサとして、有限要素モデルの作成およ
熱伝導の連成／熱と応力の連成び解析結果の表示が行えます。
MSC.Marc
Mentat は、MSC.Marc の 会話型プリ／ポストプロセッサとして、有限要素モデルの作成およMarc と Mentat の組合せによる解析の概略は、以下のようになります。

び解析結果の表示が行えます。

Marc と Mentat の組合せによる解析の概略は、以下のようになります。
プリ処理
Mentat

プリ処理

解析

→

Marc

解析

ポスト処理

→

Mentat

ポスト処理

モデルデータ

入力データ

出力データ

.mud

.dat

.t16

Mentatモデルデータ

→

Marc

入力データ

→

Mentat

出力データ

.mud
.dat
.t16
プリ処理では、メッシュ作成、初期条件、境界条件、接触条件の設定、材料特性、形状特性の定義を、解析では荷重履歴、解析実行を、ポスト処理では解析結果の表示を行います。

プリ処理では、メッシュ作成、初期条件、境界条件、接触条件の設定、材料特性、形状特性の定義を、解析では荷重履歴、解析実行を、
ポスト処理では解析結果の表示を行います。
2．Marc/Mentat の実行環境
Marc/Mentat の実行には、まず2．Marc/Mentatの実行環境 大規模計算システムの利用者番号
サイバーサイエンスセンターが最低限必要となります。センターの並列コンピュータ（front.cc.tohoku.ac.jp）でサービスしている
Marc
Marc/Mentatの実行には、まず（Marc
2014.2）で利用できる最大メモリサイズは
128 GB です。
サイバーサイエンスセンター
大規模計算システムの利用者番号が最低限必要となります。センターの並列コンピュータ（front.cc.tohoku.ac.jp）でサービスしている Marc

3．Mentatでのモデル解析例（Marc
2014.2）で利用できる最大メモリサイズは
128 GB です。
3．1 例題図 1 に示すような中央に円孔を持つ平板を、上下に引張る場合の線形弾性解析を行います。対象条件を考3．Mentatでのモデル解析例
慮して 1/4 モデルを使用し、2 次元要素でモデル化します。

3．1 例題モデルの寸法と材料特性は表 1 のとおりです。

図 1 に示すような中央に円孔を持つ平板を、上下に引張る場合の線形弾性解析を行います。対象条件を考慮して 1/4 モデルを使用し、2 次元要素でモデル化します。
モデルの寸法と材料特性は表 1 のとおりです。

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非線形構造解析プログラム MSC.Marc の紹介p

表 1 モデル条件

L1

D

長さ L1(mm)100

長さ L2 (mm)100

板厚 t (mm)2.5

円孔の直径 D (mm)50

荷重 p (N/mm2)1

ヤング率 E (N/mm2)
ポアソン比ν

2.0 × 105
0.3

p
L2

図1

穴あき正方形板

3．2 Mentat の起動
センターの Mentat の起動には、並列コンピュータに SSH 接続する際に X forwarding の設定を行う必要があります。無事起動できれば、図 2 の Mentat ウィンドウが表示されます。センター外の PC 等にインストー
ルした Mentat を起動するには、センターのライセンスサーバを参照するために、ポートフォワーディングの設定と並列コンピュータへの SSH 接続が必要です。
以下では PC 版の Mentat 2016.0.0 で操作方法を説明します。PC 版を起動する場合はデスクトップのア
イコンをダブルクリックします。

図2

Mentat 起動画面

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3．3 モデルファイルの保存
モデルファイルに名前を付ける。
(a)［ファイル（F）］［名前を付けて保存］(b) File name: plate(c) ［Save］

ab

3．4 形状の作成
モデルのベースとなる形状を作成する。
(a)［形状とメッシュ］タブ(b) 基本操作：［形状とメッシュ］(c) ポイント：［追加］(d) 25 0 0 <Enter>(e) 50 0 0 <Enter>(f) 50 50 0 <Enter>(g) 0 50 0 <Enter>(h) 0 25 0 <Enter>(i) アイコン［ビューに合わせる］

a
b
i
c

d 〜 h

c

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3．5 形状の作成（続き）(a) アイコン［縮小］× 3 回(b) カーブの種類を選択：線(c) カーブ：［追加］(d) 作成したポイントをマウスの左クリックで順に選択(e) カーブの種類を選択：円弧 中心 / ポイント / ポイント(f) カーブ：［追加］(g) 0 0 0 <Enter>(h) 25 0 0 <Enter>(i) 0 25 0 <Enter>(j)［OK］

c
f
b

e

j

a

7

6

5

4

d
8

1

g

〜 i

2

3

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3．6 要素の作成解析に用いる要素を作成する。
(a) 自動操作：［平面］(b) 四角形（オーバーレイ）：［四角形メッシュ！］(c) 全てのカーブを［左クリック］のドラッグで選択して［右クリック］(d)［OK］

e

a

h

c
b

d

3．7 要素の修正
重複接点を削除し、要素番号が連番になるように付け直す。
(e) オペレーション：［スイープ］(f)［全て］(g)［OK］(h) 基本操作：［再番号付け］(i)［全形状 / メッシュ］(j)［OK］

f
i

j

g

5

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3．8 形状特性の定義
形状特性として、厚さ 2.5(mm) を定義する。
(a)［形状特性］タブ(b) 形状特性：［新規（構造）］［平面］［平面応力］(c) 厚さ：2.5 <Enter>(d) 要素：［追加］(e) アイコン［定義済み全て］(f)［OK］

a
b

e

c

d

f

3．9 材料特性の定義作成した要素に対して、材料特性を定義する。
(a)［材料特性］タブ(b) 材料特性：［新規（構造）］［有限剛性領域］［標準］(c) ヤング率：2e5 <Enter>(d) ポアソン比：0.3 <Enter>(e) 要素：［追加］(f) アイコン［定義済み全て］(g)［OK］

c
d

e
f
g

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3．10 対象条件の定義
対象条件となる拘束条件を定義する。
(a)［境界条件］タブ(b) 境界条件：［新規（構造）］［変位指定］(c) □変位 X のチェックを ON(d) 節点：［追加］(e) 左端の対称軸上の全ての節点を選択(f) アイコン［リスト終了 (#)］

cまたはマウスの右クリック(g)［OK］(h) 境界条件：［新規（構造）］［変位指定］(i) □変位 Y のチェックを ON(j) 下端の対称軸上の全ての節点を選択(k) アイコン［リスト終了 (#)］
またはマウスの右クリックd(l)［OK］(m) 境界条件：□識別のチェックを ON

g

b

a

m

e

f

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3．11 荷重条件の定義
上端の要素エッジに 1(N/mm2）の引張り荷重を定義する。
(a) 境界条件：［新規（構造）］［エッジ荷重］(b) □圧力のチェックを ON(c) 圧力：-1 <Enter>(d) エッジ：［追加］(e) モデル上端の要素エッジを全て選択(f) アイコン［リスト終了 (#)］またはマウスの右クリック(g)［OK］

a

e
b

c

d
f
g

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3．12 解析ジョブの設定
解析の最終準備をする。

c(a)［解析ジョブ］タブ(b) 解析ジョブ：［新規］［構造］(c) □線形弾性解析のチェックを ON(d) 解析次元：［平面応力］(e)［解析結果］e(f) 利用可能な要素テンソル：［Stress］(g)［OK］

dfg

3．13 解析の実行
解析を実行する。

(a) 解析ジョブ特性ウィンドウ：［実行］(b)［モデル保存］(c)［Marc 実行（1）］(d)” 状況 ” と ” 終了番号 ” を確認し、正常に終了したら結果ファイルを開く(e)［ポストファイルを開く（モデルプロット結果処理メニュー）］

b

c
d

e

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3．14 結果処理 1（応力分布のコンター図）
引張り方向（Y 軸方向）応力のコンター図を表示する。
(a) スカラープロット：［スカラー］(b)［Comp 22 of Stress］(c)［OK］(d) スカラースカラープロット形式：バンドコンター

a

b
c

d

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3．15 結果処理 2（応力分布のグラフ化）
下端の対称軸上の引張り方向（Y 軸方向）応力をグラフ表示する。
(a) 結果処理タブ：［経路プロット］g(b)［節点経路］h(c) 対称軸上の左端の節点を選択(d) 対称軸上の右端の節点を選択(e) アイコン［リスト終了 (#)］またはマウスの右クリック(f)［カーブの追加］(g)［カーブの追加］(h) 変数：［弧長］(i) 変数：［Comp 22 of Stress］

i(j)［OK］

j(k)［適合］

a
b
f

e

k

c

d

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4．並列コンピュータでの解析実行「3．13 解析の実行」では、Mentat のメニュー上から PC 上で解析を実行する手順を解説しましたが、この章ではセンターの並列コンピュータで解析する手順を説明します。その前章の「解析ジョブの設定」まで
モデル作成を終えて下さい。
センターでサービスしている Marc のバージョンは 2014.2 なので、それより新しいバージョンの Mentat
で使用している機能の一部は利用できないことがあります。

4.1 インプットファイルのバージョン設定
Marc 2014.2 用のインプットファイルを出力するように設定する。
(a) 解析ジョブタブ：解析ジョブ：［特性］(b)［解析ジョブパラメータ］(c) バージョン：［2014.2］(d)［OK］bcd

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SENAC Vol. 50, No. 4（2017. 10）

4.2 インプットファイルの作成
Marc のインプットファイルを作成する。

(a) ファイル：書き出し：［Marc 入力］(b) ファイル名を指定：plate_job1 <Save>a

4.3 インプットファイルの転送
WinSCP などのファイル転送ソフトを使って、Marc のインプットファイル（plate_job1.dat）を並列コンピュータに転送します。このときファイルはテキスト形式で転送して下さい。

4.4 並列コンピュータでの Marc 実行
並列コンピュータにログインし、以下のコマンドでインプットファイル名を指定して Marc を実行します。
拡張子の .dat は入力しません。
run_marc -j plate_job1 -v n <Enter>
リクエストは ap キュー（アプリケーション実行用、実行時間制限無し、最大 128GB メモリ）に投入されます。

バッチリクエストの状態確認、キャンセルについては、サイバーサイエンスセンターホームページ、「LX406

プログラミング利用ガイド バッチリクエスト」をご覧ください。
http://www.ss.cc.tohoku.ac.jp/scalar/guide.html# バッチリクエスト

4.5 run_marc のコマンドオプション
run_marc コマンドには、様々なオプションが用意されております。ここでは、よく利用しそうなものだ
けを表 2 に載せておきます。その他については、マニュアル（C 編
参照ください。

プログラム入力

付録 B

表 B-2）を

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表 2 run_marc コマンドオプション
キーワード

オプション

説明

-jid (-j) 必須

job_name

インプットファイル名を指定（.dat は省略）

-cpu

sec

CPU 時間の制限を秒で指定-ver (-v)

yes（デフォルト）/no バッチリクエスト投入前に確認をする / しない-user (-u)

user_subroutine_file

ユーザサブルーチンファイルを指定

4.6 出力ファイルの確認
解析が終了すると、主に以下のようなファイルが作成されます。解析結果 (.out ファイル ) 末尾の exit
number が 3004 であれば正常終了です。tail コマンドで plate_job1.out の末尾を確認します。
plate_job1.out( 解析結果 )plate_job1.log( 解析ログ )plate_job1.t16( ポストファイル )plate_job1.sts( ステータスレポートファイル )plate_job1.batch_err_log( エラーログ )解析時の指定によって、この他にもファイルが作成されます。それらのファイルの概要は、マニュアル（C編プログラム入力

付録 B

表 B-1）を参照ください。

解析結果ファイルの末尾にある exit number により、正常に終了したかエラー終了か、エラー終了の場合
はその原因がわかります。代表的な exit number とその内容を表 3 に示します。その他についてはマニュ
アル（C 編プログラム入力

付録 A プログラムメッセージ）を参照ください。
表 2 run_marc コマンドオプション

exit number

説明

3004

正常終了

13

入力データにデータエラーが検出された。

67

ライセンスエラー

2004
3002

剛体変位が発生している
または、全体剛性マトリクスが非正定マトリクスになっている
指定したリサイクル数で収束しない

4.7 ポストファイルのダウンロード
WinSCP などのファイル転送ソフトを使って、Marc のポストファイル（plate_job1.t16）を並列コンピュー
タからローカルの PC に転送します。このときファイルはバイナリ形式で転送して下さい。
14

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4.8 解析結果の表示
ポストファイルを読み込んで解析結果を表示する。
(a) アイコン［結果ファイルを開く］(b) ファイルを選択 <Open>a

5． サンプルプログラム
・Marc

マニュアル E 編に掲載されている例題が、並列コンピュータ front.cc.tohoku.ac.jp の以下のディレクトリ

にあります。コピーしてご利用ください。

/usr/ap/MSC2014.2/marc2014.2/demo

・Mentat

マニュアルユーザガイドに掲載されている例題のプロシジャファイルが、並列コンピュータ front.

cc.tohoku.ac.jp の以下のディレクトリにあります。コピーしてご利用ください。
/usr/ap/MSC2014.2/mentat2014.2/examples/marc_ug/

6． マニュアル
MSC. 社のウェブサイトより PDF マニュアルがダウンロード出来ます。

https://simcompanion.mscsoftware.com/infocenter/index?page=content&cat=MARC_DOCUMENTATION&channel=DOCUMENTATION

7． テクニカルサポート
アカデミックユーザーは MSC 社のオンラインテクニカルサポートが利用出来ます。詳しくは MSC. 社のウェブサイトをご覧ください。

http://www.mscsoftware.co.jp/training_support/tech_support/