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3月 2, 2015

CAEシリーズ:第5回 CAEにおける構造解析関連ソフトウェア

岩田進吉(有限会社イワタシステムサポート代表取締役/中部CAE懇話会幹事)

今回は構造解析関連のソフトウェアについてお話をさせて頂きます。構造解析ソフトウェアと言っても様々なソフトウェアがあり、かつ様々な領域をサポートしているので説明が難しいですが、ここでは一般的な分類で説明をさせて頂きます。ここで説明する構造解析ソフトウェアは専任者用のソフトウェアであり、設計者が使う構造解析ソフトウェアには触れておりません。


構造解析ソフトウェアの大まかな分類

構造解析ソフトウェアの種類は大きく分けて下記の図の通りです。
大まかに

  • 汎用構造解析ソフトウェア
  • 非線形構造解析ソフトウェア

となります。
上記の分類に代表的なソフトウェアを列挙すると以下の様な構成になります。これは大まかな分類であり、汎用構造解析ソフトウェアでも非線形解析を行う機能があり、逆に非線形解析ソフトウェアでも汎用構造解析と同等な解析機能を持ちます。
ここでの分類は得意分野と認識して頂ければ良いかと思います。

structure-analysis-software


汎用構造解析ソフトウェア

Nastranに代表される汎用構造解析ソフトウェアの主な機能としては

線形静解析:
拘束条件(固定条件)と、荷重条件(力/変位/加速度など)を設定し、
静止した状態の変位/応力を算出する解析機能
固有値解析:
物体の固有振動数を算出する解析機能。振動解析では一番基本となる解析
座屈解析:
軸や薄板の圧縮時に発生する座屈時の力を算出する解析機能
定常熱伝導解析:
物体内部の熱伝導を解析機能
線形過渡解析:
非線形を考慮しない、時刻歴での振動解析機能
周波数応答解析:
周波数ごとの物体の応答を解析機能

が主な機能で他にも各種機能を用意しております。

主なソフトウェアとしては

MSC Nastran —– エムエスシーソフトウェア株式会社
NX Nastran —– シーメンスPLMソフトウェア
ANSYS —– アンシス・ジャパン株式会社
midas NFX —– マイダスアイティジャパン
COMSOL —– COMSOL, Inc.

等があり、これ以外にも沢山のソフトウェアがあります。

FreeのOpenCAEと日本発のソフトウェアについては別の機会にご説明をさせて頂きます。


非線形構造解析ソフトウェア

ABAQUSに代表される非線形構造解析ソフトウェアの主な機能としては材料非線形、境界条件非線形、幾何学非線形等を取り扱い

接触解析、ゴム大変形解析
熱伝導、熱伝達、熱放射解析
線形摂動解析
座屈固有値、固有振動数、複素固有値、時刻歴モーダル、
応答スペクトル、不規則応答
低サイクル疲労
粘弾性/粘塑性
破壊力学

等の主な機能があるソフトウェアが多いかと思います。他にも各種機能があります。

主ななソフトウェアとしては

ABAQUS —– ダッソー・システムズ
MSC MARC —– エムエスシーソフトウェア株式会社
SAMCEF —– シーメンスPLMソフトウェア
ADINA —– ADINA R&D
NIKE —– Livermore Software Technology Corporation

等があり、これ以外にも沢山のソフトウェアがあります。



LS-Dynaに代表される衝突、衝撃解析に強い非線形構造解析ソフトウェアの主な機能としては

動的陽解法
衝撃解析
非線形構造解析
準静解析
静的/動的陰解法
線形・非線形構造解析
固有値解析
モーダル法による動解析
定常/非定常熱伝導解析

等の主な機能があり、他にも各種機能があります。
用途として多いのが自動車業界や鉄道、造船業界等での輸送関連製品の衝突時の被害軽減のための設計・開発に使われております。 また電化製品や精密機器分野そして携帯電話等では製品が搬送中あるいは利用中に落下して壊れないかを検討する衝撃・落下解析でも使われております。

主なソフトウェアとしては

LS-Dyna —– Livermore Software Technology Corporation
PAM-Creash —– 日本イーエスアイ株式会社
Radioss —– アルテアエンジニアリング株式会社

等のソフトウェアがあります。



プレス成形や鍛造の様な生産技術分野での構造解析に使われるソフトウェアの機能としては上記の非線形解析機能と同じで機能を有しており、各用途に特化した作り込みをしております。

主なソフトウェアとしては以下のソフトウェアがあります。

JSTAMP —– 株式会社JSOL
LS-Dynaをベースにしてプレス成形解析を容易にした製品
PAM-STAMP —– 日本イーエスアイ株式会社
PAM-CRASHをベースにしてプレス成形解析を容易にした製品
DEFORM —– Scientific Forming Technologies Corporation
FORGE —– TRANSVALOR

等のソフトウェアがあります。
これ以外にもプレス関係ではアルテアエンジニアリングのHyperFormを始めとして多くのソフトウェアがあり、鍛造分野でも上記のソフトウェア以外にAFDEX等のソフトウェアがあります。


ソフトウェアの選択に関しては自社の業務に適した解析ができるように十分検討をされてから採用する事をお勧めいたします。

次回は「流体解析関連ソフトウェア」という内容で書かせて頂ければと考えております。

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