マルチフィジックス ソリューション

総合的なマルチフィジックス

適用分野が広がる中、エンジニアや設計者は、さまざまな物理現象が相互作用する実環境の中で、複雑な製品がどのように機能するかを正確に予測する必要があります。ANSYS マルチフィジックスソリューションを利用すれば、実世界のさまざまな物理条件の中で機能する製品設計の評価が可能です。ANSYS の提供するソフトウェアにより、エンジニアや科学者は、構造力学、伝熱、流体、電磁場の相互作用を、統一されたエンジニアリング シミュレーション環境で解析することができます。

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実績あるソルバー技術を利用

ANSYS のマルチフィジックス ソリューションは、最先端技術を持つ世界中の大学や企業で長年適用されてきた実績を持つソルバー技術を利用しています。さまざまな物理現象における技術の広さと深さは、異なる物理現象間の複雑な相互作用を理解するのに不可欠です。あらゆる物理現象に対応した最先端のソルバー技術は、ANSYS の製品ラインに備えられた拡張性と合わせることで、実世界の多様な物理現象を伴う問題の解決を可能にします。

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統一されたシミュレーション環境

ANSYS® Workbench™プラットフォームは、ANSYS が提供する主要な物理モデルを搭載した強力なマルチドメイン シミュレーション環境であり、これらの相互運用を可能にし、CAD インターフェース、形状修復、メッシュ生成、ポスト処理の結果のための共通ツールを提供します。ANSYS Workbench 環境は、オープンで適用性の高いソフトウェア アーキテクチャでのマルチフィジックスシミュレーションを可能にします。

自動車のブレード ヒューズの電気伝導、伝熱、その後の熱応力の連成解析
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ANSYS Workbench プラットフォームは高性能なマルチフィジックス シミュレーション環境であり、上画像のプロジェクト概念図は、自動車のブレード ヒューズの電気伝導、伝熱、その後の熱応力の連成解析のワークフローを示す。
ANSYS Workbench プラットフォームは高性能なマルチフィジックス シミュレーション環境であり、上画像のプロジェクト概念図は、自動車のブレード ヒューズの電気伝導、伝熱、その後の熱応力の連成解析のワークフローを示す。

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柔軟なシミュレーション手法

ANSYS のマルチフィジックス ソリューションは、直接連成場要素とANSYS Multi-field ソルバーという2 つの実績あるソリューション技術により、マルチフィジックスの問題を解決します。これらのアプローチは柔軟なシミュレーション手法を提供し、誘導加熱、静電アクチュエーション、ジュール熱、流体-構造連成解析(FSI)といった、直接連成および逐次連成されたマルチフィジックスの幅広い問題を解決します。

最大150kA の短絡試験で使用する変圧器のバスバー
最大150kA の短絡試験で使用する変圧器のバスバー。ANSYS Workbench 環境で温度依存の材料特性を持つ熱電モデルを解析したところ。
(資料提供:WEG Electrical Equipment)
  RF-MEMS スイッチの走査電子顕微鏡画像に、応力(左象限)と変位(右象限)を表した電場-流体-構造の連成モデル
RF-MEMS スイッチの走査電子顕微鏡画像に、応力(左象限)と変位(右象限)を表した電場-流体-構造の連成モデル
(資料提供:EPCOS NL、Phillips Applied Technologies)

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直接連成場要素

直接連成場要素は、要素自体に適切な連成物理オプションが設定された単一の有限要素モデルを使うことで、連成物理現象の問題を解決することができます。直接連成場解析は、さまざまなマルチフィジックスの問題を単一の解析モデルで作成、解析、ポスト処理できることにより、マルチフィジックスの問題のモデル生成を簡素化します。

直接連成場要素の主な特徴

  • 単一モデルによりマルチフィジックス シミュレーションを簡素化
  • 広範な連成物理現象をサポート
  • 非線形性の高いマルチフィジックス解析のためのロバスト性
  • 並列処理をサポート
  • 幾何学的非線形を考慮

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ANSYS Multi-field ソルバー

ANSYS Multi-field ソルバーが、統一されたシミュレーションでの複数の物理現象の連成について、自動化されたシーケンシャル連成を使用して、マルチフィジックスの問題を解決することを可能にします。ANSYS Multi-field ソルバーはロバストな相互連成を採用しています。それぞれの物理場をシーケンシャルに解析し、解析中の各時点でのそれぞれの物理場間の収束性を保ちます。Multi-field 連成は、独自開発のプロセス間通信技術をもとにしており、サードパーティ製の連成ソフトウェアは不要です。

ANSYS Multi-field ソルバーを使用した動脈流路内血液と弁のFSI 解析
ANSYS Multi-field ソルバーを使用した動脈流路内血液と弁のFSI 解析。
血液の非ニュートン流動と異方性超弾性を考慮して生物組織をモデル化。

コンピュータのグラフィック カードの共役熱伝達解析とその後の熱-応力連成解析
コンピュータのグラフィック カードの共役熱伝達解析とその後の熱-応力連成解析。
連成シミュレーション結果の、流体の流線および固体の温度(左)と熱応力(右)を表示。

ANSYS Multi-field ソルバーの主な特徴

  • 自動化された陰的シーケンシャル連成
  • サードパーティ製の連成スキームが不要
  • 非構造要素の自動メッシュ モーフィング
  • 物理モデルごとに異なるメッシュ インターフェースをサポート
  • 物理学の専門家による共同作業が可能
  • 高度なFSI

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ANSYS のマルチフィジックス ソリューションの利点

ANSYS は、今日の製品開発への厳しい要求を満たす忠実度の高いシミュレーションを可能にするマルチフィジックス ソリューションの開発でCAE 業界をリードし続けます。ANSYS のマルチフィジックス ソリューションは、業界の中でも困難とされるマルチフィジックスの問題を高性能なシミュレーション ツールで解析できるソフトウェア製品ラインを提供します。その機能として以下のものが挙げられます。

  • さまざまな物理現象のシミュレーションに対応した高品質ソルバー
  • 構造力学、伝熱、流体、電磁場
  • 実績のあるソルバー技術に基づく柔軟なマルチフィジックス シミュレーション
  • マルチフィジックス解析のための統一されたシミュレーション環境
  • マルチフィジックス ソリューションのための実験計画法、ロバスト設計、設計最適化を可能にする完全なパラメトリック解析
  • マルチフィジックス解析に適した並列処理のスケーラビリティ
  • 最高レベルのサポートおよびサービス

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マルチフィジックス製品群の適用範囲

ANSYS が提供するマルチフィジックス ソリューションは、その広範な製品群により広く深い機能性を提供し、現在の要件を満足させるだけでなく、将来のニーズに向けたシームレスなバージョンアップも可能です。

ANSYS® Multiphysics™

単一および複数の物理現象の解析を目的とした総合ソリューションのパッケージです。構造解析、熱解析、流体解析、高・低周波電磁場解析が含まれます。また、直接連成場要素などの直接およびシーケンシャル連成の物理問題のためのソリューションや、ANSYS Multi-field ソルバーも含まれます。

ANSYS® Mechanical™/ANSYS Emag

構造解析、熱解析、低周波電磁場解析のための総合ソリューションを提供します。また、直接連成場要素などの直接およびシーケンシャル連成の物理問題のためのソリューションや、サポートする物理現象のためのANSYS Multi-field ソルバーも含まれます。

ANSYS Mechanical/CFD-Flo

構造解析、熱解析、流体解析のための総合的ソリューションを提供します。また、直接連成場要素などの直接および逐次連成の物理問題のためのソリューションや、サポートする物理現象のためのANSYS Multi-field ソルバーも含まれます。

ANSYS Mechanical

構造解析および熱解析のための総合ソリューションのパッケージです。また、直接連成場要素などの直接および逐次連成の物理問題のためのソリューションや、サポートする物理現象のためのANSYS Multi-field ソルバーも含まれます。

ANSYS® CFD™

数値流体力学のための総合ソリューション パッケージで、ANSYS® CFX® とANSYS® FLUENT® の両製品が含まれています。また、ANSYS Mechanical ライセンスと併用することでOne-Way FSI およびTwo-Way FSI が可能です。

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マルチフィジックス製品群の適用事例

クラス 連成解析 適用事例
直接法 熱-構造 構造を持つものすべて
(例:ガスタービン)
圧力-構造(非粘性 FSI) 音響、ソナー、SAW
圧電 マイクロフォン、センサー
圧電抵抗 圧力センサー、ひずみゲージ、加速度計
回路電磁場連成 モーター、MEMS
静電場-構造 アクチュエーター、マイクロシステム
電場-熱-構造-磁場 IC、PCB、電場-熱応力、MEMSアクチュエーター
流体-熱 配管網、マニホールド
Multi-field
(反復法)
熱-構造 構造を持つものすべて
(例:ガスタービン)
電磁場-熱
電磁場-熱-構造
誘導加熱、RF加熱
静電場-構造
静電場-構造-流体
MEMS
静電場-荷電粒子 イオン光学、電界放射ディスプレイ技術、分析機器
磁場-構造 ソレノイド、電磁機械
流体-構造連成 航空宇宙、自動車燃料、油圧装置、流体ベアリング、 MEMS 流体ダンピング、薬品輸送ポンプ、心臓弁
静電場-固体-流体 流体処理装置、EFI、航空宇宙、油圧装置
熱-流体 電子機器冷却
Multi-fieldソルバー 上記のすべて
SigFit:一方向、構造-光学 自動車の照明、天文学、あらゆる光学機器

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ANSYS の長所

他に類を見ないほどの広さと深さを備えたANSYS のエンジニアリング シミュレーションを利用し、多くの企業がその最先端の設計構想から革新的で実用的な製品や処理を生み出しています。今日、「FORTUNE Global 500」の上位100 社の製造企業のうち97 社が、グローバル競争に勝つための戦略の鍵として、エンジニアリングシミュレーションに投資しています。これらの企業は、ANSYS をシミュレーションパートナーとして選び、非常に複雑な技術的課題を柔軟に解決する拡張性を備えた、この世界有数の包括的なマルチフィジックスソリューションを導入しています。

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機 能
構造解析
  • 静解析、モーダル解析、調和解析、過渡解析
  • スペクトル解析
  • 座屈解析
  • 不規則振動
  • 幾何学非線形、材料非線形、接触非線形
  • 熱、電気、磁気、流体の解析に変位を転送
伝熱解析
  • 定常および非定常解析
  • 伝導、対流、輻射
  • 相変化
  • 物質移送
  • 流体要素
  • 温度依存材料特性
  • 構造、電気、磁気、流体の解析に温度を転送
静電場解析
  • 電荷に基づいた電気要素
  • 開領域のためのTrefftz 法
  • 構造解析に静電気力を転送
定常電気伝導
  • 電流に基づいた電気要素
  • 開領域のための無限要素
  • 静電場解析に電流を転送
  • 熱解析に抵抗損失を転送
低周波電場解析
  • 電流および電荷に基づいた電気要素
  • 開領域のための無限要素
  • 調和および過渡の準静電場
  • 熱解析に抵抗損失および誘電損失を転送
  • 静電場解析電流を磁気解析に転送
静磁場解析
  • 磁気ベクトル ポテンシャル要素および磁気スカラー ポテンシャル要素
  • 3Dエッジ フラックス要素の定式化
  • 熱解析に抵抗損失を転送
  • 構造解析に磁力を転送
低周波磁場解析
  • 磁気ベクトル ポテンシャル要素
  • 3Dエッジ フラックスの定式化
  • 準静磁場
  • 線形材料の時間調和解析
  • 線形および非線形材料の過渡解析
  • 透磁性および飽和特性の両方を持つ材料
  • 永久磁石
  • 熱解析に電力損失および渦電流損を転送
  • 構造解析に磁力を転送
高周波電磁場解析
  • 1次/2次接線ベクトル要素
  • 3Dブリック、ピラミッド、プリズム、四面体要素形状
  • キャビティモーダル解析
  • 調和解析:波動、放射、散乱
  • 等方性および異方性材料
  • SPICEに相当する回路出力
  • 熱解析に抵抗損失および誘電損失を転送
回路解析と連成
  • 静解析、調和解析、過渡解析
  • 電磁場連成解析および電子回路の離散化
  • 抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、トランス、電圧・電流源
  • 電気機械変換機
  • インタラクティブな回路ビルダ
  • 撚線導体、大容量導体へのカップリング
イオン光学
  • 静電場と静磁場のどちらか、またはその両方での荷電粒子追跡
  • 2D または3D での軌道をプロット
流体解析
  • 四面体、六面体、プリズム、ピラミッドの要素のうちいずれか、またはすべて
  • 定常/非定常流
  • 層流および乱流
  • 圧縮性/非圧縮性 ― 亜音速、遷音速、超音速
  • 回転又は静止参照座標系
  • 共役熱伝達
  • 輻射
  • ニュートン/非ニュートン流体
  • ユーザー定義方程式及び成分輸送
  • 自由界面モデル
  • 流体-構造連成解析(FSI)
  • 流体圧力および流体温度を構造解析に転送
  • 熱流束および温度を熱解析に転送
音響
  • モーダル解析、調和解析、過渡解析
  • 流体媒質
  • 流体-構造の完全連成
直接連成場要素
  • 圧電気
  • ピエゾ抵抗
  • ピエゾ熱効果
    • 熱弾性ダンピング
  • コリオリ効果
  • 電気弾性
  • 熱電気
    • ジュール熱、ゼーベック効果、ペルチェ効果、トムソン効果
  • 熱-構造
  • 熱-電気-構造
Multi-field ソルバー
  • 静電場-構造
  • 静電場-構造-流体
  • 熱-構造
  • 熱-電気
  • 熱-電気-構造
  • 熱-電気-流体
  • 伝熱-流体
  • 電磁場-熱
  • 電磁場-構造
  • 流体-構造連成解析(FSI)
最適化
  • 設計最適化
  • 位相最適化
  • 確率論的設計
  • Variational Technology
  • パラメトリック シミュレーション
ANSYS Parametric Design Language (APDL)
  • マクロ
  • パラメトリック モデリング
  • If-then-else 構文
  • Do-loop 機能
  • 配列変数
  • 配列変数の演算
  • 三角関数
ソルバー
  • スパース直接法
  • JCG(Jacobi Conjugate Gradient)
  • ICCG(Incomplete Cholesky Conjugate Gradient)
  • PCG(Pre-conditioned Conjugate Gradient)
  • QMR(Quasi-Minimal Residual)
  • AMG(Algebraic Multigrid)
  • 固有値ソルバー
    • ブロックランチョス法
    • PCG ランチョス法
    • モーダル ソルバー
    • Householder 法(縮退法)
    • 非対称法
    • QR 減衰法
ANSYS 動作環境※
  • HP-UX® 64
  • HP-UX Itanium® 64
  • IBM® AIX® 64
  • Sun® Solaris™ 64
  • Sun Solaris x64
  • Linux® 32
  • Linux Itanium 64 (RedHat® 4,5)
  • Linux x64 (EM64T/Opteron 64)
ANSYS Workbench 動作環境※
  • Windows® AMD64/EM64T
  • Windows XP
  • Windows Vista
追加モジュール
  • ANSYS® DesignModeler™
  • ANSYS® DesignXplorer™
  • ANSYS® Fatigue™
  • ANSYS Mechanical HPC
  • ANSYS Rigid Body Dynamics
  • ANSYS® Explicit STR™

※サポート対象のハードウェア プラットフォームおよびオペレーティング システムについては、こちら をご確認ください。