構造力学ソリューション

より良い設計をより短期間で実現するための構造力学ソリューション

設計開発の場では、競争力を維持し、顧客の要求に応え、革新的で信頼性の高い製品をこれまでになく短い設計サイクルで生み出すため、クラス最高水準の統合的機能を備えたシミュレーション ツールが求められています。ANSYS の構造力学ソリューションは、困難なエンジニアリングの問題を解決し、より高品質の製品を開発するためのシミュレーション ツールを提供します。

 

今日の業界ニーズに対応した機能性

ANSYS の構造力学ソリューションは、以下に示すような、今日の業界における要望に対応した製品および機能を提供します。

  • 技術革新を通じた設計改良:高度な解析により、製品の設計および性能を詳細に検討することが可能になり、品質の向上、コストの削減、および返品の削減を達成します。
  • コスト削減およびサイクルの短縮:形状、メッシュ、シミュレーション、および最適化を緊密に統合した製品により、エンドユーザーは直ちにソリューションを利用でき、ソフトウェアトレーニングのコスト削減および開発サイクルの短縮が実現します。
  • 最適化されたソリューションおよび試作の削減:ANSYS の構造力学ソリューションのパラメータ化機能は設計変更における繰り返し作業を容易にします。設計解析検討および最適化を可能にします。

ANSYS の構造力学製品群の持つ、コンセプト シミュレーションから高度な解析までに対応する解析機能と、線形から非線形の連成解析に対応する広範なシミュレーション機能は、他に類を見ません。線形および非線形要素が充実し、金属からゴムなど広範囲な材料則に対応でき、非常に適用範囲の広いソルバー セットを備えた、ANSYS のシミュレーション ツールは、業界全体にわたり、設計エンジニアから上級解析者に至るまで幅広く利用されています。さらに、ANSYS 製品の適用性の高いアーキテクチャは、カスタマイズの柔軟性と、自作コードやサードパーティ製品のような他のツールとの互換性を提供します。

 

破壊評価を目的に、ヘキサドミナント メッシュと埋め込まれた硬貨状き裂メッシュを利用したインぺラ翼の亀裂解析
破壊評価を目的に、ヘキサドミナント メッシュと埋め込まれた硬貨状き裂メッシュを利用したインぺラ翼の亀裂解析(資料提供:PADT,Inc)

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ANSYS 構造力学ソリューションによる設計の期間短縮および品質向上

ANSYS® Workbench™プラットフォームをもとにした構造シミュレーションのインターフェースは、非常に単純なものから複雑なものまで、さまざまな解析対象をモデル化することが可能です。このインターフェースにより、手作業でのファイル転送や、結果変換および再解析にかかる時間が不要となり、CAE 工程が数週間単位で短縮されます。この生産性の高い環境で、以下のような最先端技術を利用することが可能です。

  • 高品質なCAD インターフェース
    パラメータ、すべての主要CAD システムと双方向的にリンク
  • 自動接触検出
    大規模なアセンブリ、シェル- ソリッド- ビームの混合、ジョイント
  • カスタマイズおよびスクリプト処理
    GUI のカスタマイズ、APDL(ANSYS Parametric Design Language)による材料や要素のユーザー定義
  • 知識の習得
    ウィザード、テンプレート、プロジェクト概念図
  • 自動メッシュ分割機能
    テトラ、スイープによるヘキサ、シェル、シンソリッド、ヘキサドミナント
  • 高度なソルバー機能
    スパース、反復法、スーパーノード、分散型のHPC
  • 包括的なポスト処理
    カスタム結果、線形応力、パスプロットなど
  • 自動レポート生成
    統合されたレポート機能(PowerPoint、Word、HTML を利用)

ANSYS Workbench プラットフォームの構造解析アプリケーションの、最新で操作性の高いインターフェースには、航空機の着陸装置アセンブリのジョイントを自動検出するなどの高度なツールを装備
ANSYS Workbench プラットフォームの構造解析アプリケーションの、最新で操作性の高いインターフェースには、画像のような航空機の着陸装置アセンブリのジョイントを自動検出するなどの高度なツールを装備。

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あらゆる力学モデルに対応した、他に類を見ないほど幅広いシミュレーション機能

ANSYS の構造力学ソリューションは、複雑な設計問題を理解し、解決するための多岐にわたる解析タイプ、要素、接触、材料、方程式ソルバー、および連成機能を装備しています。

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操作条件をモデル化:幅広い種類の解析タイプ

ANSYS の構造力学ソフトウェア製品ラインは、静的解析、モーダル解析、調和解析、過渡解析などのさまざまな機能や、プリストレス モーダル解析、ブレーキ鳴き解析、ランダム振動解析などのリンクされた解析を提供します。

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要素、材料、接触解析の膨大なライブラリ

複雑な実世界の形状を表すために、ANSYS 構造力学ソリューションは以下のような機能を利用することができます。

  • ビーム、シェル、ソリッド、ソリッド- シェルといった幅広い要素をサポートします。さらに、プレテンション、ジョイント、ガスケット、鉄筋などの特殊な要素も利用可能です。
  • 線形および非線形の材料モデルを豊富にそろえ、複合材料、金属塑性、ゴム部品の超弾性などのほか、鋳鉄、形状記憶合金、多孔質弾性、凝集ゾーン モデルなどの特殊材料も扱えます。
  • 剛体および弾性体の面対面、線対面、線対線の接触を扱うためのロバストで完全な接触機能を提供します。接触挙動として、定摩擦または直交異方性の摩擦および滑り挙動を考慮でき、構造、伝熱、およびマルチフィジックスの接触事例に適用可能です。高性能なアルゴリズムが支える高速な自動接触検出により、接触を考慮したモデルの解析を速やかにかつ正確に行うことが可能です。
  • シミュレーションを、熱-応力、電気-機械、構造-音響、質量拡散、熱-流体の解析などを含む、一連の総合的なマルチフィジックス解析に拡大させることも可能です。

高性能シールの変位プロット
高性能シールの変位プロット

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高度なモデル化

ANSYS の構造力学ソリューションは、ロータダイナミクス、フレキシブル マルチボディ ダイナミクス、アダブティブ メッシング、2D リゾーニングのための高度なモデル化を可能にします。

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カスタマイズおよびスクリプト機能でユーザーのニーズに対応したソルバーを作成

ユーザー定義の要素および材料を用いてカスタマイズすることで、ANSYS の構造力学ソリューションの機能を、幅広い適用分野に対応できるように柔軟に拡張させます。上級ユーザーは、APDL(ANSYS Parametric Design Language)を有効に利用することも可能です。APDL の充実したスクリプト機能により、プリ処理からポスト処理までのシミュレーション全体の実行、高度な機能の自動処理および自動アクセス、ソルバーの設定などを行うことができます。

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大規模モデルを効果的に解析

Distributed ANSYS を利用すれば、剛性マトリクスの生成、線形方程式の解析、結果の計算などの解析プロセス全体を、共有メモリと分散メモリの両方を用いて並列に処理できます。

モード合成法(CMS)、周期対称解析、サブモデリング手法などのその他の高度な技術も、大規模モデルの扱いを効果的に支援します。

ANSYS12 はデスクトップ ワークステーションから大規模クラスタまで、分散ソルバーのスケーラビリティを拡張
ANSYS12 はデスクトップ ワークステーションから大規模クラスタまで、分散ソルバーのスケーラビリティを拡張

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巧みに設計されたスケーラビリティ

ANSYS の構造力学ソリューションは、現在の要件を満たし将来のニーズに向けたシームレスなバージョンアップを可能にする、幅広い種類の製品を提供します。

半潜水型海洋掘削装置の線形動的解析
半潜水型海洋掘削装置の線形動的解析

ANSYS® Mechanical™

ANSYS Mechanical は、構造の線形および非線形解析、動力学解析などのための包括的な製品ソリューションを提供します。広範なエンジニアリング問題に対応した要素の挙動、材料モデル、方程式ソルバーを装備しています。また、伝熱解析及び音響、圧電、熱-構造、熱-電気などの解析を扱う連成解析の機能を提供します。

ANSYS® Structural™

ANSYS Structural 製品は、多数の付加的なツールを必要とすることなく、構造シミュレーションにおける独自の問題に対処します。最高の品質と信頼性で構造シミュレーションの結果を提供するために、すべての線形機能に加えて、非線形構造機能もすべて搭載されています。

ANSYS® Professional™

ANSYS Professional は、ANSYS の構造力学ソリューションの高度な線形動力学解析および非線形解析への入口となる機能を提供します。ANSYS Professional には、線形の構造および動力学解析ならびに非線形熱解析の機能を持つANSYS Professional NLT と、線形の構造及び動力学解析と熱解析ならびに基本的な非線形構造解析の機能を持つANSYS Professional NLS の2 種類があります。

ANSYS® DesignSpace®

ANSYS DesignSpace は、設計者がさまざまなアイデアをデスクトップで概念化し、設計および検証することが可能な、使いやすいシミュレーション ソフトウェア パッケージです。ANSYS DesignSpace は、ANSYS Professional のサブセットであり、ユーザーは高度な解析知識がなくても、あらゆる設計において現実的な静的構造解析、伝熱解析、動力学解析、重量最適化、振動モード、安全係数のシミュレーションを容易に実行できます。

このソリューションは、シミュレーションの高い品質を保ちながらも、経験豊富な解析者から経験の浅い解析者への知識伝達を可能にします。たとえユーザーが個人事業主であっても、大企業のメンバーの1 人であっても、ANSYS の構造力学ソリューションにより必要な技術を利用することが可能です。

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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、当社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、複雑な技術的課題を解決するために、ANSYS をシミュレーションパートナーとして選び、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。ANSYS のソリューションの持つスケーラビリティがユーザーの求める柔軟性を実現し、アーキテクチャにおいて思い通りの設計システムやプロセスに適用させることが可能です。世界で成功を収める数々の企業が、業界のリーダーとしておよそ40 年もの実績を持つANSYS に、最良のエンジニアリングシミュレーションを期待する理由はここにあります。

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機 能
構造解析
  • 静的解析
  • 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
幾何学的非線形性
  • 大歪み
  • 大変形
  • ストレス スティフニング
  • スピン ソフトニング
  • コリオリ効果
接触定義
  • 面-面
  • 節点-面
  • 節点-節点
  • ビーム-ビーム
  • ビーム-面
  • 変形体-変形体
  • 変形体-剛体
接触の定式化
  • ペナルティ
  • 拡大ラグランジュ
  • アセンブリ接触(MPC)
  • ラグランジュ乗数
  • ラグランジュとペナルティの混合
接触特性
  • 摩擦を伴う接触
  • 伝熱接触
  • 電流、電場、磁場接触
  • スポット溶接
境界条件
  • ソリッドおよびFEモデルへの境界条件
  • 初期条件
  • 表形式および関数の荷重
  • 構造的および熱的荷重
  • 初期応力荷重
材料モデル
  • 線形弾性
  • 非弾性
    • 速度非依存
    • 速度依存
    • 非金属塑性
    • 形状記憶合金
    • 鋳鉄
  • 超弾性(等方性/異方性)
  • 粘塑性および粘弾性
  • クリープおよびスウェリング
  • 圧電
  • 密度、比熱、熱膨張率
  • 熱伝導率および電気伝導率
  • 材料の減衰
  • ユーザー定義の材料
  • 温度依存特性

ヒトの脊椎骨のサブアセンブリの構造解析
ヒトの脊椎骨のサブアセンブリの構造解析(資料提供:Materialise NV)

要素テクノロジー
  • 2-D、3-D構造ソリッド
  • 2-D、3-D伝熱ソリッド/シェル
  • 構造シェル要素
  • 構造ビーム要素
  • 構造パイプ要素
  • 構造ソリッドシェル要素
  • 一般化された3D軸対称要素
  • ガスケット要素
  • エルボー要素
  • 間隙圧力要素
  • 連成解析要素
  • 2-D、3-D表面効果
  • ばね/ダッシュポット要素
  • ジョイント要素
  • 鉄筋/補強要素
  • ユーザー定義要素

構造解析の例

伝熱解析
  • 定常および過渡
  • 熱伝導
  • 対流熱伝達
  • 輻射
  • 相変化
  • 物質移送
  • 流体要素

資料提供:ZF Boge Elastmetall
(資料提供:ZF Boge Elastmetall)

連成解析
  • 熱-構造
  • 音響-構造
  • 熱-電気
  • 圧電
  • 音響
最適化
  • 設計最適化
  • トポロジー最適化
  • 確率論的設計
  • Variational Technology
  • パラメトリック シミュレーション

構造解析の例

ANSYS Parametric Design Language(APDL)
  • If-then-else構文
  • Do-loop 機能
  • 配列変数
  • 配列変数の演算
  • マクロ
  • 三角関数
  • パラメトリック モデリング
追加機能
  • 周期対称解析
  • ロータダイナミクス
  • フレキシブル マルチボディ ダイナミクス
  • サブモデリング
  • アダプティブメッシュ分割
  • CMS
  • 大回転のための CMS
  • 部分構造法
  • 2D リゾーニング(超弾性/塑性)
  • 剛体動力学(ADAMS)インターフェース
ソルバー
  • 反復法
  • スパース直接法
  • 分散スパース
  • 分散 PCG
  • 分散 JCG
  • 固有値ソルバー
    • ブロックランチョス法
    • サブスペース法
    • 縮合法
    • QR 減衰法
    • 非対称法
    • LANPCG 法
    • SNODE

構造解析の例

追加モジュール