Mecway Finite Element
Analysis メカニカル・ウェイ有限要素法解析アプリケーション |
Mecway FEA プロダクト Mecway有限要素法解析アプリケーションは、機械/装置、構造物、熱交換器、HVACなどの設計、物理的シミュレーションのための多彩な解析機能を搭載し、プリ・プロセッサ、ソルバー、ポスト・プロセッサを統合したユーザー・フレンドリーな汎用有限要素解析パッケージです。以下に、主な解析プロダクトの分類、特徴を紹介します。解析機能
マルチ統合化ソルバー Mecwayの内部ソルバーに加え、オープンソースのCalculiXソルバー(CCX)を使用することができます。これは、摩擦特性を持つ接触やプラスチック材料特性の振る舞いのような、より高度な解析機能へのアクセス権を与えます。
非定常熱伝導問題のHeat Flow Through a Solid Part(ソリッド・モデル内の熱流)では、指定した熱源、境界条件(熱伝達係数、熱放射など)に応じて、初期温度から指定時間および時間間隔の時刻歴温度分布が解析されます。時刻歴スライダーをドラッグすることにより、時間ステップごとの温度分布を観察することができます。
解析モデル・タイプ 解析タイプは、物理的問題に対応するモデル化によって決定されます。Mecwayはデフォルトとして、Static 3Dで開始され、Mecwayエクスプローラ・メニューから、解析問題に応じたAnalysisタイプにスイッチすることができます。例えば、Analysis settingsを右クリックし、Thermal やModal vibrationのような別のタイプの解析に切り替えることができます。
有限要素法解析の構造解析シミュレーション 例えば、構造物に任意の力が作用する場合、その構造物中の応力などの物理特性を推定する問題を仮定してください。このような問題は、有限要素法解析(FEA)の典型的な問題です。メカニカル(力学的)問題では、荷重が作用すると構造物に定義された拘束(Constraint)条件に応じたレスポンス(変位、応力、歪みなど)が得られます。
Static Analysis(静解析) 材料特性が線形の応力-歪み関係のある構造物の線形変形および応力を推定します。3D静解析ではソリッド、トラス、スプリングの要素の各節点は3つのDOF、即ち、X、Y、Zの成分を持っています。また、シェル要素およびビーム要素の各節点は6つのDOF、即ち、X、Y、Zの成分と3つの回転成分を持っています。Mecwayの構造静解析はモデルの異なる要素タイプを組み合わせることができます。。
有限要素法解析に基づく非線形解析 非線形静解析は線形静解析より複雑な振る舞いをモデル化することができます。線形解析では、各節点の変位は作用荷重に対して一定係数が使用されましたが、非線形静解析では、変位は荷重の非線形関数として扱われます。 この関数は、より多くの解析に対応するための縮小特性データが使用されます。荷重は定数か、あるいは時間依存変数として設定することができます。
有限要素法解析に基づいたモーダル振動解析 構造の平衡状態においても、その構造の自由振動は、その慣性(質量慣性)に基づく構造弾性特性に特徴付けられ、その振動は個別の固有周波数を持ちます。モーダル振動解析は、構造の固有周波数および対応する変形シェープ(モードシェープ)を推定します。これは振動過程(振動の始まりと終わり)を考慮しません。節点はすべて同一周波数で、互いの位相に従った単弦運動のように移動します。したがって、時間に依存しない構造の最大変位を示します。
動的応答(Dynamic Response)解析 構造物の一部分に作用する荷重が時間とともに変化(振動)する場合、構造応力もその振動によって増幅されます。そのような応力や歪みを計算する場合、動的応答解析は、その振動特性を考慮します。振動荷重に対する応答として、変位、速度、加速度を計算し、また、動的応力などを計算ます。
有限要素法解析トータル構造解析シミュレーション 線形構造解析では、節点荷重や要素荷重の組み合せに対する応答解析を実行されます。最も初歩的な荷重としては、外力荷重、圧力荷重、熱荷重などがあります。例えば、自重(重力)、初期変位、集中外力、分布圧力などの荷重を扱います。また、必要に応じて非線形静解析および動解析を行うことができます。
構造物のモードシェープは、共振モードを示し、その振動は励起する加振力よって増幅されます。またモーダル応力は固有周波数に影響を及ぼします。応力剛性(stress stiffening)と呼ばれるこの効果は、引張り(緊張)ケーブルやギターの弦などに特徴的に示されます。静的荷重も応力剛性材料に使用されます。 Mecwayは、それらに関係する動的応答解析にも適用することができます。
最初にメッシュを自動生成し、手動でメッシュを作成する方法がありますが、CADでワイヤーフレームやジオメトリを作成し、それらのDXFやステップファイルをMecwayにインポートし、解析モデルを作成することもできます。例えば、長さ7m、厚さ30mmの鉄製パイプ要素の折れ曲げメッシュを作成し、それに底部の拘束モデルを追加することができます。メッシュの作成においては、Mecwayでのモデルの編集操作に関して、より多くの方法を学ぶことができます。
全体モデル(上部)とモード1,4のモードシェープ |
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