設計者CAEは普通の解析と何が違う？（12）

あらためて「解析とは何か？」を考える　～悩み尽きぬCAE担当者の心情～（2/2 ページ）

公開 2018年11月05日 09時03分

更新 2019年01月10日 14時32分

著者

土橋美博／飯沼ゲージ製作所

[TechFactory]

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メッシュについて

　前回、メッシュについて解説しました。今回はその続きです。メッシュには、さまざまなタイプがあります。SOLIDWORKS Simulationを例に説明します。

ソリッド要素
梁（はり）要素 BEAM
板要素シェル

1．ソリッド要素

　ソリッド要素は最も一般的です。SOLIDWORKSでは、4面体のメッシュを作成することが可能です。また、富士通の「FJKSWAD」ではジオメトリが押し出し形状の場合のみ6面体のメッシュも作成可能ですが、基本は4面体メッシュとなります。

　なお、ハイエンドシミュレーションでは、6面体が一般的です。解析担当者は、「6面体を好む」ということを聞いたことがあります。

図5　「SOLIDWORKS」の4面体メッシュ

図6　「SIMULIA Abaqus」トレーニングデータより（6面体メッシュ）

図7　富士通「FJKSWAD」による6面体メッシュの例

　メッシュはジオメトリを要素に分割したものです。この1つを取り出したとき、取り出されたものを要素（エレメント：Element）といい、要素の頂点を節点（ノード：Node）といいます。要素をつなぐ節点の数は、4面体で4個、6面体では8個となるので、6面体の方が要素のつながりを計算する上では、その節点の差から計算精度が良さそうに思えます（筆者はその比較をしたことはありません）。

　4面体のメッシュを使用する中では、「アダプティブP法」を使用することにより、要素の次数を上げることができます。

図8　「SOLIDWORKS Simulation」のプロパティ

　メッシュ作成においては、メッシュプロパティとして、以下のようなメッシャー（メッシュを生成する機能）を選択することも可能です。SOLIDWORKSでは、「メッシュプロパティマネージャー（Mesh Property Manager）」で設定を行います。

図9　「SOLIDWORKS Simulation」のメッシュプロパティマネージャー

標準メッシュ　
設定したメッシュサイズになるように均一なメッシュを作成するメッシャー
曲率ベースメッシュ（Curvature based mesh）　
曲率の高い部分や小さいフェイスのメッシュを自動で細かくするメッシャー。曲率の高い部分では自動的に（メッシュコントロール設定は必要とせず）要素数を増やす
ブレンド曲率ベースのメッシュ（Blended curvature-based mesh）　
標準または曲率ベースのメッシャーで、メッシュ作成できなかったモデルのメッシュ化を試みることができるメッシャー

2．梁要素

図10　「SOLIDWORKS」で鋼材レイアウトを使用したモデル

図11　梁要素のよる構造解析例

　梁構造において、その断面方向の変形を見ずに、軸方向の解析を行う場合に使用します。

3．板要素（シェル要素）

図12　「SOLIDWROKS」で作成した1?の厚みを持つ板状モデル

図13　板要素（シェルメッシュ）による解析例

　板厚の断面の変形を見ずに、板状の構造解析を行う場合に便利です。

　要素（メッシュ）については語り尽くせません。構造解析、熱伝導解析、流体解析とその手法や用途により選択する必要もあります。ここでも「何が見たいのか」が重要になるわけです。

　さて、次回が本連載の最終回となります。「これからの設計者CAE」というテーマでお届けしたいと思います。お楽しみに！　（次回に続く）

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著者紹介：

土橋美博（どばしよしひろ）

1964年生まれ。25年間、半導体組み立て関連装置メーカーで設計、営業、3次元CAD推進を行う。現在、液晶パネル製造装置を主体に手掛ける株式会社飯沼ゲージ製作所で3次元CADを中心としたデジタルプロセスエンジニアリングの構築を推進する。ソリッドワークス・ジャパンユーザーグループ（SWJUG）の代表リーダーも務める。

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土橋美博／飯沼ゲージ製作所

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