LISA Finite Element Technologies
パーソナル有限要素法解析アプリケーション
 
      


LISA FEA システム情報

LISAは、その操作性、解析能力、コストにおいて比較的小規模な解析モデルを対象とした汎用有限要素法解析システムです。長年に渡る有限要素技術および解析コンピュータ構想の研究によって、多くのエンジニアやアナリストが容易に利用できる解析システムとして開発され、また解析技術の初心者や学生の要望に応えるため、基本的物理学ベースの解析アルゴリズムを搭載した有限要素法解析プログラムです。



静解析モデル(集中荷重)データ



静解析結果のフォンミーゼス応力

LISAのモデリング機能は、多彩なメッシュ生成ツールを提供します。モデリング操作にはウインドウズ標準のメニュー、マウスポインタによるズーミング、回転およびダイアログボックスなどを使用します。要素タイプとして、ビーム、平面、シェル、軸対称、ソリッドの1次要素、2次要素などを選択し、モデリングすることができます。モデルを検証し、メッシュ精度の修正し、幾何学形状を最適化することが可能です。



静解析3Dモデル・データ



引張荷重解析 - 主応力解析結果


解析に先だって、LISAエクスプローラから、Analysis Typesを指定し、解析する物理問題のモデル化タイプを決定します。解析タイプのデフォルトとして、Static 3D静解析が開始されます。Analysisオプションをダブルクリックするか、右クリックし、Editメニューを選択し、Thermal(熱伝導解析)、Modal vibration(振動モード解析)、Fluid Potential Flow(流体解析)などの解析タイプを選択することができます。



定常熱伝導解析(温度分布)



振動モード解析(モード1)

 
典型的な2D/3Dプレート/シェル・メッシュでは、構造モデル生成テンプレート(モデル・デザイナー)を使用し作成することができます。より雑雑な幾何学モデルを形成するにはそれらの生成機能を繰り返します。モデル・デザイナーは、2Dプロファイル(プレート、シェルなど)をスケッチするための機能、3Dメッシュ生成機能を提供します。さらに、2Dメッシュを六面体あるいは四面体のソリッド要素に引き伸ばし、あるいはソリッドメッシュ2Dメッシュ・パターンから軸周りに回転し、3Dメッシュを形成することが可能です。



Static Centrifugal Analysis - 3D モデル



Static Centrifugal Analysis - 解析結果


LISAは、基本となる静解析ソルバーをはじめ定常/非定常の熱伝導解析、流体、電磁場、音響などのフィールド解析に応用できるように設計されています。また、より複雑なアルゴリズムを必要とする動解析機能も搭載しています。例えば、構造物への荷重が時間と共に変化する場合、その応力も励起された振動によって増幅されます。そのような動的応力を計算する場合、その応力や引張り変形の計算値が振動特性を考慮に入れます。さらに、振動荷重に対するモデルの応答としての速度や加速度も算出することができます。



非定常地震応答解析モデル



PS Wave 地震応答解析結果


構造物の平衡状態が解かれると、自由振動が自身の弾性特性により生じ、これらの振動は個別の固有周波数において生じます。振動モード解析は、構造物の固有周波数に対応する変形シェープ(モードシェープ)を示します。解析要素タイプとしては、2Dビーム要素、平面問題での二次元トラス要素、スプリング、薄膜(Membrane)要素、3Dモデルとして、ソリッド、トラスやスプリングの要素を使用することができます。



3D Modal Vibration - Solid and Truss 動解析

 

モード変位シェープ - 動解析結果

構造物への荷重が時間と共に変化する場合、その応力も励起された振動によって増幅されます。応力を計算する場合の動的応力解析は、応力や引張り変形の計算に振動特性を考慮に入れます。さらに、その振動荷重に対するモデルの応答として、速度や加速度を計算します。



Dynamic Response 解析 - 時刻歴変位

 

Dynamic Response 解析 - 時刻歴応力

LISAには線形固有値法座屈解析も搭載され、座屈構造特性の不確定性問題を解析するために座屈分岐点を指定し、降伏点に関する対称的荷重偏差関係を示します。例えば、対象構造物への有限の指定荷重によって、その「降伏点」に到達するまで連続的な変形が増加し、いくつかの「折り返し点」において異なるモードが得られます。



3D ソリッド/トラス座屈解析モデル

 

モード変形シェープ - 座屈解析結果

LISAは、伝導、放射などの任意のコンビネーションによる熱フローの定常および非定常の熱伝導解析、構造解析を可能とします。熱伝導解析はその伝導現象を解析し、熱フロー(熱束)の温度差に従って一方から一方へ流れる現象です。結果の温度分布および熱フローは熱交換器、暖房、エアコンディショニングシステム、リアクターなどの分野で応用されます。非定常熱伝導解析は、構造物の時刻歴温度場を推定します。初期温度分布と時間依存の熱荷重および条件を指定することができます。



3D Thermal Analysis  - 定常熱伝導解析

 

3D Thermal Analysis  - 非定常熱伝導解析結果

一般に、熱応力は熱荷重によって生じ、Static analysis(静解析)やBuckling analysis(座屈解析)では、温度分布が熱応力荷重として使用されます。それらの解析では、モデル内部に任意温度を適用するか、熱伝導解析(定常/非定常)の温度分布解析結果が参照されます。 



非定常熱伝導解析結果

 

非定常熱伝導解析ベースの応力解析結果

LISAの流体解析におけるポテンシャル・フローはラプラス方程式に基づく理想流体フローとして定義されます。その場合の流体速度は速度ポテンシャルとして扱われ、非圧縮、非回転(非渦)、非粘性でなければなりません。また、速度ポテンシャルは解析タイプで使用される特定の自由度です。速度ポテンシャル場の勾配は、熱フローの温度勾配、電流フローの電位勾配などに相当します。



U字管内の流体フロー解析(マグニチュード速度)

 

曲管内の流体フロー解析(マグニチュード速度)

LISAの音響空間モード(Acoustic Cavity Modes)解析は、2D/3D空間の音響モードをシミュレートすることが可能です。例えば、屋内空間や乗り物のキャビン中の音反響面で囲まれたオブジェクトや空間の振動モードを推定することができます。ただし、オブジェクトに空孔(窓やドア)のような空間をモデル化する場合には、周囲オブジェクトと内部オブジェクトによって異なる音響条件を指定する必要があります。音響モードはヘルムホルツの方程式を使用して解析されます。



パイプオルガン・リードの音響振動モード(66Hz)

 

パイプオルガン・リードの音響振動モード(132Hz)

LISAプリ・プロセッサでは、グラフィック・エクスプローラから解析モデル、要素タイプ、材料特性、幾何学特性、境界条件、荷重条件を定義します。材料特性としては、等方性/異方性の両方に関するシミュレーションが可能です。例えば、静解析では、それらはフックの法則に従う弾性材料としてシミュレートします。そして、Solverにおいて、Computeを選択し、解析をスタートします。ポスト・プロセッサでは、ポスト・グラフィック・エクスプローラから応力/ひずみ分布などの解析結果を分析することができます。



静解析/接触問題インプットデータ



接触問題フォンミーゼス応力

LISAプログラムは、迅速に解析結果を得るためにプリ・プロセッサによって解析モデルを検証し、正常に解析されると自動的にポスト・プロセッサが実行されます。解析タイプに対応した要素タイプによって、高精度な解析結果を得ることができます。LISA FEAの有限要素法解析に基づいた構造解析シミュレーション、フィールド解析シミュレーションを応用するために、標準装備のCADインターフェイス、解析システムなどのインターフェイスによって拡張性が可能です。



LISA FEA 3D ボリュームメッシュ・モデル



LISA FEA 自重解析結果 

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。 LISA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。



Dynamic Response - General 動的応答解析



Dynamic Stress Response - 動的応力解析結果

LISAプログラムは、解析機能の拡張性にも優れています。例えば、熱伝導解析および流体解析の定常フィールド要素を用いて、電磁場問題を解析することができます。温度および熱伝導率や境界条件に相当する特性として、電位および透磁率/誘電率を定義することによって、それぞれの解析値をシミュレートすることができます。



Electrostatic Analysis - 電導解析



Electrostatic Analysis - 電導解析結果

LISAプログラムは、他のFEMアプリケーションとのインターフェースを可能とし、また、CADアプリケーションからエクスポートされたSTEPやIGESのファイルをインポートし、それらのデータを幾何学グループに展開することができます。各幾何学アイテムから自動メッシュ生成機能などを使用し、メッシュ生成が可能です。



最適化設計モデル - オリジナル



最適化設計モデル - トポロジー解析結果


主な解析機能

Statics Analysis (静解析)
Modal Analysis (振動モード解析)
Dynamic Response Analysis (動的応答解析)
Buckling Analysis (座屈解析)
Thermal Analysis (熱伝導解析)
Fluid Analysis (流体解析)
Electrostatic Analysis (静電場解析)
Magnetic Analysis (磁場解析)
DC Current Flow Analysis (電流フロー解析)
Acoustic Analysis (音響解析)

■ 静解析
集中荷重、分布荷重、熱荷重、初期変位、自重、等方性・異方性の材料特性、マルチ荷重、
線形材料、特性(応力ひずみ曲線)、集中応力、主応力、v.Mises応力、モーメント、...
拡張機能:疲労解析、非弾性挙動、衝撃荷重、フレームとトラスの不安定解析、相対弾性係数法、
Dhalla縮小化、Mariott縮小化、変位縮小化、定弾性エネルギー法、...

■ 動解析
固有値(固有振動数)、固有ベクトル(モードシェープ)、膜振動(ヘルムホルツ方程式)、...
拡張機能:電磁場伝導解析、振動(波動、流体、音響)、...

■ 動的応答解析
変位、速度、加速および過渡荷重、ポイント、ライン、サーフェイス慣性荷重、
座屈解析、線形材料変形、応力歪み曲線、減衰固有振動、集中応力、...

■ 座屈解析
線形固有値法座屈解析、弾性変形によるトラス構造のグローバル座屈問題
2Dビームの座屈解析、3Dソリッドとトラスの座屈解析

■ 熱解析
伝導解析、対流・放射解析、定常/非定常・熱伝導解析、異方性伝導性温度(比熱)、
非定常幾何学条件、熱荷重連成解析、対流エレメント、...

■ 流体解析

境界流体/流量解析、ニュートン法、非ニュートン流体解析法、非圧縮流体、
浸透法、擬似プラスチックフロー、ビンガム・フロー、Navier-ストークス方程式、
流動回路、混合・乱流モデル、...

■ その他の応用拡張機能
流体力学、液体潤滑、電気回路、プリズム・シャフト電磁界解析、拡散解析、..

ライセンス契約について

■ LISA FEAは、次のライセンス契約に則って利用することができます

サポート・システム

■ 対応プラットフォーム/動作条件 

WindowsXP/Vista/7/8/10

LISA8ライセンス版のセキュリティはバージョンごとに管理され、使用期限はありません。(LISA評価版は最大節点数1300の制限付きですが、その他の解析機能は、LISAライセンス版と同様です。)

LISA8は、Windows 32/64ビット・オペレーティング・システム上で利用することができます。

解析モデルの最大規模としては、およそ100,000 節点数のモデルまで可能ですが、解析の問題タイプ、条件および利用PC環境などによって異なります。 

■ システム内容

ソフトウェア一式(ダウンロード)、インストールシステム/日本語ドキュメント(日本版CD)など 
  


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