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

静解析

モデルは、複合ソリッド、シェル、薄膜、3Dフレーム、ピン・ジョイント・トラスおよびそれらの異方性材料を組込むことができます。圧力、集中荷重、熱膨張、重力、遠心力および拘束条件などを指定することができます。節点拘束条件には、平面や剛体連結条件を定義することができます。周期的および線形的な対称性の定義のよって構造物を容易に単純化することができます。そして、損傷位置や安全係数の推定するための多様な応力を計算することができます。

非線形静解析

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。線形静解析では対応できない非線形問題またフックの法則が当てはまらない大きな歪みを伴うような幾何学非線形、塑性変形、非線形材料特性、接触境界条件などの問題に対応します。荷重は時間とともに変化するか、あるいは断続的に印加されます。

モード解析

構造物の振動モードシェープと固有周波数を推定します。構造物の動的周期特性を解析することによって、動的応答特性の解析にも使用されます。薄膜、ソリッド、3Dフレームをサポートし、複雑な構造特性を解析することができます。

動的応答解析

非定常荷重(時間とともに変化する荷重)に伴う構造物の挙動は、コンピューター・シミュレーションなしで評価することは困難です。時刻歴モードを使用することが可能な非定常の推定された振動アニメーションおよび応力を生成することができます。

熱伝導解析

熱伝導解析は、対流、放射、熱源および温度特性の結果を使用して計算することができます。フィン要素は、容易にヒートシンク、ワイヤーおよびビームなどの断面をモデル化することができます。定常温度および熱流の分布をシミュレートすることができます。
流体解析




Mecwayは、一般2D非粘性フロー、ナビエ-ストークス方程式による2Dフロー、多孔性材料の浸透性、ベアリング流体力学、プラスチック材のような非ニュートン流体をモデル化することができます。さらに、タンクや容器内の液体振動モードを推定することができます。
電流フロー解析

ソリッド導体内の電圧および電流の分布をシミュレートすることができます。解析に伴う集中抵抗器、電圧ソース、電流ソースは、任意の幾何学特性と結合することができます。電位差を伴う導体断面の電場密度、電流強度などを推定することができます。これはコンデンサー設計などのために必要です。

音響解析

室内や閉空感の反響効果などの解析に利用することができます。これは乗り物のキャビン内などの機械的振動に伴う強い縦波の影響をシミュレートするのに有効です。

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。

 

ねじれシェル・モデルの静解析結果(内部ソルバー)

ねじれシェル・モデルの静解析結果(CCXソルバー)


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。そのような幾何学的/材料的非線形を考慮した構造解析には、CCXソルバーが有効です。作用する荷重は、定常的な場合のみならず時間とともに変化するか、あるいは断続的に印加する場合を想定し、それらの解析結果を検証することができます。
 

非線形静解析結果(CCXソルバー)

非線形非定常静解析結果(CCX Quasi-staticソルバー)


解析モデル・タイプ

ビーム要素(角柱、円柱、プリズムなど)のような棒形状及び平面要素(シェル要素、ひずみ要素、薄膜要素など)の水平プレート形状の構造モデルの2D/3D解析に使用することができ、ソリッド要素はボリューム(シェル・メッシュなど囲まれた領域)で定義され、3D解析に使用されます。
 

マルチ要素タイプの3Dモデル

 マルチ要素タイプ・モデルの解析結果


また、軸対称要素も環状ソリッドなどの3D解析に使用することができます。例えば、ソリッド要素を使用して、ホイール(車輪)全体をモデル化する代わりに、1つのセグメントによる周期的対称性を使用してモデル化することができます。

 

1セグメントの軸対称3Dモデル

 軸対称モデルのモーダル解析結果

解析結果変数はアウトラインツリーに解析ツリー下に表示され、そのカラー・コンタープロットなどを表示するために、そのフィールド変数をクリックすることができます。その選択に従ったフィールド変数結果が直ちに生成され表示され、例えば、フィールド変数の最小セットとしては、von Mises stress(フォンミーゼス応力)などがあります。
 

パイプの圧力荷重解析モデル

パイプの圧力荷重解析(フォンミーゼス応力)


現実世界は、3次元(長さ、幅、高さ)であり、有限要素の幾何学特性も3次元を扱います。それらの解析モデルは節点と要素のコンビネーションあるいは既定のテンプレート・パターンを使用して作成されます。解析段階では、シミュレーション結果(モード、変位、速度、応力、圧力、電位、...)およびその過程を観察することができます。

 

スプリング・ビームの時刻歴応答(変位)

スプリング・ビームの時刻歴応答(断面応力)


有限要素法解析に基づいた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。

   

自重解析結果の変位分布

   

自重解析結果の変位分布(断面)


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。

   

モード1: 6.3 Hz

   

モード4 : 26.2 Hz


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