複合領域シミュレーション

複数の解析分野間の相互作用をモデリングして精度および製品の安全性・信頼性を高める先進的なソリューション
Horizontal spacer

多くの企業では、CAEが1つの専任チームまたはエンジニアリング分野で独立して運用されています。しかし、製品の性能、安全性、および信頼性は、これらの解析分野間の相互作用に大きく左右されます。Mult-Physics FEAでは、これらの相互作用を考慮することもできますが、多くの解析分野の数学的基礎はそれぞれ異なっています。たとえば、Multibocy Dynamics、FEA、および制御システムモデルでは同じ数値的基礎が共有されないため、実際のシステムレベルの観点から製品を評価することが困難です。

複合領域CAEでは、ほぼ全ての数学的体系の用途でデータを共有できるため、システムレベルのモデリングおよび解析が可能です。複合領域解析により、FEA、制御、Multibody Dynamics、有限差分、閉形式方程式などを統合し、エンジニアリング領域の境界を越えて相互シミュレーションを行うことができます。複合領域ソリューションでは、運動-構造、熱-機械、システム-制御、Multi-Physics、流体-構造相互作用(FSI)、複合材破壊の連鎖、陰的-陽的などの連成工学的動特性のインタラクティブ解析が可能です。ロバスト性の高いソルバー基盤により、エンジニアは非常に複雑な工学的課題も解決できます。

解析の種類に応じて、エンジニアはMSCソリューションを直接連成(モデルに複数の物理特性を同時に適用)または連鎖(解析の荷重ケース結果を順に引き渡し)の2つの方法で使用できます。

MSC Software製プロダクトは、様々な複合領域ベースの解析に使用されています。
  • 熱-構造連鎖解析
  • 摂動解析
  • 熱-機械連成解析
  • 音響-構造連成
  • 運動-構造解析
  • 陰的-陽的連鎖
  • 陽的-陰的連鎖
  • 陰的-陽的-陰的連鎖
  • 流体-構造相互作用
  • 制御システム解析
業界別使用例:
  • 航空宇宙および防衛:航空機エンジン、翼、レードーム、着陸装置、ヘリコプタ胴体、ヘリコプタのローターブレード
  • 自動車:ブレーキ装置、エンジン、車体パネル、制御システム、サスペンション
  • 消費財:スポーツ用品、包装、電子システム用ヒートシンク、自転車フレーム
  • エネルギー:風力タービン、ソーラーパネル、海洋構造物、海中パイプ

Motion structure interaction stress in lower control arm


Modal model with integrated flexible component

マルチボディダイナミクス(MBD)解析は、設計者による機械アセンブリの機構(変位、速度、加速度)および動的(力、モーメント)挙動の予測を可能にする効率的なソリューションを提供します。

一方、有限要素解析(FEA)は、アセンブリの個々の構成要素の線形/非線形材料特性を含むことができ、したがって、応力および潜在的破壊の予測を含む構成要素の挙動に詳細な洞察を提供することができます。

MSC Softwareの統合MBD/構造ソリューションは、選ばれた柔軟な有限要素コンポーネントによるシンプルでロバストな運動モデルの両方の長所を提供します。MSCのMBD/構造ソリューションは、MSCの2つのコアソルバーであるAdamsMSC Nastranから構成されています。共通のユーザー環境にこの2つのテクノロジを統合することにより、MSC Softwareは機構-構造問題の複合領域ソリューションに対して比類のない効率と精度を実現します。

Satellite dish with integrated control system


Optimizing size and performance for a hydraulic pump

自動車のサスペンション、航空機の着陸装置、またはフォークリフトなどの機械システムを設計するとき、様々な構成要素(空気圧、油圧、電気機器など)の相互作用、ならびに動作中に発生する力について理解することは重要です。残念なことに、今日でも、フルシステムパフォーマンスを最適化するため、仮想的に数多くの設計を検討することなく、物理プロトタイプのテストに多くの時間と労力が費やされています。

Adams/Mechatronicsを使用して、AdamsにEASY5やMATLABなどの制御アプリケーションからの外部システムライブラリを動的に連携することで、直接機械モデルに制御システムを組み込むことができます。複雑な車両-コントローラ相互作用などの完全なシステムレベルの検討の実行プロセスが、より簡単になります。制御システムパラメータは、評価するために素早く調整することができ、制御システムと機械システムの両方の同時最適化における設計検討に含めることができます。

Coupled thermal-structural (friction) brake squeal analysis


Thermal-structural effects of welding

熱変化や構造応答の影響を理解することは、多くの製品の品質と信頼性の高い長期運用の保証において重要です。温度変化の大きさと関係する材料に応じて、温度変化は、多くの望ましくない結果を伴うゆがみにつながる可能性があります。例えば、ブレーキシステムに適用される摩擦は、ディスク構造の一部の領域で熱を生成し、これらの温度変化は不要なノイズの原因となるゆがみにつながる可能性があります。

MSCの熱/機械複合領域ソリューションは、1つのソフトウェア製品で構造力学と熱的条件の相互作用や効果のシミュレーションを可能にします。

Smooth particle hydrodynamics


Hydroplaning solved with MSC Nastran

Drop test of blood bag

構造解析において流体をモデル化する目的は、構造における流体圧力の影響、および構造応答予測での精度向上を考慮することです。一般的に構造は、材料が有限要素メッシュに結合された、ラグランジュスキームを用いてモデル化されます。一方、流体はオイラースキームで求解され、材料はメッシュから独立している代わりにメッシュ内を流れます。構造と流体の挙動の違いにより、両方のスキームが必要です。

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