証拠として

Mathcad 10: Mathcad Prime 10 の新リリース概要

Mathcad は、エンジニアリング数学ソフトウェアの業界標準として知られています。この最新リリースである Mathcad Prime 10 は、製品設計の中心に工学計算を据えることで、その伝統を引き継いでいます。 Mathcad 10 は、エンジニアリングをより簡単に伝えるための文書化と計算に重点を置いています。 Mathcad 10 は、正確な計算、合理化されたトレーサビリティ、知的財産の保護を保証するためにチームが必要とする包括的で直感的なエンジニアリング数学ソフトウェアです。 Mathcad Prime 10の新機能 Mathcad 10 の最新機能は、エンジニアが最も困難なタスクに取り組めるように設計されています。直感的なインターフェイスで構築されているため、正確な計算を簡単に行うことができ、単一のプラットフォーム内で保存、共有、再利用することができます。Mathcad 10 アプリケーションの強化 新しい 下付き文字と上付き文字 の書式設定ツールは、アプリケーション内で一元化されています。テキストでこの書式を適用するのは簡単で、変数識別子やその他のパラメータを指数で文書化することができます。これは新しい スクリプトによる高度なコントロール この新機能は、リストボックス、チェックボックス、ボタン、ラジオボタン、テキストボックス、スライダーを使用してワークシートを拡張し、ワークシート内の動作を正確に定義できるようにします。最も重要な点として、この新機能は、スクリプト言語を使用して変数値を構成および操作する方法を提供し、自動化を可能にします。 新しいスクリプト機能により、ユーザーはワークシート機能を合理化し、生産性を向上させるための自動化を実装することができます。 Mathcad 10 では、次のことが可能になりました。 解法アルゴリズムの選択...

Kraljic Matrix – 3DCAD.news

1980年代にPeter Kraljicによって開発されたKraljic Matrixは、調達とサプライチェーンマネジメントで使用される強力なツールです。 購入品とサプライヤーを供給リスクと利益影響に基づいて分類し、優先順位をつけるための強力なツールです。 この2つの要素を分析することで、このツールは、さまざまな商品やサービスの最適な購買戦略を特定し、最終的に潜在的なリスクを軽減し、購買力を最適化することで、企業がコスト、可用性、収益性のバランスを達成するのに役立ちます。 キーポイントKraljic Matrixにより、企業は以下のことが可能になります。 供給リスクの最小化と収益性の向上サプライチェーンの最適化 Kraljic Matrixは、購買とサプライヤーを次のように分類しています。 四象限 (戦略、レバレッジ、ボトルネック、ノンクリティカル)の4つの象限を設定しました。 供給リスクと利益への影響。 それぞれの象限には、以下のような個別の調達戦略が必要です。 コスト効率 非重要項目に対する 協力パートナーシップ 戦略的アイテムのためのクラルジッチマトリックス - 2つのキーファクター Kraljicマトリックスは、サプライヤーと購買を評価するために2つの重要な要素を利用します:供給リスク この因子は、特定の品目やサービスの調達の容易さや困難さを評価します。ある品目やサービスの代替品の入手可能性、代替サプライヤーの入手可能性、市場の変動性、供給市場の競争、技術依存などの要因は、すべて供給の複雑性に影響します。 利益への影響: これは、購買やサプライヤーが購買企業の収益性に与える潜在的な影響を指します。重要な原材料や部品のようなインパクトの大きい購入は、それらが高価になったり、入手できなくなったりした場合、利益に大きな影響を与える可能性があるため、慎重な検討と戦略的な管理が必要となります。逆に、影響の少ない購入は、企業の収益に与える影響はそれほど大きくありません。クラルジックマトリックスの4象限カテゴリー 供給リスク 利益への影響 優先順位戦略的 ハイ ハイ 1 - 最高レバレッジ 低い 高 2 - 高ボトルネック 高い 低 3 - 中ノンクリティカル 低い ロー 4...

PTC Creo 11が登場:Creo 11のリリースについて知っておくべきすべてのこと

PTCのリードCADプラットフォームの最新リリースがついに登場しました。Creo 11のリリースでは、Creoプラットフォームの優れた基盤に加え、操作性の向上、生産性の向上をサポートするツール、革新的な新機能が追加されています。 PTC Creo 11は、高度なCAD機能とCADモデルを管理、操作、理解するための新しいツールにより、製品開発プロセスを次のレベルへと導きます。 Creo 11は、設計のインポートとエクスポートの必要性をなくすことでワークフローを合理化し、切れ目のない設計チェーンを構築して生産性を向上させます。 Creo 11のアップグレード Creo 11の最も重要な改良点は、操作性と生産性のアップグレードです。Creo 11には、設計エンジニアの作業を容易にする機能が搭載されています:ピックアップエンクロージャの容積情報を含むパッケージングの最適化 簡易モデル作成の操作性向上 トレース、投げ縄、ボックス選択をサポートし、さまざまなサーフェスの選択を合理化 複数の投影点参照をより柔軟に定義し、改良されたスポット溶接をサポート 板金部品設計のサポートを含む、マルチボディ設計ワークフローの改善Creo 11の新機能 シミュレーション PTC Creo 11は、シミュレーションおよび最適化ツールファミリーの製品設計アップグレードを継続的に改善しています。Creo Simulation Liveは、ソリッド形状と流体間の共役熱伝達をサポートします。Creo Ansys Simulation Advancedでは、過渡構造シミュレーションをサポートしています。最後に、ジェネレーティブ設計ツールは、最小フィーチャサイズ制約、ベアリング荷重サポート、平面対称制約をサポートするようになりました。 Creo 11のアドバンスドシミュレーションツールは、シミュレーション主導の設計をサポートし、アイデア発想、ガイダンス、検証を改善します。 製造 サブトラクティブマニュファクチャリングとアディティブマニュファクチャリングの両方に対するアップグレードにより、Creo 11はほとんどのチームにとって理想的なツールになりました。新しいサブトラクティブ・マニュファクチャリング機能には、4軸回転荒加工およびツールパス用の高速ミリングのアップグレード・サポートと、4軸の追加エリア・ターニング機能が含まれます。積層造形機能もアップグレードされ、2つ以上の別々の格子を接続する新しい格子コマンドを使用して、複雑な格子構造を作成できるようになりました。また、ストキャスティックス格子の柔軟性が向上し、ワープツールで単純化された格子を調整する新しいツールも追加されました。モデルベース定義 強力なモデルベース定義ツールにより、少ない労力で設計の明確性が向上します。Creo 11では、GD&T AdvisorにおけるISO 22081のサポートが強化され、データ交換のための最新のISO規格であるSTEP AP242 Edition...

ANSYS Motionの探求ロボットアームダイナミクスのシミュレーション

ロボットアームのアセンブリダイナミクスをシミュレーションし、そのパフォーマンスを最適化するANSYS Motionの威力をご覧ください。ANSYS Motionとその機能の理解 ANSYS Motionは、ロボットアームなどの機械システムの挙動を解析・予測するためのロバストなシミュレーションソフトウェアです。ANSYS Motionを使用することで、エンジニアはロボットアームの動作とダイナミクスをシミュレーションし、さまざまな条件下でアームがどのように動き、どのように反応するかを総合的に理解することができます。 ANSYS Motionの主な強みは、関節、リンク、アクチュエータなど、ロボットアームのさまざまなコンポーネント間の複雑な相互作用を正確にモデリングし、シミュレーションできる点にあります。この機能により、エンジニアはアームの性能を評価し、潜在的な改善点や問題点を特定することができます。 さらに、ANSYS Motion には、さまざまな要因がロボットアームの性能に与える影響を調査するための幅広い解析ツールと機能が用意されています。これには、さまざまな制御戦略の効果の検証、アームの軌道の最適化、安定性と安全性の評価などが含まれます。 当社のロボットアームは、レール上に配置されたブロックに接続されたリニアアクチュエータを使用して、物体を楽に操作できるように意図的に設計されています。この革新的な設計により、アームはブロックの動きを組み合わせて物体をシームレスに操作することができます。本デモンストレーションでは、85kgの質量を運搬することで、その能力を実証します。 ANSYS Motionによるロボットアームモデルの設計と製作 ANSYS Motion でロボットアームのモデルを作成するには、段階的なプロセスが必要です。まず、アームの寸法、材料、機械部品など、アームに関する重要な情報を収集する必要があります。このデータは、ANSYS 3D Designツールを使用して正確な3Dモデルを作成するための基礎となります。 3Dモデルを作成した後、エンジニアはアームの運動学的構造を指定し、ジョイントや接続部の数や種類、各ジョイントの可動域を決定することができます。これにより、ANSYS Motionはアームの動作とダイナミクスを正確にシミュレートできます。 トリプトロンをシミュレートするために、1 つの固定ジョイントを使用してレールをしっかりと固定します。さらに、ロボットアームの動きを可能にする3つの並進ジョイントと、ベアリングを模倣してアームとシステム全体の接続を確立する6つの回転ジョイントがあります。このセットアップの視覚的な表現については、図1を参照してください。図1:ロボットシステムのジョイント定義 次に、モーターや油圧システムなどのアームのアクチュエーターと、それに対応する制御ストラテジーを定義する必要があります。これにより、ANSYS Motion でアームの動作と制御入力に対する応答をシミュレートできます。 図 2 に示すように、各ブロックの動きを定義する関数式があるため、直交空間で物体を制御することができます。図2:関数式の定義 さらに、図3に示すように、モデルにはボディプロパティオブジェクトも含まれています。ANSYS Motionが提供するこの機能により、通常のソルバーと比較して高速なシミュレーションが可能になります。ボディの定義をノードボディからモーダルボディに変更することで、ソルバーはスコープされた特定のボディに対してモーダル解析を実行することができます。この効率的なマルチボディダイナミクス解析では、剛性情報を利用してボディの応力とひずみを正確に計算します。図3:ボディプロパティオブジェクトの定義 アームの運動学的構造とアクチュエータを定義したら、ANSYS Motion でシミュレーションを行い、アームの性能を徹底的に解析します。この解析では,さまざまな動作シナリオにおけ るアームの動き,力,トルク,その他の動的パラメー タを評価します. 応力、ひずみ、および変形の結果は、以下のアニメーション...

NX|ヒントとコツ|NXの役割

ジミー・コステロ著最新のNX™ソフトウェアTips and Tricksビデオでは、NXロールとは何か、なぜロールを使用する必要があるのか、そしてロールがワークフローをどのように改善するのかをご紹介します。 効率的で生産性の高い作業を行うには、画面の内容とレイアウトを合わせることが重要です。以下のビデオで、NXのロールが設計プロセスをどのように向上させるかをご覧ください。https://www.youtube.com/watch?v=hETyWW5D2YcNXの役割とは何ですか? NXロールとは、利用可能なツールや画面全体のレイアウトを決定する定義済みの設定です。ワークフローで選択できるロールは3種類あります。コンテンツ、業界固有のデザイン、プレゼンテーションです。このビデオでは、特にコンテンツとプレゼンテーションのセクションについて説明します。 NXロールのコンテンツセクションは、特にNXの専門知識に合わせて利用可能なツールを最適化することを目的としています。ロールには、「ようこそ」、「エッセンシャル」、「アドバンス」の3種類があります。それぞれについて詳しく説明します。ようこそ:ようこそ」ロールは、初めて使用するユーザーのための優れた出発点です。ここでは、凝縮されたコマンドを見ることができ、デザイン体験を簡素化します。より複雑なツールの多くはこの役割の中に隠されており、新しいユーザーにとって設計変更がより近づきやすくなっています。 エッセンシャル:Essentials Roleは、初心者および中級者向けに設計されています。Welcome Roleと同様に、デザインを簡素化するためのコマンドを凝縮して提供しています。ただし、選択フィルタを使用したり、トップボーダーバーのメニューにアクセスしたりすることもできます。 上級:上級の役割は、経験豊富なCADユーザーのために調整されています。ここでは、分野や業種を問わず、幅広いタスクを完了するための包括的なツール群を利用できます。CAD環境での経験が豊富な方は、NXでの経験を最大限に活かすことができます。コンテンツ用のさまざまなロールに加えて、NXのロールには、さまざまなタイプのコンピュータ用にユーザーインターフェイスを最適化するように調整されたプレゼンテーションオプションも用意されています。これらのオプションは、従来の非タッチコンピュータ、高解像度スクリーン、タッチスクリーンパネル、タブレットに対応しており、設計のニーズに合わせて十分にカスタマイズできます。 これらのオプションにはそれぞれ、最適化されたビットマップや、デザインエクスペリエンスを向上させるために戦略的に配置されたリボンやボーダーバーが含まれています。次にNXでタッチスクリーンを使用するときは、これらのオプションを検討し、効率と生産性の違いを確認する価値があるかもしれません。NXロールを使用する理由 NX Rolesには、全体的に多くのメリットがあります。NXロールが重要な理由はいくつかあります。NXを使い始めたばかりのユーザーや経験の浅いユーザーの場合、「ようこそ」または「エッセンシャル」コンテンツのロールを使用すると、適切なワークフローを理解しやすくなります。これらのロールコンテンツは、必要な最も重要なコマンドやツールを提供しながらも、圧倒されることのない方法で表示されます。2.複雑な設計変更を行わない場合、コンテンツ・ロールは不要なコマンド・オプションをユーザー・インターフェースに残さないようにすることで、効率を向上させることができます。 3.部品やアセンブリの設計にタッチパネルやタブレットなどの非伝統的なテクノロジを使用している場合、プレゼンテーションのロールを使用すると、操作性が向上します。NXロールによるワークフローの改善方法 NXロールは、設計プロセス全体の時間を大幅に短縮します。効率と生産性を最大化するには、専門知識レベルに沿った内容のRoleを選択することが重要です。Advanced Roleでは、より多くのツールやコマンドが提供されますが、ワークフローの効率を維持するためには、効果的な操作方法を理解することが不可欠です。 新しいレイアウトに慣れれば、タッチスクリーンデバイスでの全体的な効率を高めることができます。学習曲線があるかもしれませんが、リボンやボーダーバーを再配置することで、最終的にデザインエクスペリエンスを向上させることができます。

Solid Edge Inspectorでの検査レポートの設定

Sangamesh Andoor 著検査報告書は製造工程における重要なステップであり、製品が正しい仕様で製造され、顧客の要件を満たしていることを保証します。 航空宇宙産業では、AS9102規格に準拠したFAIR(First Article Inspection Report)として知られています。自動車業界では、生産部品承認プロセス(PPAP)と呼ばれています。検査報告書に関しては、業界ごとに異なる基準に従っています。各業界は、それぞれの業界基準に基づいて検査報告書を作成することを求めています。弊社では、いくつかのレポートテンプレートを提供しています。産業界は、テンプレートを使って特定のフォーマットで検査レポートを作成することを望んでいます。また、特定の列をレポートの一部とし、CAD固有のプロパティを最終検査レポートに自動的にマッピングすることを望んでいます。 Solid Edge Inspectorは完全に設定可能なソリューションなので、まずレポートテンプレートの設定から始めましょう。レポート・テンプレートは必要に応じて設定できます。https://www.youtube.com/watch?v=fUgikA43w80プロパティ列のマッピングは、構成のもう一つの重要なステップです。例えば、寸法ごとに異なる値を持つ測定方法などの列に、特定の値を印刷したい場合です。このビデオでは、Solid Edge Inspectorに新しいプロパティを追加し、検査レポートの一部として配置する方法を説明します。https://www.youtube.com/watch?v=Y8XrNGrTN_Q検査レポート・テンプレートを構成するもう1つの重要な要素は、CADプロパティを最終検査レポートにマッピングすることです。ここでは、CAD プロパティを検査レポートにマッピングするデモを示します。 ソースリンク

コンピューター支援設計ニュース

PTC Creo 11が登場:Creo 11のリリースについて知っておくべきすべてのこと

PTCのリードCADプラットフォームの最新リリースがついに登場しました。Creo 11のリリースでは、Creoプラットフォームの優れた基盤に加え、操作性の向上、生産性の向上をサポートするツール、革新的な新機能が追加されています。...

NX|ヒントとコツ|NXの役割

ジミー・コステロ著最新のNX™ソフトウェアTips and...

NX|ヒントとコツ

ジミー・コステロ著最新のNX™ソフトウェアTips and...

コンピュータ支援製造ニュース

MecSoft が RhinoCAM 2024 および VisualCAD/CAM 2024 をリリース

米国カリフォルニア州デイナポイント、2024 年 3 月...

MasterCAM: ダイナミック モーションとは何ですか? それを使用する必要がありますか?

ダイナミック モーション テクノロジーは、Mastercam ソリューション...

シミュレーション・ニュース

ANSYS Motionの探求ロボットアームダイナミクスのシミュレーション

ロボットアームのアセンブリダイナミクスをシミュレーションし、そのパフォーマンスを最適化するANSYS Motionの威力をご覧ください。ANSYS...

実行可能デジタル・ツイン(xDT)による救済

フィリップ・ミュシャ著ShipFive Design...

LS-DYNA平滑粒子流体力学(SPH)を用いた摩擦撹拌接合

LS-DYNAによる摩擦撹拌接合 平滑粒子流体力学...

Ansys Maxwell:開始電圧とブレークダウン電圧の計算

このブログでは、誘電体絶縁破壊と、ANSYS Maxwellを使用した誘電体絶縁破壊電圧の計算方法について説明します。誘電体は電気絶縁材料であり、すべての誘電体には、それを超えると誘電体破壊と誘電体内での電気アーク放電を引き起こす電圧限界があります。誘電体電圧とは、それを超えると誘電体のイオン化が始まる電圧限界のことです。絶縁破壊電圧とは、誘電体が完全にイオン化し、完全な電気アーク放電が発生するような、誘電開始電圧を超える電圧限界のことです。 モデル この例では、ANSYS...

物理学における運動方程式の解釈

この投稿の目的は、方程式を数学的に導くことではなく、方程式のさまざまな用語の意味を簡潔かつ直感的に説明することです。さらに、流れの特徴に関する方程式から推測できる包括的な概念のいくつかを分析することも目的としています。 私たちが利用する基本方程式は、質量、運動量、エネルギー保存の原理を表現したものです。これらの原理は、ラグランジュ参照枠内で最も効果的に表現され、理解されます。ここでは、時間の経過とともに変化しない流体小片の経路に関連する運動を描きます。 とはいえ、流体とは独立した空間参照枠内の点を通過する流れを記述するオイラー参照枠は、概念的および定量的な理由から、最終的には好ましい選択肢です。この文脈で私が採用する方法は、ラグランジュフレームにおける保存則の重要性を簡単に説明した後、オイラーフレームにおいて保存則がどのように明確化されるかについての議論に移行することです。 ラグランジュとオイラーの両方の観点から、それぞれ異なる定義ではありますが、小さな流体体積の挙動を調べます。偏微分方程式(PDE)として保存則を導出することは、流体区画を限りなく小さな次元に近づける正式なプロセスを伴います。本講演ではこの手順の詳細には触れませんが、読者の皆様には、どちらの参照フレームにおいても流体区画は任意に微小なものとして概念化されるべきであることを覚えておいていただくことが重要です。 Lamb(1932)は固定ラグランジュ流体区画の定義を提供しており、それは時間を通して同じ流体粒子のみで構成されていると述べています。この一貫性を維持するためには、区画の境界面は、流体粒子がその境界面を通過しないように流体とともに移動する必要があります。しかし、この概念は、私たちの概念的な連続体の世界でのみ成り立つ理想化であることを認識することが重要です。現実には、分子は必然的にこのような境界を両方向に拡散します。私たちにできる最善のことは、境界が流体の平均的な動きに従うようにすることであり、その結果、境界を越えて物質が正味で移動することはありません。どのような観点から見ても、小包は常に同じ量の物質を含み、境界面を横切る物質の正味の流出はありません。質量拡散を無視するこのアプローチは、相対的な化学種濃度が一定である単一化学種流体または多種化学種流体の場合に有効です。しかし、相対的な種濃度が大きく変化する場合は、ラグランジュ流体区画の定義が問題になります。当面は、このラグランジュ記述の小さな制限を見過ごして、議論を進めます。 前述のように、質量、運動量、エネルギーには保存則があります。これらの量は物理学と熱力学の基本であり、保存が必要だからです。圧力や粘性応力はその性質上、保存則を持ちません。質量、運動量、エネルギーは流体材料と複雑にリンクしており、流体材料と共に対流します。これらの対流量はラグランジュ流体区画に関連付けられ、区画内の量の変化は区画内またはその境界での物理的プロセスによってのみ発生することを意味します。保存則はこれらの変化を定量化する役割を果たし、ラグランジュの視点における質量、運動量、エネルギーの保存を理解するための枠組みを提供します。 流れの連続性-質量保存則 ラグランジュ記述における流体区画の正確な定義によれば、区画内の質量保存は本質的に保証されています。しかし、質量の保存を明示的に保証する方程式は、さらなる役割を果たす必要があります。連続方程式は、さまざまな点での流体密度とそれが占める体積の間の関係を確立し、それによって2つの本質的な基準を満たします:質量の保存は、すべてのラグランジュ小区画の基本原理であり、小区画の定義された特性に従っています。 ラグランジュ小区画の間に空白はなく、隣り合う小区画が交差することはありません。流体体積全体が、質量保存を維持するラグランジュ小区画で完全に満たされていると考えることが重要です。ラグランジュ記述の連続方程式は、物理的な意味で簡単に理解することができます:流体の小包の体積が変化すると、小包の質量を一定に保つために流体の密度も変化しなければなりません。 連続の方程式の基礎は物理的なものですが(上記の要件1と2)、連続の方程式が流れに課す要件は、他の方程式が課す要件ほど直接的な因果関係ではありません。例えば、運動量保存式では、力が直接加速度を引き起こします。https://www.youtube.com/watch?v=zUaD-GMARrA 流体粒子の力と運動量保存則 ラグランジュ参照枠では、運動量の保存はニュートンの第2法則、F =...

PDM/PLMニュース

Kraljic Matrix – 3DCAD.news

1980年代にPeter Kraljicによって開発されたKraljic Matrixは、調達とサプライチェーンマネジメントで使用される強力なツールです。 購入品とサプライヤーを供給リスクと利益影響に基づいて分類し、優先順位をつけるための強力なツールです。 この2つの要素を分析することで、このツールは、さまざまな商品やサービスの最適な購買戦略を特定し、最終的に潜在的なリスクを軽減し、購買力を最適化することで、企業がコスト、可用性、収益性のバランスを達成するのに役立ちます。 キーポイントKraljic...

Windchill 13: Windchill 13の新機能と改善点

Windchill PLMの最新リリースであるWindchill 13は、生産性とコラボレーションを向上させるためのUXの大幅な改善に重点を置いています。デジタルスレッドを強化し、企業全体のシームレスな情報フローを実現します。以下はWindchill 13の機能改善に関する詳細です。 Windchill...

SOLIDWORKS PDMアドインオプション – 3DCAD.news

SOLIDWORKS PDMは、クライアント/サーバー・アーキテクチャに基づくドキュメント管理製品です。SOLIDWORKS PDMには、PDM StandardとPDM...

エンジニアリング・ニュース

Mathcad 10: Mathcad Prime 10 の新リリース概要

Mathcad は、エンジニアリング数学ソフトウェアの業界標準として知られています。この最新リリースである Mathcad Prime...

体積積分と表面積分の材料微分の数学的解析

体積積分と表面積分の物質微分を分析するために,まず物質微分(実質微分とも呼ばれる)の定義から始めます.そして,数学的表記法とベクトル微積分の概念を使用して,体積積分と曲面積分への適用を検討します. 物質微分https://www.youtube.com/watch?v=xlxK0VuY9yY 物質時間微分としても知られる微分D/Dtは、実際には、固定された物質点に対する量Bの時間微分です。材料点はt = 0の初期位置ベクトルで定義されることが多く、任意の時間t >...

エネルギー保存、構成関係、境界条件

エネルギー保存 エネルギー保存の原理として知られる熱力学の第一法則は、ラグランジュ流体区画内に保存されるエネルギーの変化は、熱や機械的仕事などの外部ソースからエネルギーが追加される割合に等しいことを述べています。初歩的な熱力学を学ぶ学生にとって、この原則には新しい側面が2つあります。第一に、流体区画の運動は全体的なエネルギーバランスにおいて重要な役割を果たすため、区画のバルク運動エネルギーは蓄積エネルギーの形態の一つとして考慮されなければなりません。第二に、圧力だけでなく粘性力もまた、系のエネルギーに機械的な仕事を加えることに寄与しうることを認識することが重要です。 小包内の熱伝達は、電磁放射と分子伝導という2つの主なメカニズムによって起こります。電磁放射は、小包内でのエネルギーの吸収または放出を伴い、分子伝導は、小包の境界を越えた熱の移動を指します。輻射効果は体積に比例し、「体」効果として知られ、伝導効果は表面に関係することに注意することが重要です。空気力学では、通常、表面効果の方が本体効果よりも重要です。小包で行われる機械的な仕事は、運動量保存に関係するのと同じ力によって行われます。空気力学では、体外力は無視できる場合が多く、隣接する区画が及ぼす力に焦点が置かれます。しかし、内部流体応力がエネルギー保存に与える影響は、運動量保存よりも複雑です。運動量保存が小包にかかる正味の力のみを考慮するのに対し、エネルギー保存は小包の質量中心が移動する距離にわたって作用する正味の力も考慮し、小包のバルク運動エネルギーの変化に寄与します。 しかし、さらに考慮すべき要素があります。小包が変形する場合、それが体積変形であろうとせん断変形であろうと、小包の境界のある部分はその質量中心に対して移動します。この移動により、小包に大きな力がかかります。さらに、圧縮または膨張によって小包にかかる圧力は、加熱または冷却効果につながります。さらに、粘性散逸として知られる現象である粘性応力により、小包は熱を持ちます。 乱流は、エネルギー保存との関連において興味深い考察をもたらします。乱流は通常、非定常な乱流運動を効果的に平滑化する時間平均に注目した理論モデルによって解析されます。時間平均化された流れ場では、乱流に関連する運動エネルギーが、考慮が必要な重要なエネルギー形態になります。しかし、多くの流れのシナリオでは、乱流運動エネルギー(TKE)の発生と消滅が局所的にほぼ均衡しているため、TKEを無視することができます:エネルギー保存:エネルギーは創造も破壊もできないが、ある形態から別の形態に変換されるだけである、という熱力学の第一法則を流体小包の文脈で論じます。この法則は、運動エネルギー、位置エネルギー、および小包内の内部エネルギーの変化を考慮することを含みます。 エネルギーの形:バルクの運動エネルギー、内部エネルギー(圧力や粘性力の影響)、電磁放射や分子伝導などの熱伝達メカニズムなど、流体区画内のさまざまなエネルギー形態について詳しく説明します。 機械的仕事:流体区画に対する力学的仕事の役割について説明します。力学的仕事は、外力(圧力など)と内部流体応力(隣接する区画や区画自体の変形から発生する可能性がある)の両方によって行われる可能性があることに注目します。 変形と圧縮効果:小包の変形と圧力の変化がエネルギー収支に与える影響について議論し、これらの要因が小包に大きな仕事をさせ、その熱的状態に影響を与える可能性があることを強調します。 粘性散逸:流体の粘性によって力学的エネルギーが熱に変換される粘性散逸現象は、エネルギー保存を考慮する要因として言及されています。 乱流:乱流は、特に乱流運動エネルギー(TKE)の発生と散逸に関して、エネルギー保存にさらなる複雑さをもたらします。乱流においてTKEは重要ですが、発生と消滅の速度がほぼ均衡している特定のシナリオでは無視されることがあります。全体として、熱力学の原理が、特に空気力学的な文脈で流体小片にどのように適用されるかを説明し、そのような系におけるエネルギー保存を解析する際に考慮しなければならないさまざまな要因を強調することを試みています。 様々な物理量と境界条件の関係 ラグランジュ参照枠における基本的な保存則を調べました。これらの法則がラグランジュでもオイラーでも、5つの方程式が成り立ち、8つの未知数に直面します。これらの未知数は、3つの空間座標(ラグランジュ)または速度成分(オイラー)、そして5つの局所的な物質と熱力学的特性(圧力、密度、温度、分子粘性と熱伝導率の係数)から構成されます。システムを完全に定義するには、さらに3つの構成関係が必要です。空気力学では通常、圧力、密度、温度を関連付ける理想気体の状態方程式、粘度を温度だけに関連付けるサザランドの法則、熱伝導率に関するプランドルの関係などがこれらの関係に含まれます。 包括的なナビエ・ストークス(NS)系は,解析に必要なすべての内部流体物理を包含しています.流体領域の境界に関しては、問題の境界の種類によって適用する境界条件が異なります。流れの境界の場合、NS方程式自体が、流れのシナリオに応じて、どの境界条件が許容されるか、または義務付けられるかを規定しているため、補足的な物理を呼び出す必要はありません。しかし、一般に「壁」と呼ばれる別の材料との境界を扱う場合には、境界条件を正確に定義するために追加の物理的考察が必要になります。 境界条件は、境界または界面におけるシステムの挙動を指定します。境界条件は、物理現象を支配する微分方程式を解くために不可欠であり、システム内の異なる材料または領域間の相互作用をモデル化するためによく使用されます。一般的な境界条件には次のようなものがあります:ディリクレ境界条件:領域の境界における従属変数(例:温度、速度)の値を指定します。 ノイマン境界条件:これらは、境界における従属変数の絶対値ではなく、勾配またはフラックスを指定します。 ロビン境界条件:混合境界条件とも呼ばれ、境界における規定値と勾配の組み合わせを指定します。 周期境界条件:周期的な構造物や流路内の流体の流れのシミュレーションのように、境界が周期的な領域を形成するように取り囲むようなシステムのモデルに使用されます。 界面条件:異なる材料または相間の相互作用をモデル化する場合、界面条件は、応力、変位、熱流束などの量が界面全体でどのように関連するかを指定します。構成関係は、材料または流体内のさまざまな物理量間の関係を記述します。これらの関係は一般的に材料特性に依存し、材料や流体が受ける条件によって異なる場合があります。一般的な構成関係には次のようなものがあります:応力-ひずみ関係:固体力学において、応力(単位面積当たりの力)とひずみ(変形)が材料内でどのように関係しているかを表す関係。材料によって弾性、塑性、粘弾性など応力-ひずみ挙動が異なります。 流体の応力-ひずみ関係:流体では、応力(せん断応力、法線応力)とひずみ速度(変形速度)の関係を表す構成関係がよく用いられます。これらの関係には、ニュートン流体では粘度などのパラメータが、非ニュートン流体ではより複雑なモデルが関係します。 熱力学関係:熱力学では、圧力、温度、密度などの性質が異なる条件下でどのように関係するかを構成関係で表します。理想気体の法則や実際の気体に対するより複雑な定式化などの状態方程式は、熱力学的構成関係の例です。 電磁気的関係:材料科学と電磁気学において、電気伝導率、誘電率、透磁率が電界と磁界にどのように関係するかを説明するのが構成関係。方程式の数学的特性 提示された方程式系は、5つのフィールドPDEと3つの代数的構成関係からなり、合計8つの未知数です。これらの方程式は、空間において双曲線と楕円の混合した性質を示し、領域全体にわたる解のための境界条件が必要となります。数値解法は時間的に前進できますが、空間的な前進は不可能です。方程式の非線形性により、一般的に重ね合わせによる解は得られません。定常流の解でさえ、時間マーチングや反復処理など、単一の行列反転を超える方法が必要です。このような複雑さについては、CFD の手法との関連でさらに検討する予定です。特に,複数の定常流解が同じ物体形状に対応する場合,NS 方程式の解が一意であるとは限りません.乱流のない解は理論的には存在しますが,高レイノルズ数では力学的に不安定であることが多く,自然界で観測されることはほとんどありません.https://www.youtube.com/watch?v=XoefjJdFq6k 前述の課題により、NS方程式の解析解を求めることができるのは、次元が小さく、流体特性が一定である限られた単純なケースに限られます。このような場合であっても、解は慣性の影響を無視できる特定の限定条件下でのみ適用可能です。例えば、平面 2...

渦度場の複雑さ

私たちは、流れ場内の渦度分布を考える際に有用なさまざまな概念を持っています。最初は、渦度が連続的に分布する典型的な現実的シナリオに適用できる概念に焦点を当てます。渦度がゼロに等しくない領域では、渦度ベクトルに平行に走る空間曲線として渦線を確立することができます。これは、流線が速度ベクトルとどのように整列するかに似ています。その結果、渦度場の中の渦線は、速度場の中の流線に似ています。流線という概念を流管に拡大したように、渦線という概念を渦管に拡大することができます。 渦チューブの境界を横切る渦度フラックスは、その定義に従って本質的にゼロです。さらに、ベクトル、特に速度(そのカールは渦度を表す)のカールの発散は、ベクトルの恒等式に従ってゼロです。その結果、磁束は長さ方向の位置に関係なく、チューブのどの断面でも一定に保たれます。 渦管内の渦度フラックスが一定であることは、渦の伸張に伴う渦度の大きさの変化を支配します。渦管の断面積が減少すると、それが時間的なものであれ、長さに沿ったものであれ、渦度の強さ(渦度ベクトルの大きさ)は強まるはずです。一定量の流体を含む渦管セグメントの場合、断面積の減少は通常、長さの増加、すなわち伸張を必要とします。この伸張は、質量保存との関連で後述するように、流体密度が一定である場合に特に必要となります。その結果、渦チューブの伸張は、一般に局所的な渦度の大きさを増大させます。 渦チューブ内の渦度フラックスが一定であるため、渦の伸張が起こると渦度の大きさが変化する必要があります。渦管の断面積が減少すると、それが時間的なものであれ、長さ方向のものであれ、渦度の強さ(渦度ベクトルの大きさ)は増大しなければなりません。一定量の流体内で断面積の減少に対応するためには、通常、長さの増加または伸張が必要です。渦フィラメントは、断面の最大寸法が極めて小さい細長い渦管です。渦フィラメントの断面積も限りなく小さいですが、フィラメントの長さに沿って変化すると仮定され、渦チューブの基準を満たすことができます。渦フィラメントの場合、断面を横切る渦度フラックスは、渦度の大きさと断面積の積に等しく、フィラメントの強度として知られています。この強度の定義が、無限小の面積を通る渦度のフラックスであることは、光ビームの強度のような、単位面積あたりのエネルギーフラックスとして定義される他の馴染みのある強度の概念とは異なることに注意することが重要です。ヘルムホルツの第二定理は、渦フィラメントの強度はその長さに沿って一定であると述べています。この強度保存は、渦フィラメントが流体領域内で終端することはできず、閉ループ(渦ループ)を形成するか、領域の境界で終端しなければならないことを意味します。境界の特性によって、渦フィラメントや渦線がそこで終端することができる可能な方法に制限が課されます。まず、回転しない流れに囲まれた個々の渦フィラメントのユニークなシナリオを調べてみましょう。流れが一定で、境界が流体が通過できない界面である場合、渦フィラメントは境界と垂直にしか交差できません。この要件は、フィラメントの近傍で、フィラメント自体に垂直な面内で、主に円形の流れの構成を持つ必要性から生じます。この正常な方向からの逸脱は、境界を通る流れがないという条件に矛盾します。さらに、境界がすべり止め条件を受ける固定された固体表面である場合、フィラメントに垂直な面内の速度成分は表面で減少し、渦度の大きさはゼロに近づかなければなりません。その結果、孤立した渦フィラメントは、すべり止め条件を特徴とする固体表面で終端することができません。 渦度が分布している場合、渦線はスリップを伴う非貫通流境界と交差することがあり、その交差は法線方向でないことがあります。逆に、スリップのない静止表面では、状況はより制限されます。表面では接線速度がゼロなので、表面に垂直な方向の渦度成分もゼロでなければなりません。したがって、渦度の大きさがゼロでない場合、渦線は表面に接する必要があります。この原理は、表面上の渦度の大きさがゼロである分離または付着の孤立した特異点を除き、静止物体周りの粘性流において一般的に成り立ちます。このような場合、渦線は表面と正常に交差しても、法線渦度成分は交点でゼロに近づかなければなりません。その結果、渦線は孤立した特異点でのみ滑りなし表面と交差することができます。上記の例外を無視して、渦線はすべりなし表面とまったく交差できないというのはよくある誤解です。 滑りのない固体表面に渦が近づくと、孤立した一点を除いて、渦線は表面との交差を防ぐために方向を変えざるを得ないことは明らかです。この方向転換の結果、表面に形成される粘性境界層内の渦度に寄与することになります。 1.ここで、高度に集中した渦度を特徴とする流れを理想化して表現するために考案された理論的構成を探ってみましょう。特定の領域に集中した渦度の存在は、後述する特定の流れの解析において重要な役割を果たします。例えば、第8章では、揚力翼の後流で観察される渦度パターンを掘り下げます。この場合、渦度は当初、薄いせん断層内に集中した形で存在し、最終的には、ほぼ回転しない流れに包まれた、2つの異なる、多かれ少なかれ軸対称の渦へと変化します。 2.このような流れ現象の理論モデルでは、これらの渦構造は数学的に薄い集中として単純化されることが多く、せん断層は渦シートとして、渦は線渦として概念化されます。渦度は断面積ゼロの領域に集中するにもかかわらず、これらの理想化された実体は有限の渦度フラックスを示します。その結果、シートまたはラインの位置における渦度分布は、特異または無限でなければなりません。 3.渦シートを扱う場合、通常、シートの有限の幅を積分して、有限の渦度フラックスを決定します。一方、線渦の場合は、線(基本的には点)を横切る1回の積分で、有限の流束を計算することができます。これらの概念を厳密に扱う数学的な枠組みは存在しますが、基礎となる原理を包括的に理解するためには、この理論を詳しく調べる必要はありません。線渦と渦フィラメントは、一見似ているように見えますが、重要な違いがあります。まず、線渦の断面積はゼロですが、フィラメントの断面積は限りなく小さいです。さらに、線渦の渦度フラックスは有限ですが、フィラメントのそれは無限小です。渦度の特異な分布を表す線渦と、渦度ベクトルに平行で、渦度が連続的に分布する場によく見られる渦線を混同しないようにすることが重要です。 点渦は、2次元平面の流れにおける線渦としても知られ、2次元平面に垂直な両方向に無限に伸びる直線によって特徴付けられます。この構成は、2D平面内に1つの点があるように見えます。線渦は、セクション3.10で詳しく説明するように、ポテンシャル流理論の解を構築する際に基本的な特異点として利用することができます。しかし、より複雑な流れでは、線渦が曲率を示すことがあり、これがユニークな課題となります。曲率がゼロでない、曲がった線渦に沿った任意の点で、渦に垂直な流体速度は無限大になります。その結果、渦線が流れによって輸送される現実的な速度を決定することは不可能になります。実際の流れでは、渦度は連続的に分布し、有限の大きさを持つため、無限速度は発生しません。https://www.youtube.com/watch?v=VTQaU6l-VPQ 速度場と渦度濃度の関連性 高濃度渦度の概念は、渦シートまたは線渦として単純化されることがよくあります。ストークスの定理を利用することで、これらの理想化された渦度分布に対応するために必要な近傍の速度分布を解析することができます。上図(a)は、2次元流れにおける渦シートを示しています。シートの短い部分を囲む閉じた輪郭にストークスの定理を適用すると、シートを横切る速度の大きさにジャンプがあることがわかります。このジャンプは、局所的な渦度強度、または渦度ベクトルに垂直な方向のシートに沿った単位距離あたりの渦度に等しいことがわかります。この特定の2Dのケースでは、渦度ベクトルは紙の平面に垂直であり、シートに沿った距離は流れ方向に測定されます。この理想化された渦シートに関連する物理的な流れは、(b)とラベル付けされた図に描かれているように、速度ジャンプが有限の厚さに広がるせん断層です。 3次元流れの場合、渦シートを横切る速度ジャンプは、ベクトル的には渦度ベクトルに対して垂直でなければなりません。空気力学の分野では、速度の大きさはジャンプせず、方向だけがジャンプするシートに遭遇することがよくあります。このような場合、速度ベクトルのジャンプは渦度ベクトルに垂直であり、(c)の図のように、シートの両側の速度ベクトルの平均の方向に平行です。もし渦度ベクトルが2つの速度ベクトルの平均に平行でなければ、速度の大きさにジャンプが生じるはずであることが実証できます。 (c)の図のような渦シートは、3次元ポテンシャル流理論でよくモデル化されます。速度ポテンシャルの定義から明らかなように、速度ベクトルのジャンプは速度ポテンシャルのジャンプを必要とします。 物理的なせん断層が効果的に薄い場合、つまり層を横切る流れの変化が他の方向の変化よりもはるかに速く起こる場合、速度ジャンプはほぼ等しい大きさになり、層を横切る渦度の積分に対して垂直になります。 渦度による速度誘導は誤りですか? 工学部の学生であれば、流体力学であれ古典電磁気学であれ、必然的にBiot-Savartの法則に出会います。この法則は、特定の点におけるベクトル場のカールを理解することで、別の点におけるベクトル場の振る舞いを理解できることを示唆しています。その最初の魅力にもかかわらず、この概念は一般的に原因と結果の関係に関する曖昧さをもたらすため、欺瞞的である可能性があります。さらに、Navier-Stokes方程式を速度から渦度定式化に変換する能力や、流れに障害物を導入するためのポテンシャル流モデルの利用は、Biot-Savartの原理が示唆するように、渦度が速度を引き起こすという広く信じられている信念をさらに裏付けるものです。誤りはここにあります。重力や電磁力がない場合、通常の流体の流れには遠方への作用はありません。Biot-Savartの法則のような数学的関係によって、離れた点の速度場に関する定量的、定性的な詳細を推測することができるのは事実ですが、流体力学においては、物理を正確に描写するものではありません。したがって、直接的な因果関係は、古典的な電磁気学における対応関係に比べて、この文脈ではやや誤解を招きやすいと言えます。 Biot-Savartの法則は定量的な計算には有益です。しかし、特定の点における渦度を理解することで、別の点における速度に関する情報を推測できるという定性的な概念は、それ自体の価値を保持しています。この概念は、流れ場を理解するための最も有力なツールの1つです。とはいえ、その強力さとは裏腹に、原因と結果を判断する際にしばしば混乱を招くという諸刃の剣でもあります。 この問題は、渦度が「入力」とみなされる一方で、流速が「出力」とみなされるため、渦度から推定される流速を誘導流速と呼ぶのが一般的であるという事実に起因します。このため、渦度が速度を "決定...

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製造業は非常にデータ集約型の産業です。そのデータのほとんどはこれまで、組み立てなどの工程とは別のフロアで管理されてきました。AIは今や、現場のエンジニアがすぐに使えるほど十分な情報を高速に処理できるようになりました。 PTCは、AI技術の活用を支援する複数のツールを開発しました。 人工知能は、今日最も魅力的な新興技術の1つです。AIは、人間社会のあらゆる側面に影響を与える可能性を秘めています。 消費者向けAIに加え、この技術は製造業にも有望です。コンピュータ・ビジョンなどのAI技術には、日常的な環境で役立つ多くのユースケースがあります。この記事では、製造業におけるAIの具体的な使用例と応用例をいくつか紹介します。 製造業におけるAIの重要性 AIは製造業において、一部の作業プロセスを完全に自動化するなど、いくつかの潜在的な使用事例を持っています。現在、AIが担う役割のほとんどは、人間の作業員がより多くの情報に効率的にアクセスできるようにすることです。 このようなAIの活用は、経験豊富な作業員がよりよく働けるよう支援します。また、労働者を新しい役割に移行させたり、新しい労働者がより早くノウハウを習得するのにも役立ちます。AIは人間の仕事を奪うどころか、人間の労働者に力を与えています。AIは人間の仕事を奪うどころか、人間の労働者に力を与えています。 企業が積極的に採用しようとしている職種に. AIが製造業に与える影響とは? 効率性と生産性の向上 は常に、データを収集・分析する大きな動機となっています。かつては、現場からデータを収集し、オフィスで分析し、その結果を現場の労働者に伝えることを意味していました。 産業用人工知能は、十分な人間の監視があれば、このプロセス全体を現場で実行することができます。エンジニアが必要なときに、必要な場所で、リアルタイムにエンジニアに洞察を提供することができます。これにより、情報の流れは1日以上かかるものから数分の1秒に短縮されます。部品や材料が不足する前に追加注文するような一部のプロセスは、比較的基本的なAIシステムによってすでに自動化されています。 人工知能は、職場の潜在的な危険を認識し、部品発注を自動化し、作業員を誘導するために、製造業全体ですでに使用されています。産業用人工知能は、情報を分析し、それを実用的な文書やコミュニケーションで伝えるのにも使用されています。 このような既存のユースケースはどこにも行きません。しかし、AIの進歩は新たなユースケースを導入し、既存のユースケースをさらに効率的にしています。 製造業におけるAIの利点とは? 1/AIを活用した目視検査 品質管理と目視検査は、すでにAIによる大規模な改善が見られます。...

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