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SOLIDWORKSには、4つの異なるレベルのシミュレーションがあります。最も基本的なシミュレーション・パッケージは、3D設計パッケージの中にあります。 SOLIDWORKS Premium.より高度なシミュレーションツールは、Simulation Standard、Simulation Professional、Simulation Premiumにあります。
各階層の SOLIDWORKS シミュレーション パッケージには、各パッケージのレベルが上がるにつれて、より高度な機能が含まれるようになります（上位レベルのパッケージには、前のレベルの機能がすべて含まれます）。このブログでは、SOLIDWORKS Simulationパッケージのすべての階層を比較し、どのレベルのSOLIDWORKS Simulationが自社に最適かを判断できるように例を示します。
ソリッドワークス プレミアム
SOLIDWORKS Premiumのシミュレーション機能：
- 部品とアセンブリの静的線形解析
- 運動解析
SOLIDWORKS Premium は、部品とアセンブリの両方で線形静解析の全機能を提供し、応力、ひずみ、変位などをプロットできます。また、アセンブリを完全にアニメーション化して、可動コンポーネント間の力、運動量、エネルギー、パワー、速度、加速度などの結果を求めることもできます。
SOLIDWORKS Premiumを選ぶ理由
耐荷重設計や可動設計を開発する企業であれば、設計が失敗するかどうかを判断するために高価な試作品を作れば、SOLIDWORKS Premiumで十分元が取れます。
トラニオンアセンブリの線形静解析について考えてみましょう。トラニオンは、シャフトが完全または部分的なシリンダーに挿入される回転ジョイントの一部です。材料、ヒンジ固定具、および5,000ポンドの荷重を適用することで、応力と変位が最も大きくなる箇所をすぐに見つけることができます。また、安全係数のプロットも解析できます。これは、設計に一定の安全性を組み込むために知っておくことが特に重要です。図1
包括的な線形静解析ツールを使用して潜在的な設計不良を迅速に特定することで、設計の弱点を発見するためにコストのかかるプロトタイプを作成する必要がなくなり、企業が節約できる時間とコストを想像してみてください。
図1: リニアFEAのセットアップと結果
次の例では、バルブカムアセンブリの物理的な動きを解析し、カムとロッカーアームの間に存在する反力の解析に焦点を当てます。
A 動作解析 は、アセンブリ上のモーション要素（力、スプリング、ダンパー、摩擦を含む）の影響を正確にシミュレートし、解析することができます。バルブカムアセンブリのモーションスタディを行った後、カムとロッカーアームが動作中に遭遇する反力を観察するためのプロットを簡単に作成できます。図2
図2： モーションスタディ結果
SOLIDWORKSシミュレーション標準
SOLIDWORKS Simulation Standardのシミュレーション機能：
- 部品とアセンブリの静的線形解析
- 運動解析
- 疲労解析（高サイクル定数と可変振幅）
SOLIDWORKS Simulation Standardは、SOLIDWORKS Premiumのシミュレーション機能だけでなく、定振幅または可変振幅の疲労解析を実行する機能をアンロックする、次のレベルのシミュレーションです。また、シミュレーション結果の傾向を見つけることができるTrend Trackerというツールも含まれています。
SOLIDWORKS Simulation Standardを選ぶ理由
Simulation Standardの疲労解析ツールは、強度設計であれ寿命設計であれ、設計に不具合が発生するサイクル数やブロック数を迅速に表示することができます。また、設計が故障するまでのサイクル数や、定義した疲労イベント入力によって消費される寿命の割合も表示できます。
また、疲労破壊の荷重安全率を求めたり、研究のための疲労強度低減係数を決定するのに役立つ二軸性指標をプロットすることもできます。
(疲労解析のプロット例については、図3 および4を参照してください)。
図3： ダメージ率プロット
図4： 最小ライフサイクルプロット期待値プロット
FEAアナリストは、設計に対して複数の異なるシミュレーションを実行する際に、結果の傾向を調べることがよくあります。Trend Trackerを使用すると、既存の静的スタディのトレンドを追跡することができます。将来の結果と比較するための基準点を設定します。
例えば、図 5 のモデルを見てみましょう。ベースライン設計を設定した後、特定のフィーチャーを変更することで、重量と応力の結果の変化をグラフィカルに表示することができます（図6）。(図6）。また、シミュレーション結果だけでなく、ベースラインシミュレーション実行からの結果のパーセント値比較を明らかにするトレンドジャーナル文書を表示することもできます。図7
図5：モデルとベースラインシミュレーションの応力結果
図6：モーションスタディ結果
図7：トレンドジャーナル結果
SOLIDWORKS Simulation Professional
SOLIDWORKS Simulation Professionalのシミュレーション機能：
SOLIDWORKS Simulation Professionalは、次のレベルのシミュレーションツールです。SOLIDWORKS Simulation Professionalは、設計の共振周波数を決定する必要がある場合でも、定常状態および過渡熱研究のための優れた解析ツールが必要な場合でも、その両方のニーズを満たすことができます。また、最適化ツールを活用して、特定の目標を達成するための最適な設計を特定することもできます。
SOLIDWORKS Simulation Professionalを選ぶ理由
SOLIDWORKS Simulation Professionalは、リニアFEAや疲労解析だけではありません。
例えば、共振による部品の振動が懸念される場合、特定の周波数範囲外で共振するように部品を設計するのが最善です。Simulation Professionalでは、特定の周波数におけるモードシェイプの動きを観察するために、モードシェイプのプロットをいくつでも実行することができ、解いた各モードシェイプの周波数と周期の値のリストを提供します。図8
図8：モード形状プロットと共振周波数リスト
Simulation Professionalの最適化ツールは、変数の範囲を自動的に反復することによって、特定の設計基準を満たすように設計を最適化することができます。以下の図9と図10に、トラニオンモデルを再度示します。最も最適な設計を特定するために、目標（モデルの総重量を最小化するなど）を定義し、値の範囲で変化させる特定の寸法を定義することができます。最適化ツールはその後、多くのシミュレーションスタディを繰り返し、設計目標を達成する最適な組み合わせを見つけます（図10）。(図10）。Simulation ProfessionalのOptimizationツールを使用して最適な設計を迅速に見つけることで、費用と時間を節約できることをお考えください。
図9： 範囲と最適化研究のセットアップに対するモデル寸法
図10：最適な設計結果に変更されたモデル
SOLIDWORKS Simulation Premium
SOLIDWORKS Simulation Premiumのシミュレーション機能：
- 非線形スタティック/ダイナミクス
- ランダム振動解析
- モーダル時刻歴解析
- 衝撃応答スペクトル解析
SOLIDWORKS Simulation Premiumは、SOLIDWORKSデスクトップアプリケーションがFEA解析のために提供するシミュレーションの最高レベルのパッケージです。Simulation Premiumでは、他のシミュレーションパッケージのすべてに加え、非線形静解析、線形および非線形動的解析が可能です。また、シェル要素部品をコンポジットラミネートとして解析する機能も提供します。
SOLIDWORKS Simulation Premiumを選ぶ理由
SOLIDWORKS Simulation Premiumは、非線形材料や塑性材料の解析を必要とする企業に最適です。Simulation Premiumによる非線形材料解析の例を、ゴム製のCVブーツ（下図）で示します。カスタム材料を作成する際、超塑性材料を解くために特定の材料モデルを選択し、単純、引張、二軸平面引張曲線のカスタムデータを入力することができます。
解析を実行すると、モデルの応力、変位、ひずみを観察することができます。(図 11 および 12） さらに、ソルバーに解析から材料定数を出力させたり、既知の材料定数を入力して非線形解析を解くことができます。
図 11: モデルと非線形フォンミーゼス応力結果
図12：変位プロットのプローブ位置
衝撃、繰返し振動、ランダム振動、ピーク応答スタイルの負荷が動的に発生する機器を解析する必要がある場合は、SOLIDWORKS Simulation Premiumが役立ちます。SOLIDWORKS Simulation Premiumは、モーダルタイムヒストリー、ハーモニック、ランダム振動、応答スペクトルなどの線形動的手法を用いて、これらの条件下での出力結果を扱うことができます。また、非線形動的解析にも対応しています。
例えば、図 13 のような走行するエンジンをサポートする必要がある機器を製作する場合、 SOLIDWORKS Premium を使用してハーモニック解析を実行できます。また、リモート・マス・ツールのような高度なセットアップ・スキームで走行装置を置き換えて、解析時間を短縮することもできます。その結果、特定の周波数における変位を決定し、特定の方向におけるピーク応力またはピーク周波数振幅をグラフィカルに出力することができます。(図14と15)
図13：モデルとリモート荷重を適用したモデル
図14： ある周波数における変位プロット
図 15：フォンミーゼス応力と振幅応答グラフプロット
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