Simulation

メッシュ生成は、シミュレーションの前処理段階で最も時間のかかる作業と考えられてきました。しかし、複雑な形状がメッシングに長時間を要する唯一の理由と考えられています。陽解法モデルの場合、解法中の要素崩壊とモデルの安定性を避けるために、六面体メッシングが優先されます。 メッシング作業は単純な形状でも複雑になることがあります。そのようなシナリオの1つが、複数の要素トポロジーが関与するハイブリッドメッシングです。一般的な例としては、ハニカム構造や補強材を使用した土木構造物などがあります。このような状況で、異なるトポロジーの要素間の節点接続を手動で確立するのは非常に困難です。 Abaqus CAE には自動ハイブリッドメッシング機能があるため、この問題に対処することができます。この手法では、メッシュ生成の前にスキンとストリンガーを定義する必要があります。これらのスキンとストリンガーは、基礎となる連続体ソリッド要素に節点位置で融合されるシェル要素とビーム要素の生成をサポートします。その結果、連続体ソリッド要素の3次元マトリックス、スキン用の2次元シェル、補強用の1次元梁からなる単一のハイブリッドメッシュが生成されます。 このブログでは、Abaqus CAEにおけるこのようなハイブリッドメッシュ作成のステップバイステップのプロセスをご紹介します。ここでは、上下に2つのスキンを持つ緑色の3Dブロックマトリックス（白色）と、垂直エッジに4つのストリンガー（赤色）を例にとります。 STEP1: 3Dブロックを定義し、名前を付けます。マトリックス、スキン、ストリンガーのそれぞれのマテリアルプロパティを定義します。これが従来の材料定義の方法です。 STEP2: CAEのプロパティモジュールに移動します。図のようにツールを使用して、2つの面サポートを持つスキンと4つのエッジサポートを持つストリンガーを定義します。完了すると、履歴ツリーに表示されます。STEP3: 3Dマトリックス用のソリッドセクション、スキン用のシェルセクション、ストリンガー用のビームセクションを定義します。これらの断面を、3つの断面割り当てを使用して、それぞれのジオメトリに割り当てます。厚みと梁断面積のパラメータを適切に使用します。与えられた問題に対して、私は厚さ2mmで適切な方向にオフセットされたシェルと半径1mmの円形の梁を使用しました。 STEP4：見落としがちな重要な情報です。下図のように、ストリンガーの梁の方向ベクトルを定義します。この機能はpropertyモジュールにあります。CAEは、梁の方向と一致しない "n1 "ベクトルを定義するよう促します。 この "n1 "は、ストリンガーに垂直な平面に投影され、断面形状の面積の主な最大モーメントの方向とみなされます。.この問題では、グローバル Z はストリンガー方向です。断面が円形であるため、n1 の定義はグローバル X またはグローバル Y のいずれでもかまいません。しかし、C チャンネル、I チャンネル、L チャンネルなどの断面では、n1 ベクトルを適切に定義して、チャンネルを空間的に正しく配置する必要があります。STEP5：ジオメトリをレンダリングして、スキンとストリンガーが正しく定義されていることを確認します。"view "プルダウンメニューからpart display optionsに行き、図のようにidealization optionsにチェックを入れます。すべてが正しければ、モデルは下のように表示されるはずです：STEP6: メッシングの準備ができました。メッシング前の作業が少し必要ですが、スキンやストリンガーを個別にメッシングしたり、節点の接続を気にする必要はありません。いつものように3Dマトリックスをメッシュするだけです。スキンとストリンガーに対応するメッシュは自動的に定義され、3Dブロックマトリックスに接続されます。 STEP7: すべての要素トポロジーを見るために、要素のクエリーを実行します。このモデルでは、要素の詳細は以下のとおりです。これで、モデルはシミュレーションの次のステップに進む準備ができました。

アンテナは、現代の通信システムやレーダーシステムで重要な役割を果たし、さまざまなプラットフォームで電磁信号の送受信を可能にしています。効率的なアンテナを設計するには、最適な性能を確保するために電磁気原理を深く理解する必要があります。この記事では、電磁界を正確にシミュレーションできることで有名な強力な設計ツール、ANSYS HFSSのアンテナシミュレーションワークフローの概要をご紹介します。HFSSを使用すると、アンテナの設計が効率的になるだけでなく、直感的に行えるようになります。ユーザーフレンドリーなインターフェースと、パラメトリック解析や最適化アルゴリズムなどの高度な機能を組み合わせることで、幅広いアンテナ構成を容易に検討し、要求を満たすソリューションを実現するために設計を迅速に繰り返すことができます。 モデル形状 まず、直感的なインターフェイスを使用して、ワイヤアンテナのような単純な構造から複雑なアレイ構成まで、アンテナ形状を描画します。HFSS の主な利点の 1 つは、パラメータ化されたジオメトリをサポー トしていることで、ユーザーは固定値ではなく変数を使用してジオメトリの寸法を定義することができます。これにより、設計のバリエーションを容易に調査することができ、アンテナ性能を最適化するためのパラメトリックスタディが容易になります。 下の画像は、完全にパラメータ化されたプローブ給電円形パッチアンテナモデルです。Project Manager の下にある Properties ビューは、基板の寸法がパラメータ化されていることを示しています。リボンのDrawペインには、モデルのジオメトリを作成するために使用できる1D、2D、3Dの描画操作とブール演算の多くが表示されています。アンテナエレメントと給電構造のジオメトリが定義されると、アンテナの周囲にエアボックスを作成することが重要なステップとなります。エアボックスの大きさは、シミュレーショ ンドメインの境界を設定し、アンテナの電磁環境を正確に表現 するためのものです。上図のモデルでは、エアボックスはワイヤーフレームで表示される領域として作成されています。 材料特性と境界条件 材料特性は、アンテナエレメント、PCB 基板、周辺構造を含むモデル内のオブジェクトに割り当てられます。材料特性は、電磁波がオブジェクトとどのように相互作用するかを定義します。アンテナシミュレーションに関連する材料特性には、誘電率、誘電正接、導電率などがあります。材料特性を正確に指定することで、ユーザーは現実的な環境でアンテナをシミュレーションし、さまざまな動作条件下での性能を評価することができます。 HFSSには、アンテナ設計でよく使用される多くの材料を含む材料ライブラリが用意されています。また、カスタム材 料をライブラリに追加することもできます。材料特性は、周波数依存性、異方性、空間依存性、温度依存性があります。下の画像は、パッチアンテナモデルで使用されている基板材料の材料ライブラリ定義を示しています。境界条件は、シミュレーション領域の境界や2Dオブジェクトの電磁界の振る舞いを定義する上で重要な役割を果たします。アンテナの場合、HFSS は、電磁波が反射することなく自由に伝搬するようなオープンスペースを模倣した境界条件を指定するための複数のオプションを提供しています。これには、2次吸収境界条件（ABC）、完全整合層（PML）、有限要素境界積分（FE-BI）終端などがあります。下の画像は、エアボックス領域の外側の面に割り当てられた吸収境界条件を示しています。アンテナやグランドプレーンなどの 2 次元導電性オブジェクトには、有限導電境界条件が割り当てられます。HFSS には、製作されたアンテナの特性に近づけるため に、これらの境界面に適用できる複数の表面粗さモデルが含 まれています。アンテナモデルでよく使用されるその他の境界条件には、対称面、周期境界、インピーダンス境界などがあります。下の画像は、パッチアンテナとグランドプレーンに割り当てられた有限導電境界条件を示しています。ポート励振 アンテナ給電の励振にポートを割り当てることは、アンテナの性能と動作を正確にシミュレートするための重要なステップです。測定と同様に、ポートはアンテナの入力インピーダ ンスと整合特性を分析する便利な方法を提供します。ポートは、アンテナのインピーダンスの周波数特性や複数のエレメント間のカップリングを特徴付ける散乱パラメータ（Sパラメータ）を求めるために使用されます。 ウェーブポートは、導波管アンテナや同軸給電アンテ ナのシミュレーションによく使用され、特性インピーダンスと伝搬定数 を含む 2 次元磁場解を提供します。ポートの位相基準は、フィードラインの長さに沿ってデエンベッ ドすることによって調整することができます。 一括ポートを使用すると、ダイポールアンテナのアームの間など、特定の位置に直接励振を与えることができます。ユーザーは、直接励振のための基準インピーダンスを指定します。 下の画像は、パッチアンテナに給電する同軸ケーブルに割り当てられたウェーブポートを示しています。波動ポートがモデルボリュームの内側に配置されている場合、このタイプのシナリオでは、導電性のオブジェクトがポートの背面に使用されます。矢印は、ポート定義のための埋め込み解除距離を示しています。解の設定 モデルを解く前の最後のステップは、解法パラメータを指定することです。これには、適応メッシュ周波数、周波数掃引のタイプと分解能、収束に関連する解法パラメータの定義が含まれます。適応解周波数は、良好なメッシュが得られるように、関心のある最も高い周波数で指定することができます。また、指定した複数の周波数、または指定した周波数帯域でメッシュを適応させることもできます。ポートを含むアンテナモデルのデフォルトの収束パラメータは、現在のアダプティブパスと前回のアダプティブパス間のSパラメータ値の最大差です。下図は、Sパラメータ値の変化が1.5%未満になるまで、11.6GHzでアダプティブ・メッシュするように設定されたソリューションを示しています。右側のオプションタブでは、デフォルトの1次メッシュ要素を使用し、最適なマトリックスソルバーを自動的に選択するようにHFSSが設定されています。収束プロセス HFSSでは、Maxwell方程式を解くために有限要素法を使用し、指定された収束基準に達するまで、解法領域全体にメッシュ要素をインテリジェントに追加するアダプティブ・メッシング・アルゴリズムを適用します。下の画像に示すように、この例のパッチアンテナモデルは9回のアダプティブパスを完了し、最後の2回のパスはいずれも1.5%のSパラメータ収束値を満たしました。解答時間は7コアを使用した通常のデスクトップコンピュータで2分、最終的なモデルサイズは約41,000四面体メッシュ要素でした。有限要素メッシュ HFSSは、電磁気現象を効率的かつ正確にシミュレートするために、自動的にアダプティブ・メッシュを行う手法を採用しています。このアダプティブ・メッシュ機能は、シミュレーション領域内の電磁界変動に基づいてローカル・メッシュ密度を指定します。さらに、HFSSは、メッシュ設定と精密化基準の制御、およびモデルの特定領域で特定のメッシュ密度を強制するメッシュ操作の作成機能をユーザーに提供します。 初期メッシュは、ジオメトリとラムダのリファインメント値に基づいて作成されます。アダプティブパスが完了すると、HFSSは電磁界分布を監視し、電磁界変動の大きい領域でメッシュを精緻化します。これらの重要な領域に計算リソースを集中させることにより、HFSSはシミュレーションが最も効率的なメッシュで指定された収束要件を達成することを保証します。 下の画像は、パッチアンテナ基板の上面にHFSSが自動的に作成したメッシュを示しています。この種のアンテナでは電磁界が集中する場所であるため、円形パッチのエッジが最も微細化されていることが予想されます。Sパラメータ結果 HFSSでは、アンテナ構造のSパラメータを簡単に表示することができます。これらのパラメータは、電磁信号がどのようにアンテナに伝搬し、接続されたコンポーネントや伝送線路と相互作用するかを記述します。Sパラメータを調べることで、設計者はインピーダンス整合、リターンロス、帯域幅を含む様々な性能指標を評価することができます。さらに、Sパラメータを解析することで、マッチングネットワークや給電構造を最適化し、アンテナの効率と性能を向上させることができます。 以下のプロットは、パッチアンテナモデルの入力リ ターンロスとインピーダンスを示しており、11.59 GHz でよく整合した共振を示しています。インピーダンス応答はスミスチャートで見ることができ、中央の位置がインピーダンスが整合した状態に相当します。 ファーフィールド結果 アンテナパターンや利得などのファーフィールド結果を表示することで、アンテナエンジニアは設計の放射特性や指向特性を理解することができます。HFSSでは、指向性、利得、ビーム幅、放射効率などの重要なパラメータを評価するために、さまざまな2Dおよび3Dのファーフィールドプロットやレポートを簡単に作成することができます。この情報は、性能要件を満たすようにアンテナ設計を最適化するために使用できます。以下の画像は、パッチアンテナの形状に重ねて、伝搬方向を示すことができる遠距離場パターンのビューを示しています。ニアフィールド結果 ユーザーは、解領域内の電磁界挙動を検査することもできます。この機能により、電磁波がどのようにアンテナ構造と相互作用し、周囲の環境に放射されるかについての貴重な洞察を得ることができます。ユーザーは、電界と磁界の両方をマグニチュードおよびベクトル形式で視覚化することができ、シングルフィードおよびマルチフィードアンテナがどのように所望の偏波の放射波を生成するかを明らかにすることができます。 HFSSでは、電磁界解と時間調和解の位相をアニメーション化し、電磁界の伝搬と相互作用を動的に可視化することができます。この機能は、アンテナ素子間の相互結合や、マルチアンテナ設計におけるその他の重要な現象を理解するのに役立ちます。これらの電磁界分布とアニメーションを視覚化することにより、ユーザーは設計の改善点を特定し、望ましい性能目標を達成するための情報に基づいた決定を下すことができます。 下の画像は、円形パッチアンテナのYZ平面における電界の大きさを示しています。画像は対数スケールを使用して表示され、プレゼンテーションやレポートで使用するためにプロットの外観をカスタマイズできる多くの表示オプションがあります。電界プロットは、パッチアンテナが周囲からどのように放射し、パッチを中心とした伝搬波を生成するかを示しています。https://www.youtube.com/watch?v=4raIbyddZRg

有限要素解析（FEA）およびマルチフィジックス・エンジニアリング・シミュレーション・ソフトウェアである Abaqus を使用して解析およびテストされる製品設計の規模と複雑さは、増加の一途をたどっています。サブモデリングは、より大きなモデル内の小さな局所的な領域に対して詳細な製品シミュレーション結果が必要な場合に使用できる効果的な手法であり、解析に必要な計算量と実行時間を大幅に削減することができます。 構造物のグローバル解析では、まず、荷重に対する応答が重要な領域を特定します。次に、幾何学的表現および/またはメッシュの精密化を改善したローカルサブモデルを、重要な領域に対して作成することができます。このローカルサブモデルは、フルモデルを再メッシュして再解析する必要なく、グローバルモデルよりも精度が向上します。このアプローチにより、重要な領域で十分な詳細を維持しながら解析コストを削減することができます。 このブログでは、サブモデリングの背景にある理論、Abaqusで利用可能な2つのサブモデリング手法、サブモデルの実装方法について説明します。また、Abaqusにおけるサブモデリングの限界と、解析結果の検証という重要なステップについても説明します。 サブモデリングの理論 Abaqusのサブモデリングでは、サブモデルの境界がサブモデル内の関心領域から十分に離れており、印加される力を等価な局所力に置き換えることができるサン＝ヴェナンの原理を利用します。グローバルモデルの解は、印加される力を代表する駆動変数の制御を通じてサブモデル境界の挙動を定義するために使用されます。端部荷重が静的に等価である限り、対象領域の解は端部効果によって変化しません。 図 1 に、複数の局所的な開口部を持つ梁の例を示します。梁全体のグローバルモデルは、サブモデルの共通境界で 出力される駆動変数を決定するために使用され、比較的粗いメッ シュの使用を容易にします。解析は、グローバルモデルとサブモデルで独立して実行され、駆動変数が両者間の唯一のリンクとなります。この独立性により、サブモデル領域の表現を改善するために幾何学的特徴、要素タイプ、材料特性などを柔軟に変更することができます。どのようなモデリング手法でもそうですが、結果が物理的に意味のあるものであるかどうかを検証することが重要です。グローバルモデルとサブモデルのサブモデル領域の境界付近の等高線プロットを比較することで、結果が一貫していることを確認することができます。Abaqus におけるサブモデリング手法 Abaqus のサブモデリングには、ノードベースとサーフェスベースの 2 つの手法があります。ノードベースの手法は、グローバルモデルからサブモデル節点に節点結果フィールドを補間します。 逆に、サーフェスベースのサブモデリングでは、応力場はサブモデルのサーフェス積分点に補間されます。サーフェスベースのサブモデリングは、ソリッド対ソリッドのアプリケーションと静的解析に限定されます。解析では、モデルの属性に応じて、どちらかの手法、または2つの手法を組み合わせて使用することができます。 静的解析において、サブモデルの領域の平均剛性に大きな差があり、グローバルモデルが力制御荷重を受ける場合、サーフェスベースの手法の方がより正確な応力結果を得ることができます。一方、領域内の剛性が同等である場合、ノードベースのサブモデリングは、剛体モードに起因する数値的問題の可能性を低減しながら、サーフェスベースのサブモデリングと同様の結果を提供します。剛性の違いは、開口部やフィレットなどのサブモデル内の追加的な詳細や、グローバル解析を再実行する必要がないようなわずかな幾何学的な変更によって生じることがあります。 モデルが大きな変位や回転を受ける場合、ノードベースのサブモデリングは、大きな変位や回転をサブモデルに伝達する際の精度を向上させることができます。最も関心のある出力結果によって異なります。ノードベースサブモデリングは、サブモデルにより正確な変位場の伝達を提供します。一方、サーフェスベースのサブモデリングは応力場のより正確な伝達を提供し、結果としてサブモデル内の反力をより正確に決定します。この2つの手法は、異なる境界で1つのモデルに含めることができます。 実装ing Abaqusサブモデル ローカルモデルは、出力データベースファイル（ODB または SIM 形式）に保存されたデータを使用して駆動できます。 ノードベースのサブモデルは、結果（.fil）ファイルを使用して駆動することもできます。出力データベースに書き込まれた変数のみがサブモデルで使用されるため、十分な頻度で適切な出力データを保存することが重要です。これらの結果は、サブモデルに補間するためにグローバル座標系で保存する必要があります。節点データの場合、節点座標変換が使用されているかどうかに関係なく、値は常にグローバル方向に関して出力データベースファイルに書き込まれます。すべての駆動変数は、グローバル解析中に共通の周波数で保存されるべきであり、この周波数は、駆動変数のグローバルな時間履歴を十分に再現できるように十分に細かくする必要があります。結果が異なる周波数で保存された場合、サブモデル解析では最も粗い周波数が使用されます。サブモデルを駆動するすべてのノードセットおよび/または要素セットを含む単一のセットを作成することをお勧めします。図 2 では、サブモデルの境界を定義するセットは赤で強調表示され、次のようにラベル付けされています。 サブモデル-リージョン.サブモデルには、あらゆる種類の荷重と所定の境界条件を適用することができます。ただし、誤った結果を避けるために、グローバルモデルと整合性のある方法でサブモデルに荷重と境界条件を適用するように注意する必要があります。駆動変数のみが補間され、サブモデルに転送されます。定義済みのフィールドは、グローバルモデルと同じように提供する必要があります。 初期条件は、グローバルモデルとサブモデルの間で一貫していなければなりません。簡単のために、図 4 に示すように、サブモデル境界の外側の材料を削除するためにカット作成ツールを使用して、サブモデル（図 3）を作成するために初期グローバルモデルをコピーすると便利です。このアプローチでは、グローバルモデルの設定を保持することができ、サブモデルを作成する際のエラーの可能性を最小限に抑えることができます。サブモデル解析のステップ時間は、グローバル解析のステップ時間と一致させる必要があります。不一致がある場合、グローバルステップの時間周期をサブモデルの時間周期に合わせることができます。 グローバルステップの期間をサブモデルステップの期間にスケーリング 図 5 に示す境界条件を実装する場合。 駆動節点はサブモデルの境界条件によって定義されます。サブモデルの境界で駆動する自由度を指定することができます。通常は、駆動節点のすべての自由度が指定されます。期間のスケーリングに加えて、Abaqus は必要に応じてグローバルモデルからサブモデルに適用される駆動変数の値をスケーリングすることができます。図 5 では、サブモデルの境界条件が実装され、スケーリングなしで固体連続体要素（1～3）で利用可能なすべての自由度が含まれています。基本解変数のみが駆動可能であることに注意してください。 固体間またはシェル間のサブモデリングでは、変位、温度、電位、間隙水圧などが含まれます。サブモデル境界上の速度や加速度は駆動できません。グローバルシェルモデルを使用してローカルソリッドモデルを駆動する場合、Abaqus は駆動変数を自動的に選択します。その他のサブモデル境界条件は、通常通り作成、修正、削除することができます。Abaqus は、サブモデル解析のステップ全体を通して、駆動節点変数の値を決定するために空間と時間の両方で補間を行います。駆動変数の空間補間の順序は、グローバルレベルで使用される要素の順序によって決まります。 ...

ダッソー・システムズ（Euronext Paris: FR0014003TT8, DSY.PA）とエンブラエル（NYSE: ERJ; B3: EMBR3）は本日、ダッソー・システムズのシミュレーション技術がイヴ・エア・モビリティ（NYSE: EVEX）の電動垂直離着陸機（eVTOL）のシミュレーション、解析、テストに採用されたことを発表しました。 ダッソー・システムズのSIMULIA PowerFLOWアプリケーションは、業界で実証済みのロバストな流体力学シミュレーションを提供し、実際の運航条件を予測することで、Embraer社とEve社のエンジニアが航空機の飛行を評価し、サウンドエミッションをテストできるようにしました。 「eVTOL航空機の主な利点の1つは、電動式であり、燃焼式航空機よりも持続可能な選択肢であることです。しかし、eVTOL航空機は都市部での運用を想定しているため、騒音低減が設計の重要な原動力となっています。SIMULIAの流体力学アプリケーションによって、Embraer社とEve社は、eVTOL航空機の最も重要な部分を仮想環境で体験し、最適化することができます。エンブラエルとイヴは、より信頼性が高く、手頃な価格で、持続可能な、統合された、人間中心のアーバンエアモビリティ（UAM）ソリューションを安全に提供するというコミットメントに沿って、グローバルパートナーとの協力的な取り組みを行ってきました。 「数値検証されたモデルは、実験結果と比較して正確性を実証しており、製品定義の迅速化に役立っています。「人間中心の設計は、騒音を最小限に抑えることで、乗客、パイロット、地域社会の安全性、利便性、快適性を確保します。 2023年7月、エンブラエルとイヴは、イヴ初のeVTOL生産施設がブラジルのサンパウロ州タウバテ市に設置されることを発表しました。同社は初の本格的なeVTOLプロトタイプの組み立てを開始しており、その後2024年にテストキャンペーンを実施する予定です。イヴのeVTOLは2026年に納入を開始し、運航を開始する予定です。 ダッソー・システムズについて 3Dエクスペリエンス・カンパニーであるダッソー・システムズは、人類の進歩のための触媒です。ダッソー・システムズは、持続可能なイノベーションを想像するための協調的なバーチャル環境をビジネスと人々に提供します。ダッソー・システムズの3Dエクスペリエンス・プラットフォームとアプリケーションで現実世界のバーチャル・ツイン体験を創造することで、お客様は提供物の創造、生産、ライフサイクル管理プロセスを再定義することができ、世界をより持続可能なものにするために有意義な影響を与えることができます。エクスペリエンス・エコノミーの素晴らしさは、消費者、患者、市民など、すべての人のためになる人間中心の経済であることです。ダッソー・システムズは、150カ国以上、あらゆる業界、あらゆる規模の30万社以上のお客様に価値を提供しています。詳細については、https://www.3ds.com をご覧ください。

概要このディスカッションシリーズの最初のパートでは、剛体表面に物体を落下させ、その衝撃期間中にどのようなたわみと応力が発生するかについて、手作業による計算と時間依存応答との関係を探り、検証しました。 以下で説明する概念は、ANSYS Mechanical を使用して過渡構造解析をセットアップして解く方法を理解する上で不可欠です。 図 1：衝突時の棒（たわみのスケールを誇張して表示）． 図 1 は、落下後の棒の例を示しており、衝撃の間に何が起こったかを示しています。 この資料の残りの部分では、この種のシステムをどのようにセットアップして解析し、一般的な手計算と比較することができるかについて説明します。 以下は、このディスカッションで取り上げられるトピックのリストです（登場する順）：位置エネルギー 弾性エネルギー 方向剛性 静的構造解析 平均圧縮力 運動エネルギー 衝撃速度 衝撃周期 固有振動数 モーダル有効質量 過渡構造解析 解析期間 タイムステップ頻度 複雑な過渡変位と応力の結果 平均圧縮応力詳細 私は、ある物体が別の物体に衝突するような動的な事象によって生じる最大たわみと応力の結果と、手計算との関係を探求し始めました。 ANSYS Mechanicalを使用して、仮定を検証し、これらの動的事象の詳細を明らかにしました。 私は有限要素法を信頼しており、私の発見を皆さんと共有できることを楽しみにしています。 私は、円柱状の棒を剛体表面に落下させるという単純な例から調査を開始しました。 このシナリオ、およびこの議論に関連するすべてのシナリオでは、弾性的な材料挙動があり、どの荷重も塑性変形や損傷を起こさないと仮定しています。 これは、形状内にエネルギー保存があることを意味します。 このプロセスで、私は一連の仮定を立て、有限要素解析を実施して、それらの仮定を検証したり、異議を唱えたりしました。 このプロセスによって、私はさらに多くの質問をし、分析し、答えを得ることができました。 最終的に、私はこのダイナミックな出来事の多くの側面を自信を持って説明できるようになりました。 最も単純なアイデアから始めましょう。 この最初の例では、円筒形の棒を硬い表面に落とすことを考えます。 棒の直径は25.4mm、長さは254mm、質量密度は7.85e-06です。 . この棒は底面から1mの高さから落とされます。図2：円柱棒 この状況では、位置エネルギーは弾性エネルギーに等しくなければなりません。位置エネルギー：弾性エネルギー： 落下する円柱の位置エネルギーと弾性エネルギーを等しくして、たわみを正確に予測できるかどうかを調べてみましょう。 棒は負のY方向に移動するように落下すると仮定します。 したがって、最初のステップは、Y方向のジオメトリの剛性を決定することです。 私たちのモデルの場合、この剛性は理論的に導き出すことができます。また、有限要素法を使って既知の荷重をかけ、この荷重を計算されたY方向のたわみで割ることによっても導き出すことができます。 これにより、有限要素法による推定結果を理論的に導き出された値と比較することができ、私たちの方法論に対する信頼性を高めることができます。 理論的な剛性を導き出しましょう。 Y方向については、以下の式が適用されます：ここで、異なるタイプの荷重に関係する異なる考慮事項を理解するために、2つの異なる方法で有限要素解析による形状剛性も計算してみましょう。 ここでは、シリンダーの遠位端に力を加えながらベースを固定し、ベースでの反力がシリンダー上部に加えられる力と大きさが等しく符号が反対になるように考えます。 この圧縮荷重の大きさは、材料特性が線形であり、形状の非線形性（大変形）を考慮しない限り、重要ではありません。図3: 上部から荷重を受け、下部で支持されたロッドの静的構造解析。このシナリオでは、上面に9.9079 Nの荷重がかかり、下面はY変位から固定されています。 ...

モデル次数削減法とは、伝達関数や近似モデルとしても知られるサロゲート・モデルを適用して、製品設計の代替案を効率的に探索する手法のことです。近似モデルは、有限要素解析（FEA）、数値流体力学（CFD）、電磁気（EMAG）解析で一般的な、より忠実度が高く、実行時間の長いシミュレーションモデルの代わりに使用される、非常に効果的で高速に実行できる数学モデルです。すべてのシミュレーションツールは現実の近似です。現実には、製品が使用される条件下での物理的なテストが必要です。しかし、通常、物理テストには時間とコストがかかります。その代わりに、シミュレーションの専門家は、高忠実度のシミュレーションツールを使用して、物理テストに取って代わるか、物理テストを削減します。 特に、実験計画法（DOE）、最適化法、確率論的手法を実行する場合、計算能力が向上しても、これらの高忠実度シミュレーションの計算時間と費用は法外になる可能性があります。その代わりに、計算時間と費用を最小限に抑えるために、モデル次数の削減手法を使用することができます。これらの手法でも、数学モデルを開発するために有効なサンプルデータセットが必要です。実験計画法によって駆動される高忠実度シミュレーションツールを使用して設計空間を少量サンプリングするだけで、信頼性の高い正確な近似モデルを作成することができます。 ダッソー・システムズのSIMULIA Isightソリューション Isightは、設計者、エンジニア、研究者に、CAD、CAE、その他の様々なソフトウェア・アプリケーションで作成された設計モデルとシミュレーション・モデルを統合し、設計検討や最適化のためのシミュレーション実行を自動化するオープン・システムを提供します。このソフトウェア・ソリューションは、シミュレーションやテスト結果のあらゆるデータ・ソースから、あらゆるタスクや個々のアプリケーション・コンポーネントの近似モデルを簡単に作成することができます。近似モデルの作成にIsightを使用するメリットは数多くあります：設計代替案の評価を加速し、より信頼性の高い堅牢な製品を提供 統合されたワークフロープロセスによる設計サイクルタイムの短縮 一般的な商用ソフトウェアと自社開発コードで開発されたモデルの統合 プロセスステップと複数のシミュレーション間のパラメトリックデータの操作とマッピングにより、手作業によるミスを減らして効率を向上 モデルの精度をチェックし、必要な精度を達成するためにデータポイントを自動的に追加します。Isightで利用可能な近似モデル 近似モデルには様々な種類があります。関係する物理学が異なるため、すべてのアプリケーションに最適な手法はありません。Isightで利用可能な様々な近似モデルを以下に説明します： 応答曲面モデル（RSM） RSMは4次までの多項式で、4つの項選択テクニックがあります。項選択を使って、重要度の低い多項式の項を削除することができます。これにより、近似の信頼性を向上させ、必要な設計点の数を減らすことができます。逐次置換 ステップワイズ・エフロイムソン 二人ずつ交換 網羅的検索クリギング クリギング近似は補間手法の一種です。Kriging近似は、メタ・モデルを構築するために選択できる相関関数の範囲が広いため、非常に柔軟です。さらに、相関関数の選択に応じて、メタ・モデルは、データの正確な補間を提供する「データを尊重する」ことも、不正確な補間を提供する「データを平滑化する」こともできます。 KrigingモデルのIsight実装では、Exponential、Gaussian、Matern Linear、Matern Cubicなどの一般的な相関関数を使用することができます。 クリギング近似の初期化には少なくとも 2n+1 設計点、ここで n は入力の数です。近似されるコンポーネントは、必要なデータを収集するために複数回実行することができます。また、データファイルを初期化ソースとして使用することもできます。 直交多項式 直交多項式近似は回帰手法の一種です。直交多項式は、サンプリング位置のために存在する応答値間の自己相関を最小化します。データに関して直交する関数を使用するもう1つの利点は、分散分析（ANOVA）で入力を分離できることです。 チェビシェフ直交多項式は、直交多項式の一般的なタイプで、等間隔に配置された標本点に特に有用です。サンプリング戦略が直交配列の場合に使用されます。Isightでは、他のサンプリング戦略が使用されている場合でもチェビシェフ多項式を使用することができますが、この場合ANOVAは計算できません。 Isightは、他の種類のサンプリングのための直交多項式近似を生成する機能も提供します。逐次直交多項式技法は、提供されたデータに関して直交する一連の多項式を生成します。これらの多項式は、応答の近似を得るための基底関数として使用されます。基底関数はサンプルの位置にのみ依存し、応答値には依存しないことに注意してください。 直交多項式近似の初期化には、少なくとも 2d+1 設計点、ここで d は期待される多項式の次数です。データファイルには必要な数のデータポイントが含まれていなければなりません。 放射基底関数 放射基底関数（RBF）近似は、放射状ユニットの隠れ層と線形ユニットの出力層を採用したニューラルネットワークの一種です。RBF近似は、非常に高速な学習と非常にコンパクトなネットワークが特徴です。幅広い非線形空間の近似に役立ちます。 楕円基底関数(EBF)は放射基底関数に似ていますが、放射単位の代わりに楕円単位を使用します。すべての入力が等しく扱われるRBFと比較して、EBFネットワークは個々の重みを使用して各入力を個別に扱います。 RBFネットワークの特徴は、学習が適度に速く、ネットワークが適度にコンパクトであることです。一方、EBFネットワークは、個々の入力重みを学習するために、より多くの反復を必要とし、多くの場合、RBFよりも正確です。 RBF近似の初期化には少なくとも 2n+1 ここで n は入力の数です。近似されるコンポーネントは、必要なデータを収集するために複数回実行することができます。また、データファイルを初期化ソースとして使用することもできます。 近似モデルの自動生成とクロスバリデーション Isightのすべてのモデル次数削減法は、視覚的に理解しやすいエラー分析による近似モデルの自動生成と交差検証をサポートしています。Isightの近似作成/表示インターフェースは、2Dと3Dの近似曲面を視覚化することができます。図3は、近似モデルを組み込んだ典型的なIsightワークフローです。上述したように、近似モデルは、プロセス全体、サブプロセス、個々のコンポーネントにドロップすることができます。近似モデルがプロセス、サブプロセス、または個々のコンポーネントにドロップされ、初期化するためのデータがない場合、Isightは近似モデルを初期作成するための最小ポイント数を取得するまで自動的にプロセスを実行します。 その後、近似モデルを使用して設計ポイントを実行し、近似シミュレーションを実行することにより、エラー解析を自動的に実行します。近似モデルと実際の実行結果の間に指定されたパーセンテージの差がある場合、Isightは誤差許容範囲が満たされるまで、近似モデルに実際のシミュレーションの実行を追加し続けます。この近似モデルの自動生成/初期化は、あらゆる設計探査手法の一部となります：DOE、最適化、モンテカルロ、シックスシグマなど。近似から得られた最終的な「最良」設計は、実際のシミュレーションツールで自動的に再実行され、選択したツールの完全なシミュレーション結果を得ることができます。

イタリア、トリエステ、2024年3月15日 - ESTECO は、新しい VOLTA および modeFRONTIER 2024R1 リリースを発表しました。VOLTAは、システム管理者向けにいくつかの新機能を導入し、運用の柔軟性とユーザーの自律性を強化します。システム管理 システム管理者のタスクをユーザーに委譲VOLTAのシステム管理者は、システム全体のコントロールを放棄することなく、ユーザーの自律性を可能にしたり、繁忙時や不在時のカバレッジを保証するために、特定のタスクのコントロールを共有できるようになりました。管理者権限を適切に管理することは、生産性、効率性、セキュリティを確保する上で非常に重要です。ユーザーエクスペリエンス modeFRONTIERワークフローでより多くのCAD/CAEソルバーノードをテスト modeFRONTIERが統合されたCAD/CAEソフトウェアと通信できるかどうかを確認し、デフォルト値またはカスタム値で1つの設計を実行し、出力値が期待通りに計算されるかどうかを検証できるようになりました。テストラン機能は、ABAQUS、Adams/Car、Adams/View、Ansys Workbench、AVL AST、ANSA、Simcenter Amesim、CATIA、GT-Suite、CST Studio Suite、mETAで使用できるようになりました。 その他の新機能については、ソフトウェアアップデートに含まれるリリースノートを参照してください。 ESTECOについて ESTECOは、数値最適化とシミュレーション・データ管理を高度に専門とする独立系ソフトウェア・プロバイダです。15年以上の経験を持つ同社は、未来の製品を設計するリーディングカンパニーをサポートしています。ESTECOスマートエンジニアリングスイートは、設計最適化、シミュレーションデータ管理、プロセス統合および自動化のための全社的なソリューションを提供し、企業がイノベーションの旅において優れた成果を上げることを支援することを目的としています。さまざまな業種の300を超える国際的な企業が、専門的な知識を集約し、チームワークを合理化し、製品開発を促進するためにESTECOを選択しています。1999年に設立されたESTECOは、トリエステ（イタリア）に本社を置き、ミシガン（米国）、プネ（インド）にオフィスを構え、チャネル・パートナーの国際的なネットワークを持っています。詳細については、www.esteco.com。

ANSYS Discovery の機能と、ANSYS Discovery が設計プロセスにどのような変革をもたらすかをご覧ください。ANSYS Discovery を理解する: 設計におけるゲームチェンジャー ANSYS Discovery は、設計プロセスを完全に変革する可能性を秘めた強力なソフトウェア ツールです。 高度なシミュレーション機能により、エンジニアは生産現場に立つ前に設計をより深く理解できるようになりました。 ANSYS Discovery を使用することで、設計者はさまざまな設計オプションを迅速かつ効率的に検討でき、より優れた革新性と創造性を実現できます。 ANSYS Discovery の主な利点の 1 つは、設計のパフォーマンスを正確に予測できることです。 現実世界のシナリオをシミュレーションすることで、エンジニアは設計の潜在的な欠陥や制限を早い段階で特定でき、時間とコストの両方を節約できます。 これにより、より多くの情報に基づいた意思決定が可能になり、最終的にはより良い最終製品が得られます。 ANSYS Discovery は、シミュレーション機能に加えて、強力な最適化ツールも提供します。 エンジニアは、さまざまな設計パラメータを簡単に分析し、設計を最適化して可能な限り最高のパフォーマンスを達成できます。 これにより、製品の全体的なパフォーマンスが向上するだけでなく、コストとリソースの削減にも役立ちます。 全体として、ANSYS Discovery はデザインの世界に変革をもたらします。 高度なシミュレーションおよび最適化機能により、エンジニアは新たなレベルのイノベーションと創造性を実現できます。 ANSYS Discovery の機能を活用することで、設計者は設計プロセスを合理化し、パフォーマンスを最適化し、現実世界のシナリオをシミュレートすることができ、最終的にはより優れた、より効率的な製品を生み出すことができます。 ANSYS Discovery による設計の合理化 製品の設計は、多くの場合、時間がかかり、反復的なプロセスになることがあります。 ただし、ANSYS Discovery は、迅速な設計の探索と最適化を可能にする強力なツールをエンジニアに提供することで、このプロセスを合理化します。 ANSYS Discovery...

カナダ、オンタリオ州ウォータールー、2024 年 3 月 11 日 – Maplesoft は、同社の主力製品である強力で使いやすい数学ソフトウェアである Maple の主要な新リリースを発表しました。 Maple は、数学者、教育者、学生、エンジニア、科学者によって、数学の問題を分析、探索、視覚化、解決するために使用されています。 新しいリリースである Maple 2024 は、問題解決能力を拡張し、使いやすさを向上させ、教育と学習のサポートを強化するさまざまな改善に加えて、強力な AI テクノロジーを活用して顧客の効率性を向上させます。使いやすさとパワー 「35 年以上にわたり、Maple は、顧客がタスクをより簡単に達成できるように支援するスマート数学ツールを提供する世界のリーダーであり、Maple 2024 で AI を活用した機能を導入することで伝統を継続できることに興奮しています。」と氏は述べています。 Karishma Punwani 氏、Maplesoft の製品管理ディレクター。 「新しい AI Formula Assistant を使用すると、お客様が作業をより速く完了できるようになるだけでなく、ユーザーが Maple 内で AI...

光学テスト治具は、光学コンポーネント、デバイス、またはシステムの性能を評価および評価するために設計されたデバイスまたはセットアップです。 これらの治具はさまざまな業界で一般的に使用されています。 光学テストの主な目的は、光学デバイスとシステムの精度、品質、信頼性を確保することです。以下は、Zemax ノンシーケンシャル モードの典型的な光学レンズ テスト ステーション モデルです。 焦点距離、焦点径、歪曲収差、収差などのレンズの特性を評価することが目的です。 固定具は、レンズを試験装置に対して正確な位置に保持します。 たとえば、焦点距離のテストでは、この治具は光学コンポーネント (図 1 のオレンジ色でマーク) の焦点距離を正確に測定するように設計された特殊なセットアップです。 焦点距離は、レンズから画像または焦点、システムの最後の面までの距離を定義する重要なパラメータです。図 1 テストフィクスチャの構成 上記システムの主要な光学コンポーネントは、当社の既製部品です。 光源は当社の白色光 LED (部品番号: LEDW7E) です。 図 2 に示すように、この光源は 430 ～ 660 nm の波長範囲の白色光を放射します。図 3 に示すように、半視野角は約 7.5° です。図2 LED光源の発光帯域図3 LED光源の放射角度 Zemax NSQ モードでこの...