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Simcenter3D 連成解析

統一環境であることのメリット

強度解析(構造解析)であっても、荷重・境界条件を求めるために他の解析が必要な場合があります。例えば、温度・圧力分布を熱流体解析で求めたり、外力やモデルの姿勢を機構解析で求めてその結果を構造解析の荷重・境界条件で使用したい時などです。それぞれの解析はソルバが違い、ソルバごとの機能も沢山ありますがSimcenter 3D では解析ソルバ間の垣根を超え入出力形式を気にせず、同一プラットフォーム内でシームレスな連成解析が可能です。解析ごとにツールが異なると、ミスや修正による手戻りが多くなります。統一環境下で容易に修正・再解析できれば、トライ&エラーのケース数を増やせ、改修作業を積極的に進めることができます。

熱流体 ~ 構造解析

熱流体構造が完全双方向連成できるようになりました。
熱流体解析から得られる境界圧力とせん断力および境界温度分布を構造解析の荷重として用います。その結果、構造側は変形し応力ひずみを得るのですが、その構造側の変形に基づいて、流体側のメッシュがモーフィングされて熱流体解析が更新されます。
(現時点では、流体メッシュの変形は位相性が保たれる範囲に限定されます)

従来の弱連成では、まず 熱流体解析を実施して その結果を構造解析で利用する(そして終了)でした。そのため、解析条件のセットアップや解析結果の確認が熱流体と構造で別々のプロセスとなっていました。
完全双方向連成を実現したことで、ユーザーは荷重マッピングなどの設定をすることなく、解析がシームレスに進行し、結果を一緒にポスト処理できます。

流体~ 振動・音響解析

音響音源になりうる事象は様々です。

ファン騒音などは流体変動によるもので、事前に流体解析の結果が必要になります。
Simcenter 3Dでは、流体解析で求めた時刻歴圧力変動やRANS結果を周波数ドメインに変換し、音源として用います。内部の熱流体ソルバーTMGはもちろんですが、外部ソルバー STAR-CCM+ からの結果も用いることができます。
また、流体が構造を励振させ、それが音源になる場合もあります。自動車の窓ガラスが振動するような場合では、流体圧力を周波数ドメインの力に変換して構造メッシュにマッピングします。それを加振源とする周波数応答解析を行い、音響場を評価します。

電磁場~ 熱解析・音響解析

磁場変動が製品性能に影響することがあります。電磁解析によって得られる電磁力やジュール熱を荷重とする振動音響・構造解析もサポートします。

機構・構造解析 ~ 疲労解析

疲労・耐久性を評価するには、入力荷重として応力ひずみ変動が必要です。
一般的に構造解析の時刻歴結果や振動応答を用いますが、機構解析の結果を用いることで、より実際の動作に近い外力を用いた解析ができます。

機構解析では個々のパーツにおける相対的な運動を設定しています。一般的に機構解析では各パーツは剛体として扱われ、変形や応力を表すことはできませんが、Simcenter 3Dでは固有値解析した結果をこのモーションメカニズムに読み込み、弾性体として評価します(モード合成法)。機構解析に弾性体評価を容易に取り入れることができるので、実際の応力変動に近い条件で評価できます。