SIMULIAWORKS:SOLIDWORKS Simulation デスクトップ製品による最高のシナリオ

3DEXPERIENCEプラットフォームは、エンジニアリング、マーケティング、営業などあらゆる部署に対応したソフトウェア ソリューションを提供するビジネス プラットフォームです。価値創造プロセスで効果を発揮し、ビジネス エクスペリエンスの差別化に貢献します。各種アプリをフル装備したスマート フォンのように働くプラットフォームです。下のスクリーンショットは、個人のエクスペリエンスに合わせてカスタマイズしたダッシュボード(一見して欲しい情報を閲覧できる窓)です。

3DCompassの四分円の各部分から、さまざまなアプリにアクセスできます。アプリ エリアには、利用可能な製品とサービスのすべて表示されます。3D Dashboardでは、いろいろなアプリをドラッグ アンド ドロップしてエクスペリエンスをカスタマイズできます。

あるプロジェクトで社内外を問わずコラボレーションするには、コミュニティのメンバーと作成したダッシュボードを共有することも可能です。

SIMULIA WORKSとは、3DEXPERIENCEプラットフォームで利用できるVirtual+Realityアプリ群に含まれるSIMULIAブランド製品をSOLIDWORKSをご使用の皆様にもご提供していこうとするSOLIDWORKSの戦略の1つです。利用可能なシミュレーション アプリは、V+Rマイ シミュレーション アプリ(V+R My Simulation Apps)セクションにまとめられます。

非線形問題を解析する場合、SOLIDWORKSデスクトップをご使用の皆様のソリューションは、SOLIDWORKS Simulation Premiumです。Simulation Premiumを使用して、非線形スタディを実行した経験はありますか? コメントに多いのが、「計算しているのかしていないのかわからないなぁ」「非線形は時間がかかるね」「計算できなかった場合にどのオプションを変更したら良いのかヒントが無い」などです。そのため、もう少し拡張機能を持つツールを購入する必要があるのではないか、もっと非線形解析を速く計算終了させたい、という切実なお客様からの声がありました。


SOLIDWORKS Simulationは非常に使いやすい解析ツールです。この使いやすさをそのままに、もっと堅牢な非線形ソルバーを利用できる。そのコンセプトの基に、SOLIDWORKS デスクトップのワークフローとクラウドベースの3DEXPERIENCEプラットフォーム上で稼働するAbaqus(SIMULIAブランド製品)テクノロジーを統合したアプリをご紹介しましょう。

下のシャーシ フレーム モデルは、SOLIDWORKS Simulation デスクトップで非線形解析による3点曲げスタディを実行済みです。この試験方法は、一般的に用いられる製品の曲げ強度を判定する方法で、下面を2つの円筒 ロッドで支持し、上面の円筒ロッドを押すことで測定します。一見、静解析も解決できるのでは、と思われる読者の方もいらっしゃると思いますが、実は、この問題は、解析ではかなりハードルの高い非線形解析問題なのです。何故なら、厳密に言えば、円と直線の接点は、「点」だからです。物理現象をシミュレーションするために、材料非線形、幾何非線形および接触の3つの非線形性が考慮されるべきです。シャーシの材料は耐衝撃性の高いアクリルで、「バイリニア型」材料として設定しました。バイリニア型材料とは、降伏応力σYを超えると、弾性係数が変り、荷重を除荷しても、ひずみが残るよう自動的にモデル化される非線形材料を言います。弾性領域はヤング率(E)を参照してモデル化されます。

SOLIDWORKS Simulationで設定した解析条件は、下図の通りです。使いやすいユーザーインターフェイス(UI)で誰でも直感的に操作できます。この解析では、4節点四面体要素を用いて初期解析結果を出しました。


解析結果は上の図のとおりです。von Mises応力の最大値は約51.2MPa、最大変位は21.087mmとなりました。計算時間は合計で約19分。

高次要素(10節点四面体要素)を使用して計算すると、計算結果に相違が生じたため、ここで、Abaqusソルバを試してみることに。ここで検証したいことは2つ。1点めは、この問題はより高度なテクノロジーでもっと速く計算できるのか、より高次の要素を使うとどうなるのか、ということ。2点目は、SOLIDWORKS Simulationから3DEXPERIENCEプラットフォーム上で稼働するSIMULIAWORKSアプリへの移行のスムーズさと、簡単さ、です。

SOLIDWORKS SimulationからSIMULIAWORKSアプリにアクセスするには、いくつかの方法があります。まずは、SOLIDWORKS製品から3DEXPERIENCEプラットフォームにアクセスし、 3DEXPERIENCEプラットフォーム上のアプリにアクセスする方法(3DEXPERIENCE Platform アドインを使用時)。ここでは、SOLIDWORKS Simulationで設定した解析条件を再びSIMULIAWORKSのアプリでやり直す時間を省きたいので、「自動転送機能が無いのか」を探しました。すると、下図のようにアドインの3DEXPERIENCE Simulation Connectorが使用できました。

アドインが認識されると、SOLIDWORKS Simulationで設定された線形静解析または非線形解析の条件設定はスマート検出され、下図のようにタスク パネルに表示されます。さらに、SOLIDWORKS Simulationの設定のうち、どの項目がSIMULIAWORKSでサポートされ、自動転送されるのかが表示されます。材料、固定、結合、荷重、メッシュに関するほぼすべての情報が自動的にマッピングされます。

やらなければならないことは、右下のシミュレーションを作成(Create Simulation)をクリックすることだけです。


3DEXPERIENCEプラットフォーム上のSIMULIAWORKSアプリに条件設定が転送され、適用されます。簡単に使えて直感的に操作できるだけでなく、余分な条件設定が不要で時間を節約できます。アプリのインターフェイスには、3つの重要な要素があります。

その前に、この記事では、英語版を使用して画面キャプチャしているため、「UIは英語なの?」と思われている読者もいらっしゃるかもしれません。もちろん、日本語UIはサポートされていますのでご安心下さい。

1.履歴ツリー:形状、荷重・境界条件、メッシュ、結果などすべての構成要素を表示するビジュアル ツリー
2.アクション バー:すべての機能とコマンドにアクセス
3.アシスタント パネル:シミュレーション データにアクセスするアシスタント パネルは、SOLIDWORKS Simulationのシミュレーション アドバイザーに似ており、シミュレーションに必要なすべての構成要素の手順をガイドします。このパネルを利用すると、ユーザー インターフェイスにすぐに慣れることができるでしょう。

Feature Manager UI(フィーチャーマネージャーUI)は、SOLIDWORKS SimulationのUIと若干異なりますが、シミュレーション機能の編集・非表示・削除・含む/除外などのワークフローは変わりません。


オプションの多彩な接触オプションを指定したい場合は、下図のように「接触プロパティ1」の行をダブルクリックします。対応するダイアログ ボックスが開きます。

 

SIMULIAWORKSアプリを使った結果、解析時間はわずか7分。SOLIDWORKS Simulationによる計算所要時間のほぼ半分で済みました。von Mises応力の最大値は約45MPa、最大変位は20.5mm。この結果の違いをさらに検証するためには、Abaqusのサポートするメッシュタイプやメッシュ改善機能、接触オプションに関するテクニックをもっと使うべきでしょう。計算時間が、わずか7分なのですから、2回、3回非線形解析を実行するのも苦にはなりません。

アプリに関する詳細については、私の同僚のReza Tabatabaiが紹介する下の動画をご覧ください。

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SOLIDWORKS Japan

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