「SpaceClaim」を利用したANSYS解析用モデリング

SpaceClaimは、イメージした3次元形状を素早く・簡単に・そして直感的にモデリング可能な革新的3次元ダイレクトモデラーです。ダイレクトモデリング手法により、フィーチャーや履歴、幾何拘束の概念にとらわれない直感的な操作で3次元形状を作成・編集できるようになります。
本稿では、SpaceClaimを、ANSYSの解析用モデリングツールとして使用する際の代表的な便利機能をご紹介します。

SpaceClaimを利用したANSYS解析用モデリング

中立面作成

薄板モデルをシェル要素で解析するために必要となる中立面を容易に作成できます。中立面の作成は

  1. [中立面]ツールでオフセット面のペアを選択
  2. [完了]ツールガイドをクリック
の2ステップで可能です。
オフセット面のペアを選択するには、次の2つの方法を使い分けることができます。
  • オフセット面のペアをクリックして選択
  • 指定した厚さ範囲に収まるオフセット面のペアを一括選択
オプションパネルにて[サーフェスの延長]にチェックしておくと、中立面作成時にサーフェスが隣接する中立面まで自動的に延長され、通常は中立面間の接合がきれいになります([サーフェスの延長]オプションはデフォルトで有効になっています)。大規模/複雑なオフセット厚を持つモデルやテーパーの付いた形状についても、中立面を作成できます。

共有トポロジー

SpaceClaimで共有トポロジーの設定を有効にすることで、アセンブリモデルの複数ボディをマルチボディパーツにまとめ、節点を共有する有限要素モデルとすることができます。
ANSYS 12.0以降のWorkbenchとの連携では、トップコンポーネントの共有トポロジーの設定を有効とすれば下位のコンポーネント全てが有効となるようになりました(ANSYS 11.0では1階層までが有効)。よって、12.0以降のバージョンのANSYSをご利用の場合、全体を共有トポロジーとする場合は1回の設定だけで有効にすることができます。

また共有トポロジーは、中立面モデルの場合にも使用します。モデル上は、面同士が接合している状態にあるだけで境界共有していません。そこで共有トポロジーの設定を有効にすると、節点を共有した剛結合の有限要素モデルを作成することができます。

複雑に入り組んだフィレットの削除

解析モデルを作成する場合には、解析に影響しない意匠形状を削除して簡易化することが必要になることもあります。一例として、解析用モデル編集の代表的な処理である、フィレット削除についてご紹介します。

フィレットを削除するには、[フィル]ツールで削除する方法が一番簡単な方法です。しかし、複雑に入り組んでいるなど、単純に削除ができない場合があります。このような場合、削除できない要因となる箇所に[球]ツールを用いて球をかぶせるアプローチが効果的です。削除したい形状の全体を覆うようにして一括処理、または、局所的に球をかぶせ、周囲の単純なフィレットから徐々に除去、いずれの方法も可能です。図のように[球]ツールと[フィル]ツールを組み合わせて作業します。

[ラウンド]ツールを使う方法もあります。フィレットの長手方向で削除可能な領域を細切れに削除することで複雑な箇所を孤立させ、最後に複雑に入り組んだ箇所を削除するという方法です。[面分割]ツールと[フィル]ツールの組み合わせと同じですが、[ラウンド]ツールのみで作業ができます。

パラメータ設定

SpaceClaimでは、SpaceClaimにより最初から作成したモデルの他、外部CADモデルや中間フォーマットから取り込んだモデルについても、任意にパラメータを設定することができます。これにより、マルチCAD環境でのパラメータスタディなど、データ活用をサポートします。

その他の機能

  • ジオメトリの修正:欠落面やギャップの検出を自動的に行い、個別にまたは一括で修正する機能です。
  • ボリューム抽出・エンクロージャ:磁場解析・流体解析のような場の解析用モデルを作成する機能です。
  • 面分割:スケッチモードで面上に作図するだけで領域を作成できます。[面分割]ツールでの領域作成も可能です。
  • 名前選択:ボディや面をグループ作成しておくと、ANSYSWorkbenchにおいてジオメトリ選択を名前選択(グループ)で扱うことができるため、定義作業が容易になります。パラメータスタディや最適化を行う際に便利です。
  • ANSYSとのデータ連携:材料データ・ビームのモデリング(断面形状)・スポット溶接・パターンや寸法のパラメータ設定などについて、SpaceClaimでの定義がANSYS Workbenchに転送されます。

このように、SpaceClaimを使うことで解析準備の多くの作業が可能となります。トライアル版体験セミナーをご用意していますので、この機会にぜひ一度お試し下さい。


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