構造解析

解析機能

静的構造解析

  • 線形静的解析
  • 非線形静的解析
    • 材料非線形
      弾塑性、超弾性、粘弾性、粘塑性、クリープ、コンクリート(※1)、鋳鉄(※1)、スウェリング(※1)、形状記憶合金(※1)
    • 幾何学的非線形
      大ひずみ、大変形、スピンソフトニング(※1)
    • 要素非線形
      接触要素(面−面、点−面、点−点(※1)、剥離(※1))、非線形バネ要素(※1)、非線形ダンパー要素(※1)、コンビネーション要素(※1)、ボルトプリテンション要素、ガスケット要素、インターフェース要素(剥離)(※1)

動的構造解析

  • 線形動的解析
    • モーダル解析
      モーダル解析
      初期応力を考慮したモーダル解析
      周期対称モーダル解析
      大変形モーダル解析
    • 周波数応答解析
      周波数応答解析
      初期応力を考慮した周波数応答解析
    • 時刻歴応答解析
    • スペクトル応答解析
    • ランダム応答解析
    • モード合成法(CMS) (※1)
    • ローターダイナミクス (※1)
  • 非線形動的解析
    • 時刻歴応答解析

座屈解析

  • 線形(固有値)座屈解析
  • 非線形座屈解析

疲労解析

  • 応力と寿命/ひずみと寿命の関係(S-N曲線)に基づく手法 (※2)
    (ANSYS Fatigue Moduleが必要です)
    • 応力寿命疲労(高サイクル疲労)
    • ひずみ寿命疲労(低サイクル疲労)

その他の解析機能

  • 破壊解析 (※1)
  • 剛体運動解析 (※3)
  • 2D/3Dリゾーニング(※1)
  • リモート解析(※4)
(※1) ANSYS Mechanical APDL環境で利用可能な機能です。
(※2) ANSYS Fatigue Module または ANSYS nCode DesignLife が必要です。
(※3) 陽解法を使用する場合はANSYS Rigid Body Dynamicsが必要です。
(※4) Workbench 環境での ANSYS Mechanical(Samcef ソルバーおよび ABAQUS ソルバーを除く)、ANSYS Mechanical APDL、陽解法動解析(ANSYS Autodyn および ANSYS Explicit STR)をサポートしております。

適用事例

ANSYS Mechanical によるスロッシングの解析事例

スロッシングとは、容器内の流体振動が、容器(構造物)の振動状態に影響を与える現象です。 内部に水が入っている貯水タンクが、水の影響により振動挙動が変化する様子(スロッシング現象)を観察できます。
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はんだの濡れ上がり形状を使用したクリープ解析

流体解析ではんだの濡れ上がり解析(自由表面解析)を実施し、解析結果からはんだの自由表面形状を元に、はんだ領域の再構築を行った事例です。再構築したはんだ領域でクリープ解析を行い、より実形状に近い状態で解析しています。
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基板のランダム振動解析

輸送時に基板が受ける様々な周波数成分を含んだ不規則振動に対する応答を評価しています。
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塑性発熱を考慮した伝熱-構造連成解析

円柱のツールが基板上を移動した際の摩擦熱および塑性発熱を考慮した直接連成による熱応力解析例です。
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非線形アダプティビティによる3Dリメッシング

非線形アダプティビティによって、要素のひずみや接触状態など、ある一定の判定基準に従って解析中に自動的に要素の細分化を行なう事が可能です。この機能は主に大変形問題の精度向上を実現する上で役に立ちます。
非線形アダプティビティによる3Dリメッシング

摩擦を考慮したゴムローラーの接触解析

ローラを紙に押し付けながら回転する事により、摩擦力によって紙がスライドする挙動を観察しています。モデルを2Dで作成する事で、計算コスト低減を図っています。結果表示やアニメーションは、擬似的に3D形状として出力する事も可能です。
摩擦を考慮したゴムローラーの接触解析

ANSYSによるモーターの連成解析事例

「ANSYS」製品を活用して、モータの温度上昇による永久磁石の減磁や、振動による音の問題をシミュレーションした解析事例を紹介します。
ANSYSによるモーターの連成解析事例

CFRP織物複合材料への樹脂含浸成形(RTM)解析

CFRP(炭素繊維強化プラスチック)をRTM(樹脂トランスファー成形)法で成形した際の自動車のドアトリムについて解析事例を紹介します。
CFRP織物複合材料への樹脂含浸成形(RTM)解析

風力タービンブレードの応力解析と振動解析

風力タービンブレードの性能評価として構造強度や振動特性を予め予測しておくことは非常に重要です。多大な労力とコストがかかるブレードの強度試験や振動試験をできるだけ効果的に実施するためには、FEMによる構造解析が有効です。ここでは、複合材の影響まで考慮したブレードの応力・振動解析の事例をご紹介いたします。
「風力タービンブレードの応力解析と振動解析」の詳細

ブラケット補強部のサブモデリング解析による応力評価

ブラケット補強部のサブモデリング解析のご紹介です。
「ブラケット補強部のサブモデリング解析による応力評価」の詳細

表面欠陥のあるパイプジョイントの破壊解析

表面欠陥のあるパイプジョイントについて破壊解析をおこないました。
「表面欠陥のあるパイプジョイントの破壊解析」の詳細

ラミネート材の界面における剥離解析

ラミネート材の界面における剥離解析をおこなった事例を紹介します。
「ラミネート材の界面における剥離解析」の詳細

2段歯車による噛み合わせの接触解析

駆動歯車と2段歯車、従動歯車の構成による噛み合いの接触解析の事例です。
「2段歯車による噛み合わせの接触解析」の詳細

タービン回転軸の危険回転速度算出した解析事例

タービン回転軸のローターダイナミクス解析事例となります。複素固有値解析を行う事により、振れ回り振動モードの表示やキャンベル線図による危険回転速度の検出といった結果処理も可能です。
「タービン回転軸の危険回転速度算出した解析事例」の詳細

Oリングの密封(漏れ止め)解析

Oリングを装着して流体を密封し、流体圧力を負荷したときのOリングが変形する様子を解析しています。溝の中のOリングが圧力で押される方向へ動き、溝のすきまにOリングの一部がはみ出しを起こす様子が観察できます。
「Oリングの密封(漏れ止め)解析」の詳細

粘弾性樹脂材料のプレス成形解析

超弾性と粘弾性を組み合わせて、応力緩和特性を持つゴム材料の解析を行っています。プレス中に応力が緩和し、プレス後も変形したままになります。
「粘弾性樹脂材料のプレス成形解析」の詳細

プレス成形圧を考慮した金型強度・たわみ解析

プレス成形時の金型の強度およびたわみを設計段階で評価することは重要です。事例は金型締結部におけるボルトを考慮した場合としない場合を比較した結果です。ボルト締結部をモデル化したボルトプリテンションを考慮すると、たわみ量は大きくなり危険側の解析となることがわかります。
「プレス成形圧を考慮した金型強度・たわみ解析」の詳細

温度サイクル試験によるはんだ接合部のき裂進展解析

はんだ接合部のき裂進展マクロを利用し、温度サイクル下における非線形ひずみ振幅から Manson-Coffin 則とマイナー則を適用した上、サイクル荷重における寿命を算出したり、き裂進展の様子を確認することが可能です。
「温度サイクル試験によるはんだ接合部のき裂進展解析」の詳細

太陽電池パネルフレームの応力解析

太陽電池パネルフレーム構造に対して構造建築法規で定められた積雪荷重,設置作業者の踏み込みを想定した歩行荷重,夏季/ 冬季における構造内温度差等による構造の応力状態を評価しています。
「太陽電池パネルフレームの応力解析」の詳細

ガスケットを含んだフランジの応力解析

ガスケットを考慮した、フランジの非線形構造解析の事例です。
「ガスケットを含んだフランジの応力解析」の詳細

Nitinol(ニッケル-チタン合金)ステントの変形解析

人体の管状部を管腔内部から広げる医療用ステントでは、素材としてNitinol(ニッケル-チタン合金)などの形状記憶合金(SMA)が利用されることがあります。ここでは、簡易的なステントモデルを用意し形状記憶合金の超弾性効果を考慮した 解析事例をご紹介します。
「Nitinol(ニッケル-チタン合金)ステントの変形解析」の詳細

ゴム材料の周波数応答解析〜周波数に依存した剛性と減衰の考慮〜

防振ゴムと金属フレームの振動解析の事例です。
ゴム材料のパーツに粘弾性材料を割り当て、周波数応答解析を行いました。フレームの固有モードに着目し、加振時の応答を評価しています。
「ゴム材料の周波数応答解析〜周波数に依存した剛性と減衰の考慮〜」の詳細

はんだ亀裂進展解析

はんだの熱サイクル疲労寿命を予測した事例です。はんだに弾塑性材料とクリープ材料を割り当て、熱サイクル荷重を負荷した際の非線形ひずみ振幅より疲労寿命を予測しています。
「はんだ亀裂進展解析」の詳細

ボルトのネジ山簡易モデリング手法

少ないメッシュ数でボルト締結部の挙動を精度良く計算するために、ANSYSでは、ネジ山の簡易モデリング機能を搭載しています。本事例では、ネジ山の詳細モデル、新簡易モデル、MPC接触モデルにて解析結果と計算速度を比較しています。
「ボルトのネジ山簡易モデリング手法」の詳細

テールライト取付位置のバラツキによる弾性変形を考慮した構造解析

製造工程によるバラツキを考慮しない形状のCADデータよりも、取付位置の誤差を考慮する事で精度の良い評価を行う事ができます。事例として、自動車のテールライトユニットの取付における安全率の検証をご紹介します。
「テールライト取付位置のバラツキによる弾性変形を考慮した構造解析」の詳細

アルミ缶の耐圧シミュレーション(情報提供:アサヒビール株式会社様)

ANSYS Mechanicalを用い、アルミ缶が高温に曝されると内圧が上昇し、缶底が膨れ上がる「バックリング」という現象を数値的に解析・検証した例です。
「アルミ缶の耐圧シミュレーション」の詳細

Gursonモデルによる金属の空隙を考慮した解析

Gursonモデルを利用した、金属の空隙を考慮した構造解析の事例です。
「Gursonモデルによる金属の空隙を考慮した解析」の詳細

錠剤の成形シミュレーション(粉体の圧密解析)

粉体を連続として表現して錠剤の成形過程をシミュレーションしています。 その結果として、打錠後の密度分布や残留応力などを確認し、成形後の割れや欠けに与える影響を検討しています。
「錠剤の成形シミュレーション(粉体の圧密解析)」の詳細

かしめ加工解析

2次元モデルによるかしめ加工解析です。
「かしめ加工解析」の詳細

パイプ曲げ塑性加工解析

3次元モデルによるパイプ曲げ塑性加工解析です。
加工条件が不適切だったため、シワが発生している様子が観察できます。
「パイプ曲げ塑性加工解析」の詳細

ワイヤ曲げ塑性加工解析

3次元ビーム要素を使用したワイヤ曲げ加工解析です。
加工後にスプリングバックする様子が観察できます。
「ワイヤ曲げ塑性加工解析」の詳細

ワイヤ巻きつけ加工解析

円筒にワイヤを巻きつけた事例です。
「ワイヤ巻きつけ加工解析」の詳細

圧延加工解析

2次元モデルによる圧延加工解析です。
「圧延加工解析」の詳細

圧入加工解析

2次元軸対称モデルによる圧入加工解析です。
「圧入加工解析」の詳細

深絞り加工解析

2次元軸対称モデルによる深絞り加工解析です。
「深絞り加工解析」の詳細

引き抜き加工解析

3次元モデルによる引き抜き加工解析です。
丸型断面形状が加工により六角断面形状に変化する様子が観察できます。
「引き抜き加工解析」の詳細

高速で動作するハードディスクの磁気ヘッドの位置決め

高速で動作するハードディスクの磁気ヘッドの振動を抑え、ディスク半径方向に振動しないような支持アームの最適な形状を算出した事例です。
「高速で動作するハードディスクの磁気ヘッドの位置決め」の詳細

封止液晶の体積変化によるスマートフォンの液晶パネルの変形解析

液晶領域の体積よりも封止された液晶の体積が大きい場合、または少なかった場合、ガラスパネル間の距離は変化しますが、その変化量を解析にて求めることが可能です。
「封止液晶の体積変化によるスマートフォンの液晶パネルの変形解析」の詳細

液晶タッチパネルにタッチした状態の応力解析

ガラスパネルをタッチした際に発生する変形に対して、封止された液晶の非圧縮性による流体と構造体の相互作用を考慮することは重要です。そこでガラスパネル間の流体領域に静止流体要素を考慮した解析事例をご紹介いたします。
「液晶タッチパネルにタッチした状態の応力解析」の詳細

工作機械のマシニングセンタ主軸の振動解析

ANSYSのロータダイナミクス解析機能を使用し、工作機械のマシニングセンタ主軸の回転振動解析を実施しています。これにより回転機機械の危険回転速度を予測することができます。
「工作機械のマシニングセンタ主軸の振動解析」の詳細

液晶タッチパネルの接触解析

非線形材料を使用した場合、ひずみや応力の最大値は必ずしも最終時間であるとは限りません。そこで指を模擬した剛体モデルを液晶パネルに押し付けながらスライドさせる解析事例をご紹介いたします。
「液晶タッチパネルの接触解析」の詳細

弾塑性材料を考慮したパイプ曲げ解析

パイプ曲げによる応力状態を把握する構造解析の事例です。パイプ部材の材料物性には弾塑性を考慮しています。
「弾塑性材料を考慮したパイプ曲げ解析」の詳細

締め付け力によるボルトの応力分布

ボルトを締め付けた場合、ボルトの締め付けによって変形が生じます。本事例は、ボルトの締め付けによる変形をボルトプリテンション機能を用いてシミュレーションした構造解析事例です。
「締め付け力によるボルトの応力分布」の詳細

粘弾性-超弾性材料を利用したラバーブッシュの応力分布

自動車の足廻り部品などに利用されるラバーブッシュに発生する応力をみた構造解析事例です。ブッシュ部分の材料物性には超弾性と粘弾性を組合わせた材料を定義しています。これにより、ラバー特有の非圧縮性と、粘性の影響を考慮した時系列での評価が可能となります。
「粘弾性-超弾性材料を利用したラバーブッシュの応力分布」の詳細

自動車足廻り部品の応力解析

自動車の足廻り部品の応力解析により、高負荷領域を発見し、設計変更等の対策に役立てることが可能です。
「自動車足廻り部品の応力解析」の詳細

鋼板のローラ圧延解析

モデルは、段付きのローラを使用しています。鋼板には、塑性を考慮し、ローラーと鋼板の間には、摩擦を含めた接触を定義しています。
「鋼板のローラ圧延解析」の詳細

オーバーヘッドバルブエンジンの運動解析

オーバーヘッドバルブエンジンの動きをシミュレーションした弾性体と剛体の運動解析です。
「オーバーヘッドバルブエンジンの運動解析」の詳細

ラバーブーツの非線形構造解析

ラバーブーツの中にシャフトが挿入されています。シャフトを押し込んでから倒したときの変形および応力状態を観察します。
「ラバーブーツの非線形構造解析」の詳細

ブレーキ鳴き解析

ディスクロータとパッドの滑りにより起こる自励振動のブレーキ鳴きの解析事例です。パッドの摩擦を考慮したモーダル解析では剛性が非対称マトリクスとなるため複素固有値解析を実施します。これによって系が不安定なモードを抽出することができ、鳴き問題の解決に大きく役立ちます。
「ブレーキ鳴き解析」の詳細

補強材を考慮したタイヤの線形構造解析

補強材の特性を考慮した上で、タイヤの強度を求めた構造解析です。スミア補強要素(REINF要素)を用いて補強材をモデリングしています。
「補強材を考慮したタイヤの線形構造解析」の詳細

ブラケットの固有値解析

ブラケットの固有値解析です。アニメーションは、1次モード図(変位コンタ)を表示しています。
「ブラケットの固有値解析」の詳細

遠心圧縮機インペラの振動解析

遠心圧縮機インペラにおける振動解析事例です。周期対称性を持つ構造は、周期対称機能を使用することで効率的な解析が可能になります。 本機能は静解析、モーダルおよび周波数応答解析に対応しています。代表的な周期対称構造物はタービン、ローター、ファンなどが挙げられます。
「遠心圧縮機インペラの振動解析」の詳細

マイクロガスタービン発電機のローターダイナミクス解析

ディスク位置に存在するアンバランスマスによる不釣合い応答を解析した事例です。操作性に優れたANSYS Workbench 環境で、ジャイロ効果まで考慮した詳細な解析が行えます。
「マイクロガスタービン発電機のローターダイナミクス解析」の詳細

燃料電池におけるエンドプレートの形状最適化

エンドプレートの薄肉化の事例です。ANSYS は、構造解析の結果から薄肉化が可能な部分を自動的に判定し、表示することができます(位相最適化)。
「燃料電池におけるエンドプレートの形状最適化」の詳細

薄板の成形

薄板の成形をシミュレーションした構造解析です。アニメーションは、相当応力コンターを表示しています。
「薄板の成形」の詳細

キーボードの飛び移り構造解析

ゴム等の超弾性材料を用いた場合、3種類の非線形性を含んだ解析となります。キーボードのキーを押し込む事によるドーム形状の変形解析事例をご紹介いたします。
「キーボードの飛び移り」の詳細

歯顎部の応力解析

  歯顎部の応力解析です。
  「歯顎部の応力解析」の詳細

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