連成解析の手法

ANSYS は構造・伝熱・磁場・電気・流体などの複数の場を組み合わせた高度な解析が可能です。解析手法は大きく2つに分かれており、各場の解析を組み合わせて、連成場の解を求めるシーケンシャル連成と1 回の解析で複数の場を解くダイレクト連成があります。

連成解析ソルバー マルチフィールドソルバー

幅広い連成解析を行うために、マルチフィールドソルバーを装備しており、片方向・双方向のシーケンシャル連成やダイレクト連成など、高度な解析を行なうことが可能です。
マルチフィールドソルバーは、さまざまな種類の連成解析問題で利用でき、シーケンシャルな連成解析をより効率的に解析する自動化機能を持つソルバーです。解析分野ごとに適切なメッシュを用意し、荷重マッピング機能により解析時間の短縮をはかることができます。

【用語解説】
片方向連成:シーケンシャル連成の1つの手法で、一つの物理現象の解析結果を他の物理現象の荷重条件として利用して行う解析方法です。 片方向であるため一方的な情報の伝達しか行わず、後に続く解析の結果は先に行った解析に影響しないとみなすことが前提となります。この手法は手順が容易で多くの連成解析に利用されます。

双方向連成:シーケンシャル連成の1つの手法で、一方の解析結果を、他方の解析の荷重条件として互いに解析結果のデータをやり取りして、繰り返し行う解析方法です。 個々の解析は独立していますが、双方向でデータをやりとりするため片方向連成よりも精度の高い解析が実施できます。

ダイレクト連成:個々の解析結果をやりとりせず、計算の段階で連成を行う手法です。

片方向シーケンシャル連成の例

連成場
解析場1 → 解析場2
伝熱 - 構造
伝熱解析による温度分布 → 構造解析の温度荷重
磁場 - 構造
磁場解析による磁気力 → 構造解析の力荷重
静電場 - 構造
静電場解析によるクーロン力 → 構造解析の力荷重
磁場 - 伝熱
動磁場解析による過電流密度 → 伝熱解析のジュール発熱荷重
定常電流 - 伝熱
電流解析による電流密度 → 伝熱解析のジュール発熱荷重
定常電流 - 磁場
電流解析による電流密度 → 磁場解析の電流密度荷重
流体 - 構造
流体解析による静圧 → 構造解析の圧力荷重
磁場 - 流体
磁場解析によるローレンツ力 → 流体解析の物体力

双方向シーケンシャル連成の例

連成場
解析場1 ← → 解析場2
磁場 - 構造
磁場解析による磁気力 → 構造解析の力荷重
磁場解析モデルの変形 ← 構造解析での変形量
静電場 - 構造
静電場解析によるクーロン力 → 構造解析の力荷重
静電場解析モデルの変形 ← 構造解析での変形量
電流 - 伝熱
電流解析による電流密度 → 伝熱解析のジュール発熱条件
電気抵抗率の温度依存性 ← 伝熱解析での温度分布
流体 - 構造
流体解析による静圧 → 構造解析の圧力荷重
流体領域の形状変化 ← 構造解析での変形量
伝熱 - 構造
伝熱解析による温度分布 → 構造解析の温度荷重
接触熱抵抗の追加 ← 構造解析による接触の発生
磁場 - 伝熱
動磁場による過電流密度 → 伝熱解析のジュール発熱条件
電気抵抗率の温度依存性 ← 伝熱解析での温度分布

可能なダイレクト連成の組み合わせ

伝熱−構造、電流−伝熱、電流−伝熱−構造、電場−構造、圧電、圧電−伝熱、圧電抵抗

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