生産技術のためのAnsysシミュレーション

はじめに

生産技術分野へのシミュレーションの活用が広がってきています。日本能率協会JMAマネジメント研究所が実施した調査 ^1） によると、シミュレーションは生産技術“新3種の神器”に数えられ、約7割の企業が拡大の方向で取り組んでいるとされています。
ここでは生産技術に関連するAnsysの解析例をいくつかご紹介いたします。

塑性加工シミュレーション

引き抜き加工

3次元（1/2対称）モデルによる引き抜き加工解析です。引き伸ばされた後の形状を予想して、軸方向に密にメッシュを作成することで、要素アスペクト比が悪くならないように工夫しています。

引き抜き加工
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パイプ曲げ

3次元モデルによるパイプ曲げ塑性加工解析です。1/2対称モデルとし、さらにパイプ以外は剛体としてモデル規模を抑え、効率的な計算を実施しています。不適切な加工条件では内側にシワがよってしまう様子が確認できます。

パイプ曲げ
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ワイヤ曲げ

ローラーにワイヤを巻きつける解析です。ワイヤをビーム要素とすることで効率的な計算を実施しています。ビームは形状としては半径をもたないただの「線」なので、そのままでは中心軸で接触してしまいます。ビームの径を考慮するため、Ansysの機能である「接触面オフセット」を設定し、ビーム外形にて接触するようにしています。

ワイヤ曲げ
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溶接シミュレーション

スポット溶接

スポット溶接は電極を通電、加圧する事により電極直下の金属材同士の接合部分をジュール発熱によって溶融させ、溶解した部分を冷却凝固させることで材料を接合させる溶接手法です。
Ansysではこれらの電流、圧力、熱という物理現象を連成解析で…