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モデルを見直す

解析精度の向上、計算速度の向上を図るため以下の項目を検討します。

 

対称条件の利用

モデルの構造と解析条件に対称性がある場合は、対称条件を設定し状況に応じて1/2モデル、1/4モデル、軸対称モデルを
利用することで、計算速度を維持しつつメッシュ ボディを四面体または三角形の要素に分割したもの。小さな要素ほど精度が良いが、計算時間が長くなる。を細かくすることができ解析精度の向上が図れます。

また、メッシュを細かくしなければ元のモデルに対して計算速度の向上が図れます。

 

ここで対称条件とは、対称であることから満たす事が予想される境界条件 力、温度、電圧など、ボディの境界(トポロジ)に与える条件を指します。たとえば下に示した1/2モデルの応力解析は、

対称面がY軸に垂直な為、対称面はY方向へ変位しない事が予想されます。その為、Y方向変位を０に固定する境界条件

が、この解析における対称条件になります。その下に示した1/4モデルの場合であれば、Y軸に垂直な面に対して、Y方向固定の境

界条件が対称境界になり、X軸に垂直な面に対しては、X方向固定の境界条件が、対称条件になります。

このように、対称条件はモデルに応じて、適切な境界条件を設定する事になります。（例：電磁波解析　例題１７）

「対称面」の境界条件を使用する場合は、自動で各解析に応じた境界条件を設定することができます。(例：熱応力解析 例題7)
 

• 1/2モデルの例
  
  対称面でモデルを２つに分割し、対称面に境界条件 を設定します。
  
   

  全体モデル		１/２モデル

 

 

• 1/4モデルの例
  
  対称面でモデルを４つに分割し、対称面に境界条件を設定します。
  
   

  全体モデル		１/４モデル

 

• 軸対称モデルの例
  
  断面をモデル化します。２次元軸対称モデルはZ軸を対称軸としXZ平面で作成します。
  
  

  全体モデル		対称軸モデル

対称条件を利用した結果の例

下記の図は応力解析で対称条件を利用して計算した例です。

変位のコンター 等高線図を表示しています。
 

対称性を利用した解析では、正しい解を得る為、結果に係数を掛ける場合があります。

例えば、反力 一部が拘束された構造物において何らかの荷重が印加された場合に、拘束部において発生する反発する力については下記の例のように1/2モデルでは2倍、1/4モデルでは4倍することで全体モデルの結果が得られます。

 

全体モデル	１/２モデル	１/４モデル
反力 -０.０１３６[N]	反力 -０.００６８[N]	反力 -０.００３４[N]

 

２次元モデルの利用

モデルの断面を取り出して２次元モデルで解析が実行できる場合は、計算速度を維持しつつメッシュを細かくすることができ解析精度の向上が図れます。
また、メッシュを細かくしなければ元のモデルに対して計算速度の向上が図れます。
 

• 2次元モデルの例
  
   

  全体モデル		2次元モデル

 

モデル化方針の見直し

解析にあまり影響しない部分を省略または簡略化し、その分だけ着目箇所のメッシュを細かくすることで解析精度の向上を図ります。

また、解析対象を限定することで計算速度向上にも寄与します。