Automated CAE Modeling from CAD プリプロセッサ 高品質メッシュコントロール SimLab は、全世界の輸送機器メーカー 55 社および電機メーカー 7 社で ドイツ：15 社、 アメリカ：12 社、 イタリア： 愛用されています。 （日本：25 社、 *2010 年 12 月現在 7 社、その他：3 社）* 他 S/W 比較 , FE モデリング時間を 1/10 以下に短縮 エンジン強度 １ケ月 ３日 ドライブトレイン １週間 ５時間 ３日 クランクシャフト ２時間 バルブシートメッシュコントロール アイソラインメッシュコントロール 円筒面には周方向の分割数と軸方向の分割数を、円環には半径方向の 分割数を指定するだけで、 マップドメッシュが作成されます。 特定箇所に、 平均要素長ではなく、 一定の要素ピッチのみでメッシングす る必要がある場合に、基準点と方向を決め、正確に指定サイズになるよ うにメッシングするためのコントロールです。 ブロックで領域作成 平面で領域作成 ピストン １日 １時間 １週間 ブレーキングシステム ６時間 NVH（P/T） ２週間 SimLab は大規模モデルを軽快に操作しながら、驚異的なスピードで高 品質の FE モデルを作成できます。失敗のない CAD インポート能力、ロ バストなメッシュ作成エンジンと抜群のアセンブリモデル作成能力が揃 っているため、CAE の自動化が可能なプリポストシステムです。 円筒でパーティション作成 １日 上記 FE モデリング時間は CAD インポート、形状修正、メッシング、LBC 作成時間を含みます。 フィレットメッシュコントロール フィレットの周方向を分割数かフィーチャーアングルで分割し、フィレッ トに沿う方向は要素サイズを指定してマップドメッシュを作成するメッ シュコントロールです。さらに、アスペクト比が指定可能になりました。 特徴 SimLab は超高速、高品質のメッシュ作成エンジンを搭載し、大規模アセ ンブリモデリングに適したフィーチャーベース FE モデラーです。専任者 円筒面 凹フィレット 凸フィレット 平面 が作成したテンプレートを社内で活用することにより、ナレッジ共有が 可能です。 複合エンティティでパーティション作成 CAD ኚ䛧䛺䛔䝎䜲䝺䜽䝖䝸䞁䜽（CAD 変換エラーゼロ） 䝯䝆䝱䞊䛺 CAD 䛻ᑐᛂ フィーチャーベース FE モデリングᶵ⬟‶㍕ 䝯䝑䝅䝳䛻䝆䜸䝯䝖䝸ሗ䜢䝬䝑䝢䞁䜾 フィレットマージメッシュコントロール ᚤᑠ䛺 CAD エラーを自動ヒーリング （超高速、高品質メッシュ） ከᵝ䛺䝆䜸䝯䝖䝸ಟṇ䠃సᡂᶵ⬟䛸䝰䞊䝣䜱䞁䜾ᶵ⬟ 䝯䝑䝅䝳䛾≧ែ䛷䛥䜎䛦䜎䛺ᙧ≧సᡂ䚸ಟṇ䛜ྍ⬟ テンプレートによるナレッジ共有 大規模䝰䝕䝸䞁䜾䛜ྍ⬟䠄CAD 䛸䝯䝑䝅䝳䛾䜰䝉䞁䝤䝸సᡂྍ䠅 言ではありません。たとえば、フィレットの凹凸が区別できるほか、アセ ンブリモデルからボルトホールをすべて表示、平面を検出することがで きます。 対応 CAD とソルバー CAD のアセンブリファイルがダイレクトに取り込めます。また、CAD 起 原のモデルとソルバーファイルとのアセンブリモデル作成が可能です。 NX4-6 prt ABAQUS Pro/ENGINEER Wildfire 2-5 prt, asm ANSYS Step 203, 214 iso CAEFEM stp, step bdf, fno, neu LS-DYNA STL Marc VRML wrl MSC Nastran I-deas vtk idi, xpk dat, unv ans Parasolid v11-21 xmt_txt, x_t, x_b AutoCAD k NEi Nastran PERMAS 隣接面表示機能 FE モデル作成時に、メッシュコントロールを定義、荷重境界条件を適用、 dat, t19 RADIOSS 2 ind, inc, odb ADVENTURECluster リージョンメッシュコントロール CAD ダイレクトリンクを使用する場合、 メッシュ作成の前にフェイス分割や マージを行うことができません。FE モデルを構築するには、CAD に存在 しないフェイス作成や、 フェイスマージの必要性が生じます。サーフェス メッシュ作成後に形状を作成すると、 多くの場合リメッシングが必要になり 形状自動認識機能 ます。メッシュ作成以前での領域やパーティション作成を目的に用意して いるのが、 リージョンメッシュコントロールです。利用可能な形状は、平面、 ボルトホール等の円筒面や４辺からなるフェイスは、その形状が自動認 立方体、 円筒で、 それらを併用して様々な形状が作成できます。 識されマップドメッシュが作成されます。トリムされた円筒面等の場合 でも、Specialトグルを使用すれば、マップドメッシュが得られます。 たとえば、平面を２つ使用してボディを切断した１/ ４モデル作成や、複数 の円筒と平面を使用した熱境界作成、円筒でくりぬいてのローカル解析 モデル作成等が挙げられます。 ⮬ື䝦䜻䝃䝯䝑䝅䝱䞊䛸㇏ᐩ䛺ᡭື䝦䜻䝃䝯䝑䝅䞁䜾ᶵ⬟ 䝝䜲䝤䝸䝑䝗䝯䝑䝅䝳సᡂᶵ⬟ CATpart, CATproduct フィレットが細切れになることがあります。フィレットマージコントロー ルを適用すれば、高品質のフィレットメッシュ作成が可能です。 SimLab は CAD よりもフィーチャー検出能力が優れていると言っても過 CAD ᙧ≧䛻ᇶ䛵䛔䛯⮬ືマップド メッシュ作成機能 （ISO） 䝪䝹䝖䝩䞊䝹䚸⟄䚸䝣䜱䝺䝑䝖䚸4 䜶䝑䝆䛛䜙䛺䜛䝣䜵䜲䝇䛺䛹 CATIA V5R16-20 CAD 変換や形状修正を繰り返した場合、または直近形状の影響により、 フィーチャー識別機能（フェイスの場合） bdf, blk, nas, dat, op2 bdf, nas, fno, op2 dat, uci, post あるいは節点や要素セットを作成するために、フェイスやエッジをグル ーピングすることがあります。その際に有効に使えるのが隣接面表示 機能です。ガイドフェイスとリミットフェイス、フィーチャーアングルを使 用して確実にジオメトリを検出することが可能です。 フィレットメッシュコントロール：スペシャルオプション 自動形状近似機能 円筒形フェイスにマップドメッシュを作成したいが、オイルホールがある 場合、または、トリムされた円筒の場合でも強引にマップドメッシュを作 成するコントロールが、 スペシャルオプションです。 CAD に散在する微小面を隣接のフェイスに自動でマージさせ、高品質の メッシュ作成を実現するための機能です。 bdf 3 高度なメッシュ作成 Hex8：40,200 Tet4：88,000 アセンブリモデリング 節点数：63,000 通常のボリュームメッシュ 所要時間：75 秒 節点数：10 万個（2 次） フェイス指定ボリュームレイヤー 対応ソルバー ABAQUS、Nastran、Permas、Ansys、RADIOSS 挙動（Interaction） No Separation、Hard、 Tabular、Exponential、Gap conductance、None 所要時間：90 秒 節点数：12 万個（2 次） トリム Yes または No コンタクト検出 ボディ間、接点セット間、 要素セット間、グループ名使用 コンタクトタイプ 微小すべり、 有限すべり、 タイドコンタクト、 タイ、 グル― プレスフィット 干渉、間隔 微弱ばね Yes または No EQUATION 軸方向、円周方向の拘束式 コンタクトフェイス 平面、円筒面、すべて ハイブリッドメッシュ作成 高熱が発生する部材の熱疲労を解析する場合、熱勾配は境界付近で急 激に変わります。この場合、 境界に薄いヘキサ / ペンタレイヤーを使用す ることで、高精度解析が可能となります。内部はテトラで簡単に埋めら れます。その他、高精度を要する接触解析にも使われています。 レイヤーメッシュ作成 選択したフェイスを指定方向に伸ばして レイヤーを作成するメッシング方法です。 ボリュームレイヤー作成 曲げ剛性が気になる場合、 厚み方向にボリュームレイヤーを作成すること があります。指定したフェイスのみにボリュームレイヤーを作成するため、 節点数と作成時間の増大が少ないのが特徴です。 構造解析用モデル 節点数：47 万個（TET 2 次） 音場解析用モデル コンタクトサイド 上面、下面 コンタクトペア Node to Node、Node to Surface、Surface to Surface その他 摩擦係数、 トレランス、Adjust、 Extension Zone 部品数 54、節点数 210 万、要素数 120 万の大規模モデルのコンタクト設定例 ライナーとシリンダブロック間、 シリンダブロックとベアリングシェル間にはプレスフィットを使用し、Equation として、軸方向を２か所、円周方向を３ か所拘束しています。シリンダヘッドとヘッドボルト間は微小すべりを、 シリンダブロックとヘッドボルト間はタイドコンタクトを適用しています。ガスケ ットとシリンダヘッドはタイドコンタクトを、 ガスケットとシリンダブロックは微小すべりにしています。これらの設定すべてにかかる時間は、 わずか 1 分。 節点数：9,500 個（Quad １次） 熱解析から接触解析まで、高精度を要 する際に使われます。ヘキサやペンタ 要素を作成しづらい部分にはテトラで対 処します。マイナスボリュームができに くいのが長所です。 ラッピングメッシュ作成 オールヘキサメッシュ 共有節点作成 アセンブリモデルにラッピングメッシュを作成する場合、 外郭だけを素早 く取り出し、 必要のない穴や隙間を埋めた後にラッピングをかけるまでの 作業時間はわずか数分。ラッピングの形状再現性が非常に良いのが特徴 です。 ソリッドボルトアセンブリ ボルト作成に必要なパラメータを入力して自動でヘキサおよびテトラボ ルトを作成できます。ボルト形状は４タイプを用意しています。事前に 作成しておいたパラメータファイルをインポートするだけで簡単にボル トが作成されます。しかも、ボルトのプリテンション作成のためのフェイ スが自動で作成されます。その他、座面と雌ネジ部のメッシュを使用し てボルトを作成することも可能です。この場合、ボルトと雌ねじ部間の 節点は２重節点になります。 RBE ボルトアセンブリ RBE2 同士を１本の RBAR でつなぐボルト結合と、RBAR を３つに分けて プリテンションを定義するボルト締結の２種類があります。自動生成可 能なボルトタイプは上図の通りです。 全自動ヘキサメッシュ作成機能（ALL HEX） SimLab の全自動ヘキサメッシュ作成機能は、最大要素長を指定して全自 アセン 動でオールヘキサ要素のメッシュを超高速で作成します。しかも、 ブリモデルの場合でも、 節点を共有させたヘキサ要素を作成することが可 能です。 上図の場合、 コンロッドとブッシュ間、 ロッドとキャップ間、 ベアリングシェ ルとロッド、 キャップ間に共有節点を作成しています。テトラメッシュのよ うな細かいメッシュコントロールが必要ない場合に活用できます。 4 フィレット作成、R 変更、削除機能 サーフェスメッシュ状態で、 ジオメトリを選択してフィレットの作成、R 変更、 削除が可能です。フィレット作成後、 自動で周囲のフェイスをリメッシング してくれるため、 要素品質も抜群です。CAD に戻る必要がありません。 アセンブリモデルのモデル変更をサポート アセンブリモデルの一部品にモデル変更があった際に、FE アセンブリ モデルを再構築する必要はありません。その部品だけをメッシングした 後、リプレースすることが可能です。局所変更の場合は、変更前の部品 に設定されてあった荷重境界条件、RBE 拘束、マテリアルプロパティな どがそのまま転送されます。 複数の設計者が製品設計に関わることから、接合面で稜線が一致しな い場合があります。SimLab は稜線の不一致を自動補正して、共有節点 を作成します。ヘキサの節点を別ボディにインプリントして２重節点を 作成する際、ヘキサのフェイスとテトラのフェイスを選ぶだけで、インプ リントが実行されます。 5 ポストプロセッサ 自動化と DOE 機能 特長 SimLabでは、メッシュ作成から荷重境界条件適用、アセンブリモデリン グ、マテリアルプロパティ適用までを全自動化可能です。このような自動 化には、CAD のパラメータと SimLab で定義したパラメータ、そして各 種テンプレートファイルが使われます。 大規模結果処理に強く、製造業向けの結果処理機能が豊富に揃ってい ます。また、 プリ・ポスト一体型なのでプリの機能がポストで使え、CAD ライクな GUI とツリー構造を採用しているため、直感的に使いやすいポ ストプロセッサです。 䝯䝆䝱䞊䛺䝋䝹䝞䞊䛾⤖ᯝฎ⌮䛻ᑐᛂ 䝯䝰䝸⏝㔞䜢᭱ᑠ㝈䛻ᢚ䛘䛯䜾䝷䝣䜱䝑䜽ฎ⌮⬟ຊ 切断面コンター表示 切断面塗り潰し つᶍ⤖ᯝฎ⌮䜈䛾ᕤኵ 䠖 㒊ศฎ⌮ SimLabで使用できるパラメータは以下のとおりです。 ● CATIA のボディ名、Publication、Formulation、Set、 カラー ● NX のボディ名、 デザインパラメータ、 グループ、 カラー ● Pro/ENGINEER のボディ名、 デザインパラメータ、 カラー ● SimLab のパラメータ、 ボディ名、Group、Set、 カラー 䝥䝸䛾ᙧ≧సᡂ䠋ኚ᭦ᶵ⬟䜢䝫䝇䝖䛷ά⏝ྍ⬟ ⤖ᯝฎ⌮䝔䞁䝥䝺䞊䝖 䝫䝇䝖ฎ⌮䛷䛾䝰䞊䝎䝹࿘Ἴᩘᛂ⟅ゎᯒᶵ⬟ ᵝ䚻䛺⤖ᯝ₇⟬ᶵ⬟䠄ᗙᶆኚ䜢ྵ䜐䠅 対応ソルバー ABAQUS odb ADVENTURECluster CAEFEM Marc メッシュスペック（テンプレート） unv fno 指定部品のみ結果表示 指定フェイスのみ結果表示 t19 MSC Nastran NEi Nastran 指定半径のボルトホールを検索して全自動で RBE ボルトを作成します。 その後、ビームの物性値とプロパティを適用し、指定のプリテンションを 適用するまでを自動化します。 op2 fno, op2 PERMAS post RADIOSS op2 RBE ボルト作成テンプレート（ボディ名、グループ名使用例） メッシュ作成の個人差を無くすため、メッシュスペックを使用します。フ ェイスやエッジの色を使用したメッシュスペック、グループ名を使用した メッシュスペック、両者を混用したメッシュスペックを使うことで、事細か なメッシュコントロールを適用したメッシュ作成が全自動で行われます。 大規模の結果データでも瞬時に読み込み、 軽快に操作できます。 断面と指定フェイスの結果表示 ボディ指定断面表示 コンタクト作成テンプレート（ボディ名、グループ名使用例） ボディ名とグループ名を使用すれば、一般コンタクトを付ける箇所、コン タクトタイドにする箇所が区別できます。また、 部品間トレランスを使用 してコンタクト設定を自動化します。 真円度 ボア変形量 モーダル周波数応答解析機能 プロセス 1 SimLab の 固有値解析結果を読み込み、ポストの GUI を使用して加振点と加振力 のテーブル、応答点等を定義し、モーダル周波数応答解析を行う機能で す。計算スピードはモデルのサイズには依存せず、モード数と加振、応答 点の数によるため、大規模モデルでも素早く周波数応答結果が得られ ます。 パラメータ 用意 2 3 4 プロジェクト Result Spec DOE テーブル 用意 作成 用意 5 6 DOE 実行 応答曲面 作成 カラーベースの自動化例 CAD 上での形状変更によってジオメトリ ID が変わった場合でも、カラー ベースの自動化プロセスは影響を受けません。メッシュ作成にも荷重境 界条件作成にも、カラー情報を使用して自動化します。さらにアセンブ リモデリングにもカラー情報を使った自動化が可能です。 厚み = 6mm 厚み = 8mm リブ移動 4mm 応答曲面 ２次スペクトル ４次スペクトル 3D プロット ボア変形量処理と FFT 機能 CAD 上に結果をオーバーラップ 結果の部分表示が可能であり、 プリの機能を使用してCAD のインポート ができるため、両者をオーバーラップさせれば上図のようなポスト処理 が実現できます。左はフェイスを分けて結果を部分表示、右は高応力部 のみを部分表示させたものです。 6 ボア変形処理のための事前準備がなされていない場合でも、プリ機能 を使用して、シリンダ壁面を取り出し、円筒座標系を作成し、指定した深 さのボア変形量処理が行えます。さらに、FFT を実行して 10 次までの 変形量とスペクトルに対して スペクトルが確認できます。3D プロットは、 作成可能です。 リザルトスペック DOE 支援ツール DOE テーブル Freq. Vs. Acceleration Freq. Vs. Shear Stress DOE（実験計画法）支援ツールとして、DOE テーブル作成ツールと応答曲面作成ツールを用意しています。DOE テーブルは因数の数と、各因数の 水準数で解析の数を決めます。その因数には、CAD の寸法パラメータと CAD のインスタンス、そして SimLab で定義したパラメータが使用できま す。DOE テーブルで定義されたジョブを実行するためには、CAE プロセスを円滑に動かすプロジェクト（マクロ）を作成しておくことが肝心です。目 的関数の定義はリザルトスペックを使って行います。全ジョブが実行された後、応答曲面に解析の結果をプロットします。この例では、リブの厚みを 6mm から 8mm まで変化させ、取り付け位置を基準位置から 4mm 移動させた結果を周波数対加速度、および周波数対せん断応力でプロットしてい ます。リブの厚みの変化に応じてピーク値と共振周波数が変わっていくのが確認できます。 7 www.altair.com WORLD HEADQUARTERS UNITED STATES AUSTRALIA / NEW ZEALAND BRAZIL CANADA CHINA FRANCE GERMANY INDIA ITALY JAPAN KOREA SWEDEN UNITED KINGDOM アルテアエンジニアリング株式会社 ■ 東京本社 〒 170-6043 ■ 名古屋支社 〒 450-0002 ■ 大阪支社 〒 532-0003 www.altairjp.co.jp 東京都豊島区東池袋 3-1-1 サンシャイン 60 43 階 Phone 03-5396-1341 Fax 03-5396-1851 愛知県名古屋市中村区名駅 3-25-3 大橋ビル 11 階 Phone 052-533-2290 Fax 052-561-7790 大阪府大阪市淀川区宮原 4-3-12 新大阪明幸ビル 9 階 Phone 06-6399-9090 Fax 06-6399-9091 ※ 本書の内容は予告なく変更する場合があります。 ※ 製品などの固有名詞は、それぞれの会社の商標または登録商標です。
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