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Abaqus Unified FEA(統合有限要素解析ソフトウェア) 概要

Abaqusは、日常的な解析から高度な非線形解析、CFDや電磁場などマルチフィジックス解析に対応した統合有限要素解析(FEA)ソフトウェアです。

みずほ情報総研では、 Abaqusに関する導入・技術サポート、受託解析、カスタマイズなどの独自のコンサルティングサービスを付加したAbaqusの提供を通じ、お客様のエンジニアリングにおける課題解決をサポートいたします。


図1
図2

概要

Abaqusは、ダッソー・システムズ社(仏)により開発されている統合有限要素解析ソフトウェアです。世界各国において航空宇宙、自動車、機械、建設、土木及びエネルギーなど幅広い業界で使われており、日常的な解析から高度なエンジニアリング問題までの多様なアプリケーションをカバーする高精度で安定した機能が実装されております。

Abaqusを使用することにより高度な非線形解析、大規模な線形動的解析、陰解法と陽解法の 統合非線形解析、CFDや電磁場に対応したマルチフィジックス解析など様々な問題の検討が可能となります。

また、Abaqusに実装されているのユーザプログラミング機能、スクリプト記述機能、GUI カスタマイズ機能を活用することにより、新規解析手法の取り込みや解析手順の汎用化など、お客様のご要望に合わせて容易にカスタマイズすることが出来ます。


図3
人体モデルの解析
図4
亀裂進展解析

主な特徴

(1)効果的なモデリングツール

Abaqusは、ジオメトリベースおよびインポートされたジオメトリに関連付けられていないメッシュを用いた混合データベース、フィーチャーベースの強力なモデリング機能と使いやすい結果表示機能を提供します。また、既に確立されている解析ワークフローのキャプチャや再利用も可能です。

Abaqus/CAEは、フィーチャーベースのパラメトリックモデリングに対応したすべての解析要求に応える効率的かつ効果的なプリポストプロセッサです。音響、コネクタ、損傷、破壊、破損などのAbaqusの解析機能やステップ、相互作用、要素特性、材料特性などのAbaqusの概念に対応しております。

図5
Abaqus/CAE のメインユーザインターフェース

(2)ジオメトリ

パートとアセンブリは、 Abaqus/CAEの拘束駆動のスケッチャーを用いて作成することや、外部CADシステムから中間ファイル形式でインポートすることが可能です。また、CATIA V5、SolidWorks、Pro/ENGINEER用のCADアソシアティブインターフェースを使用し、CADとCAEのアセンブリを同期させ、ユーザー定義の解析フィーチャーを失うことなく、すばやくモデルを更新することもできます。

(3)メッシュ

Abaqusでは、フリー、スイープ、構造メッシュ、,仮想トポロジーなど幅広いメッシュ機能を備えており、容易かつ短時間にメッシュを作成する様々なアプローチを提供いたします。


図6
自動フリーメッシュ
図7
半自動 6面体メッシュ

(4)接触

製造工程、ボルトの締め付け組立、スナップフィット、衝撃事象には、物体間の接触があり、接触時の部品の挙動を理解することは、より良い製品設計に不可欠です。

Abaqusは、変形体、剛体間の接触、自己接触などの広範囲にわたる接触モデリング機能を提供します。Abaqusの一般接触機能は、異なる部品間の接触を自動的に検知するためユーザーによる設定はほとんど必要ありません。これにより接触定義を間違える可能性が無くなり、より正確な解が得られます。

(5)革新的な解析手法

Abaqusは、作業を単純化し、全体の開発期間を短縮するための革新的な解析手法を提供します。たとえば、直接周期プロージャーは、周期荷重下での定常応答の解析を効率良く計算する手法であり、熱疲労が着目点となる電子機器あるいはパワートレインの解析に適しております。アダプティブリメッシュは、正確な解が必要な場所を自動的にリメッシュすることでメッシュ作成効率を軽減します。

(6)高度な材料モデル

規制の増加、環境問題、軽量でより費用対効果の高い製品などへの要求に応えるため、鉛フリーはんだ、複合材、合成樹脂など新しい材料を用いた設計が必要となっております。

Abaqusは、金属やゴムなどの一般的なエンジニアリング材料に加え、新たな材料の現実的な挙動をシミュレーションできる広範囲な材料ライブラリを備えています。

(7)非線形構造

Abaqusの陰解法テクノロジーは、ガスケットのシール圧や複合材からなる飛行機の胴体におけるクラック伝播など静的あるいは低速の動的現象を計算する上で理想的なものとなっております。また、回転機械の振動や地震による建物の応答など線形応答が以前に作用した非線形荷重履歴に依存する場合など一般的な非線形解析機能をサポートしております。

Abaqusの陽解法テクノロジーは、家電製品の落下テスト、車両の衝突、弾道衝撃などの短時間の動的現象に適しています。接触など過酷な不連続挙動が効率良く処理されるため、金属の熱間圧延、薄板の成形、緩衝材のゆっくりとした衝突などの準静的現象にも有効です。

(8)マルチフィジックス

エンジニアリングにおける実際の現象多くは、複数の物理現象の相互作用が含まれております。たとえば、薬剤溶出ステントの安全で効果的な設計のためには、血流とステント間の相互作用を考慮する必要があります。

Abaqusは、熱-応力、熱-電気、構造-音響、低周波電磁場、多孔体流れを含む広範なマルチフィジックス解析機能を備えております。

Abaqusは、、乱流やメッシュの変形を含む非圧縮性流れに対応した数値流体力学(CFD)の解析機能、SPH粒子法、Euler-Lagrange連成(CEL)による構造-流体の連成解析(FSI)機能が含まれるとともに、外部の独立なCFDソフトウェアとの連成解析の実行もサポートしています。

図8
ドラム式洗濯機の解析
Euler-Lagrange 連成 (CEL)

(9)ハイパフォーマンスコンピューティング

解析時間の短縮は、複雑でより詳細な解析や代替案の検討を可能にします。

Abaqus/standardの陰解法直接法ソルバーは、分散メモリによる並列化テクノロジーにより高いスケーリングとロバスト性を実現しており、Abaqus/Explicitの陽解法ソルバーは、領域分割による並列化テクノロジーにより大幅な高速化を実現しております。さらにAbaqus/standardでは、Abaqus/AMS固有値ソルバーにより、大規模モデルに対する高速の線形動的解析のフレームワークを提供しております。また、Abaqusは、GPGPUにも対応しております。

図9
車両衝突解析の領域分割

(10)ポスト処理

Abaqusのポスト処理機能は、モデルデータと解析結果に対する解釈と処理、解析の進行状況の確認、判断を行うためのモニタリングのための機能を備えています。大規模モデルに対してコンター、パス、X-Y、プライスタック・プロットなど幅広い機能を用いた結果表示を高速に行うことができます。


図10
大規模モデルのコンター表示例
(AVL List GmbH様ご提供)
図11
X-Yプロット表示例

  • *ダッソー・システムズは、3Dエクスペリエンス企業として、企業や個人にバーチャル・ユニバースを提供することで、持続可能なイノベーションを提唱します。世界をリードする同社のソリューション群は製品設計、生産、保守に変革をもたらしています。ダッソー・システムズのコラボレーティブ・ソリューションはソーシャル・イノベーションを促進し、現実世界をよりよいものとするため、バーチャル世界の可能性を押し広げます。ダッソー・システムズ・グループは140カ国以上、あらゆる規模、業種の19万社以上のお客様に価値を提供しています。より詳細な情報は、www.3ds.com(英語)、www.3ds.com/ja(日本語)をご参照ください。
  • *CATIA、SOLIDWORKS、SIMULIA、DELMIA、ENOVIA、GEOVIA、EXALEAD、NETVIBES、3DSWYM、3D VIAおよび3DEXPERIENCEはアメリカ合衆国、またはその他の国における、ダッソー・システムズまたはその子会社の登録商標です。

お問い合わせ

担当:サイエンスソリューション部
電話:03-5281-5311

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