設計者向けCAE/解析

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　 ┃S.B.D. MAIL MAGAZINE　　2009-12-03 [Vol.336]　┃
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『赤いたぬき』、『緑のきつね』と言えば、カップめんのことですが、今日は
『緑の猫』という話を聞いて来ました。

日経新聞が主催した、中国経済に関する講演会の中の話です。
トウ小平が改革開放のころ中国の将来を『黒い猫、白い猫』と言って説いていたそ
うですが、それをパクッて、環境問題で世界のリーダーとなるという展望で中国
のことを『緑の猫』と呼んでいるのだそうです。（清華大学胡鞍鋼教授）

中国と言うと、環境問題においては、諸悪の根源のような良い方をされています
が、２０２０年までにはカーボン（CO2）の排出量をピークアウトさせ、将来は
緑のエネルギーや住宅を世界に供給していく国になる、のだそうです。

また、人口問題に関しても、これは常に中国政府の悩みの種なんだが、将来は人
口が多いことを強みとして、サービス産業などを輸出していきたい、と息巻いて
いました。

日本も負けていられませんね。
日本のものづくりのノウハウは世界中がよだれを垂らして欲しがっている、とい
うお話を前々回くらいにしました。

ＳＢＤも、少しでも皆さんのお役にたてるように、ＣＡＥ（構造解析）の実践セ
ミナーを企画しました。実際にソリッドワークスを使ってシミュレーションや設
計をしているユーザ様に講師になって頂いて、実機を使った実践トレーニングを
行います。
今回は、このために全てテキストを新しくしました。

ＣＡＥを使って、本当に設計に活かしたいという方は、是非ともご参加ください。
１２月１７日開催で、定員まであと２名だそうです。
お申し込みは＝＝＞http://www.sbd.jp/news/solidworks-practice.shtml

※先週は、円高に関して書くと予告していましたが、話題が変わってしまい
ましたことを、お詫びいたします。

　　　　　　　 ［ 2009.12.03 from T.Sumiya ］

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　 技術彙報
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□【構造】SolidWorksSimulation 関連 Vol.10
■SolidWorksSimulation　境界(接触)非線形

　こんにちは、SBD営業部の越川でございます。SolidWorks Simulation製品のサ
ポートを担当しております。非線形解析は、材料非線形、幾何非線形(大変形)、
境界(接触)非線形に大別されます。今回は境界(接触)非線形について記述します。

　前回の記述で、線形静解析の前提条件として、材料が線形であること、荷重が
静的であることと変形量が微小変形である必要があることを記述しました。これ
ですべてかというと、実はもう1つ、境界(接触)条件が関係します。アセンブリ
製品で部品同士の接触を考慮した解析をする場合、条件によっては、接触してい
た部品同士が離れたり、逆に離れていた部品同士が接触したりします。離れなく
ても接触位置がずれていく場合もあります。これらが境界(接触)非線形になります。

　解析ツールよっては、接触が線形である場合と非線形である場合の設定が異な
ることがあります。しかし、SolidWorksSimulationでは静解析と非線形解析で共
通の接触設定を使用します。これは、接触以外の条件が線形静解析の条件を満た
している場合、接触が非線形であっても静解析で扱えるからです。もちろん非線
形性が大きい場合は、非線形解析を実施する必要があります。

　SolidWorksSimulationでは接触設定に関してブラックボックス化が進んでいま
す。言い換えると設定が簡単です。最新のバージョン 2010では、接触する部品
同士を選んで、接触面を検索して追加するボタンをクリックすると、自動で面同
士の接触設定が追加されます。接触の手法としてはペナルティ法とラグランジェ
法を合わせたハイブリッド法を使用しているので、説明しようとすると複雑にな
り、ブラックボックスにしている理由もわかる気がします。

　前回の幾何非線形(大変形)と同様に、非線形解析を実施するのは簡単ではあり
ません。制限はあるとはいえ、静解析で非線形の接触解析ができるのは非常に便
利です。モデルによっては非線形解析を使わずに解析ができます。使用していな
い方は一度使用してみてください。まだバージョンを2010にしていない方は、早
くバージョンを上げることをお勧めします。今までの接触設定より負荷が減って
いるはずです。

　次回は、落下試験について記述します。

【予告】落下試験

　　　　　　 　 [ 2009.12.03 from K.Koshikawa ]

□【熱流体】FloTHERMだいすきクラブ Vol.47
■ファンケースの熱伝導考慮

先日の弊社ユーザー会で紹介した開発中の新機能です。

新たにファン部品の熱伝導を考慮できるようになります。
意外かもしれませんが、従来はファン部品自体の熱伝導は、全体の
解析結果への影響が小さいと考え、考慮していませんでした。
これもまた、モデル詳細化のひとつになります。

また、既存の機能ですが、回転数低減効果を自動的に考慮する機能があります。
低減係数を入力すると、各値を下記の通り調整します。

風量：1乗に比例
圧力差：2乗に比例
発熱量：3乗に比例
騒音：dB+50log低減係数

　　　　　　　 [ 2009.12.03 from Y.Iijima ]

□【樹脂流動】樹脂猫の手も借りたい Vol.78
■そんな解析できるんですか？●構造解析連成 その４

皆さんは年末ジャンボ宝くじは購入されましたか？
昨日某サイトに、宝くじは猫を飼っている人がよく当たる！
という記事を見ました。たしかに売店にはまねき猫が置いてありますが、やはり
猫が福を運んで来るのでしょうか？

２年前だったと思いますが、我が家でもまねき猫のくじ立て（置物）を購入し、
当選発表に望んだところ、3000円当たりくじが連発したことがありました。
10月頃から我が家でも猫を飼い始めているので、今度こそ３億円が当たりません
かね？

では本題だニャン。Λ Λ
　　　　　　　 (＝^-^＝)

数回にわたってMoldflow Insightからデータを転送する方法をご紹介しました
が、今回からもうひとつの相互連成解析についてお話していきます。

遡ることMoldflow時代には、先にご紹介したインタフェースMSI（Moldflow
Structural Interface）があり、中立面・3Dのモデルを解析し構造解析ソフト用
のデータを書き出すという方法が一般的でした。（前回までの記事参照）
ところがMoldflowではもうひとつFusion(Dual Domain）と呼ばれるメッシュがよ
く使われています。
ご存じの方もいらっしゃると思いますが、これはMoldflowの特許であり、STL
データのような表面しかないモデル面に有限要素法での三角形メッシュを構築
し、CADで作成したモデルをすぐに解析することができるといったものです。
充填解析などはよいのですが、先ほどご紹介したように中身がまったくないため
構造解析には使えませんでした。ということは、お客様は構造解析へ連成するた
め、中立面を作成するか3DOptionを追加する必要がありました。
そのためもう一つのインタフェースMSA（Moldflow Structural Alliance）が開
発されました。

現在はご紹介してきたMSI機能と後発のMSAが統合され、Moldflow Structural
Allianceという名称になっています。

では次回からはこのMoldflow Structural Allianceを使った構造解析連成機能を
ご紹介していきます。

　　　　　　　 [ 2009.12.03 from S.Maeda ]

+++　マイダスで構造解析はじめました Vol. 36 ++++++++++++++++++++++++++
■miads NFX 2009新バージョンの機能紹介　その4

前回はソルバー接触機能でシェルの両面接触を表現できることをご紹介しました。
続きましてmidas NFXの接触機能に関してご紹介します。

シェルの接触問題となると一般的には面と面の接触が主体となりますが、シェルの
エッジと面との接触するケースも考えられます。
その場合にはソルバー接触の機能を利用するよりも、接触ペアを定義する方が確実
に接触を表現させることが可能です。通常のペア定義のように接触するエッジを含
む要素と面の要素をペア指定するだけです。

その接触ペア定義ですが、自動定義という便利な機能があります。
接触ペアの自動定義には大きく分けてジオメトリのフェイス定義とメッシュの要素
定義の2種類があります。
フェイス定義は一度に多くのソリッドを指定して距離内に存在する全てのフェイス
にペアを作成できます。
要素定義は要素単位なので接触ペアの範囲を最小に設定できるので、接触判定にか
かるの演算時間を最小にするメリットがあります。
また、ソリッドメッシュの場合はマスターとスレーブのメッシュセットそれぞれに
複数のメッシュを設定して、一度に複数の接触ペアを作成することができます。
便利ですので接触の自動定義をぜひご活用ください。

　　　　　　　 [ 2009.12.03 from N.Oguma ]

+++ （続）構造解析よもやま話 Vol. 26 ++++++++++++++++++++++++++++++++++
■反力　(3)

映画「四月の雪」を見ました。
互いに別の伴侶のあるペ・ヨンジュンとソン・イェジンがラストで結ばれます。
韓国で300万人を動員したという大ヒット作とのことですが、久しぶりに感動し
ました。

さて、本稿(1)の問題は手計算の方法は見い出していないが、かなり難しそうで
ある。
そのために構造解析ツールがあるのかもしれない。

ユーザーのから次の質問を受けた。
「強制変位荷重をかけたモデルで静解析をおこなって、荷重ベクトルのコンタ図
を描いたが、全節点でゼロだが？」という質問を受けた。

さらに、興味のある方は次を訪問してください。

　http://info1951.hp.infoseek.co.jp/

[ 2009.12.03 from K.Murakami ]

+++ 統計のあれこれ　Vol.41 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
■無に帰する仮説 パート５

こんにちは、行武です。今回も、A支店とB支店のLサイズのポテトの本数を比
較することを考えます。

　帰無仮説：Aの平均値＝Bの平均値（AとBのポテトの本数は等しい）
　対立仮説：Aの平均値≠Bの平均値（AとBのポテトの本数は等しくない）

各支店のポテトのサンプルが10個ずつあったとして、そのデータを2サンプルt
検定で分析したものが以下です。
-----------------------------------------------------------
A支店対B支店の2サンプルt

N 平均 標準偏差 標準誤差平均
A支店 10 47.60 2.67 0.85
B支店 10 49.20 2.94 0.93

差に対する95%の信頼区間: （-4.23896, 1.03896)
p値=0.219
-----------------------------------------------------------
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▼ http://www.kke.co.jp/minitab/

p値=0.219なので、「帰無仮説：AとBのポテトの本数は等しい」を支持するの
は約22％となり、この場合、母集団の平均値は等しいと判断します。

一般的にはp値＞0.05の場合、「AとBのポテトの本数は等しい」と仮定します。
この0.05という境界のことを、有意水準と呼んでいます。私たちは、統計分析
を行った後、p値が有意水準より大きいか小さいかで検定の判断をくだします。

もっと厳密な言い方をすると、p値＞0.05だった場合、「今回のサンプルから
は、AとBのポテトの本数が等しいことを否定するような材料は見つからなかっ
た」と言います。つまり、「本数が異なるとは言えない」ということですね。

「異なるとは言えない」というのは「等しい」ということではないかと考える
方もいると思いますが、統計学ではあいまいな表現にとどめておくのです。

反対に、p値≦0.05となった場合は、「AとBのポテトの本数は等しくない」と
積極的に結論付けます。というのは、等しいことを支持する確率が5％以下と
いうのは充分に小さいと考えられ、それゆえに積極的に等しくないと結論付け
てもいいのです。

さて、有意水準を0.05とする根拠ですが、本来であれば、分析をする前に自分
で決めていい値なのです。しかし、どうやらこの手法を最初に考えた人がこの
値を使っていたか、あるいは習慣として使われ続けてきたために、経験として
0.05が一つの目安となっています。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [ 2009.12.03 from S.Yukutake ]

+++ 品質とリスクをマネジメントする　Vol.28 +++++++++++++++++++++++++++
■リスクを「社会的に許容できるレベル」にコントロールする

前回、機能安全を実現するにあたり、リスクを「社会的に許容できるレベル」
にコントロールしていくことに触れました。今回はその方法に触れてみます。

ＦＭＥＡではリスクを定量的に評価する指標として、「(S)リスクが発生した
場合の被害の程度」、「(O)リスクが現実のものとなる確率」、「(D)リスクを
市場に出さないよう不具合を検出する難易度」を(例えば)10段階でそれぞれ評
価し、その掛け算で「(RPN)リスク優先数」を算出します。

その後「社会的許容できるレベル」に収まるよう、その積が(例えば)100を超え
ないように(S),(O),(D)の数値が下げさせる対策を定義します。
また、ＨＡＺＯＰのリスクマトリックスや日本でも検討されているリスクマップ
は、(S)と(D)の組合せを２次元で表現し、予め定められた危険ゾーンにリスクが
プロットされた場合は、その危険ゾーン外にプロットが移動させるよう(S)と(O)
に対策を定義します。

なお、フェイルセーフというキーサードをよく聞きますが、設計上にフェイスセ
ーフな仕組みを追加する場合は、リスクが起こってもその影響を限定的にする効
果が期待できますので(S)を下げることになります。
その他加工ばらつきの改善や故障率の低い部品への変更、冗長化による信頼性の
改善などの対策はリスクの発生確率を下げる効果が期待できるため(O)を下げ、
全品検査や検査方法の追加などにより不具合の検出率を上げることは、リスクが
市場に出回る可能性を下げる効果が期待できるため(D)を下げることになります。

ここでは(S)だけではなく(O)や(D)も組み合わせてリスクを「社会的に許容できる
レベル」内に収めていくことがポイントとなります。
さらに、そのリスクをユーザ側に告知し、正しい使用方法とともに誤った使用方
法を伝えることも残存リスクの対策には重要です。

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　　　　　　　 [ 2009.12.03 from H.Miyamoto ]

+++ ユーザーフレンドパーク　Vol.77 +++++++++++++++++++++++++++++++++++
■計算の効率化

みなさん、こんにちは。
もう年末ですね。今年は不況でかつてない厳しさという話をよく聞きました。
私自身は諸々の事情で個人的には過去最高の売り上げでした。
でも、もちろんボーナスは上がりません。というより減ります。
景気が回復してきているという噂は聞きますが、どこもボーナスは回復してい
ないようです。ただし、忙しくなったという苦情？は聞きます。
忙しくてボーナス少ないというのはいちばんイヤですよね。

忙しいという様子はみなさんからいただくメールの発信時間をみても想像がで
きます。今朝、届いていたメールは（スパムは別として）深夜１時、早朝５時
でした。会社から出したのか自宅から出したのかはわかりませんがいったい何
時まで時間に仕事をしているんでしょう。
最近は深夜１時はあまり珍しくなくなり、驚かなくなりました。

仕事を効率よく進めるためにみなさん工夫されていると思いますが、よくボト
ルネックになるのが計算時間です。
A案B案C案の比較なら、比較的簡単に並列してできますが（A案計算中にB案モ
デルを作成等）A案の計算結果をもとに、A'案を考えてということをやってい
るとなかなか進みません。計算中は他のことをやるしかありません。
私は使っていませんが、計算が終了したらメールを送ってくれるという機能で
外出していても結果を早く知ることができるようです。
以前、発散したらサポートに自動メールという案を出したことありますが却
下されました。

A->A'という進め方の場合、ライセンスをたくさん買っても効率はあがりません。
ではどうすればいいのか？それは誰もが知りたいところです。
私自身は完全な方法ではありませんが、知りたい部分や検討したい部分だけを
ピックアップして試しています。
それで部分的な検証をして最後にフルモデルを動かすようにしています。
実際にはフルモデルに行く前に検討が終了してしまうことが多いので、最後ま
でやる計算はあまりありません。
極めて当たり前のことですが、意外にフルモデルを計算しようとする人は多い
です。
FlowSimulationでそのままメッシュ生成すると100万セルぐらいになってしまい、
それだけでやる気が失せますが、よくよく聞いてみると部分的に抜き出してし
まえば10万もいかなくなることがあります。
（先日のユーザー会で私は違うセッションにいたので聞いていませんでしたが、
このようなお話をされた方がいたのではないでしょうか？）
PCのメモリが高価だったときは計算自体が動かなかったのでこういった工夫を
誰もがしていたように思いますが、最近は10GB以上が普通に手に入るように
なったので逆に考えなくなり、かえって遅くなっているかもしれませんね。
では、また来週

　　　　　　　 [ 2009.12.03 from Kajita ]

+++　イベント情報 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
有料●SolidWorksユーザーのための構造解析-即戦力実践活用編●東京 12/17
実際にマシンをお使いいただきながら事前にご連絡する課題に対して、解析
のモデル化、条件設定、結果の考察などを演習形式で実施していただきます。
http://www.sbd.jp/news/solidworks-practice.shtml

有料●設計者のための構造解析技術セミナー●東京 12月16日（水）
有限要素法による構造解析の基礎を学びたい方のためのベーシック編(16日)
http://www.sbd.jp/news/ws-femkozo.shtml

●midasNFX無料体験セミナー●東京・大阪・名古屋で毎月開催中！
http://www.sbd.jp/news/ws-midasnfx.shtml

●熱流体解析ツールFloEFD 無料体験●東京・大阪・名古屋で毎月開催中！
http://www.sbd.jp/news/ws-floefd.shtml

●設計者CAEハンズオンセミナー●東京・大阪・名古屋で毎月開催中！
http://www.sbd.jp/news/ws-solidworkssimulation.shtml

●設計者CAE 個別活用相談会●東京・名古屋で毎月開催中！
http://www.sbd.jp/news/ws-caeadvice.shtml

●統計解析ソフトMinitab紹介セミナー●東京で毎月開催中！
http://www2.kke.co.jp/minitab/seminar_intro.html

●ＣＡＥソリューションズフェア2009●東京 12/18
基調講演に法政大学大学院の武田洋教授をお招きし、CAEについて基礎から
理解し直す貴重な機会でございます！設計者向けからハイエンドまで取り
そろえた流体解析情報等、充実した内容です。是非ご参加下さい。
http://www.cae-sc.com/fair2009/index.html

　　　　　　　 [ 2009.12.03 from R.Kamachi ]

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●編集後記
みなさんは電車に乗っている時、近くの人の携帯電話の画面を見てしまうこ
とありませんか？私が見た中で面白かったのは携帯の画面の中で「水あめを
つくる」作業を延々としていた人です、理解はしがたいですが。

※冒頭分の?小平（トウショウヘイ）が文字化けする可能性があるので、
カタカナ表記にしました。

　　　　　　　 [ 2009.12.03 from R.Kamachi ]

＜SBDプロダクト＞
○midasNFX -------------------------------------構造解析
○SolidWorks（Flow）Simulation -----------------構造（熱流体）解析
○Femap with NX Nastran ------------------------構造解析
○ANSYS DesignSpace-----------------------------構造解析
○FloEFD ---------------------------------------熱流体解析
○FloTHERM -------------------------------------電子機器専用熱流体解析
○Autodesk Moldflow ----------------------------プラスチック充填解析
○Particleworks---------------------------------粒子法流体解析
○Minitab --------------------------------------統計解析

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