【構造】有限要素法の脇役シリーズ Vol.11 -　機構解析

2019年11月11日

これまで、「脇役シリーズ」でメッシュについての話をさせて頂きましたが、ここで少し話題を変えていきたいと思います。
構造解析、流体解析、電磁場解析など代表的な解析の種類がありますが、それらに比べると機構解析ってあまり知られていない印象があります。機構解析でも、昔から著名なADAMS、DADS、RecurDyn、SOLIDWORKSMotionなどがあり、弾性体も扱える非線形構造解析とあまり変わらないものや剛体モデルでの解析のものがあります。

広い意味では構造解析の範疇になると思いますが、一般に、機構解析は剛体系の多体ダイナミクス解析を示します。剛体を質点での質量と慣性モーメントで表現し、質点間を幾何学的なジョイントで関係付けます。全体として拘束条件付きの質点系の運動方程式を扱うことによって、FEMに比べて自由度が桁違いに少なくなり、リアルタイムの解析が可能になります。剛体モデルといっても、ばね、ダンパー、接触等の要素が使えますので、大変位を伴う振動問題や衝突問題を扱うことができます。

名前のように、機構運動が支配的（ひずみエネルギーよりも運動エネルギーが支配的）な現象では、構造解析でメッシュを切って、大変位の非線形解析を行うよりも格段に早く計算することができます（一種のメッシュレスです）。1Dシミュレーションや制御系とのリンクもし易くなります。
更に2Dレイアウト上での機構解析を行えば、設計初期段階で簡単に機構設計ができるようになります。カム、リンクなどの機構運動を設計したり、回転体や転倒、落下などの不安定問題を検証したりと、使い方次第でFEMでは難しい問題を簡単に扱うことが可能になります。

メッシュもいいけど、メッシュレスも・・・
機構解析の活用を再考してみてください。脇役ではないですよね・・・。

[From N.Sahashi]

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