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CAE用語集

CAE解析の用語集を掲載いたします。

構造解析
A ある製品や構造物などに静的荷重や動的荷重など負荷した場合に、どのような変形や応力が発生するかを算出する解析になります。
構造解析の中には、変形や応力が線形範囲で考慮できる線形解析や大変形現象や材料非線形などを考慮する非線形解析,構造物などの固有振動数やモード形状を算出する振動解析など様々な分野があります。
線形静解析
A 線形静解析は、力が釣り合い状態にある構造物のひずみや応力、および変形を計算します。荷重の時間変化はなく、力と変形は比例関係になります。
通常弾性範囲内で設計されますので、線形静解析の問題で解決する場合が多くあります。
固有値解析
A 固有値解析は、固有値つまり固有振動数と固有振動モードを求めることができます。 また応力モードひずみモードも求めることができます。
ただし、変形・応力の絶対値は求めることはできず、どこが高いかを知ることができます。
動解析
A 時間変化をする動的荷重に対する変位や加速度などの応答を求める解析で、次の解析が動解析です。
  • 応答の時間変化を求める過渡応答解析:地震に対する家のゆれの時間変化など
  • 各周波数における応答を求める周波数応答解析:エンジン回転数に対する各部の周波数ごとの変位など
  • ランダム波形をパワースペクトル密度で与えパワースペクトル密度を求め統計処理を行うランダム応答:ロケットエンジンの音響変動など
  • 入力波をスペクトルで与えピーク応答を求めるスペクトル応答解析:地震による最大変位や最大応力など
固有値解析も動解析に含まれます。
非線形静解析
A 荷重と変位が比例関係にならない状態を非線形と呼びます。
非線形解析には、次の3つの内容があります。
  1. 境界非線形:境界条件が荷重によって変化する状態で、接触問題などがこれに相当します。
  2. 材料非線形:材料の弾性率が比例関係ない状態で金属の塑性やゴムの挙動などが相当します。
  3. 幾何学的非線形:荷重によって形が大きく変形し、荷重の方向が変化する状態で、弓矢の弦や風船やテントの挙動などが相当します。
熱解析
A 熱伝導、対流、輻射の影響を考慮した熱移動の計算を行います。
熱的釣り合い状態を計算する定常熱解析と、時間変化を計算する非定常熱解析があります。
熱流体解析
A 流体による流れの計算と流れの伴って生じる熱移動を同時に計算する解析です。
CFDソルバを使用します。
衝突解析
A 慣性力の影響を考慮した物体が衝突する現象を解析します。
時間変化にともなう変位や応力などが出力できます。
機構解析
A 複数部品の運動を解析します。各結合部の荷重や部品の変位などを求めることができます。
弾性挙動を考慮した機構解析を行うと、動きに伴う応力変動を求めることが可能です。
解析用モデル
A 解析を行うために使用するモデルです。多数の要素という領域に分割され、節点と呼ばれる点で結合され、材料物性値などの特性を持ったモデルです。CAD形状モデル=解析用モデルではありません。
ソリッド要素モデル
A 体積を持ったレンガ型の要素で作成されたモデルです。4面体(テトラポット状)、5面体(三角柱)、6面体(直方体)の3種類が構造解析では使用されます。流体解析では、ピラミッド型要素もあります。あらゆる方向に変形できるモデルです。
シェル要素モデル
A 薄板構造を板状の要素で作成したモデルです。3角形シェル、4角形シェルの2種類の要素があります。板厚方向の変形はないと仮定して、計算されます。自動車のボディなどが該当します。
はり要素モデル
A 棒状の直線形状の要素で作成したモデルです。断面は変形しないと仮定して計算されます。建築構造物や橋梁などのモデルで使用されます。
境界条件
A 静的な問題では、解析対象物は力が釣り合っていないといけませんから、どこかを動かないように固定する必要があります。物体の一部を固定することを境界条件といいます。
拘束条件
A 解析対象物に対して、どの位置をどのように固定するか、又は強制的な変位を与えるかという条件のこと。
荷重条件
A 解析対象物に対してどの位置にどの方向へどれぐらいの力を与えるかという条件のこと。
ソルバ
A ここでは構造解析を行うソフトウェア自身のことを言います。最近では、ソルバとプリポストとのセットでご利用頂くケースが多いようです。
プリポスト(プリポストプロセッサ)
A プリポストとは、ソルバで計算を実行する為に、解析用のモデル作成(メッシュ作成)や条件設定を行うプリプロセッサと、解析結果をビジュアル的に表示するポストプロセッサの両方の機能を併せ持ったソフトウェアになります。
以前は、プリプロセッサのみポストプロセッサのみと分かれていた時期もありましたが、現在ではほとんどのソフトウェアが両方の機能を併せ持ったタイプとなっています。
プリ処理
A 解析を行うための解析モデル作成(形状作成)、メッシュ(要素)作成、材料特性・形状特性の設定、境界条件設定といった解析実行前の一連の作業のこと。
ポスト処理
A ソルバーで計算した解析結果を評価・分析するために変形図や応力図などわかりやすい形に出力する作業のこと。
メッシュ作成
A 解析に使用するモデル形状をあらかじめ3DCADなどで作成し、それに対して要素と呼ばれる微小な領域に分割すること。一般的に要素の集まりのことをメッシュと呼びます。
CAD
A (Computer Aided Design)の略。コンピュータを用いて設計を行うこと。または、コンピュータによる設計支援ツールを指すこともある。
パラメトリック
A 寸法値などのパラメーターを変更することによってCADの形状を変更することができるという意味。
熱設計
A 電子機器が電力を消費する過程で発生する熱エネルギーを効率よく誘導・放散させることによって、温度上昇による電子機器の破壊や性能低下を防止するための設計技術。
流体回路網法
A 流体部を節点と一次元要素で構成される管路の集まりとして考え、流体の運動を電気回路に置き換えて解く方法。 モデルの節点・要素数があまり大きくならないため、低負荷・短時間での解析が可能です。
強制対流、自然対流
A 熱源周辺の流体が暖められることで比重が小さくなって上流に移動することで生じる流れが自然対流。
一方、ファンなどの機械的な力で強制的に作られる流れが強制対流となります。
パワーLED
A 数十mAの駆動電流でイルミネーションなどに使用される発光量の小さな砲弾型LEDに対して、数百mA以上の大電流を流すことによって、高い輝度を実現したLEDのこと。
1Wから数Wの高出力により、チップ温度が非常に高温となるため放熱構造を組み合わせて使用する必要がある。
照明機器や車のライトなどで使用されるが、省エネ・長寿命という特長から活用用途が拡大している。
光束
A 光源からの放射エネルギー(放射束)を人間の目の光に対する感度(標準比視感度)によって評価したもので、単位は、ルーメン(lm)。
LEDライトのような照明器具では、あらゆる方向に放射される光束の総量(全光束)を明るさの指標として用いられる。
 
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