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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

CAE解析の種類

CAE解析を使って解くことができる設計問題は広範囲に渡ります。下記はCAE解析の一覧となります。

 

 

設計する対象製品によって、設計問題は異なりますが、中でも次の3つの解析は機械設計を行う上で重要度が高いので基礎を理解しておくと良いでしょう。

 

 

1.応力解析
2.振動解析
3.熱伝導解析

 

 

 

 

1.応力解析

 

応力解析とは、力がかかったときの製品の 「応力」 (物体内部に生じる力)や「変形」 を調べる解析のことです。 

 

例えば、下図のような 椅子 に上から 力 を加えたとき、どのように変形して、どの部分に力が集中するのか解析することができます。

 

これにより、実際の使用下において 椅子が破壊しないか実物を作る前段階で調べることができます。

 

 

「 製品が壊れてはならない。」 ということは大前提です。従って、機械設計において最も重要度の高い解析です。

 

 

2.振動解析

 

振動解析とは、その物体を振動させたときにどのように変形するのか、また1秒間にどれくらいの周期で振動させると共振(※1)するのか調査する解析のことです。

 

※1  共振とは、物体が持つ固有の振動数と加えた振動数が一致して大きく振動する現象のこと。

 

例えば、
子供の頃に経験したことがあると思いますが、長い定規をふると定規は変形します。ふる速度を変えてみると変形の仕方に変化が現れます。

 

 

このように、振動解析では振動をかけたときの 「変形の仕方」 や 「変形量」 を解析することができます。また、変形した際の 「応力」 を求めることで壊れるかどうかの判断をおこなうこともできます。

 

自動車や航空機など振動問題をかかえる製品で利用される解析技術です。

 

3.熱伝導解析

 

熱伝導解析とは、「物体の温度」 や 熱の移動現象である「熱伝導」を計算して、製品が使用範囲内の温度にあるか等を調査する解析のことです。

 

 

 

例えば、エンジン部品であるピストンの燃焼時における熱の温度分布を計算して、その温度結果を用いて熱応力を求めることができます。

 

伝熱解析は、エンジン等の熱機関や電子製品の熱検証などに用いられる解析技術です。

 

また、上記以外の解析として

 

・流体解析
・電磁場解析
・機構解析
・音響解析
・樹脂流動解析
・鍛造解析
・鋳造解析

 

などの解析技術があり、製品の使用環境に合わせて発生する設計問題の対策に利用されます。

 

 

「CAE解析を使いこなせない。。。」
「正しく解析条件の設定を行うことができない。。」
「解析で得られた応力の意味が理解できていない。。」
「出てきた値が本当に正しいのか分からない!」
「主応力、ミーゼス応力? どのように使い分けるの?」


という声をよく聴きます。
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設計現場で当たり前のようにCAE解析ソフトの活用が進んでいますが、
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