工学 動的解析｜振動・衝撃の応答を高精度評価
動的解析動的解析とは、質量・剛性・減衰をもつ系に外力や基盤加速度が作用したとき、系が時間もしくは周波数に対してどのように応答するかを評価する手法である。静的解析が平衡状態のひずみ・応力を扱うのに対し、動的解析は慣性力と減衰力を含む運動方程式...
有限要素法
工学 工学 熱応力解析｜温度変化による構造物の応力評価
熱応力解析熱応力解析は、温度変化や温度分布によって物体内部に生じるひずみと応力を評価する解析である。材料の熱膨張・収縮と拘束条件の相互作用により応力が発生し、割れ・はく離・座屈などの起点になり得る。製造時の加熱冷却、運転時の定常温度勾配、熱...
工学 静的解析｜外力下の応力・変位を高精度算定
静的解析静的解析とは、時間的な慣性力や減衰力を無視し、外力と内力のつり合いに基づいて構造・機械部品・材料の応力や変形を求める解析手法である。荷重がゆっくり作用し、加速度が無視できる場面を仮定するため、支配方程式は平衡条件と幾何学関係、構成則...
工学 構造-熱連成｜温度-応力の相互作用を高精度解析
構造-熱連成構造-熱連成は、温度場の変化が熱膨張や材料物性の温度依存性を通じて応力・ひずみを生み、その変形が逆に熱の伝わり方や境界条件に影響を及ぼす現象を同時に扱う解析である。熱伝導・対流・放射を記述するPDEと、力のつり合いを記述する連立...
工学 剛性解析｜FEMで剛性・変形・固有値を解析
剛性解析剛性解析は、荷重に対する構造・機械の変位を評価し、設計目標のたわみや位置決め精度を満たすために用いる手法である。強度が破損回避を主眼とするのに対し、剛性は変形の起こりにくさを扱う。工作機械、精密ステージ、ロボットでは微小変位が品質と...
工学 構造-電磁場連成｜電磁力と構造応答の相互連成解析
構造-電磁場連成構造-電磁場連成とは、電磁場（電場・磁場）と構造応答（変位・応力・振動）が相互に影響し合う現象を数理モデルで表し、同時に解く連成解析である。電磁力（Lorentz力やMaxwell応力）、ジュール熱、磁歪・圧電効果などが機械...
工学 メッシュ｜格子構造や解析で用いられる基盤概念
メッシュメッシュとは、連続体を有限個の小領域（要素）に分割し、それらの角や端点（節点）で未知量を代表させる離散化構造である。有限要素法（FEM）や有限体積法（FVM）などの数値解析において偏微分方程式を代数方程式へ写像する基盤であり、構造力...
工学 形状最適化｜性能と効率を高める設計手法
形状最適化形状最適化は、力学・熱・流体などの支配方程式に従う構造や部品の外形・寸法・内部配置を、目的関数（コンプライアンス最小化、質量最小化、固有値最大化、圧力損失低減など）と制約条件（体積率、応力、変位、周波数、製造制約）を満たすよう系統...
工学 感度解析｜設計最適化に不可欠な手法
感度解析工学やシミュレーションにおいて感度解析とは、入力因子の変動が出力応答に与える影響度を定量化し、重要な要因を特定する手法である。モデル化、設計最適化、信頼性評価、品質工学の基礎として広く用いられ、限られた実験・計算資源を有効に配分する...
工学 応力解析手法｜有限要素解析と実験検証の実践
応力解析手法応力解析手法とは、構造物や機械要素に生じる応力・ひずみ・変形を、理論・数値計算・実験の手段で定量化する枠組みである。設計の安全率設定、疲労寿命の見積り、座屈回避、振動低減、熱変形の抑制、接触摩耗の予測など、製造業の品質と信頼性を...