設計者が実務で使いこなせるようになるための基本を習得！

これからはじめる構造解析CAE

講座概要

構造解析CAEは、従来は解析専任者がCAEソフトで行うのが一般的でしたが、ミッドレンジの3D-CADの付加機能でCAEが使えるようになりました。これに伴い、設計者自らが設計を行いながら材料力学では計算できないような複雑な形状の強度計算が可能になったのです。

ただし、構造解析CAEは設定条件や解決手法の適用ミスがあれば、正しい解を導き出せずに、品質不具合の潜在要因となります。また、設計者は非常に忙しい職種であり、DR（デザインレビュー）、出図、設計仕様の作成、関係部門のコミュニケーションも多く、これからは限られた時間で構造解析CAEをいかに活用できるかが、抜きんでた設計者の要件となります。

本講座では、構造解析CAEを製品設計に適用するにあたり、
① 設計者が自ら構造解析CAEを行う範囲と解析専任者に依頼する範囲の区別、
② 設計者が構造解析CAEを実施する際のミスをしがちな点の解説や解析事例
を理解していただくことで、CAEを効果的に活用して製品開発が行えるようになることを目指します。

また、本講座では理論的な説明は割愛しますが、受講者様が後日自己学習できるように専門用語の解説を行います。

担当講師

荒木 康宏 講師

技術士（機械部門）

《プロフィール》

研究装置メーカーで製品設計5年、大手機械部品メーカーにて部品設計を15年に従事。
現在、ロボット開発の業務に従事している現役設計者です。
現役設計者の視点から、構造解析CAEの効果的な活用法を解説します。

主な受講対象者

すでに三次元CAD（3D-CAD）を常用している設計業務担当者のうち、

• これから構造解析CAEをはじめる人
• 構造解析CAEを活用した機械設計をやりたい人
• 後輩や部下の解析結果を照査するリーダ相当のスタッフの人

期待される効果

• 構造解析CAEを設計者自身がやるべきか、解析専任者に依頼するべきか判断できるようになる。
• 設計者自身が構造解析CAEを大きなミスをせずに使えるようになる。
• CAEを設計開発のプロセスに効果的に活用できる
• リーダ相当のスタッフの人が、後輩や部下の解析結果をより適切に照査することができるようになる

講義プログラム（動画　約3時間）

１．構造解析CAEとは？
構造解析CAEは、どんなことができるかを適用事例を交えて紹介をします。

1.1　CAE解析の全体像
構造、流体、振動
1.2　構造解析の分類
1.3　線形解析と非線形解析の大きな違い
1.4　解析事例紹介（線形構造解析）
線形
材料非線形
1.5　解析事例紹介（非線形構造解析）
材料非線形
幾何学非線形
1.6　まとめ

２．設計者が構造解析CAEをどこまでやるか？
設計者は、設計業務を限られた時間で構造解析CAEをすべてこなすのは負荷がかかります。効果的に構造解析CAEを活用する方法を紹介します。

2.1　設計者はやることがいっぱい
2.2　解析専任者用CAEとミッドレンジ3D-CADのCAE機能
ミッドレンジ3D-CADのＣＡE機能
解析専任者用CAE
2.3　設計者がやる構造解析CAEを線形解析までしっかりやろう
設計者がやる解析は線形解析までにする
材料物性の視点
非線形解析の収束性の問題
メッシュの問題
2.4 自分で解析できない範囲はどうする？
解析専任者に相談する
勤め先で契約しているソフトウェアメーカーなどのサポートを受ける

2.5　 まとめ

３．構造解析CAEの進め方
線形構造解析、非線形構造解析共に解析の進め方は同じです。他の書籍やセミナー等で解説があると思いますが、解析の全体像を改めて説明を行います。

４章以降は実際の計算例を元に解析で間違えやすい内容を解説します。

3.1　構造解析の流れ
3.2　プリポスト
3.3　境界条件の設定
全固定、一時固定
3.4　荷重条件の設定
3.5　計算結果
手計算で検算をする習慣をつけましょう。
片持ちはりの計算（簡単な形状）
片持ちはりの計算（複雑な形状）
3.6　まとめ

４．どの要素をつかう？
要素（メッシュ）ともいいます。現在の機械設計だと、3D-CADを使用している場合、構造解析CAEを３次元で行うことを想定していると思います。ただし、解析内容によっては、２次元、１次元でもFEM解析が可能で計算時間の短縮が見込めます。そこで要素と解析事例を紹介します。

4.1　ソリッド要素（３D要素）
計算例

4.2　バー要素（１D要素）
計算例

4.3　シェル（２D要素）
計算例

4.4　メッシュ数を減らすテクニック
対称解析
まとめ

５．片持ちはりの罠
部品に曲げがかかる部品は、設定条件を間違えると応力やひずみを過小評価してしまいます。片持ちはりのたわみを事例に適切な設定条件の説明をおこないます。

5.1　要素を間違えると結果がかわる？
概要
メッシュの説明
計算結果１
計算結果２
まとめ（メッシュサイズと計算例）
メッシュサイズをかえたらどうなる？
概要計算結果１
計算結果２
計算結果３
まとめ

5.2　はりのたわみが大きい場合
実際と計算が合わない

６．要素（メッシュ）サイズをどこまで細かくするか？
要素（メッシュ）サイズは一般的に小さくすると、計算の精度が向上します。半面、計算時間が長くなる欠点があります。要素（メッシュ）の細分化しても事例を説明します。

6.1　メッシュサイズの小ささと計算精度は背反する
6.2　計算結果はメッシュをどれほど細かくしても一定の値に近づくかない
6.3　効果的なメッシュの分割方法
応力の変化が大きいところを細分化する。
6.4　穴あき板の場合
概要
メッシュサイズの説明
計算結果１
計算結果２
計算結果３
まとめ（メッシュサイズと計算例）
6.5　まとめ

７．応力はあがるよどこまでも
うっかり間違いがちな例として、解析対象物にかかった力を大きくして現物とは違った変形や応力を算出することがあります。具体的な事例とそれを防ぐ方法を事例をまじめて説明します。

7.1　応力―ひずみ線図（通称：S-Sカーブ）は、CAEのデータと実際の物性値は違う
7.2　計算例
概要
計算結果１
計算結果２
まとめ
7.3　許容応力を決めよう
金属の場合
樹脂の場合
7.4　改めて計算結果２を見直すと？
7.5　まとめ

８．特異点

構造解析CAEを行うと、ある部分の応力が他の位置と比較して高い場合があります。これが構造解析CAE特有の現象が起こりるものか、そうでないかで解析結果の判断ミスを誘います。具体的な事例を示します。

8.1　特異点はどんな現象？
8.2　拘束点の付近
8.3　コーナー部
8.4　まとめ

９．もっと勉強したい人へ
講師が勉強したときに使った本を紹介します。

講義のサンプル動画

受講料金

29,700円/名（税込）

※受講可能期間は、受講案内日から3か月間です。

お申し込み方法

★下の申込ボタンより、必要事項をご記入の上お申し込みください。

⇒現在、準備中です。しばらくお待ちください（2024/5/30）