FEAモデルを改善する方法。 モデルの簡素化

成功した効果的な有限要素解析 (FEA) モデルを開発することは、設計エンジニアにとって苛立たしい経験となります。 モデルは、有効なテスト結果を提供するのに十分な複雑さを保ちつつ、シンプルで再現しやすいものである必要があります。

FEAモデルを改善するための重要なステップは、モデルの簡略化です。

FEA モデルを改善するための重要なステップは、モデルの簡略化です。しかし、正確な解析を行うためには、モデルを適切な方法で簡略化する必要があります。

モデルのジオメトリを生成することは、有限要素解析 (FEA) で最も難しい点の 1 つです。 FEAの初心者にありがちなのは、製品設計プロセスの一環として作成されたCAD（Computer Aided Design）モデルを、そのままFEAスタディに接続できると思い込んでいることです。

CADモデルは、設計者が製品を視覚化したり、機械工のための指示図面を作成したり、製造エンジニアやパッケージングエンジニアが製品を安全に顧客に出荷する方法を決定したりするのに役立ち、その他さまざまな活動を行います。

しかしながら、FEAではこれらの詳細は不要であることが多いのです。 さらに悪いことに、FEA モデルに不必要な詳細が含まれていると、質の悪いメッシュ、非効率的なシミュレーションの実行時間、不正確な結果をもたらします。

不要なオブジェクトの機能を削除する

ほとんどの CAD モデルからすぐに削除できる最も一般的な詳細は、フィレットとラウンドでしょう。 完全に四角いエッジは、現実世界ではほとんど存在しません。エッジは通常、丸みを帯びており、CADモデルでは、すべてではないにしろ、多くの幾何学的なボディにこの丸みが含まれていることがよくあります。 しかし、真四角のエッジはFEAの世界ではメッシングがしやすく、ほとんどの小さなフィレットやラウンドはグローバルな変位計算に影響を与えません。 CAD ツールには，ANSYS Spaceclaim の fill コマンドのように，フィレットやラウンドの除去を支援する機能が用意されています．

効果的なジオメトリおよび制約の組み込み

もう 1 つの一般的な単純化は、重要でないボディを削除するか、効果的なジオメトリまたは制約に置き換えることです。 たとえば、ほとんどのメカニカル アセンブリには、ボルトやリベットなどの留め具が含まれています。

例えば、12インチ×12インチのPCBAで機械的な衝撃をシミュレーションする場合、0201抵抗器のような非常に小さなコンポーネントは、モデルのグローバルな剛性に影響を与えないため、完全に削除することができます。 16PIN SOICのような大きな部品は、モデル化する必要があるかもしれませんが、はんだを置き換えて、リード線と基板の間の硬い接触に近似させることができます。

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