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StressCheck

汎用p法非線形有限要素法解析システム

高精度アダプティブP法

万物は非線形です。世界最先端のP法FEMやアダプティブP法テクノロジーの研究を基に、世界で始めて各種のP法非線形解析を実現しました。これにより、設計者の求める標準的な線形解析、熱伝導、座屈解析やパラメトリック解析から、高精度でより広範な現象を追求する非線形解析まで、一貫した同一のP法メッシュ分割モデル、同じ境界条件、同じポスト処理で行うことができるようになりました。従来のFEAプログラムの非線形解析に伴う苦労をほとんど取り除き、非線形解析を設計技術者にとって親しみ易いものにしました。

特徴

実用的な使いやすさを追求するために、CADインテグレーション環境をサポートしています。Parasolid モデリングカーネルの統合によって、CADインテグレーション機能が大きく改善されました。また、ジオメトリや有限要素モデルのインポート/エクスポート、エンジニアリング解析結果を他のプログラムと共有することも可能です。
 Parasolid モデルカーネルの採用
パラメトリックなソリッドサーフェスモデリングが行えます。また、Unigraphics、Solidworks、SolidEdge、TOPSolid等の3D CADより、同一カーネル互換で形状データを取り込むことができます。
 FEMインターフェース
PH-D:Open Doorway between P-FEM and H-FEM)
PH-Dにより、今まで互換性の無かったP法解析とH法解析との間の要素に、互換性を持たせることができます。
 Pro/Mechanica インターフェス
PH-Dにより、Pro/Mechanivaのデータを利用して、StressCheckで更に高度で信頼性のある非線形などの解析処理へ発展させることができるようになります。
 CADインターフェス
Pro/Engineer
CATIA V4
CATIA V5
Unigraphics
STEP
IGES

厚み付け自動メッシュ

P法完全自動メッシング(PAM)

 先進の任意結果データ抽出機能
●先進のアダプティブP法テクノロジーを採用し、解析の精度を自動化します。
●アダプティブP法有限要素法のパイオニアとして世界的に著名なB.Szabo博士(Washington Univ.教授)と、I.Babuska博士(Texas. Univ.教授)らによって1989年設立された米ESRD社(Engineering Software Research & Development Inc.,)によって、 設計者だけでなく解析者や管理者までもが本質的に満足しうるよう“FEM解析の信頼性とシミュレーションの自動化”を 目的に開発されました。このテクノロジーによりFEM解析で最も時間のかかったメッシングのノウハウに 有限要素法の専門的な知識は不要です。 解析シミュレーションの生産性を飛躍的に向上させることができます。 このアダプティブP法は、次世代を見据えた新しい解析手法として現在最も多くの注目を集め、飛躍的に成長し続けています。
●StressCheckは、米航空機産業(CAI)より、アドバンスな複合材料構造解析の標準ツールとして、1999年に認証を受けました。
●解析結果の評価検討やチェック、FEMの比較調査研究のために、アダプティブH法、アダプティブHP法による 解析機能もサポートしています。 これらのアダプティブ解析機能は、世界中の多くの大手企業、著名な大学や研究機関等で利用されています。

世界最先端のアダプティブP法

エネルギーの収束図

応力の収束図
 代表的な海外ユーザ
代表的な海外ユーザ
 P法FEMとは?
P法FEMとは、FEMで要素を細かく分割する代わりに、要素分割を変えずに 高次の関数で変位を近似することによって精度を向上させる方法です。 このP法は1970年代後半から1980年代初めにかけて、O.C.Zienkiewicz博士(Wales Univ.)や、I.Babuska博士(Maryland Univ.当時)らによって多くの研究が行われ、数学的にその優位性が証明されました。
詳細は、「P法有限要素法とは?」 のページをご覧ください(※準備中)。
 解析手法
●アダプティブP法(ローカル法、グローバル法)
●アダプティブH法
●数値解析アルゴリズム
 ・反復法/直接法(静解析)
 ・QR法/Lanczos法(固有値解析)
 ・ダイレクト法/ニュートンラプソン法(非線形解析)
 解析実行
●リスタート機能
●ステップワイズ機能
●結果表示解析機能
 材料特性
●等方性、横断面等方性、異方性、直交異方性
●非線形材料
 ・弾完全塑性、バイリニア、5パラメータ、ランバーグオスグッド等
 ・非線形弾性(超弾性)
 ・温度依存材料(構造問題、熱問題)
 解析タイプ
●線形静解析
 剛体モード拘束機能
●固有値解析
 フリーボディ解析機能(剛体モードの自動除去)
●プレストレス固有値解析
●座屈解析
●プレストレス座屈解析
●非線形熱伝導解析(定常)
 輻射熱解析
●材料非線形解析
 弾塑性解析、非線形弾性解析
●幾何学的非線形(大変形)解析
●線形接触解析
●非線形接触解析
●インクリメンタル非線形解析(荷重増分法)
●コールドワーキング解析
●ファスナー構造の非線形解析
●複合材解析
 幾何形状に沿った任意の繊維主軸方向の定義機能

●3次元線形・非線形破壊力学解析
 アダプティブP法独自の超収束機能により、 高精度に応力拡大係数(K1、K2)、J積分を算出します。
●亀裂進展解析

●マージンチェック非線形解析(極限荷重解析)
●パート・アセンブリー解析
●グローバル・ローカル解析
 NastranやABAQUSからのH法解析結果(変位または力/モーメント)を、P法メソッド詳細モデルの境界条件に変換します。
●高速・大解析用64bitソルバー
世界初のP法非線形解析


豊富な非線形材料をサポート


非線形解析の例
先端に曲げモーメント負荷
要素数:1


非線形解析の例
ゴムブーツの解析
要素数:46


マルチボディ非線形接触解析の事例




内壁カーブ周辺のパス指定とそのグラフ
 先進の任意結果データ抽出機能
解析の完了後、ユーザの求めるすべてのエンジニアリングデータ (応力、変位や温度等)を、節点だけではなく任意の位置のポイント、エッジ、カーブ、 任意のパス、サーフェスや任意の密度に対して自動的に再計算し抽出することができます。この機能はシミュレーション結果の評価に非常に重要で、大幅に解析の生産性の向上を可能とする StressCheckが有する優れたオリジナルな機能です。
 パラメトリック形状モデリング機能
すべてのジオメトリはパラメトリックに設計変数定義が可能です。また、ジオメトリとP要素は完全に関連性を持っていますので、ジオメトリにパラメトリックな定義を行えば、解析モデルは自動的に更新されます。
 実践的な設計パラメータ(変数)
以下のデータを、設計変数としてパラメータ化することができます。
ジオメトリ: ポイント、カーブ、サーフェス 等
属性データ: 荷重条件、拘束条件、材料特性やその他の属性データ 等
 高度な数式処理システム

3次元幾何形状や荷重、境界条件、材料特性、結果処理等に関する全ての入力データは、定数、パラメータ、任意のユーザ定義関数等によって指定する事ができます。またそのパラメータ間の関係式を任意に指定する事が可能です。パラメータかユーザ定義関数かは、StressCheckが自動判定します。この機能により、高度なパラメトリック解析モデリングが行えるようになります。

※全てのステップのパラメトリック解析結果を保存し、ビジュアルにコンター図やグラフで比較検討することができ、製品特性の直感をタイムリーに得ることができます。
StressCheckは、ユニークなハンドブック解析データベースを標準で装備しています。これは、解析頻度の高いユーザの解析モデルを、”検索情報、ノウハウ情報、形状、要素、設計パラメータ・材料特性、解析実行条件、解析精度コントロール、結果評価条件等” を含めて登録することができます。あらかじめ約400のノウハウ解析モデルが標準登録されており、ユーザは追加登録し、企業の標準化解析モデルのデータベースとして利用することができます。
 1. フレキシビリティ
設計開発におけるルーチンワーク的な個々の解析テーマを標準化させることができ、ユーザごとに”ハンドブック解析データベース”を構築し、解析ノウハウを共有・標準化することができます。
 2. タイムリー
ハンドブックデータベースのモデルをパラメトリックに更新・解析するこの手法は、タイムリーにしかも飛躍的に短時間で行うことができます。
 3. 実践的かつ簡単操作
解析結果の精度は常にアダプティブ法により確証でき、さらに操作はパラメータ更新、解析実行、結果表示の各ボタンを押すだけの”プッシュボタン解析”でおこなえるので、解析の経験の全く無い設計者も安心して使うことができます。
 4. Webベースハンドブック解析
インターネット上でハンドブックシミュレーションが可能となります。




 COMインターフェース
設計の最適化といった特化されたアプリケーション等に、StressCheckをブラックボックス・シミュレーション・ツールとして使用することが、COM(Component Object Model)によって可能になります。StressCheckは解析やポスト処理に関わる様々な方式においてCOMをサポートしています。StressCheckをバックグラウンドプロセスで利用するユーザは、モデルファイルを読み込み解析を行い、その解析結果をポスト処理した後、そのモデルに含まれる様々な設計パラメータに割り当てられた次の値を決めるための制御論理を与えることによって、プログラムをカスタマイズすることができます。

ESRD社のP法有限要素法開発史

StressCheckは、アダプティブP法有限要素法のパイオニアとして世界的に著名なB.Szabo博士と、I.Babusuka博士らによって1989年に設立された、ESRD社によって開発されました。

1979年 世界で初めてP法FEAに関する研究開発を実施 (COMET)
1984年 世界で初めてP法FEA収束特性のデモンストレーションを実施 (PROVE)
1985年 世界で初めてP法の商用化を実現 (PROVE)
1985年 世界で初めてジオメトリ的関連性を持ったP要素を開発 (PROVE)
1987年 世界で初めてコンター積分破壊力学理論を開発 (PROVE)
1992年 世界で初めて階層プレート理論を開発 (StressCheck)
1994年 世界で初めてP法材料非線形解析を開発 (StressCheck)
1994年 世界で初めてP法ソルバーのネットワーク並列処理を開発 (StressCheck)
1995年 世界で初めてP法幾何学的非線形解析を開発 (StressCheck)
1996年 世界で初めて一般化応力拡大係数計算を開発 (StressCheck)
2000年 世界で初めてP法非線形熱解析(輻射条件)を開発 (StressCheck)
2001年 グローバル法およびローカル法によるアダプティブP法、H法を商用化 (StressCheck)
2003年 P法完全自動メッシングの商用化 (ADA PAM)
2003年 世界で初めてP法亀裂進展解析を開発 (StressCheck)
2004年 世界で初めてP法非線形接触解析を開発 (StressCheck)
2006年 世界で初めてP法非線形(増分法)解析を開発 (StressCheck)
Dr B.Szabo  Dr I.Babusuka
項目 最小構成 推奨環境
CPU(マルチプロセッサ対応) Xeon以上 Xeon E(マルチコアCPU)以上
メモリ 4GB コア数×2GB
ハードディスク(製品インストールサイズ) 2GB 2GB
スワップスペース(仮想メモリ) 2GB メモリの2倍
モニター解像度 1024×768以上 1280×1024以上
グラフィックス Open GL 対応 Open GL 対応
OS Windows 10(64bit) Windows 10(64bit)
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