製品設計の過程において製品が使用環境に耐えられるか検証するため、事前にCAEを利用した構造解析(強度解析)を実施します。構造解析ではモデルに拘束点や荷重を付加して発生応力を確認しています。 以下のL字アングルの構造解析ではコーナーRを設けることで同じ荷重条件でも応力を 分散させ、ピーク値を下げることに成功した例になります。 樹脂の粘度について ガス抜き入れ子SG-WINDのご紹介 射出成形におけるガスベントの設計 樹脂製品の成形収縮率 自動機(省力化)の自開発 Heet＆Cool成形技術 製品紹介(車両部品) 樹脂流動解析 流動解析でわかること SG-WINDガス抜き入れ子の使い方 金属3Dプリンター：ガス抜き入れ子のご紹介 成形技術：ランナータイプの違い

構造解析（強度・剛性）、熱解析（温度分布）、流体解析（流速・圧力）など多様な解析が可能です。 結果評価と設計改善 解析結果をもとに設計の妥当性を評価し、必要に応じて形状や材料を改善します。 CAEの代表的な解析手法 CAEで使われる解析手法は多岐にわたります。代表的なものをいくつか紹介します。 構造解析（応力解析・変形解析） 製品に加わる力や圧力に対する応力や変形を予測。 自動車部品や建築構造物の強度確認に利用。 熱解析 発熱や放熱、温度分布を計算。 電子機器や金型の熱変形対策に有効。 流動・流体解析 樹脂や流体の流れ・圧力分布を解析。 空力解析で燃費性能を改善。 航空宇宙産業 軽量化と高強度を両立する構造設計。 高高度環境下での熱・振動評価。 家電・電子機器 部品レイアウトにおける放熱設計。 微小変形による故障メカニズムの解析。 構造物の長期耐久性評価。 樹脂成形分野 金型内の樹脂流動解析で短納期・高品質化を実現。 ガス抜きやウェルドライン位置の最適化。

今回は弊社が構造解析で使用しているANSYS Workbench Mechanicalの 条件設定方法一連の流れをご紹介します。 構造解析は大きく５つの工程に 分かれており、それぞれ使用する機能が異なります。 ①材料物性の入力～④条件設定までの工程は プリプロセッサと呼ばれる機能を使います。ここでは解析前の準備を行います。 塑性領域も考慮したい場合はこちらからどうぞ ②解析モデルの読み込み 解析を行う3Dモデルの読み込み形式はSTEP or IGES形式で読み込んでいます。 以上が構造解析の一連の流れになります。 今回の例のように金属の線形領域の解析であれば結果をだすのに１分とかかりません。 しかし、この一連の流れから見て分かるように 解析作業者が解析結果を見るまで条件設定に不備があっても気づくことは困難です。

その答えの一つが「 トポロジー最適化解析 」です。 この記事では、解析にあまり詳しくない方でも理解できるように、トポロジー最適化の概要から具体的な適用例までをわかりやすく紹介します。 をコンピュータが自動で考える解析手法です。言い換えれば、 材料を最小限にしても、必要な強度を満たすための最適な“カタチ”を見つける方法 です。 トポロジー最適化を使うと、荷重のかかる部分をコンピュータが解析し、**「ここは絶対に材料が必要」「ここは削っても問題ない」**という判断を自動で行ってくれます。 ■ 解析の手順（かんたん解説） 以下がトポロジー最適化の一般的な流れです。 ■ まとめ トポロジー最適化は、これまで人の手では難しかった「究極にムダのない設計」を実現する解析技術です。

私たちの身の回りにある構造物の多くはボルト等の機械的な締結が使用されている。 市場にある構造解析のソフト(CAE)では構造物に加わるストレスや変形量を予測可能であり ボルトのプリテンション機能を考慮した構造解析も可能である。 今回はその機能を使用した時にどのような解析結果となるのか傾向などをご紹介します。 【解析条件】 今回はシンプルに板材同士をボルト締結した際に板材にどのような変形が起こるのか解析してみた。 【解析結果】 ８水準での解析結果を確認すると最も変形量が小さかったのはアルミ材でプリテンション荷重が500N、２箇所での締結でした。 流動解析でわかること SG-WINDガス抜き入れ子の使い方 金属3Dプリンター：ガス抜き入れ子のご紹介 成形技術：ランナータイプの違い

最近では、そのままソリッドで造形するよりもラティス構造化して造形することで 材料費や造形時間といったコスト削減も可能となってきております。 ラティス構造とは枝状に分かれた格子を周期的に並べることで立体物を作り出す構造となります。 枝の太さやピッチを変えることで剛性・強度をコントロールすることが出来ます しかし、空間を有する構造体となりますので強度要件を満たすか、事前にCAEを使って構造解析を実施します。 ➡CAE構造解析についてはこちらから ➡3Dプリンターの造形プロセスについてはこちらから ➡3Dプリンターの注意点についてはこちらから ➡ガス抜き入れ子　SG-WINDのご紹介 ➡3Dプリンターで造形する

モーダル解析とは構造体そのものが振動しやすい振動数(固有振動数)と振動形状を把握するための構造解析です。 例えば自動車部品ではエンジンの振動数と共振すると破損の恐れがあるため、製品設計段階でモーダル解析を実行し固有振動数を把握しておくことが重要です。 ・解析事例 　アルミ製試験用治具 三光合成では固有振動数が目標の数値に到達しない場合、製品形状だけでなく材料変更も視野に入れて検討・提案いたします。 ～関連記事～ 射出成形におけるガスベントの設計 樹脂製品の成形収縮率 自動機(省力化)の自社開発 Heet＆Cool成形技術 製品紹介(車両部品) 樹脂流動解析って何？ 流動解析でわかること SG-WINDガス抜き入れ子の使い方 金属光造形ガス抜き入れ子のご紹介 成形技術：ランナータイプの違い

構造解析における剛体移動（Rigid Body Motion）とは、構造体内の要素（節点、要素、剛体）が全体として平行移動や回転することを指します。 剛体移動は、構造体全体の形状や配置に変化をもたらし、解析結果に影響を与えます。 剛体移動する原因はいくつか考えられます。 ①拘束条件の不足: 構造解析では、剛体の平衡状態を解析するために拘束条件が必要です。 拘束条件が不足している場合、構造体は自由に移動することができ、 剛体移動が発生します。 ④数値計算の誤差 構造解析において、数値計算の誤差が原因で微小な剛体移動が生じることが あります。数値計算の精度や収束性に留意することが重要です。 大物成形品やアセンブリで接触条件が多い解析では解析コスト(計算時間)も掛かりますのでなるべく避けたいところですね。

構造解析で拘束条件を設定する際に、ボルト取り付け穴があればボルトと接する穴の内径　もしくはボルトの頭に接する面を固定し、拘束条件を決めるかと思います。 こちらが解析結果になります。固定穴付近の変形がほぼ０であることがわかります。 では、解析条件を想定して実機試験を行うとどのような結果が得られるかというと 穴の変形形状と変形量が解析値とマッチしていないことが分かります。 一般的な構造解析でおおよその設計値を決定し、詳細な解析はLS-DYNAを使って検証する方がLS-DYNAの良い使い方と言えるでしょう。 ▶解析上の固定と実際の固定

構造解析により応力集中箇所が判明した場合、対策としてリブを追加することで 応力集中を分散させようとします。 しかし、リブの追加は必ずしも応力を分散させる作用があるとは限りません。 製品設計を行う際はCAEによる構造解析も同時並行で進めないと設計を効率化することは難しいと言えます。 樹脂の粘度について ガス抜き入れ子SG-WINDのご紹介 射出成形におけるガスベントの設計 樹脂製品の成形収縮率 自動機(省力化)の自開発 Heet＆Cool成形技術 製品紹介(車両部品) 樹脂流動解析 流動解析でわかること SG-WINDガス抜き入れ子の使い方 金属3Dプリンター：ガス抜き入れ子のご紹介 成形技術：ランナータイプの違い

CAEを使って構造解析を行う際、拘束箇所と荷重箇所を設定することで応力や変形量などを計算することができます。 拘束設定は主に「固定」条件が使われているかと思います。 ①ボルト固定 これが最も解析における固定に近い条件といえます。我々が扱う樹脂製品に比べ、ボルトは金属であることが多く、剛体に近いといえます。 故に試験中も拘束状態の変化が少なく 解析結果との差が出にくいと言えます。ただし、固定する相手部品が樹脂の場合、相手部品が変形する可能性もあるので相手部品は金属でないと差が発生する要因になります。 このように解析条件における「固定」を実際の試験で再現しようとすると結構難しく、また条件が限定的であると言えます。 特に剛性の無い樹脂部品の場合、固定そのものが難しく解析値と実験値と差が発生する要因となります。 拘束条件を設定する際には実際の試験の方法も考慮して設定する必要があると言えます。

CFRTPはプリプレグを積層したものをホットプレスする成形が主流ですが 十分なプレス圧がなければボイド(空隙)を含んでしまい、強度低下してしまいます 一方でプレス圧を上げると樹脂が流出してしまい、これもまた強度低下の要因と なってしまいます。 三光合成では下記の成形用金型を開発し、炭素繊維の強度を生かした成形が可能です 型内予備成形 型内で予備成形を行います　メリット：成形時間の短縮、強度UP PL冷却 PL周りの金型に冷却管を配置し、プレスと同時に冷却を開始します。 メリット：樹脂流出防止、含浸性向上 三光合成で成形できるサンプルは→こちら ～関連記事～ CFRP:成形過程の紹介動画 CFRP:低コスト成形方法の検討①