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これ一つで設計解析が変わる! SOLIDWORKS Simulation&Flow Simulationの活用法

はじめに

製品開発の現場では、時間とコストを効率的に管理することが常に求められています。この課題に対して、SOLIDWORKS SimulationとSOLIDWORKS Flow Simulationは、設計解析を通じて製品の信頼性を向上させ、開発期間の短縮やコスト削減を実現する強力なツールです。

SOLIDWORKS Simulationは、構造解析を行うために設計されたツールで、静的解析や動的解析、熱解析、疲労解析など、多様な解析手法を提供します。これにより、製品が実際の使用条件下でどのように動作するかを事前に予測し、設計の問題点を早期に発見することができます。

一方、SOLIDWORKS Flow Simulationは、流体の動きや熱の伝達を解析するためのツールで、流体力学的な問題を解決するための洞察を提供します。例えば、電子機器の冷却性能の向上やエアロダイナミクスの解析など、幅広い応用が可能です。

本記事では、これらのツールの概要と活用法を詳しく解説し、設計者がどのようにこれらを効果的に活用できるかを探っていきます。

Simulation&Flow Simulationの違いを理解する

SOLIDWORKS SimulationとFlow Simulationは、それぞれ異なる解析対象と機能を持つツールです。その違いを理解することで、プロジェクトのニーズに応じて最適なツールを選択できるようになります。

各ツールの特徴と用途

 特徴SOLIDWORKS SimulationSOLIDWORKS Flow Simulation
主な解析対象構造解析(応力、変形、振動、疲労、温度)流体解析(流れ、熱伝達、エアロダイナミクス)
主な用途強度や耐久性の評価、設計の安全性の確保流体挙動や熱管理の最適化
具体的な適用例フレームの静的強度評価、振動特性調整、
放熱設計
配管内の流量解析、ヒートシンク設計、
空力特性向上

選択のポイント

プロジェクトに最適なツールを選択するためには、まず解析対象を明確にすることが重要です。構造物の強度や耐久性、温度変化の影響を評価したい場合には、SOLIDWORKS Simulationが適しています。一方、製品内部や周辺の流体の挙動や熱管理の課題がある場合には、SOLIDWORKS Flow Simulationを選択すべきです。

さらに、これらのツールを組み合わせて使用することで、より高度な解析が可能になります。例えば、Flow Simulationで得られた流体の圧力分布をSimulationにインポートして構造解析を行うことで、流体と構造の相互作用を評価できます。このような統合的なアプローチは、自動車や航空機、電子機器など、複雑な設計プロジェクトにおいて特に効果的です。

また、ツール選択の際には、解析に必要なデータや計算時間、使用するシナリオの複雑さも考慮する必要があります。これにより、設計プロセスの効率を最大化し、無駄のない開発を実現できます。

SOLIDWORKS Simulationの機能詳細と適用例

SOLIDWORKS Simulationは、構造解析に特化したツールで、以下の具体的な機能を通じて設計をサポートします。

機能名概要適用例
静的解析静的条件下での部品やアセンブリの応力や変形を評価。重量物を支えるフレーム設計の強度評価
動的解析振動や衝撃などの時間依存の条件下での挙動を
シミュレーション。
機械装置の振動特性の調整
熱解析温度分布や熱応力を評価し、冷却性能や熱管理を最適化。電子機器の放熱構造設計
疲労解析繰り返し荷重による部品の耐久性を評価し、寿命を予測。橋梁や航空機部品の長期使用時の安全性分析

設計者のためのベストプラクティス:
効率的な解析を行うためには、モデルの簡素化が鍵となります。解析に必要な部分だけをモデル化し、不要なジオメトリを排除することで計算負荷を軽減できます。また、メッシュ品質の管理も重要です。メッシュを細かくする箇所と粗くする箇所を適切に設定することで、解析精度を確保しつつ計算時間を短縮可能です。さらに、収束性の確認は解析結果の妥当性を確保する上で欠かせません。複数の解析条件で結果を比較し、信頼性の高いデータを得ることが重要です。

SOLIDWORKS Flow Simulationの機能詳細と適用例

Flow Simulationは、流体解析と熱解析を効率的に行うためのツールです。以下はその主な機能と適用例です。

機能名概要適用例
流体解析流体の動きをシミュレーションして、
流量や圧力損失を評価。
配管内の圧力損失計算
熱伝達解析流体と固体間の熱交換を解析し、冷却性能を向上。電子機器のヒートシンク最適化
エアロダイナミクス解析製品の周辺空気の流れを可視化し、空気抵抗を削減。自動車の空力特性向上設計
内部・外部流体解析の統合内部と外部で発生する流体挙動を同時に解析し、
全体設計を最適化。
航空機の複雑な流体挙動解析

設計者のためのベストプラクティス:
Flow Simulationを活用する際には、解析領域を適切に設定することが重要です。解析範囲を必要最小限に抑えることで、計算リソースを効率的に使用できます。また、幾何学的な対称性や繰り返し要素を活用することで、計算時間を削減しながら精度を保つことが可能です。設計変更時には、迅速な反復解析を行い、設計サイクル全体を短縮することが求められます。これにより、製品の市場投入までの時間を大幅に削減できます。

まとめ

SOLIDWORKS SimulationとFlow Simulationは、それぞれの強みを持つ強力な設計解析ツールです。構造解析と流体解析の両面からアプローチすることで、設計プロセス全体を効率化し、製品の信頼性を向上させることが可能です。

これらのツールを効果的に活用するためには、適切な解析計画を立て、効率的なモデリングやメッシュ管理、計算リソースの最適化を行うことが重要です。また、解析結果を適切に検証し、設計に反映させることで、より高品質で競争力のある製品を開発することができます。

これらのツールを導入し、ベストプラクティスを実践することで、設計プロセスの効率化と精度向上を同時に達成することができるでしょう。SOLIDWORKS SimulationとFlow Simulationを最大限に活用し、設計の可能性を広げていきましょう。

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参考情報

・SOLIDWORKS Simulation
https://www.solidworks.com/ja/product/solidworks-simulation

・SOLIDWORKS Flow Simulation
https://www.solidworks.com/ja/product/solidworks-flow-simulation

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