ソリューション

Digital Exploration with ANSYS AIM

革新的な企業は，製品設計を改善して製品開発コストを削減

する新しい方法を模索し続けています．設計プロセスの初期に

下した意思決定によって開発コストが決まることがよくある

ため，多くの企業は，初期のシミュレーションと呼ばれること

がよくあるデジタル探索を活用して，コストの削減を図っています．初期のシミュレー

ションでは，設計プロセスの初期に設計コンセプトのデジタル探索を行って重要な設

計案をテストすることにより，情報に基づいた設計判断を行うのに必要な指針を得て，

試作品の必要性を低減するとともに，実現不可能な設計コンセプトを避けることがで

きます．卓越した操作性，高精度なシミュレーション，設計最適化を 1 つのシミュレー

ションツールですべてサポートする ANSYS AIM を使用すれば，デジタル探索を簡単

に行うことができます．

Steve Scampoli（ANSYS, Inc.， 主任プロダクトマネージャー）

ANSYS AIM によるデジタル探索

自動車用ヒューズボックス内の速度の大きさを 表したもの．ファンの性能曲線を表す解依存の 式を使用して，入口境界条件を指定している．

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© 2017 ANSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE 39

す．たとえば，ファンによって強制対流冷却が行われるエレクトロニクスシステムや HVAC システムの設計者は，ファンが適切な気流と冷却量を供給できるかどうかを日々評価しています．設計エンジニアが解に依存する数式を使用すれば，入口圧力境界条件を出口部の質量流量の関数として定義し，メーカーのファンの性能曲線を表すことができ，ファンを正確にモデリングして気流量と冷却量を求めることができます．解に依存する数式はその他にも，流体境界条件が解変数に依存する様々なアプリケーションに利用できます．

また，設計エンジニアは，現行バージョンの ANSYS AIM を使用することで，多孔質媒体を通過する流れの挙動も適切に把握することができます．ANSYS AIM の多孔質媒体モデルを利用すれば，このモデルの多孔質領域に流動抵抗を設定して，運動量損失を的確に把握することができます．

「卓越した操作性，高精度なシミュレーション， 設計最適化をすべて 1 つのシミュレーションツールで

サポートする ANSYS AIM を使用すれば，デジタル探索を 簡単に行うことができます．」

Digital Exploration with ANSYS AIM (続き)

レーションで一貫したワークフローと操作性を実現しており，マスターしやすく覚えやすいものとなっています．

ANSYS では，より広範囲の製品設計用途に対応するため，ANSYS AIM の機能を強化し続けています．以下に，製品設計の物理的性能を評価できるいくつかの新機能と，高度なコラボレーション / カスタマイズ機能を紹介します．

流体性能の評価多様で有効な新機能により，設計

エンジニアは流体・熱性能を迅速に評価することができます．大幅に強化された機能として，解に依存する数式と多孔質媒体モデルが挙げられます．解に依存する数式を使用すれば，設計に実際に作用する境界条件を簡単に定義することができます．多くの場合，流体境界条件はシミュレーション自体の結果に依存しま

製品設計に有効な初期の シミュレーション

ANSYS AIM は， 実 績 の あ るANSYS テクノロジーを結集したソフトウェアです．このソフトウェアでは，ANSYS SpaceClaim の機能を用いて形状モデリングを行い，新しいコンセプトモデルの作成や既存の設計の編集を迅速に行うことができます．設計エンジニアは，世界をリードする ANSYS のソルバー技術をベースにした AIM を使用することで，流体，熱，構造，電磁界の影響を考慮したシミュレーションを実行し，信頼できる結果を得ることができます．製品によっては，設計の流量・熱性能，構造的信頼性，電磁性能を考慮しなければならないことがよくあります．AIM は，設計エンジニアが様々なシミュレーション問題に迅速に対処できるよう，シングルユーザーインターフェースによって，あらゆるタイプのシミュ

^ 排気マニホールドの多孔質媒体を通る流速の 大きさ

1つのGUIだけでマルチフィジックス解析を実施できるANSYS AIMansys.com/AiM-gui

40 ANSYS ADVANTAGE ISSUE 2 | 2017

フィルター，充填層，多孔板などに流体を通過させる多くの産業分野では，多孔質媒体を通る流れを設計に組み入れて，設計の流体性能を正確に把握する必要があります．

これらとその他の新しい流体機能が多数搭載された AIM を利用すれば，流速や圧力損失などの重要な設計パラメータを的確に評価して，設計変更を迅速に評価し，最適な設計を特定することができます．

構造的信頼性の評価ANSYS AIM には，強化された

流体機能に加えて，ボルト接続機能と非線形接触機能が新たに搭載されています．設計エンジニアがこれらの機能を使用すれば，製品設計の構造的信頼性を迅速に評価することができます．ボルト接続は，建築設計や機械設計でよく見られるものであり，鉄骨建築物，自動車，産業機器に使われています．ボルト接続と接続部品の構造的信頼性を正確に予測するには，ボルトの締め付けと，これによって部品間に生じる接触圧と摩擦応力を正確にシミュレーションする必要があります．AIM のボルトプリテンション機能では，ボルト予荷重を設定して，ボルト締め付け力をシミュレーションすることができます．さらに，ボルトの締め付けによって短くなるボルトのグリップ長さ，すなわちナットの座面とボル

ト頭部間の領域をロックすることで，他の構造荷重に対するボルト接続の応答を求めることができます．プリテンションボルトや非線形接触などの様々な新機能を搭載したAIM を導入すれば，設計サイクルの初期に構造性能を迅速に評価し，費用のかかる試作を回避することができます．

電磁性能の評価ANSYS はこのほど，電磁性能を

評価できる各種の新機能を ANSYS AIM に追加しました．電力変換の業界では，省エネに対するニーズが高まっています．企業もスチール，銅，永久磁石の使用量を抑えた電磁機器を設計して，製造コストを削減しなければなりません．設計エンジニアは，電力密度の向上を考慮し，電磁界に起因する熱損失を把握しながら，これらのトレードオフを行う必要があります．AIM の新機能として，磁界界の周波数応答と一方向の磁界 - 熱連成をシミュレーションできる機能が挙げられます．これらの機能を利用すれば，変圧器，コンバーター，絶縁ゲートバイポーラートランジスター（IGBT），バスバーなどの電力変換部品の誘導渦電流 / 変位電流とこれらの電流による誘導加熱を求めることができます．また，磁気特性の自動アダプティブ解析の精度が高いため，ユーザーはメッシュ密度を細かくする作業を手動で繰り返す必要がなくなり，設計に専念できるようになります．電磁界シミュレーションの専門家でない人でも，AIM のガイド付きワークフローと自動アダプティブ解析を利用することで，設計の電磁性能と熱性能の両方を迅速かつ簡単に評価することができます．

エンジニアリング コラボレーションを実現

革新的な企業は，初期のシミュレーションを製品開発プロセスに組

み込む必要があります．さらに，製品開発プロセスの中でも設計変更コストが少なくて済む初期段階にシミュレーションガイダンスを取り入れて，シミュレーション担当者を開放し，高度な物理解析が必要になることが多い製品検証解析にシミュレーション担当者が取り組めるようにする必要もあります．こうした企業の設計エンジニアは，最終的な製品検証シミュレーションを行ったり，単に初期のシミュレーションの結果を検証したりするために，シミュレーション解析者にモデルを送らなければならないことがよくあります．AIM には，ANSYS Workbench の プ ロ ジ ェ ク ト 概念 図 を 介 し て AIM か ら ANSYS Mechanical または ANSYS Fluentにシミュレーションモデルデータを転送することを可能にし，エンジニアリングコラボレーションを促進する高度な機能が搭載されています．設計者は，AIM と ANSYS の主力製品であるソルバー間の信頼性の高

いデータ転送によって、モデルデータを解析担当者に迅速かつ正確に転送し，エンジニアリングコラボレーションの促進と製品開発プロセスの効率化を図ることができます．

^ 連続するボルトプリテンションの シミュレーションで求めた相当応力

^ 温度依存の材料特性を考慮しながら， 平面トランスの磁界周波数応答を シミュレーションして求めた電流密度

ANSYS AIM：今すぐ無料でトライ ansys.com/tryAIM

© 2017 ANSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE 41

Digital Exploration with ANSYS AIM (続き)

エンジニアリングシミュレーションに期待される次の変革（英語）ansys.com/revolution

シミュレーションワークフローのカスタマイズ

多くの企業では，解析グループが定義した標準的なシミュレーションプロセスが様々な設計部門に導入されていきます．このグループが AIM のカスタマイズ機能を使用すれば，部門独自のシミュレーションプロセスやエンジニアリングのベストプラクティスに合わせてカスタマイズできるカスタムアプリケーションを開発することができます．AIM には発売当初から，シミュレーションプロセスをさらに自動化できるマルチステップのカスタムアプリケーションやコンテキスト依存アプリケーションなどの様々な高度なカスタマイズ機能が搭載されています．解析グループは，こうした高度なカスタマイズ機能を使用することにより，設計プロセスの初期にシミュレーションを行う設計エンジニアに専門的なシミュレーションガイ

ダンスを提供することも可能になります．

初期のシミュレーションの ルーティン化

ANSYS AIM の新機能と拡張機能は，様々な産業アプリケーションに対応します．たとえば，弁と流量制御装置の流体・熱・構造性能，構造物に作用する風・流体荷重，熱交換器・エンジン部品・電子機器の温度と応力，変圧器・コンバーター・IGBT・バスバーの電磁・熱性能などのシミュレーションを行うことができますが，これらの例は，初期のシミュレーションを利用して，製品設計が実環境でどのように動作する

かを確認できる多くのアプリケーションのごく一部でしかありません．ANSYS AIM の卓越した操作性と，業界をリードするソルバー技術の組み合わせにより，様々な業界の設計エンジニアが初期のシミュレーションを日常的に利用できるようになり，その結果，デジタル探索を日々の製品開発プロセスに組み込むことが可能になります．

^ ANSYS AIMでバタフライバルブのモデルを設定する際に使用したメッシュと選択セットを ANSYS Fluentに転送したもの．

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