Modal analysis in Creo

固有値解析のテストには類似の方法がいくつかありますが、PTC では有限要素解析を使用した解析アプローチを採用しています。このアプローチでは、数値解析法で構造の動的挙動をシミュレーションおよび解析します。これには、構造の有限要素モデルを作成し、運動方程式を解くことなどが含まれます。
詳細については、サポート記事を参照してください。

有限要素解析 (FEA) における固有値解析は、構造の動的挙動を調べるために使用する数値解析法です。FEA は、複雑な構造を小さく単純な要素に分割する計算法であり、さまざまな条件下で動作を解析およびシミュレーションできます。特に FEA 理論における固有値解析では、構造の固有振動数、モード形状、減衰率の抽出に重点を置きます。

FEA 理論における固有値解析の概要は以下のとおりです。

• 有限要素モデル (FEM):
  • 構造を有限要素に離散化し、ノードを相互接続します。
  • 各要素の材料特性、形状、境界条件を定義します。
• 運動方程式:
  • 構造の動的挙動を運動方程式で記述します。通常は二階常微分方程式 (ODE) になります。
• 固有値問題:
  • 固有値解析で、常微分方程式を固有値問題に変換します。解は、固有振動数（固有値）とモード形状（固有ベクトル）になります。
  • 固有値は構造が振動しやすい周波数を表し、固有ベクトルは対応するモード形状を表します。
• 固有値問題の解決:
  • ランチョス法や QR アルゴリズムなどの数値解析法を用いて固有値問題を解き、固有振動数とモード形状を導きます。
• 後処理:
  • 固有値と固有ベクトルが得られたら、結果を解析して構造の動的挙動を理解します。
  • 固有振動数は、自由な条件下で構造が振動する回数を示します。
  • モード形状は、各固有振動数に関連する振動の空間分布を示します。
• 減衰率:
  • 減衰率を求めることで、振動中に消散するエネルギー量を定量化できます。
• 固有値の重ね合わせ:
  • 固有値の重ね合わせは、構造の動的応答を固有値の寄与の組み合わせとして表す方法です。
  • このアプローチにより、複雑な動的荷重条件の解析を簡素化できます。

固有値解析と座屈解析は、構造工学において、設計の動的な面と安定性の評価に不可欠です。固有値解析により、振動の固有振動数モードを特定できます。これは動的力に対する構造の応答を理解するうえで重要です。固有値解析ではまた、剛体モードを自動的に処理し、拘束なしの振動に関する知見を得られます。一方、座屈解析は、構造の安定性の評価、臨界荷重の特定、不安定なスナップスルー問題の解決に不可欠です。座屈荷重を特定することで、圧縮力に耐えうる設計を行い、壊滅的な不具合を回避できます。固有値解析と座屈解析を併用することで、構造の最適化、共振の防止、さまざまな荷重条件下での安定性の確保につながります。

設計者向けに独自に設計された PTC のシミュレーションソフトウェアは、使い慣れた Creo のユーザーインターフェース、設計用語、CAD や CAE データとのシームレスな統合機能を備えています。有限要素解析 (FEA) 機能の総合的なセットを使用することで、構造、熱、振動の完全な解析ソリューションを簡単に利用できるようになります。

設計中にリアルタイムのフィードバックを参照する場合は、アンシスベースの Creo Simulation Live をお選びください。いくつかの簡単な条件を定義するだけで、ソフトウェアが残りの作業を実行し、フィーチャーの編集または作成時に結果をリアルタイムに表示します。単に便利で高速なだけではなく、通常のワークフローの一部として設計ガイダンスを提供します。

設計中にモデルの包括的な解析を実行する場合は、Creo Ansys Simulation (CAS) または Creo Ansys Simulation Advanced (CASA) をお選びください。どちらも設計の改良と検証を目的としたソリューションですが、CASA には非線形接触や非線形材料などのユースケースをサポートするというメリットがあります。また、CASA では構造解析と熱解析を同時に実行できます。