AIFEMは、固体構造に関連する静力学，力学， 振動，熱力学などの工学問題に対応する自社開発の汎用有限要素解析ソフトウェアです。

AIFEMは効率的な前後処理ツールと高精度有限要素ソルバを搭載しており、機械的特性の迅速で詳細な評価と設計反復の高速化を支援します。

ソフトウェア機能紹介

・シミュレーションプロセスの統合：

前後処理、形状インポートと修復、メッシュ分割と接続、材料特性の設定、解析条件の設定、シミュレーションなどの一連のプロセスを同一GUI上で操作可能

・高精度有限要素ソルバ：

自社開発の有限要素シミュレーションソルバは、線形静力学、非線形静力学、応答、熱力学などの分野をカバーし、高い計算効率と結果精度を提供

・高効率プリポスト処理：

自動メッシュ分割は高速かつ高品質であり、自動ボルト接続やその他の自動化機能を使用することで、アセンブリモデルのモデリング効率が大幅に向上

豊富な材料ライブラリと荷重設定により、さまざまな条件の解析ケースを簡単に作成することができ、他商用ソフトウェアのファイルインポートをサポート

AIFEM 2023R2 新機能紹介

1．ボルト締結自動作成機能の追加

2．調和応答解析機能の追加

3．ランダム応答解析機能の追加

4．複合材解析機能の追加

5．バー要素、ばね要素、質量要素の解法追加

6．前処理の表示・操作性のアップデート

7．後処理の表示・操作性のアップデート

AIFEM 2023R2

1）ボルト締結自動作成機能の追加

ボルトはエンジニアリングにおいて一般的な組み立て接続手段の一つです。

従来の有限要素ソフトウェアでは、ボルト接続を設定する際に手順が複雑で設定項目が分散しており、ボルトの数が多い場合には何度も繰り返し手動操作する必要があるため、前処理効率が低いという課題がありました。

AIFEMはこの課題に対応し、2023R2バージョンで自動ボルト接続機能を追加しました。

穴径の直径とボルトの長さ範囲を入力するだけで、ボルト穴の対を検索および識別し、一次元のボルト接続を自動生成します。

この接続はスパイダーモデル形式であり、バー要素-RBE2要素、バー要素-RBE3要素、RBE2要素-RBE2要素など、複数の要素の組み合わせ形式が選択可能であり、一括して材料特性を設定することができます。

モデル状況に応じてボルト接続は自動的に更新され、異形穴など特殊な場合に対応するための手動選択も提供しています。

一括でボルト接続を作成することができ、エンジニアリングの様々なボルト接続シーンを柔軟かつ包括的にサポートします。

ボルト締結の自動作成 

2）調和応答解析機能の追加

調和応答解析は、一連の異なる周波数の正弦波刺激を線形システムに適用し、周期的な荷重に対する周期的な応答（定常応答）を分析する手法です。

調和応答解析は、エンジニアリングのさまざまな分野で広く使用されており、例えば、電動機が電磁力によって生じる構造振動、電子回路が動力源の刺激によって生じる構造振動、風力発電装置がブレードの回転によって生じる周期的な構造振動などが挙げられます。

AIFEMは、モード重ね合わせ法に基づく調和応答解析機能を提供しています。

基本的な荷重を入力する方法により、各構造特性周波数でのモード特性応答を線形に重ね合わせ、最終的に構造の総調和応答パラメータを取得します。

これには、変位、速度、加速度応答、応力、ひずみ、支持反力応答などが含まれます。

調和応答解析に必要なモードの結果は、事前のモード解析ステップで自動的に計算することもでき、既存のモード結果をインポートすることも可能です。

これにより、調和応答の解決時間が大幅に短縮され、シミュレーションデータベースの再利用率が向上します。

配電箱の調波応答一次共振ピーク下のコンタ

3）ランダム応答解析機能の追加

ランダム応答解析は、ランダム振動入力に対する統計学的なシミュレーションです。

AIFEMは、モード空間内でランダム応答結果を計算、収束し、それを物理座標系に変換します。

入力データは自己相関のパワースペクトル密度（PSD）であり、出力は応答のパワースペクトル密度、自己相関関数、応答変数の二乗平均平方根などのパラメータです。

これらのパラメータに基づいて、構造物のランダムな環境での挙動、振動特性、信頼性を評価することができます。

AIFEMソルバは、大規模なメッシュモデルでのランダム応答の解析において、高いソルバ効率を保持しています。

例えば、200万のメッシュを持つバッテリーパックのランダム応答解析のケースでは、同じ設定のもと、AIFEMの計算時間は成熟した商用ソフトウェアと比較して約30%短いことが確認できました。

計算効率の高さは、設計の迅速な評価と判断に対して非常に有効となります。

バッテリーパックのランダム応答解析

4）複合材解析機能の追加

複合材料のシナリオに対応した構造静力学および動力学の解析機能を追加しました。

層の特性を記述することで、複合材料の材料特性、厚さ、および角度特性を計算し、各層の応力とひずみの結果を得ることができます。

同時に、直交異方体の材料本体モデルも追加され、材料特性、行列要素、シングルレイヤープレートの3つのパラメータ形式を使用して、材料の異なる方向における力学特性を説明することができます。

複合材料の設定と可視化

5）バー要素、ばね要素、質量要素の解法追加

バー要素、バネ要素、質量要素を新たに追加し、既存のシェル要素や体積要素と組み合わせて、0D、1D、2D、3Dなどの20以上の異なる要素タイプをサポートしています。

これにより、より正確な実態に即した構造のシミュレーションが可能となります。

バー要素とばね要素は、産業分野で広く利用されています。

例えば、船体のリブ、ボルト、構造補強杆、ダンパー、吊り具などを模擬することができます。

質量要素は、多くの構造アタッチメントを質点要素に簡略化してシミュレーションに追加させ、質量と慣性の影響を考慮するとともに、解析効率も向上させることができます。

船舶中心の平行部コンタ

6）前処理の表示・操作性のアップデート

AIFEMは、豊富な前処理機能を備えており、主要ジオメトリフォーマットのインポート、主要メッシュフォーマットのインポート、メッシュの自動分割、局所メッシュの密度分割、解析ステップの設定、各種境界条件、制約、および荷重の設定などの機能が含まれています。

これらをベースとして、AIFEM 2023R2では前処理機能をさらにアップデートし、ユーザーエクスペリエンスを向上させました。

■ ジオメトリ：

① 大規模なジオメトリモデルのインポート効率を最適化し、前バージョンと比較して80％以上の効率向上

② 新しいジオメトリブール演算機能が追加され、交差、和、差の演算を使用してさらなるジオメトリモデル構築が可能

■ メッシュ：

① アセンブリ全体に対して一括でメッシュを分割するための新しいコンポーネントオブジェクト向けメッシュ分割機能を追加

② 二次要素メッシュの生成アルゴリズムが最適化され、負の体積メッシュの生成を防止

③ メッシュモデルの統計情報の出力をサポート

■ 解析：

① 力の適用方法を最適化し、面および体のオブジェクトに対して総合的な力を適用、ソルバが自動的に均等な荷重計算を実施

② フィールド出力および過程出力の設定オプションが新たに追加され、分析要件に応じて出力変数、範囲、および頻度を増減可能

■ ツール：

① 直交座標、円柱座標、球座標系の作成機能が新たに追加され、材料や荷重の方向として使用可能

② 距離および角度を測定する機能が追加

③ ビューポートエリアの右クリックメニュー機能が新たに追加され、ビューのズーム、回転中心の設定などが可能

④ デフォルトの作業ディレクトリ設定、日本語と英語の切り替え、デフォルトの並列コア数の設定などをサポートする新しいオプションが追加

高品質ボリュームメッシュの分割

7）後処理の表示・操作性のアップデート

AIFEMの後処理機能は、通常の結果コンタ図の表示、モード結果リストの表示、断面図の表示などが既に搭載されていますが、2023R2バージョンでは後処理機能全体にわたり機能の拡張が行われ、結果ファイルの読み込み速度向上と、後処理の編集および操作機能のアップデートが行われました。

■ 色彩、極値の表示、階層の数、数値などを制御するための凡例設定オプションが追加

■ プローブ機能が新たに追加され、局所位置の結果データを読み取りおよび表示が可能

■ 複素数の出力、結果の平均方法、バーシェルの断面積分点の結果表示を制御するための結果オプション設定が追加

■ ベクトル図の表示が新たに追加

■ 断面図の設定が最適化

■ グラフの描画および保存機能が新たに追加され、グラフの作成とスタイル設定が増加

自動車ドアの変形結果に基づく凡例設定

AIFEMを用いた応用事例については、弊社Webサイトよりご確認下さい。

本製品に関するお問い合わせについては、info@fstech.jpまでお願い致します。