有限要素解析

有限要素解析 (FEA) は、何十年にもわたって製品エンジニアリングに使用され、成功を収めてきました。 それに加えて、忠実度の高いモデリング・アプローチと、より実用的なアプローチが継続的に開発され、十分に正確な結果をより速く得られるようになっています。

エンジニアは、最小の計算労力でエンジニアリングの問題を解くために、ニーズに最も適した精度レベルを選択できなければなりませんが、今日ではそれが可能になっています。精度は、数パーセント以下の誤差で実際の動作を予測できる高忠実度のモデリング技術から、傾向を素早く予測できる迅速な手法まで多岐に渡っています。

今日、FEAシミュレーション・ツールの認証および検証プロセスは、十分に確立されており、FEAの進歩と信頼性、デジタル・ツインの信頼性と新しい領域での確立に不可欠な要素であり続けるでしょう。予測シミュレーションにより、高価な測定や物理試作の必要性は減っていきますが、厳密なFE手法と実験によるベストプラクティスの検証は引き続き必要になります。 

FEAを習得するには、時間、献身、徹底的な学習と練習が必要になります。設計領域の基盤の物理特性を理解し、数値的手法とその限界を把握して、実際のFEAソフトウェア・ツールを実践的に使用することが重要です。自動化、計算能力の向上、最新のFEAソフトウェアのユーザー・インターフェースの継続的な改善のおかげで、忠実度の高いFEAを阻む障壁はすべてのユーザーレベルでさらに低下し、その範囲は結果の探索とシミュレーションベースの意思決定へとシフトしています。また、FEAの結果に基づいて結果を判断し、意味のあるエンジニアリングの意思決定を下すには、発生している基盤の物理ダイナミクスを理解することも重要です。

FEAソフトウェアは、機械物理特性を理解、予測し、製品やシステムの設計に与える影響を見極める必要があるエンジニアリング領域で幅広く使用されています。有限要素解析は産業製品の設計分野で特に進化しており、複雑なジオメトリのマルチフィジックス動作のシミュレーションが可能なため、企業は製品設計案を仮想で理解、最適化してから物理試作へと移行するようになっています。

有限要素解析を広く採用している業界:

• 航空宇宙
• 自動車
• コンシューマー製品
• 海洋 (船舶、推進システム、エンジンの設計)
• エレクトロニクス
• エネルギー (原子力、石油、ガス、発電)
• ビルディング・サービス
• ライフサイエンス
• ターボ機械
• スポーツ
• その他の一般的な用途 (構造、振動、電磁気学、音、熱、流体流れなど)

有限要素法 (FEM) は、有限要素解析 (FEA) と同じ意味を持ちます。主な違いとしては、FEMはより具体的に数学的手法を参照します。しかし、多くの人はFEMとFEAという用語を同じ意味で使用しています。

FEMは有限要素モデルを指すこともあります。有限要素モデルとは、主にメッシュ (1D、2D、3D) モデルを意味し、これには荷重や拘束も含まれます。