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てきました。それに伴い、忠実度の高いモデリング手法やより実用的な手法が継続的に開発され、十分に正確な結果をより迅速に得ることができます。

今日、エンジニアは、最小限の計算労力でエンジニアリングの質問に答えるために、ニーズに最も適した精度レベルを選択することができ、また選択する必要があります。精度のレベルは、実際の動作を数パーセントまたはそれ以下の誤差で予測できる忠実度の高いモデリング手法から、迅速な傾向予測を可能にする迅速な方法まで多岐にわたります。

現在、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います。これらは、FEAの進歩、デジタルツインの信頼性と信頼性、および新しい分野での確立にとって重要な要素であり続けるでしょう。予測シミュレーションは、高価な測定やプロトタイピングの必要性を継続的に減らしますが、実験による厳密なFE手法とベストプラクティスの検証が引き続き必要になります。 

FEAを学ぶには、時間、献身、徹底的な研究と実践が必要です。ドメインの基礎となる基礎物理学を理解し、数値的手法とその限界を把握し、実際のFEAソフトウェアツールの実践的な使用を練習することが重要です。しかし最新のFEAソフトウェアにおける自動化、計算能力の向上、ユーザーインターフェースの継続的な改善により、すべてのユーザーレベルで忠実度の高いFEAへの障壁がさらに低下しています。結果の探索とシミュレーションベースの意思決定へと範囲がシフトしています。また、FEAの結果に基づいて結果を判断し、有意義なエンジニアリングの決定を下すために、発生している基本的な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、機械物理学と、それが製品やシステムの設計に及ぼす影響を理解または予測する必要がある場合に、幅広いエンジニアリングアプリケーションで使用されています。工業製品の設計では、有限要素解析が複雑な形状のマルチフィジックス挙動をシミュレーションするように進歩しており、企業はプロトタイプを構築する前に製品設計を完全に理解し、仮想的に最適化することができます。

有限要素解析が広く使用されている業界には、次のようなものがあります。

• 航空宇宙
• 自動車
• コンシューマー製品
• 船舶(船舶設計、推進システム、エンジン設計)
• 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
• 構造、振動、電磁気学、音、熱、流体の流れを含むその他の一般的な用途

有限要素法は、有限要素解析と同じ意味です。主な違いとして、FEMはより具体的には数学的手法を指します。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ためにも使用されることがありますが、これは主にメッシュ(1D、2D、または3D)モデルを意味し、荷重や拘束条件も含みます。