剛体・柔軟体を統合解析する次世代高速機構シミュレーションツール Ansys Motion

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高自由度な機構システムを、剛体・柔軟体連成と高速陰解法ソルバで高精度・高効率に解析

新世代ソルバの圧倒的高速性能

Ansys MotionTMは、柔軟な多体動力学に基づく次世代の機構解析ツールであり、単一のソルバーシステム内で剛体および柔軟体の高速かつ正確な解析を可能にします。剛体と柔軟体の混合システムに対応したカスタマイズされたスパースソルバを実装しており、陰解法による大規模計算処理に対応します。さらに、陰解法ベースの解析エンジンにより、大きな時間ステップを扱いやすく、大変形・高回転・現象時間の長い問題に適しています。用途に応じて、節点法の柔軟体解析とモード法の柔軟体解析を切り替えられるため、精度重視の評価から高速な設計検討まで対応範囲を広げられます。近年のリリースでも性能向上は継続しており、バージョン2024 R2では固有値ソルバが4倍高速化、メモリ使用量を20%削減し、接触探索ではケースにより3倍~44倍の高速化と30倍のメモリ削減が示されています。さらにバージョン2025 R1でも、接触頻度の低い大規模リンク系モデルでマルチスレッド戦略が強化され、実務モデルでの計算効率改善が進んでいます。

FMIで広がるマルチソルバ連携

Ansys Motionは、異なるシミュレーションソフトの間で、動的なシステムのモデルをやり取りしたり一緒に動かしたりするための世界共通の規格であるFunction Mockup Interface(FMI)に対応しており、定義済み関数を用いて入力・出力パラメータを簡単に定義でき、Function Mock-up Unit(FMU)ファイルを介してシミュレーション条件やI/Oを受け渡せます。制御分野との連携では、MATLABおよびSimulinkへの統合にも対応しており、Ansys MotionモデルをSimulinkブロックとして扱えることが明記されています。Ansys製品群との連携例としては、FMUファイルを粉体挙動解析用の Ansys RockyTM へ取り込み、DEM-MBD連成ワークフローを構成する例が示されています。さらに、Ansys MechanicalTM などの構造解析から抽出したモード形状を活用でき、標準化された.dfmfファイルにより、Ansys Motion と Ansys Mechanical/Standalone間での柔軟体データ連携も強化されています。

開発元

主な機能・サービス

高速陰解法ソルバによる大規模機構解析

陰解法ベースの解析エンジンにより、大変形、高回転、長時間挙動を含む機構問題に対応します。複雑なアセンブリの機構運動に対しても、非線形性の強い接触計算を安定して解くことが可能です。剛体と柔軟体の混合システム向けスパースソルバを備え、大規模モデルでもロバストに計算を実行できます。

柔軟体としてのケーブル挙動を表現

ロボットアーム、配管、巻取り機構では、ケーブルやチューブの柔軟性、接触、プリストレスを考慮した機構挙動の評価が重要です。バージョン2025 R1ではLine bodyにCable Model Typeが追加され、梁タイプ柔軟性と剛性スケーリング、円形形状に基づく効率的な接触アルゴリズム、曲げ方向プリストレスが示されています。ロボットアーム、チューブ、巻線などの可動ケーブル検討に適しています。
ケーブルの円形形状を考慮した接触処理"

直交異方性材料を扱い、荷重方向による応答違いを評価

複合材や方向性を持つ部材を含む機構では、等方材料近似だけでは軸方向ごとの剛性差や変形応答を十分に評価できないことがあります。Orthotropic Elasticityを利用でき、異方性材料を用いたFEボディの機構応答を評価できます。Ansys MotionTMとAnsys MechanicalTMの静的構造解析の結果比較も可能であり、構造CAEユーザーがMechanical環境の延長で機構挙動と材料方向性を扱うことができます。
軸方向ごとの応答比較"
解析・利用例

ミスアライメント時のNVH特性を評価

輸送機器の駆動系システムの中核を成すギヤボックスでは、わずかなアライメント不良でも振動や疲労が増え、早期故障につながることがあります。Ansys Motionではギヤボックス機能を使って、ギヤの動的応答、歯面接触圧、STFT、遠方音圧レベルを評価し、ずれ量によるNVH変化を比較します。センサ計測結果との関連付けにも活用でき、保守判断や再発防止の検討に役立ちます。

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