LS-DYNA IGAに関する新たな取り組み

New Keywords (*IGA)は、LST社、DYNAmore社と欧州の自動車会社の共同研究に端を発して開発された、新しいインプット体系です。CADシステムに採用されているBREPと呼ばれるデータ構造と同じ構造を有するこのインプット体系には、ジオメトリだけでなくトポロジー情報も含まれ、従来のKeywordsの概念とは全く異なる入力仕様となっています。LST社はこのNew Keywords (*IGA)を将来の標準インプット体系とするべく、現在も機能開発およびブラッシュアップを推進しています。

既に開発版のドラフトマニュアルに、*IGAカードとして記載されています。Figure 1に示すように、ジオメトリ／トポロジー定義、要素の概念を導入するためのKeyword群と、要素定式化の定義や解析条件設定のための関連Keyword群に大別されます。

上述の通り、従来のKeywordsでは、ELEMENTやNODEといったFEMに類似した単位でジオメトリがモデル化されていました。しかし、New Keywords（*IGA）では、CADシステムが認識しているデータ単位でトポロジーとジオメトリが定義されます。

Figure2は、従来のKeywordsと、New Keywords（*IGA）のデータ構造の比較です。従来のKeywordsでは、CADからのデータ変換の際にトポロジー情報が省略され、SurfaceやCurveといったジオメトリの単位でモデルが表現されます。一方、New Keywords (*IGA)ではCADシステム上で定義された複数のトポロジー情報とジオメトリ情報の双方でモデルが構成されています。これにより、CADデータと解析データの相互変換が事実上可能になります。

New Keywords（*IGA）の登場により、CADのデータ構造を保持することが可能となりました。しかし、実際に解析をするには、ソルバー側で対処しなくてはならない点があります。通常、CADデータは複数のSurfaceで構成され、各々Type3と呼ばれる外形線と内形線がトリミングで表現されたSurfaceとしてモデル化されています（Figure 3）。つまり、Control points/Knotが、接合位置において連続的ではないため、これらSurface群をソルバー側で結合する機能が必要となります。これが、Edge TIED機能です。

LST社、DYNAmore社は、*IGA_TIED_EDGE_TO_EDGEと呼ばれるEdge TIEDの機能を開発し、現在も機能のブラッシュアップを続けています。本機能の可用性向上により、将来的にはオリジナルのCADデータに対する簡易的な解析の実現も期待されます。

従来Keywordsを用いたIGAでは、オリジナルのCADを出発点とし、IGA Toolを用いてCADのヒーリングを行ってType3のような1 Patchに変換、最後にKnot/control pointの配置調整を行うことでLS-DYNAのkeyファイルとして形状データを出力する必要がありました。これに対して、New Keywords (*IGA)への変換が実現しますと、オリジナルのCADデータを読み込み、狭小なPatchの削除と不備のある形状の修正、Knot/control Pointの配置調整を経て、1 patchに変換することなく、プリプロセスに移行することが可能になります。
ベースの形状をあらかじめヒーリング／クリーンナップしておき、今後Parametricに形状を変更するようなツールと組み合わせることができれば、CADのデータ構造を保持したまま、柔軟に形状を変更しながらシームレスに解析を実施することも期待されます。

現在、JSOLでは、LST社と協力し、このNew Keywords (*IGA)のソルバー側のブラッシュアップを実施しています。また、ELYSIUM社、ARUP社とも協力し、ヒーリング／変換を担うモデラ—（IGA Tool）および、プリプロセッサ—（ARUP PRIMER）への対応も検討しています。IGA ToolへのNew Keywords (*IGA)へ変換機能の実装は、次期リリースバージョンを予定しています。

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