SimScaleには、Static (静的)構造解析とDynamic (動的)構造解析の両方の機能があります。この記事では、Dynamic (動的)解析が必要なのはどのような場合かについてお答えします。
ソリューション
Dynamic (動的)構造解析 が Static (静的)構造解析 と異なる点は、変形による弾性力のみを考慮するのではなく、剛体運動と変形速度と加速度によって生じる慣性力を考慮する点です。この違いは、有限要素モデルの組み立てられた方程式を見ればわかります:
$$ [K] \vec{u} = \vec{F} \tag{1}$$
$$ [M] \ddot{\vec{u}} + [C] \dot{\vec{u}} + [K] \vec{u} = \vec{F} \tag{2}$$
方程式\( (2) \) の追加項は、質量×加速度\(([M] \ddot{\vec{u}})\) と減衰×速度\(([C] \dot{\vec{u}})\) です。これらは、動的シミュレーションと静的シミュレーションを区別する動的な力の項です。また、質量×加速度項は、しばしば「慣性力」と呼ばれることもあります。また、減衰項はオプションです。
アプリケーションモデルが 急激に 変化する荷重を含む場合、大きな加速または減速運動が発生するため、慣性力が存在し、その影響を捕捉するために動的解析が必要になります。逆に、 ゆっくりと動くケースでは加速度がほとんどないため、非線形の静的解析で十分です。
例として、エンジニアがSimScaleプラットフォームで動的解析を適用する2つの典型的な状況を示します:
- 落下試験や衝突解析などの衝撃荷重
- 高調波荷重による振動運動動的解析は、共振挙動や過渡現象が発生した場合に、それらを正確に捉えることができます。
関連チュートリアル
動的解析と静的解析のシミュレーションセットアップの参考として、またアプリケーションの違いを比較するために、以下のチュートリアルと検証ケースをご覧ください: