設計の“良し悪し”をシミュレーションで判断

3D CADでシミュレーションを活用した設計検証

製品形状を3次元モデルで表現しながら設計を行う3D CAD。そのメリットは形状を直感的に把握できる設計の「見える化」だけではありません。詳細に再現された3Dモデルを基に質量や体積、重心、距離、干渉の有無などのさまざまな情報を実機がなくても確認できる「バーチャル試作」として利用することができます。

さらに3D CADとシミュレーション機能を併用し、CAD上で強度の有無などを検証する「バーチャル試験」を行うと、より効率的な設計検証が可能です。コンピューター上で強度計算などを行うことをCAE（Computer Added Engineering）と言い、3次元設計における重要な検証方法になります。

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動画で分かるシミュレーションを活用した設計検証

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設計で作成した3Dモデルで検証

最近の3D CADには、同じ設計環境でシミュレーション機能を利用できる製品が多数存在します。設計で作成した3Dモデルをそのまま使用し、設計から検証作業までシームレスに移行できます。別ツールへのデータの移動や出力の必要がないため、素早く検証・修正作業を繰り返し実施できるのが強みです。

手計算では困難な構造を簡単に計算

シミュレーションツールを導入していない現場では、構造や荷重による影響を手計算で評価することになります。片持ち梁（はり）のような単純な形状であれば問題ありませんが、構造や荷重の条件が複雑になると手計算での評価は非常に困難です。

3D CADとシミュレーションを活用すれば、設計で作成したモデルを使用し、複雑な構造であっても簡単に製品に生じる負荷を計算できます。

手計算
3D CADによるシミュレーション

シミュレーションによる評価

製品使用時の条件を容易に再現

3次元モデルに材料や部品に加わる荷重・設置方法などに合わせて境界条件を設定するだけで、製品使用時に受ける負荷や影響を再現できます。

例えば、プーリを回転させるモデルでアーム部品の強度計算を行いたい場合、力が加わる部分に「力」荷重を設定、プーリ周囲を動かないものとして「固定」拘束を設定することで、使用時の状況を簡易的に再現できます。

定量的に適正を評価

シミュレーションを実施することで、部品内で生じる負荷や設計の適正を定量的に評価できます。強度計算などに利用される構造解析では、部品が受ける負荷の判定基準となる応力や変位といった値を計算します。また、部品の材料が持つ「降伏応力」から安全率を計算されます。一般的に「安全率＜1」で材料に破壊が生じる（壊れる）という評価になります。