対称によるモデリング

対称を使用して、シミュレーションタスクのサイズを縮小します。

多くの場合、CAD モデルを 1 回または複数回以上半分に分割して、完全なモデルの 1/2、1/4、または 1/8 の対称表現を生成することができます。対称を適切に利用することで、シミュレーションモデルのサイズを大幅に小さくすることができます。シミュレーションモデルが小さくなると、要素数が少なくなり、ファイルサイズが小さくなり、解析時間が短くなります。

また、多くの場合、対称によって、過剰な拘束をしなくてもモデルが静的に安定する(つまり、3 つすべてのグローバルな方向で拘束が提供される)ようになります。たとえば、自動車のディスクブレーキローターなど、高温で稼働しているパーツについて、その熱応力解析を考えてみます。完全なローターのうち任意の面を拘束した場合、ディスクが高温になるにつれてディスクの一部分が自由に膨張できなくなります。その結果、エッジ部分で、または拘束された面の内側に沿って、高い(過大な)応力が生じ、モデル内の他の部分でも生じる可能性があります。そこで、対称平面に対する法線方向への移動はないという事実を利用することができます。したがって、対称平面で法線移動の拘束をしても、当然発生する自然な熱膨張を妨げることはありません。

次の図は、複数の対称面を使用して、ブレーキロータの完全なモデルを縮小する方法を示しています。

ブレーキロータの例

図 1: ブレーキロータを 1/8 の対称モデルにまで縮小(黄、シアン、マゼンタの各面は、3 つの対称平面に沿ってモデルを分割した場所を示しています)。

注: 新規シミュレーションモデルを作成したときに、モデルの現在の製造用バージョンが新しいシミュレーションモデルの開始点としてロードされます。前のシミュレーションモデルに加えた変更を再適用しないようにするには、[シミュレーションモデルをクローン化]コマンドを使用します。これらのコマンドは両方とも、ブラウザの既存のシミュレーションモデルのヘッダを右クリックすると表示される右クリックメニューに含まれています。

注意事項

重要: [モード周波数]または[構造座屈]シミュレーションを実行中の場合、対称を使用したモデリングは避けてください。対称的な構造にも、非対称の振動モードが含まれています。たとえば、構造がねじれている場合などです。同様に、構造座屈モードは固有振動数モード形状に基づいているため、同じ現象が発生します。つまり、対称構造は非対称モード形状の座屈にすることができます。モデルに対称拘束を適用すると、対称的な振動モードおよび座屈モード形状のみを検出することができます。したがって、目的のモード形状または重要なモード形状が対称的なものであるという確信がない限り、対称を使用しないようにしてください。
完全なモデルと対称モデルでは、比較した結果が多少異なる場合があります。違いを生じる原因は、メッシュや要素が 2 つの異なるソリッドボリュームに対して同一ではないことです。小さな違いは、対称を使用するうえで問題となるものではなく、むしろ、有限要素解析で生じる正常な不一致です。