Grid & Element

エアロメカでは有限要素法を用いた様々なコンピュータシミュレーションを行っていますが、今日は、その有限要素法についてのご紹介です。

有限要素法とは、Finite Element Methodの和訳です。具体的には、本記事のタイトルにもありますように、GridとElementを用いて構造を表現するシミュレーション手法のことです。Grid(グリッド)は”節点”、Element(エレメント)は”要素”として各々和訳されています。

この節点と要素で構造物を細かく分割したものを”メッシュ”と呼び、メッシュ分割された構造をメッシュモデルと呼んでいます。たとえば、Figure 1のような平板のメッシュモデルはFigure 2のようになります。

plate2_surface
Figure 1. 平板

 

plate2b_mesh
Figure 2. メッシュモデル

 

この平板に力を加えたときの変形量を知りたい場合、メッシュモデルに力を定義して有限要素法ソフトウェア(NX Nastran)で計算すると、Figure 3のような結果が表示されます。

plate2_contour
Figure 3. 変形図

 

Figure 3は板の中央部に力を加えたときの変形図ですが、このようなシンプルなケースでは手計算でもある程度結果を見積もることができます。しかし複雑な構造の場合、たとえば自動車の車体のように3次元形状をしているパネルが何枚も接合された構造では、手計算からその変形状態を求めるのは大変な作業になりますので、有限要素法が極めて有効な手段になります。

有限要素法はいまや製造業では必須の設計ツールといってもよいほど様々な産業分野で広く活用されています。

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