１．構造力学解析とは？
構造力学解析（Structural Analysis）は、製品設計や開発の重要なプロセスであり、有限要素法（Finite Element Method：FEM）を用いて対象物の応力やひずみを解析し、安全性や耐久性を評価する手法です。この解析により、設計段階で部材の厚みや補強方法を最適化し、自然災害など実験が困難な状況でも構造物の強度を検証できます。特に、解析ソフトを活用したシミュレーションにより、コスト削減や開発期間の短縮が可能となり、より効率的な設計が実現できます。
特に、機械設計アウトソーシングを活用することで、専門的な知識を持つエンジニアによる精度の高い解析が可能になり、同時に社内リソースを最適化しながらコスト削減と品質向上を実現できます。
２．解析の目的及び手順
(1) 目的：以下のようなメリットが得られます。
- 安全性の評価：実際の破壊試験を行わずに、設計段階で製品の耐久性や強度を検証。
- 開発コストの削減：試作回数を減らし、無駄なコストを削減。
- 品質向上：解析結果を基に設計を最適化し、製品の信頼性を向上。
- 工期短縮：実験を繰り返す必要がなく、設計プロセスをスピードアップ。
(2) 解析手順：次の手順で実施されます。
- 3Dモデルの作成：CADソフトを使用して解析対象のモデルを作成。
- メッシュの生成：モデルを解析ソフトにインポートし、計算を行うためのメッシュ（細分化した要素）を作成。
- 解析条件の設定：荷重や境界条件などを設定。
- 解析の実行：複数回のシミュレーションを行い、最適な設計を模索。
- 結果の可視化と検証：解析結果をグラフや3D表示で確認し、設計の改善点を評価。
３．解析の種類
力学解析には、以下のような種類があります。
- 線形解析：荷重と変形の関係が比例する解析。
- 非線形解析：材料の塑性変形や大変形を考慮した解析。
- 静解析：時間の影響を考慮せず、静的荷重による応力や変位を解析。
- 動解析：時間と慣性力を考慮した解析。
４．構造解析の活用事例
構造解析は、多くの業界で活用されており、製品の品質向上や設計の合理化に貢献しています。
(1) 自動車業界
車両のボディ強度や耐衝撃性能の評価
エンジンやシャーシの応力解析
(2) 金属加工・機械設計
金属部品の塑性加工シミュレーション
プレス加工時の変形挙動の解析
(3) ゴム・樹脂製品
非線形特性を考慮した変形シミュレーション
高温・低温環境での材質特性評価
(4) 建築・土木分野
建築構造物の耐震解析
橋梁やトンネルの荷重解析
５．構造解析の導入とアウトソーシングの活用
構造力学解析の導入には専門的な知識が必要ですが、機械設計アウトソーシングを活用することで、効率的に業務を進められます。解析ツールの選定や最適な手法の提案、結果のフィードバックなど、専門家のサポートを受けることで設計精度が向上し、コスト削減と品質向上を同時に実現できます。解析の導入を検討する際は、適切なパートナー企業を選ぶことで、競争力のある製品開発が可能になります。
アウトソーシング先の選定ポイント
成功を収めるためには、実績や専門性、最新の解析ソフトの活用、納期への柔軟な対応力、そしてコストパフォーマンスを考慮した解析会社の選定が重要です。適切なパートナーを選ぶことで、設計の最適化と業務の効率化を実現することができます。
