NX CAE 解析ソリューション

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NX CAE 解析ソリューション

統合化されたシミュレーション環境

NX CAEは、製品開発での解析活用を強力に支援する、統合化された最先端のシミュレーション環境を提供します。
NX CAEにより、モデリング・解析実行・結果評価の一連のプロセスを効率良く行うことができ、シミュレーションによる仮想検証を活用した、より優れた設計判断をすることが可能になります。

  • NX DesignとTeamcenterとの統合環境で利用することができ、正しい設計情報に即座にアクセスしてデータ変換のリスクを取り除き、既存モデルの再利用、解析モデリングの早期着手が可能になります。
  • システムレベルのモデリングと解析の実行、実験データとの検証、大規模モデルの高速計算を行うことができ、複雑な製品の高度な解析を迅速に行うことができます。
  • 効率化されたワークフローを利用して複数分野の異なる解析を組み合わせて実行し、設計最適化の多元的な検討をスムーズに行うことができます。
  • 設計データ、解析結果、ナレッジ、プロセスの情報を一元管理することができ、組織内の多くのメンバーが解析に関連する情報を共有し、再利用することが容易になります。
 


 

​関連ページ

 

関連資料

     ​NX CAEカタログ(シーメンスPLMソフトウェアのサイトが表示されます)

 

 


概要 1/2
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特徴

マルチCADデータの利用

NXのシンクロナス技術により、多種類のCADシステムのデータを直接編集し解析モデル作成に利用することが可能です。メッシュ作成前の形状簡略化や代替案検討の形状変更を迅速に行うことができます。​

NX Designとの相互連携

​NX DesignのCADモデルとNX CAEの解析モデルはシームレスに連携しており、CADモデルの形状変更に連動して、解析モデルが自動的に更新されます。

複数分野の多元解析

構造・熱・流体・機構の組み合わせとマルチフィジックスの解析を、同じユーザインターフェースで行うことができます。 統合化された環境でデータを共有しながら、ハイパフォーマンス・コンピューティングを活用した大規模モデルの実行も可能です。

外部ソルバーとの連携

Abaqus、ANSYS、 LS-DYNA、MSC Nastranなどの主要ソルバーのプリ/ポスト・プロセッサーとして利用できます。

 

システムズ・エンジニアリング

アセンブリFEM、モデルコリレーション、機構制御連成解析などの機能により、システムレベルの性能を評価するシミュレーションを効率良く行うことができます。
 

Teamcenterとの柔軟な連携

多数部門を横断して解析関連情報を効果的に活用する情報連携の仕組みを、自在に構築することができます。
   


 

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関連資料

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概要 1/2
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マルチCADとシンクロナス技術

NX CAEは、外部CADのデータを取り込んで解析モデル作成を行うことができます。 IGES、STEP、dxf/dwg、Parasolid、JTなどの標準的なフォーマットに加え、主要市販CADで作成されたモデルを直接読み込み、形状修正や解析モデル作成の操作を行うことが可能です。シーメンスPLMソフトウェアが独自に開発したシンクロナス技術は、CADモデルの編集での、幾何的な拘束条件を保った操作と、自由で直接的な修正操作の双方の利用を可能にします。NX CAEでは、NX Designが無い環境でも、外部CADシステムから受け取ったデータを起点として、パーティション分割・穴埋め・中立面作成などの解析モデル作成で必要となる形状操作や、代替設計案を検討するための形状変更の操作をCADに戻ることなく実行することができ、シミュレーション実行プロセスの作業を効率良く行うことができます。
 
  • Solid Edge, SolidWorks, CATIA V4,CATIA V5, Pro/ENGINEERのデータを直接読み込みます
  • IGESやSTEPなどで読み込んだ履歴のないモデルに対しても形状の変更ができます
  • 直感的な操作で形状を直接編集することができます
  • 過去のモデリング履歴を遡ることなく、新たに寸法拘束や幾何拘束を与えることができます
  • ボスやポケットなど類似形状を自動的に認識し、一括編集の操作をすることができます
  • 形状最適化機能により、読み込んだCADモデルに含まれる損傷データを自動的に修復することができます
   

 

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設計形状の変更に素早く適応

NX CAEの解析モデルは基のCADの設計形状と連動しています。CADの設計形状が変更されると解析データ管理システムから解析担当者に変更通知が届けられます。解析モデルの更新を選択すると、簡略化や中立面作成などのすべての形状編集の操作が新しい設計形状に対応して更新され、関連するメッシュや境界条件も更新されます。これにより、設計変更が及ぼす製品性能の変化について、開発チームは素早いフィードバックを得ることができます。さらに、解析担当者が自ら形状を変更して複数案の解析検討を実施することで、設計チームと協調した製品開発の実施が可能です。

 


 

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形状理想化、簡略化

設計CADデータを基に、解析のための理想的な形状修正や簡略化を行うことができます。

  • フィレットや穴などの形状の選択と簡略化を効率良く行うことができ、解析のための形状編集が容易に行えます
  • パーティション分割、スイープメッシュ、1/Nモデルなどの事前準備を容易に設定することができ、理想的なメッシュデータを効率良く作成することができます
  • 中立面自動取得機能により、板金や樹脂成形品などの薄物形状のシェルメッシュモデルを効率良く作成できます
 


 

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サーフェスラッピング

サーフェスラッピング機能により、複雑なジオメトリで構成されるモデルから流体解析や音響解析に使用する空間領域のモデルを簡単に作成することができます。

  • 解析で不要となるボディ間の微小な隙間や穴を除去した空間を自動的に抽出し、計算コストを抑えたメッシュを作成することができます
  • 抽出空間のメッシュ解像度を局所的に変えることができ、詳細検討が必要な領域での微小メッシュ生成が容易です
  • 3Dスキャンデータなどの微小隙間が多数存在する不完全なデータからも空間を抽出することができ、実機の解析モデル作成を効率良く行うことができます
  • 抽出空間のモデルは、参照するCADモデルの形状変更に対応して自動的に修正されます
 


 

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メッシュ作成

NX CAEの高速でロバストな自動メッシュ生成機能により、複雑で大規模なモデルに対しても少ない操作で高品質なメッシュを作成することができます。
 

3Dテトラ(四面体)メッシュ

  • メッシュ作成時に微小な形状を自動で修正・除去することができます
  • 要素の品質が悪化する場合は、自動で節点位置を移動し品質の改善を行います

 

2Dシェルメッシュ

  • メッシュ生成に不要なジオメトリの制御点を除去し、均一なメッシュを生成することができます
  • ボス、フィレット、穴周りなどの部位のメッシュを制御し、品質の高いメッシュモデル作成することができます


 

 

メッシュ結合制御

  • 指定の距離で向き合うボディのフェース間に、メッシュ結合の条件を設定できます
  • 節点共有による結合、メッシュパターンの一致(二重節点)、MPCによる結合(節点不一致)を選択することができます

1D要素結合・ボルト結合

  • 隙間のある要素間やメッシュパターンの異なる要素間を1D要素で結合できます
  • 点とエッジ、点とフェースなど異なるジオメトリに対し、1D要素の結合を容易に作成できます
  • 参照するCADデータの形状変更に対応し、1D要素結合の条件が更新されます
  • ボルト結合機能により、ボルト締結やネジ止めの条件のモデル化が容易です




 

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アセンブリ解析

作成されたメッシュモデルを複数組み合わせてアセンブリを構築し、アセンブリモデルのFEM解析を行うことができます。

  • 大規模モデルをチームの分担作業で作成することができます
  • 1D要素結合や接触・接着などの境界条件で複数の部品メッシュモデルを結合し、アセンブリを構成します
  • 部品メッシュモデルは、異なるアセンブリ構成で繰り返し利用することができます



 


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材料データ

 

標準材料データベース​

  • NX CAEに搭載されている豊富な標準材料のデータベースを解析で利用できます
​​

材料データのユーザ定義​

  • 等方性/直交異方性/異方性、S-S曲線、S-N曲線、伝熱特性、流体モデルなどの様々なタイプの材料データをユーザが定義することができます
 

材料ライブラリ

  • 作成した材料データをライブラリに登録し、組織内で共有し再利用することができます


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境界条件定義

  • フェース、エッジ、ポイントなどジオメトリに対して境界条件を設定することができ、形状の変更やメッシュの変更に対応し、設定された条件が追従します
  • ピン拘束、軸受荷重、対称拘束など、ジオメトリ特性と関連付けた条件を設定することができます
  • サーフェス間距離などの検索条件に合致したサーフェスペアに対して、接着・接触条件を一括で定義できます
  • 過去に作成した条件を参照し、再利用することができます
 

空間フィールドを使用した定義

  • 温度や圧力など外部ソルバで得られた解析結果データを、ボディやフェースにマッピングして境界条件として利用できます
 

品質確保、効率化

  • 設定した境界条件をコンターで可視化し、確認することができます
  • 境界条件の定義項目をテンプレートに保存し、再利用することができます
 

   

 


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結果表示

NX CAEは、各種解析結果のデータを可視化する多様な機能を提供します。予測される現象を解析結果から読み取り、適切な意思決定を行うことを支援します。

グラフィカルなコンター表示​

  • 構造、熱、流体、音響、疲労、機構の解析結果を、同じ操作で可視化することができます
  • スムーズコンター、縞コンター、等値線(等値面)、ベクトル、流線、節点平均化、アニメーション、クリップ、変形前形状など、用途に合わせた表示が可能です
  • 複数の結果ファイルをマルチビューまたは重ね合わせて表示することができます
  • 1D梁要素の選択した節点における断面の結果分布を表示できます
  • 2D要素の裏表を考慮した結果を表示できます
 

数値結果の出力​

  • 節点/要素の数値結果を画面からピックして、またはIDを指定して表示できます
  • 選択した数値データをテキストまたはExcelに出力できます
  • ビューに最大値や最小値をワンクリックで表示することができ、任意の追加テキストの表示も可能です。
 

X-Yグラフ出力​

  • モデルから任意に選択したパスに沿った結果や、時刻暦や周波数応答の結果をグラフ表示することができます

テンプレート

  • 出力方法の設定をテンプレートに保存して容易に再利用することができ、解析結果のレポート作成を効率良く行うことが可能になります
 

  


 


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構造解析 NX Nastran

NX NastranはシーメンスPLMソフトウェアが開発を続けているトップクラスの構造解析ソフトウェアで、NX CAEの統合環境で利用することができます。NX Nastranは、線形、非線形、動的応答、ロータダイナミクス、空力弾性、および最適化に関する問題をひとつのソルバーで、同じモデルファイルを用いて解析することができ、シミュレーションプロセスの効率を大幅に高めることができます。また、NX Nastranは、スタンドアローンのエンタープライズソリューションの解析ツールとしても利用することができ、デスクトップ環境での利用から、多くの計算資源を並列使用する大規模解析まで、用途に応じて効率良く計算を実行することができます。

 

ベース製品の解析機能


ベース製品のNX Nastran BasicおよびNX Nastran Desktopは、有限要素解析の基本機能を提供します。
 

 

● 線形静解析
● 固有値解析
● 線形座屈解析
● 熱伝導解析
● スポット溶接定義
● ベーシック非線形解析
● 共有メモリ並列処理(SMP) 
 

オプション製品の解析機能


ベース製品に加えてオプション製品を導入することにより、さらに高度な機能を利用することができます。

 

● 複素固有値解析
● 過渡応答解析
● 周波数応答解析
● 音響解析
● ランダム応答解析
● 応答スペクトル解析
● 空力弾性解析
● 設計最適化
● スーパーエレメント
● 機能拡張用プログラミング(DMAP)
● 分散メモリ並列処理(DMP)
● 回転体の動的解析
● アドバンスト陰解法非線形解析
● アドバンスト陽解法非線形解析

 

関連ページ


NX Nastran製品紹介


 


解析機能 1/6
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熱解析 NX Thermal / NX Advanced Thermal / Electronic System Cooling

NX CAEの統合化されたシミュレーション環境で、熱伝達、熱伝導、共役熱伝達、輻射の熱解析を実行することができ、航空宇宙、自動車、輸送機器、産業機械、エレクトロニクス、医療、消費財、エネルギー、化学プロセスなどの複雑な製品や大規模のアセンブリでの熱的問題を解決するエンジニアリングツールとして活用できます。NX Nastranの構造解析や、NX Flowの流体解析と組み合わせて、マルチフィジックスの連成解析を行うこともできます。

 

NX Thermal​​

有限体積法の基盤技術を採用しており、有限要素解析の汎用性と有限差分法のスキームの正確性を組み合わせ、伝熱現象を正確かつ効率的に計算することができます。定常および非定常現象での材料の非線形熱特性を考慮した熱伝導、共役熱伝達、放射および対流熱伝達の解析を行うことができます。

 

NX Advanced Thermal

NX Advanced ThermalはNX Thermalの拡張機能を提供します。透過・屈折・鏡面反射を加味した放射、ジュール熱やペルチェ素子、揮発・炭化、1Dダクトフローモデルなどの高度な熱解析機能を提供し、より広範な熱問題に対応することができます。


 

NX Electronic System Cooling​

NX Electronic System Coolingは、高密度で組み立てられた電気電子機器の3次元空気流れの熱流体問題を解決するツールです。図研、Menter Graphics、Cadence、Altiumの電気CADで作成された電気電子機器のモデルを読み込み、複雑な3D形状の筐体内の空気流動と熱伝達の解析を効率良く行うことができます。

 

 


解析機能 2/6
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流体解析 NX Flow / NX Advanced Flow

NX CAEの統合化されたシミュレーション環境で、NX FlowおよびNX Advanced Flowの熱流体解析機能を利用することができます。航空宇宙、自動車、輸送機器、産業機械、エレクトロニクス、医療、消費財、エネルギー、化学プロセスなどのあらゆる製品に対応し、正確な流体解析を迅速に行うことができます。NX Nastranの構造解析や、NX Thermalの熱解析と組み合わせて、マルチフィジックスの連成解析を行うこともできます。
 

NX Flow​


定常および非定常の現象での、強制対流、自然対流、混合対流の解析を行います。層流域流れ、遷移域流れ、乱流域流れ、密閉空間流れを扱い、非線形流体境界条件や孔質体などを考慮することができます。NX Advanced Flowと組み合わせて、並列流体ソルバー技術の利用が可能です。
       
 

NX Advanced Flow


NX Advanced FlowはNX Flowの拡張機能を提供します。ポンプやタービンなどの回転体を伴う流れ、湿度や曇り、非ニュートン流体、超音速流れ、粒子流れ、移動境界など、より広範な流体問題に対応する高度な解析を行うことができます。
 

    

 


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機構解析 NX Motion

NX Motionは、マルチボディーシステムの高度なダイナミックス、スタティックス、キネマティクスの機構解析をNXの統合環境の中で実行することができます。動きのある複雑な製品のシステムの挙動を実機試作の前に詳細に予測することができます。さらに、制御シミュレーションや構造解析との連成解析により、正確なモデルを用いて様々な観点からバーチャルプロトタイプの検証を行うことができます。
 

NX Motion​

キネマティック解析に加えてダイナミクス解析が搭載され、機械システムにおける、動き、反力、トルク、速度、加速度などを予測できます。 また、NX MotionはNX CADと統合されているため、CADジオメトリおよびアセンブリ拘束を正確な機構モデルに変換できます。また、組み込まれたRecurDyn機構ソルバーと豊富なポスト処理機能により、様々な観点からバーチャルプロトタイプの検証を行うことができます。​

 

NX Motion Control

制御システムの設計が動的メカニズムを制御できるだけのロバストな設計であることを検証できます。これにより、設計プロセスの初期段階でメカシステムとソフトシステム間のインタラクションをテストし制御結果を信号値のみでなくグラフィカルに確認することができます。

 

NX Motion Flexible Body

弾性体を含む機構解析が実行できます。弾性変形を考慮した剛体機構を把握することで、部品およびメカニズムのパフォーマンスをより正確に理解することができます。

 

 


解析機能 4/6
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音響解析

音響解析では、音の発生・伝播(伝達)など空気などで満たされた空間の音響特性を求めます。自動車業界では、騒音/振動/乗り心地の問題を評価する際によく使用されます。また、航空機やスピーカーなどの音響機械など、音響解析は他の業界でも広く応用されています。

NX CAEでは動解析オプションであるNX NASTRAN Advancedを使って次のような音響評価を行うことができます。

  • 流体と構造の振動が相互に影響を与え合う状態での動特性評価
  • 自動車や航空機の室内における音圧応答の予測・改善

​さらに、NX NASTRAN Advancedでは流体メッシュと構造メッシの自動カップリングや並列処理による高速化が可能です。

 


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疲労解析

疲労解析では、繰り返し荷重に対する疲労および寿命を評価し、膨大な時間とコストがかかる疲労耐久試験の改善を支援します。
NX CAEでは疲労解析オプションとしてNX Advanced DurabilityとNX Durability Wizardを提供しています。NX Advanced Durabilityでは、単純または複雑な荷重条件下で製品の構造健全性をライフサイクルにわたって検証することができます。また、NX Durability Wizardを活用することで、使用時の荷重によって繰り返し荷重が加わる部品に早い段階で不具合が発生する可能性を確認し、必要な設計変更を検討することができます。

 

強度解析

適用荷重による応力と材料の許容応力より応力安全係数を求め、構造破壊の有無を評価します。

疲労強度解析

材料に設定された疲労特性と繰り返し荷重の応力より疲労安全係数を求め、繰り返し荷重を与えた場合の疲労破壊発生の有無を評価します。

疲労寿命解析​

周期的な繰り返し荷重の入力による疲労寿命を評価します。​


 


解析機能 1/6
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構造解析

ボルト締結の応力評価

NX Nastranの線形静解析により、ボルト締結によるナット部の応力集中を予測しました。応力集中を緩和させる対策として、切り欠きを設ける形状変更が有効であることを確認しました。


 

力の可視化による製品軽量化

NX Nastranの線形静解析により、荷重がかかる部材の内部応力の分布を可視化しました。最大せん断応力が材料の許容値内に収まる範囲で薄肉化の検討を行い、部品を軽量化することができました。

   

 

自動車ホワイトボディの振動解析

NX Nastran Advancedを用いた応答解析により、自動車のホワイトボディモデルがストラットマウントに乗り上げた条件の加振を与え、ボディの応力分布とシート取り付け位置における加速度応答を検討しました。ボディ重量を増やさずに応力値を下げる設計変更案の対策を立てることができました。
 

 
 

スーパーエレメントを用いたトラクタボディの過渡応答解析
 


NX Nastran Advancedの応答解析で、設計変更されない部分をスーパーエレメントで表現することで、大規模モデルの計算を高速に行うことができます。トラクタボディの全体解析で、設計検討を行うキャビン部とスーパーエレメント化するフレーム部に切り分けることで計算時間を約40%短縮しました。
 

アルミ缶の弾塑性変形解析


NX Nastran Advanced Nonlinearの非線形解析により、アルミ缶が潰れるプロセスを計算し、弾塑性材料の非線形性を考慮した、荷重増加に伴う時刻歴の変形や降伏後の塑性ひずみを評価しました。
 

 
 

ドアパッキンの潰し変形解析


NX Nastran Advanced Nonlinearの非線形解析により、超弾性体ゴム材のドアパッキンのモデルに対してドア開閉時の変形形状と接触圧力を求め、密封性の評価を行いながらパッキンの設計形状を最適化しました。
 


 


計算事例 1/3
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熱流体・伝熱・構造のマルチフィジックス

電子基板の熱解析
 

NX Electronic System Cooling伝熱流体解析を用いて、電子機器基板内の伝熱解析を行い、部品温度の評価や空気冷却方法の効果を流体解析で予測しました。NXの統合環境では、電子回路CADのデータを読み込み、複雑な電子基板の設計情報から熱解析のモデルを自動的に作成することができます。さらに、筐体内部の空間抽出やファンモデルの機能を活用した流体解析と組み合わせて、システム全体の冷却性能の予測を迅速に行うことができます。


 

ランプの光量の分布評価

NX Advanced Thermalの熱解析により、リフレクタの鏡面反射とレンズの透過を考慮し、ランプの受光量と機器内の温度分布を評価しました。NX Advanced Thermalでは、鏡面反射、透過、屈折などの高度な光学プロパティを扱えるため、より現実に即した評価が可能となります。


  

ダクト内部の流体解析


NX Flowの流体解析により、多孔質体が配置されたダクト内の流れを可視化し、圧力損失と出口配管の流量配分を検討しました。NX Flowでは、フィルタや壁面の粗さをモデル化できるため、流体問題の効率的な検討が可能です。

 
 

マニホールドの熱流体‐構造連成解析


NX Thermal熱解析、NX Flow流体解析、NX Nastran構造解析を組み合わせにより、同一の解析モデルを用いて多元的な問題の連携解析を行うことができます。
  • 流体解析:マニホールド内部の流れの把握
  • 熱解析:構造部材の温度分布の予測
  • 構造解析:求めた温度分布を境界条件とした構造部材の熱による変形と応力の評価
パラメータスタディが容易に実施でき、設計最適化の検討を迅速に行うことができます。
 
 


 


計算事例 2/3
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熱流体・伝熱・構造のマルチフィジックス

フルビークルモデルのNV特性評価

NX Motionの機構解析により、弾性体要素を考慮した車体全体のモデルに対して走行条件を模擬したマルチボディダイナミクスを計算し、サスペンションメンバー取り付け部のボディ加振力を求めました。さらに、NX Nastran Advancedの応答解析により、ボディ全体の加速度と変位からNV特性を評価しました。
 


 

 


計算事例 3/3
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