【2025年】構造解析のおすすめ10製品（全18製品）を徹底比較！満足度や機能での絞り込みも
構造解析とは？
構造解析とは、建築物や機械構造物などの強度や安定性を評価するための工学的手法のことです。力や荷重が加わったときに構造がどのように変形するか、どのような応力が発生するかを数値的に解析します。
構造物の安全性を定量的に検証できる点が最大の利点です。設計段階で構造解析を行うことで、過剰設計を防ぎながらも、地震・風圧・荷重などの外力に対して安全性を確保することが可能になります。具体的な活用事例としては、高層ビルの耐震設計、自動車フレームの強度評価、航空機の軽量化設計などが挙げられます。
近年ではCAE(Computer Aided Engineering)ツールの進化により、3Dモデルを用いた高度なシミュレーション解析も広がっており、製品や建物の設計品質向上とコスト削減を両立させる重要技術として注目されています。
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Altair Radioss は、衝突解析や破壊解析などの高度な非線形動的問題を扱うために開発された先進的な構造解析ソルバーです。並列計算のスケーラビリティ、解析精度、解法のロバスト性において優位性を持ち、マルチフィジックスシミュレーション機能や複合材モデリング機能を備えています。Radioss は、世界中の様々な産業において、耐衝撃性や安全性の改善および生産技術課題を扱うソルバーとして活用されています。 ◆製品の主な特長 • 大規模で高度な非線形動的問題を扱うために最適化された並列計算のスケーラビリティ • 多種多様な材料則 ・ 破壊則ライブラリ • 高精度エアバッグシミュレーションに特化した独自機能 • 豊富なマルチフィジックス解析機能 • ダミー、 バリア、 インパクターなどの有限要素、 自動車安全解析用モデル ◆メリット 〈安全性、 品質、 ロバスト性〉 ・Altair Radioss の高度なマルチプロセッサーソリューション（ハイブリッド超並列処理）は、 大規模で強い非線形の構造シミュレーションに対して、 業界で最高のスケーラビリティを実現しています。 特別な実装手法により、 並列計算で使用するコンピュータのコア数、 ノード数、 またはスレッド数に関係なく、 結果の完全な再現性が保証されており、 高品質のソフトウェアゆえに、 結果の数値の分散が極めて最小限に抑えられます。 ・アドバンスト マス スケーリング（AMS）法とインテリジェントな単精度計算オプションを使用することで、 結果の精度を保ちながら、 シミュレーション速度を桁違いに向上させています。 AMS 法により、 モデルに小さなメッシュサイズがローカルに存在する、 準静的な問題に対して、 より高速に解が得られます。 さらに AMS 法は、 接触、複雑な材料挙動、 または破壊モデリングにおける強い非線形性によって収束性の問題を抱える、 陰解法の非線形シミュレーションの代わりにもなります。 ・Radioss のマルチドメインアプローチを使用すれば、 詳細で精度の高い解析を非常に短い時間で実行できます。 モデルは異なるドメインに分割され、 それぞれが独自の適切な時間ステップで計算されます。 全体構造に対して一部を詳細なメッシュとする場合や、 ディッチング（流体と構造を別のドメインに入れて処理）などの用途には大きなメリットがあります。 〈衝突解析、 乗客安全解析、 衝撃解析の業界標準〉 ・Radioss は 30 年以上にわたり、 衝突 / 安全 / 衝撃解析に関するリーダーとしての地位と業界標準を確立してきました。 ユーザー数は現在も驚くべき割合で増加を続け、 世界中で 1000社を超える企業が Radioss を使用しており、 その 40% は自動車産業のお客様です。 ・また Radioss は５つ星評価の衝突解析ソフトウェアとしてランク付けされています。 自動車や航空機の衝突 ・ 衝撃シミュレーションなど、 複雑な状況における設計の挙動の理解と予測に対する Radioss の貢献が評価されています。 ・Radioss では有限要素のダミー、 バリア、 およびインパクターのモデルの大規模なライブラリを直接利用して、 車両の乗客の安全シミュレーションを実行できます。 先進的な衝突 ・ 安全テスト施設やモデルプロバイダーと提携することで、 業界で最も包括的で高品質なツールセットを提供しています。 ・さ ら に、 Altair HyperCrash は、 Radioss による自動車の衝突安全シミュレーションに優れたモデリング環境を提供します。 〈包括的な材料および破壊ライブラリ〉 ・Radioss には、 300 を超える組み合わせの包括的な材料および破壊ライブラリが備わっています。 線形および非線形の材料や破断および破壊のモデルによる包括的な機能が、 複雑な事象のモデリング用に提供されています。 相互関係のある材料則と破壊基準には、 コンクリート、発泡体、 ゴム、 スチール、 複合材、 生体材料などがあり、 どの材料にも複数の破壊基準を適用できます。 薄板構造では、 拡張有限要素法（XFEM）を使用して亀裂進展を解析できます。 〈高度なマルチフィジックスシミュレーション〉 ・Radioss では、 ラグランジュ型有限要素法のほ か に も、 Euler、 Arbitrary LagrangianEulerian（ALE）、 Smoothed-Par ticle Hydrodynamics（SPH）、有限体積法（FVM）などの技術を使用しています。 ・Euler 法、 ALE 法、 SPH 法の定式化によって、複数の流体を考慮に入れた流体 - 構造連成革新的な有限体積法により、 車両全体モデルにおいて、 エアバッグの完全な FSI シミュレーションを、 高い精度と速度で実行できるようになっています。 〈最適化〉 ・Altair HyperWorks と の 統 合 に よ り、Radioss は強力な設計ツール とな ります。 モデリングや可視化に加 えて、 Radioss モデルは最適化できる準備が整 っています。 Altair OptiStruct および Altair HyperStudy を 使用することで高度な設計最適化とロバスト性の評価が簡単に実行でき、 設計の性能を向上させることができます。 Radioss の高度なスケーラビリティ、 品質、 およびロバスト性は、 数値最適化には欠かせないものです。 ◆機能 [解析タイプ] • 非線形の陽解法動解析または陰解法構造解析 • Lagrangian、 Eulerian、 および Arbitrary Lagrangian-Eulerian（ALE）法の定式化 • 有限体積法（FVM）ベースのエアバッグシミュレーション Radioss の用途 領 域 には、 衝突安 全、 落下と衝撃、 爆発衝撃挙動、 流体 - 構造連成、 終末弾道学、 超高速衝突、 フォーミング、複合材マッピングのシミュレーションが含まれています。 [主な機能] • ３次元シェル要素とソリッド要素 • 剛体、 バーとビーム、 高度なスプリング要素 • 構造の接触インターフェース、 流体および流体 - 構造連成解析 • 様々な破壊モデル、 状態方程式、 熱挙動を含む大規模な材料ライブラリ • あらゆる種類の境界条件（運動、 力と圧力、初期状態など） • 流体に特有の境界条件（流入、 流出、 サイレントなど） • 逆流ベントホールを使用した有限体積法（FVM）ベースのエアバッグシミュレーション • センサー、 要素のアクティベーションまたは非アクティベーション • 独自の動的緩和手法（準静解析）セーフティモデル • 正面、 側面、 後面衝突の大人と子供のダミーモ デ ル（Humanetics 社との提携によって開発） • 歩行者インパクター • 人体ダミーモデル • 正面、 側面、 後面バリア（CELLBOND 社との提携によって開発） • 各種バンパーバリア
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HOUSE-WLとは、株式会社構造システムが提供している構造解析製品。ITreviewでのユーザー満足度評価は3.5となっており、レビューの投稿数は1件となっています。
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Altair SimSolid は、進化し続ける設計プロセスに対応するために開発された構造解析ソフトウェアです。従来の FEA の形状簡略化とメッシングは特に時間がかかり、広範な専門知識が求められますが、SimSolid ではこの 2 つの作業が必要ありません。そのため、大規模 CAD アセンブリもメッシュレスで超高速に解析できます。 ◆製品の主な特長 • 形状簡易化とメッシュ生成が不要なため、 Altair SimSolid ではモデルの準備は数分で完了します。 • 複雑な部品や大規模アセンブリもそのまま解析できます。 SimSolid は不正確な形状に強く、 アセンブリの接触においても、 不規則な接触面の処理においても業界最高性能を誇ります。 • SimSolid の計算は非常に高速で、 数秒から数分で結果が得られます。 したがって、 複数の設計シナリオを迅速に解析して比較することができます。 従来の FEA では難しい、 複雑なパートや大規模なアセンブリの解析も、 Altair SimSolid ならデスクトップクラスのコンピューターで素早く計算することができます。 スピードと正確性を兼ね備え、独自のマルチパスアダプティブ解析を使って解の正確性を制御します。 ◆メリット 〈形状簡略化とメッシングが不要〉 従来の FEA の形状簡略化とメッシングは特に時間がかかり、 広範な専門知識が求められるほか、 ミスを招きやすい作業です。 しかし、 独自のテクノロジーを採用する SimSolid では、 この 2 つの作業が必要ありません。 そのため、 モデルの準備を数分で完了できます。 〈複雑なパートや大規模なアセンブリも解析可能〉 SimSolid は、 従来の FEA では難しい、 複雑なパートや大規模なアセンブリの解析を行うために開発されました。 正確さを欠く形状にも難なく対応できます。 アセンブリ接合機能は、 形状に隙間と重複がある粗い接触面でも業界トップクラスの速度で処理できます。 〈数秒、 数分で解析完了〉 SimSolid は驚異的なスピード を誇ります。 標準的な PC でも、 秒単位や分単位でシミュレーションを完了でき、 複数の設計シナリオを高速に解析して比較できます。 さらに、 パート単位で正確性を指定できるため、 必要に応じて詳細レベルを素早く掘り下げることができます。 ◆機能 [解析機能] 線形静解析、 固有値解析、 周波数応答解析、過渡応答解析、 熱解析、 熱 - 構造連成解析、材料非線形解析、 幾何学的非線形解析、 ランダム応答解析 [対応可能な接合および境界条件] • アセンブリの接合︓固着 / スライド / 摩擦 / 分離、 ボルト、 スポット溶接、 シーム溶接、 ジョイント、 ピン • 荷重と境界条件︓固定、 スライド、 ヒンジ、 スプリング、 圧力、 力、 重力、 慣性リリーフ、 ボルト / ナット締付解析、 熱、 リモート荷重、 ベアリング、 静水圧 [材料特性] • 等方 • 弾塑性（非線形の応力ひずみ曲線） • 剛体 • ユーザー拡張 [CAD 連携] • クラウドベースの CAD システムと直接データを連携 • CAD システムの標準的な STL 出力に対応 • 主要な CAD システムのファイルをそのまま読み込み可能︓CATIA、 NX、 Creo、 SOLIDWORKS、Inventor • 一般的な中間ファイルフォーマットをそのまま読み込み可能︓STEP、 ACIS、 Parasolid など [ポストプロセス] • 変位、 応力、 ひずみのコンタープロット • 変形アニメーション • 最大値 / 最小値ラベル • 点プローブスプリング、 圧力、 力、 重力、 慣性リリーフ、 ボルト / ナット締付解析、 熱、 リモート荷重、 ベアリング、 静水圧 []材料特性] • 等方 • 弾塑性（非線形の応力ひずみ曲線） • 剛体 • ユーザー拡張
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EDEMは、バルク材・粉粒体シミュレーションのための高性能ソフトウェアです。DEMを搭載したEDEMは、石炭、鉱石、土、繊維、穀物、小片、粉末など粉体の挙動を迅速かつ正確にシミュレーションおよび解析できます。 EDEMでシミュレーションを実行することにより、様々なオペレーション条件やプロセス条件の下での、これらの粉粒体と装置の相互作用について重要な知見を得られます。単体での使用はもちろん、他のCAEツールとの組み合わせも可能です。 重機、オフロード、鉱業、製鉄、プロセス製造業界の大手企業は、EDEMを使用して粒状材料の挙動の理解と予測、機器の性能評価、プロセスの最適化を行っています。 ◆メリット 〈材料モデルライブラリへの高速アクセス〉 EDEMには、岩石、鉱石、土、粉末を表すキャリブレーション済みの材料モデルが豊富に用意されており、シミュレーションを迅速かつ容易に始めることができます。 〈高性能ソルバー〉 CPU、GPU、マルチGPUソルバーでの高速かつスケーラブルな計算性能– 数百万から数千万の粒子を含む大規模で複雑な粒子系をシミュレートします。 〈他のCAEツールとの統合〉 EDEMを、MBD、FEA、CFDなど、Altairやサードパーティが提供する他のCAE分野の主要ツールと組み合わせることで、アプリケーションの範囲を拡大することができます。 ◆主な特長 ・あらゆる素材をシミュレート 検証された計算効率の高い複数球法や業界標準の多面体粒子ソルバーを使用して、大きな岩石、微細な粉体、粒、繊維、錠剤などの実世界のさまざまな材料をモデル化します。 ・リアルな素材の挙動 検証済みの包括的な物理モデルにより、乾燥性、粘着性、圧縮性など、あらゆる素材の挙動を表現できます。 ・速くて簡単なワークフロー 直感的なユーザーインターフェースにより、シミュレーションのセットアップを高速で進められます。材料モデルのライブラリが用意されており、適切な材料の入力に直接アクセスできます。強力なソルバーで高速なシミュレーションが可能です。 ・高度な解析 視覚化と解析のための豊富な内蔵ツール群、後処理のためのデータ出力オプションとPythonライブラリも用意されています。 ・カスタマイズ EDEM’によるカスタムフィジックスのAPIを使用して、複雑なシミュレーションや、ウェットコーティング、凝集、破壊、磁性粒子などの高度な材料挙動を実現します。 ・CAEの統合 EDEMをFEAやMBDツールと組み合わせることで、構造解析やシステムダイナミクス解析に現実的な材料負荷を含めることができます。CFDツールと組み合わせることで、粒子-流体系の正確なシミュレーションが可能になります。
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構造解析の基礎知識
構造解析とは、建築物や機械構造物などの強度や安定性を評価するための工学的手法のことです。力や荷重が加わったときに構造がどのように変形するか、どのような応力が発生するかを数値的に解析します。
構造物の安全性を定量的に検証できる点が最大の利点です。設計段階で構造解析を行うことで、過剰設計を防ぎながらも、地震・風圧・荷重などの外力に対して安全性を確保することが可能になります。具体的な活用事例としては、高層ビルの耐震設計、自動車フレームの強度評価、航空機の軽量化設計などが挙げられます。
近年ではCAE(Computer Aided Engineering)ツールの進化により、3Dモデルを用いた高度なシミュレーション解析も広がっており、製品や建物の設計品質向上とコスト削減を両立させる重要技術として注目されています。
- 構造解析の機能一覧
- 基本機能
- 構造解析の比較ポイント
- ①：解析の対象領域や用途で比較する
- ②：解析手法やモデリング精度で比較する
- ③：解析結果の可視化やレポート機能で比較する
- ④：操作性やUIの使いやすさで比較する
- ⑤：外部ソフトとの連携性で比較する
- 構造解析の選び方
- ①：自社の解決したい課題を整理する
- ②：必要な機能や選定基準を定義する
- ③：定義した機能から製品を絞り込む
- ④：レビューや事例を参考に製品を選ぶ
- ⑤：無料トライアルで使用感を確認する
- 構造解析の価格・料金相場
- オンプレ型(買い切り型)の価格・料金相場
- クラウド型(サブスクリプション型)の価格・料金相場
- 構造解析の導入メリット
- 精度の高い安全設計が可能になる
- 試作コストや開発期間を削減できる
- 品質・信頼性の向上に繋がる
- 構造解析の導入デメリット
- 高額なライセンス費用が発生する
- 専門的な知識や教育が必要となる
- モデル化や条件設定に手間がかかる
- 構造解析の導入で注意すべきポイント
- ツール導入後の教育体制を整備する
- ハードウェア要件の事前確認を行う
- 解析対象の範囲を明確にする
- 構造解析の最新トレンド
- クラウドCAEの本格普及
- AIによる解析の自動化
- マルチフィジックス解析の高度化
- リアルタイム解析への進化
- 設計-解析の一体化
構造解析の機能一覧
基本機能
| 機能 |
解説 |
|---|---|
| 構造モデル作成 | 画面上でマウスを使って配置を行い、直感的な操作で構造モデルを作成することができる。3Dに対応した製品では、作成したモデルを3D表示で確認することが可能 |
| CADデータ連携 | CAD図面データを読み込んで、解析用の構造モデル作成に使用することができる |
| 構造解析計算 | 製品に搭載されている様々な解析計算手法を使って、目的に応じた構造解析計算を実行することができる |
| 構造計算書出力 | 計算で求められた各種性能数値を、構造計算書として出力することができる製品もある |
構造解析の比較ポイント
構造解析の比較ポイント
- ①：解析の対象領域や用途で比較する
- ②：解析手法やモデリング精度で比較する
- ③：解析結果の可視化やレポート機能で比較する
- ④：操作性やUIの使いやすさで比較する
- ⑤：外部ソフトとの連携性で比較する
①：解析の対象領域や用途で比較する
構造解析の比較ポイントの1つ目としては「解析の対象領域や用途で比較する」というものが挙げられます。構造解析ソフトは、建築分野や自動車・航空機産業など、対象によって適したツールが大きく異なるため、まずは用途に適したソフトかを確認することが重要です。
例えば、建築業界ではRC造やS造の構造物に対応したソフトが求められる一方、自動車業界では衝突解析や振動解析に強いツールが選ばれる傾向があります。対象領域と適合しないソフトを選ぶと、解析結果が現実と乖離する恐れがあるため注意が必要です。
②：解析手法やモデリング精度で比較する
構造解析の比較ポイントの2つ目としては「解析手法やモデリング精度で比較する」というものが挙げられます。有限要素法(FEM)や質点系モデルなど、採用している解析手法によってシミュレーションの精度や適用範囲が異なります。
高精度な解析が求められる場合には、非線形解析や動的解析に対応した高機能ソフトが必要です。逆に簡易的な設計チェックが目的であれば、モデル作成が簡単で迅速に結果が得られるツールの方が適しています。目的と精度要求を明確にしないまま導入すると、手戻りや追加投資が発生する可能性があります。
③：解析結果の可視化やレポート機能で比較する
構造解析の比較ポイントの3つ目としては「解析結果の可視化やレポート機能で比較する」というものが挙げられます。解析結果は数値だけでなく、変形図や応力分布の視覚化ができるかどうかも重要な比較ポイントです。
たとえばANSYSやAbaqusのようなツールでは、結果のアニメーション表示やカラーマップによる視覚的な訴求力が高く、関係者への説明資料作成にも有効です。レポート機能が充実していないソフトでは、別途ドキュメントを手作業で作成する必要があり、工数が増える恐れがあります。
④：操作性やUIの使いやすさで比較する
構造解析の比較ポイントの4つ目としては「操作性やUIの使いやすさで比較する」というものが挙げられます。解析の専門知識を持たない設計者が操作するケースも増えており、直感的な操作が可能かどうかが導入後の運用効率に直結します。
特にクラウド型CAEではブラウザベースで操作できるツールも増えており、ライセンス管理やインストールの手間を軽減できます。一方、ハイエンドな解析ツールほど操作が複雑になりがちなため、UIの操作感やチュートリアルの充実度も含めて評価することが重要です。
⑤：外部ソフトとの連携性で比較する
構造解析の比較ポイントの5つ目としては「外部ソフトとの連携性で比較する」というものが挙げられます。CADとの互換性やBIM連携、熱解析や流体解析とのデータ共有など、他システムとのシームレスな統合が実現できるかどうかが実務では非常に重要です。
たとえば、SOLIDWORKS SimulationやAutodesk Nastranは、同社のCAD製品との高い親和性を持ち、設計～解析のワークフローを統一することが可能です。連携性の低いソフトではデータ変換の手間が増え、ミスや時間ロスにつながるリスクがあるため、導入前の確認が欠かせません。
構造解析の選び方
構造解析の選び方
- ①：自社の解決したい課題を整理する
- ②：必要な機能や選定基準を定義する
- ③：定義した機能から製品を絞り込む
- ④：レビューや事例を参考に製品を選ぶ
- ⑤：無料トライアルで使用感を確認する
①：自社の解決したい課題を整理する
構造解析の選び方の1つ目のステップとしては「自社の解決したい課題を整理する」というものが挙げられます。設計業務の効率化を目的にするのか、安全性の検証を行いたいのか、導入目的を明確にすることで、適切な解析ツールを選定する土台を作ることができます。
例えば、建築設計での耐震検証を目的とする場合と、機械設計での応力集中評価を目的とする場合では、必要とされる解析精度やツールの種類が異なります。目的が曖昧なまま製品を選定すると、不要な機能を搭載した高額なツールを導入してしまうことにもなりかねません。
②：必要な機能や選定基準を定義する
構造解析の選び方の2つ目のステップとしては「必要な機能や選定基準を定義する」というものが挙げられます。動的解析が必要か、熱-構造連成解析が求められるか、解析要件を洗い出すことで製品比較の軸を定めることが可能です。
さらに、クラウド対応の可否、ユーザー数に応じたライセンス体系、導入後のサポート体制など、ツールの評価基準を明文化しておくことが重要です。選定基準が不明瞭なまま製品比較を進めると、導入後の後悔につながるリスクがあります。
③：定義した機能から製品を絞り込む
構造解析の選び方の3つ目のステップとしては「定義した機能から製品を絞り込む」というものが挙げられます。必要な解析精度や連携機能、操作性の要件を明確にしたうえで、各製品がその条件を満たしているかをチェックしながら絞り込んでいくのが効率的です。
たとえば、SOLIDWORKSと連携したい場合はSOLIDWORKS Simulation、クラウド運用したい場合はSimScaleなど、用途に応じて選定を進めることで、目的に最も適した構造解析ソフトに辿り着くことができます。
④：レビューや事例を参考に製品を選ぶ
構造解析の選び方の4つ目のステップとしては「レビューや事例を参考に製品を選ぶ」というものが挙げられます。実際に導入している企業の声を確認することで、理想と現実のギャップを事前に把握できるため、製品選定の精度が高まります。
特に、同業他社が導入しているツールであれば、自社でも同様の活用ができる可能性が高いため、ベンチマークとして参考になります。また、サポートの対応品質やライセンス運用のしやすさなど、カタログだけでは見えない部分を把握できるのもレビューの大きな価値です。
⑤：無料トライアルで使用感を確認する
構造解析の選び方の5つ目のステップとしては「無料トライアルで使用感を確認する」というものが挙げられます。解析精度や機能の豊富さだけでなく、実際の操作性やワークフローへのフィット感も評価するためにトライアル利用は非常に重要です。
多くのベンダーが期間限定の無料体験版を提供しており、社内で試用することで、設計者やエンジニアの評価を事前に得ることが可能です。トライアルを通じて、導入後の運用イメージが具体化され、社内合意形成も円滑になります。
構造解析の価格・料金相場
構造解析ソフトの料金体系としては、オンプレミス型(買い切り型)とクラウド型(サブスクリプション型)の2種類に大別されます。
| 費用相場 | オンプレ型(買い切り型) | クラウド型(サブスク型) |
|---|---|---|
| 初心者・教育用途向け | 10万円〜50万円程度 | 月額1万円〜3万円程度 |
| 中小企業・設計事務所向け | 50万円〜150万円程度 | 月額3万円〜10万円程度 |
| 大企業・高機能版 | 200万円〜500万円超 | 月額10万円〜数十万円規模 |
オンプレ型(買い切り型)の価格・料金相場
オンプレ型の構造解析ソフトの料金相場としては50万円〜150万円程度が一般的です。高機能・高精度な解析を実現できる製品ほど価格も上昇し、500万円を超えるケースもあります。
買い切り型の最大の特徴は、一度導入すれば追加費用が発生しないため、長期的なコスト削減に繋がる点です。例えば、MSC NastranやAbaqusなどは、買い切りでの提供が一般的であり、CADライセンスとは別に高度な構造解析が必要な大手企業で導入される傾向があります。
初期費用は高いものの、ランニングコストが抑えられるため、数年単位での運用を見越してコストパフォーマンスを評価することが重要です。
クラウド型(サブスクリプション型)の価格・料金相場
クラウド型構造解析ツールの料金相場としては月額3万円〜10万円程度が中心です。高機能なエンタープライズ版では月額数十万円規模となることもあります。
クラウド型の特徴は、初期費用を抑えながら常に最新バージョンを利用でき、導入や保守の手間が軽減されることです。SimScaleやOnScaleなどは、Webブラウザ上で利用できる手軽さと、スケーラビリティの高さが評価されています。
期間限定プロジェクトやPoC検証、分散チームでの利用などに向いており、初期投資を抑えつつ柔軟なライセンス運用が可能です。
構造解析の導入メリット
構造解析の導入メリット
- 精度の高い安全設計が可能になる
- 試作コストや開発期間を削減できる
- 品質・信頼性の向上に繋がる
精度の高い安全設計が可能になる
構造解析のメリットの1つ目としては「精度の高い安全設計が可能になる」という点が挙げられます。応力・変位・座屈・振動などを数値的に把握することで、過剰設計や設計ミスを事前に防止することができます。
例えば、橋梁の設計において、風荷重や地震動に対する耐性を事前にシミュレーションすることで、構造安全性を担保しつつ最適な材料配置や断面設計を導き出すことが可能です。これは物理的な破壊試験を伴わずに高信頼な設計を進めるうえで非常に有効です。
試作コストや開発期間を削減できる
構造解析のメリットの2つ目としては「試作コストや開発期間を削減できる」という点が挙げられます。物理的な試作を行わずに、仮想空間での解析で設計の妥当性を確認できるため、試行錯誤の回数が減少します。
自動車業界では、衝突試験や耐久試験の代替としてCAE解析を活用し、試作車両の製造回数を最小限に抑えています。これにより、数千万円単位のコスト削減が実現されるケースもあり、開発スピードの向上にも直結します。
品質・信頼性の向上に繋がる
構造解析のメリットの3つ目としては「品質・信頼性の向上に繋がる」という点が挙げられます。構造上のリスクを可視化し、設計段階で対応可能にすることで、製品の初期不良や事故リスクを大幅に低減できます。
特に航空・宇宙・医療機器など、高い信頼性が要求される業界では、設計段階でのFEM解析が標準化されています。予防保全型の品質保証体制を構築できる点で、構造解析は重要な役割を果たしています。
構造解析の導入デメリット
構造解析の導入デメリット
- 高額なライセンス費用が発生する
- 専門的な知識や教育が必要となる
- モデル化や条件設定に手間がかかる
高額なライセンス費用が発生する
構造解析のデメリットの1つ目としては「高額なライセンス費用が発生する」という点が挙げられます。特にハイエンドなFEM解析ソフトでは、ライセンス1本で数百万円に及ぶことも珍しくなく、初期導入のハードルが高いのが現実です。
さらに、保守契約やユーザー数の増加に伴う追加費用も必要となるため、導入前には綿密なコストシミュレーションが求められます。中小企業では、費用対効果が明確でない限り、導入判断に慎重にならざるを得ないケースもあります。
専門的な知識や教育が必要となる
構造解析のデメリットの2つ目としては「専門的な知識や教育が必要となる」という点が挙げられます。構造解析は物理法則や材料力学の知識を前提とした作業が多く、誤った設定や解釈によって誤解析を招くリスクがあります。
解析担当者が十分なスキルを持っていない場合、結果の信頼性が担保されず、逆にリスクを増大させる可能性もあるため、社内での教育体制の整備が欠かせません。
モデル化や条件設定に手間がかかる
構造解析のデメリットの3つ目としては「モデル化や条件設定に手間がかかる」という点が挙げられます。形状のモデリング、境界条件の設定、メッシュ分割など、解析準備にかかる作業量が多く、時間がかかることが一般的です。
特に複雑な3D形状や複合材料のモデルでは、適切な条件設定が難しく、トライ＆エラーの繰り返しとなるケースもあります。準備段階の負担を軽減するには、CAD連携や自動化機能が整ったツールを選ぶことが有効です。
構造解析の導入で注意すべきポイント
構造解析の導入で注意すべきポイント
- ツール導入後の教育体制を整備する
- ハードウェア要件の事前確認を行う
- 解析対象の範囲を明確にする
ツール導入後の教育体制を整備する
構造解析の導入で注意すべきポイントの1つ目としては「ツール導入後の教育体制を整備する」という点が挙げられます。解析ソフトは操作に慣れるまで時間がかかり、習熟度によって成果の質が大きく左右されるため、体系的な教育が不可欠です。
ソフト提供元による研修やチュートリアル、外部講座などを活用し、継続的にスキル向上の機会を設けることで、社内での定着率と解析精度を高めることができます。
ハードウェア要件の事前確認を行う
構造解析の導入で注意すべきポイントの2つ目としては「ハードウェア要件の事前確認を行う」という点が挙げられます。解析処理には大容量メモリや高性能CPU、GPUなどのスペックが必要となるため、既存環境でソフトが快適に動作するかを事前に検証する必要があります。
特に非線形解析や大規模アセンブリの解析を行う場合、スペック不足による処理遅延やクラッシュが業務を妨げるリスクとなります。必要に応じてワークステーションの導入も視野に入れることが重要です。
解析対象の範囲を明確にする
構造解析の導入で注意すべきポイントの3つ目としては「解析対象の範囲を明確にする」という点が挙げられます。構造物全体を解析すべきか、局所的な部分のみを評価するかにより、求められるツールや設定が変わるため、対象範囲の定義は非常に重要です。
曖昧なまま解析を開始すると、不要に複雑なモデルを作成して時間を浪費したり、逆に重要な部位を見落とすことにもなりかねません。初期段階で対象の絞り込みと目的の明文化を徹底することが、効率的な解析運用につながります。
構造解析の最新トレンド
構造解析の最新トレンド
- クラウドCAEの本格普及
- AIによる解析の自動化
- マルチフィジックス解析の高度化
- リアルタイム解析への進化
- 設計-解析の一体化
クラウドCAEの本格普及
構造解析の最新トレンドの1つ目としては「クラウドCAEの本格普及」というものが挙げられます。SimScaleやOnScaleなどの登場により、ブラウザ上で高度な構造解析が可能になり、場所やデバイスに依存しない解析環境が実現されています。
大容量データや高負荷計算もクラウドリソースで処理できるため、ローカルPCの性能に制約されず、導入・運用のハードルも大きく下がっています。今後は中小企業への普及も加速していくでしょう。
AIによる解析の自動化
構造解析の最新トレンドの2つ目としては「AIによる解析の自動化」というものが挙げられます。過去の解析データをAIが学習し、最適な境界条件やメッシュパターンを自動提案する機能が進化しています。
これにより、設計者が専門的な知識を持たなくても一定の解析業務を実施できるようになり、人的リソースの不足を補うソリューションとして注目されています。
マルチフィジックス解析の高度化
構造解析の最新トレンドの3つ目としては「マルチフィジックス解析の高度化」というものが挙げられます。熱-構造-流体など、複数の物理現象を同時に解析する複合解析の需要が拡大しています。
たとえば、熱応力を考慮した電子部品の設計や、構造変形を伴う流体解析など、複雑な実環境を再現できるため、設計のリアリティと信頼性が一層高まります。
リアルタイム解析への進化
構造解析の最新トレンドの4つ目としては「リアルタイム解析への進化」というものが挙げられます。解析時間の短縮とハードウェアの高速化により、設計中に即時で変位や応力のフィードバックを得ることが可能になりつつあります。
設計者が試行錯誤しながらリアルタイムで解析結果を確認できることで、従来よりも圧倒的に早い意思決定と設計改善が可能になります。
設計-解析の一体化
構造解析の最新トレンドの5つ目としては「設計-解析の一体化」というものが挙げられます。SOLIDWORKSやFusion 360など、設計と解析をシームレスに行える統合型ツールが広がりを見せており、開発効率が劇的に向上しています。
これにより、設計者自身が解析業務を担う「設計主導型CAE」の実現が進み、開発サイクル全体の最適化が可能になっています。今後もこの統合の流れは加速する見込みです。
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