CAE

＜OptiShape＞

#　No.527 # 2000年2月27日 # ハッピー #
多くの自由曲面からなる複雑な形状のものを解析する手法として「ボクセル法」というのが注目されているようですね。（先に紹介した「有限要素法における材料モデリング」テキストにも「イメージベース解析法」として触れられています）

#　No.529 # 2000年2月28日 # DMS #
以前（株）くいんとさんのご厚意でOPTISHAPE（メッシャーにボクセル法を用いた
最適構造設計ソフト）を貸して頂いたことがあります。
その時に営業の方から伺った説明によると．．．．．

>ようなメッシュが使われていますが、これってどういう目的の解析で
>使うんでしょう？
>少なくとも表面が凸凹なので応力集中部の強度評価には使えないような
>気がしますし。
中略
>前に見た自動車のエンジンブロックのボクセルメッシュは何をするのか良く分かりません．

エンジンブロックはMRIみたいなもので断面写真を連続して取り、ボクセル要素で補完（？）したのだと思います。拙い説明ですいません。
他に私が見たことがあるのは大腿骨です。これも大腿骨の断面写真を連続して撮って、解析モデルを完成させるそうです。このようにボクセルメッシュが威力を発揮するのは、（図面の無い）現物から解析モデルを作成する時だそうです。
ボクセル法で作った解析モデルは厳密に解析するには不十分ですが、形状の最適化のように傾向を掴むには十分だそうです。それと形状最適化のように要素を減らしていく場合、テトラ要素よりもボクセル要素の方が適している（見た目がスッキリ）ようです。

#　No.530 # 2000年2月29日 # ハッピー #
ボクセル法って、Ｄｅｌａｕｎｙ法、マップトメッシュ、Ｐａｖｅｒメッシュなどと並ぶメッシュ生成のアプローチ一つだと思っています。
その適用分野として、ＯＰＴＩＳＨＡＰＥのような最適設計や、断層写真からのモデル生成があるんでしょうね。でも、あのガタガタメッシュは、どうも馴染み難いです。
それに、熱伝導解析が必須のうちの場合、表面積が実物と食い違うのはマズイし。

#　No.537 # 2000年3月2日 # DMS #
OPTISHAPEはソルバーなので、他にメッシャーや解析結果を表示するプリ・ポストプロセッサが必要です。プリ・ポストはFEMAPやI-DEAS等に対応しており、必ずボクセル要素でないとダメなわけではないです。
扱える要素は普通の線形構造解析に使うものなら殆ど揃っていたと記憶しています。
OPTISHAPEの機能は位相最適化と形状最適化があります。
理論的な難しいところは分からないのですが、私の理解しているイメージだと、
位相最適化はひずみの大きいところが痩せていって、最終的に思いもよらない形になったりするもので、形状最適化はひずみの多いところの肉（要素）を増やし、ひずみが少ないところは削るみたいです。
（詳しい方のフォローをお願いします）

私はボクセルは使わずに、FEMAPで生成したテトラ要素を使って解析をやりましたがその時の使用感はこんな感じです
・OPTISHAPEへの設定は全てプリプロセッサ（私の場合はFEMAP）で出来るので簡単な操作で結果が得られる。
・テトラ要素で形状最適化を行うと、削られた要素の所為で表面がささくれ立ち要素を細かくしないと傾向が掴み難い。
・位相最適化は自分では想像していなかった形になって（有機的なデザイン）一見の価値はあり。機械加工では難しい場合が多いけど．．．．．

以上OPTISHAPE使っていた期間が短い所為で簡単なことしか書き込めませんが御参考までに。
OPTISHAPEについての詳細は（株）くいんとさんのHPをご覧になって下さい。

#　No.539 # 2000年3月4日 # ハッピー #
「ささくれ立ち」季節柄、非常に良く分かる表現で。
勝手に想像すると、初期形状で解析して歪みエネルギー密度の分布を求めて、その密度が小さい要素を削っていくのでは？まぁ、判定指標が歪みエネルヒー密度でないにしても何らかの物理量の分布に基づいてしきい値を設けて要素の取捨選択をしているような。
だとすると、私が過去ログ「No.498」に書いた等高面のロジックを使えば、ささくれ立たない滑らかな形状を得る事が出来るはずです。私の等高面はシェル要素で表現しているので立体として認識可能ですから。この際、3歩手前のOptishapeを作ってみようかな．

#　No.540 # 2000年3月4日 # ハッピー #
ボクセルにしろ、テトラにしろ位相最適化を行って得られた凸凹メッシュから、自由曲面を生成し3次元ＣＡＤに形状を渡す、というか戻す機能はOptishapeにはないのでしょうか？
せっかく得られた「近似（∵凸凹ですから）最適形状」を設計形状にデジタル・フィードバックできずに、得られた有機的なメッシュを眺めながら、3次元ＣＡＤを修正するなんてアナログ＆マニュアル手順を踏むのは甚だ疑問ですし。
或いは、設計者にどこに部材を配置すべきかというヒントを与えるのが目的というかその程度の精度ということなのでしょうかね。
(編集担当：Happy 2001/12/24)