<音場解析ソフト選定中>

# 2003年2月15日 # No.4779 # okondo #
以前音場解析でお世話になったokondoです
その節は色々ありがとうございました。

#最後の方は難しくなってついていけなくなっていたん
　ですけど　φ(.. )

その後の経過をご報告させて頂きたく、筆
#いや、キーボード
をとりました。

前回はI-DEAS/Vi***とSYS***について皆様に色々お聞かせ頂き、
音場解析ではSYS**が一般的、という認識を持ちました。
その後来年度の資金繰りができましたので、最終確認をした時
のお話です。

fromぷかぷかさん#3853
>メカ騒音は「機械振動→空気振動→音」となりますので、振動解析が
>基本となります。
>音は(通常は)媒体である 空気の減衰も小さく、線形性が高いので、計
>算と実験が良く合います。難しいのは、>音源の振動を正しく表現(解
>析)することになります。

実はそういうことでして、機械振動から音を解析したい、というのが今回の一番の目的でした。今回はDADSで機構解析を行ってから音場解析に持ち込もうと考えていました。

気になった点としてデータのトランスレートでした。
SYS***の最初の打合せで、「同じLMSの製品ですから大丈夫ですよ～」というお言葉がありましたので、DADSのデモモデルをベースに事前テストをお願いしたら、「暫くお待ち下さい」に変わりました。
んっ?　ちょっと不信感が....
同じような話をI-DEASでも検討しています。結果がでるまでもう少し時間がかかりそうです。

世間では恐らくこういう話なんだと思います。皆様のご意見お聞かせ下さい。
1.音場解析を生業としている部門はSYS**もI-DEASも持って
　　いて用途に応じて使い分けている
　　(どういう用途かは良く分かりませんが)
2.DADSとSYS***はそれぞれ単独の商品で、もし連携して使
　　いたいならLMSにお願いしてカスタマイズが必要。
　#現在統合環境(Lab**)を開発中らしく、Lab/Motionなる
　　商品が販売されていますが、音場がaddされるのはあと2
　　年くらいかかるそうです。

もうひとつ
fromぷかぷかさん#3853
>お金はないけど、時間と体力はある…というかたは
>(今時、そんな部門はないと思うけど)

>「BEMの基礎とマイコンによるプログラム実例集」
>発行:中部経営開発センター出版部
>編集: 境界要素法研究会

この書籍探して中身を見ました。濃いですね。
でもプログラムがBASICで、もう少し初心者に分かる解説が欲しいと思い、他を探しました。FORTRANに慣れ親しんだ方には次の書籍が良いかも知れません。
#折角お教え頂いたのにすみません

詳解　境界要素法、オーム社
C.A. Brebbia J. Dominguez 共著 、
田中正隆、松本敏郎、中村正行 共訳



# 2003年2月17日 # No.4782 # ぷかぷか #
> 機械振動から音を解析したい、というのが今回の一番の目的でした。
> 今回はDADSで機構解析を行ってから音場解析に持ち込もうと考えて
> いました。
by okondo さん

なるほど。
うちでは NASTRAN, I-DEAS( Vibro-Acoustics は持ってません), MARC などで振動解析を行なった後で、音場解析用のBEMモデルの要素に(振動解析の結果ファイルから)振動速度をマッピングさせていま
す。(FEMモデルにおける節点での振動速度から、BEMモデルにおける要素中心位置での速度に内挿させるFORTRANプログラムを作って使っています。)
自由度というか、メッシュが異なる場合が多いので、かなりラフなマッピングです。まじめにやりたい場合は、あらかじめFEMとBEMの要素モデルを整合させておきます。

音場解析用のBEMコードは自作なので、振動解析の機能は持ちあわせていません。振動実験のデータを使って解析する時は、I-DEASのユニバーサルファイルを(中間ファイルとして)作ることで振動データ
を受け渡しています。
構造と連成させる場合は、STAR MODAL か MARC あるいは I-DEAS でモーダルパラメータを求めて入力しています。

> 1.音場解析を生業としている部門はSYS**もI-DEASも持って
> 　　いて用途に応じて使い分けている
> 　　(どういう用途かは良く分かりませんが)

うちは I-DEAS の Vibro Acoustics は持っていませんので、実力のほどは分かりません。
SYSNOISE だけでも十分な気がしますが、実際には
1) SYSNOISE にメッシュ作成(プリ)の機能が無い。
2) 振動解析の機能が貧弱。
という欠点がありますので、SYSNOISE + 汎用の振動解析コードという感じになるのではないでしょうか?
(あくまで私見ですけど…間違っていたらすいません。)

まぁ、I-DEAS (+ Vibro-Acoustics) で統合した方が美しいのかもしれませんが…。

I-DEAS から SYSNOISE へは、メッシュ・モデルと振動解析の結果を転送できたと思います。(私自身は、SYS NOISE は 間接法が必要な時しか使わないので、あまり慣れていません。)

自作BEMコードのプリポストには I-DEAS を使っています。
(プリは MENTAT にも対応していますが…)

振動解析の結果は、それ単体として利用価値もあるし、音圧寄与度や音響放射係数の計算などにも役立つので(私の場合は)振動解析と音場解析を分けて考えています。一旦、振動解析を行なって、その結果を考察してから音場の予測に取りかかるため、あまりスムーズなデータ変換を行なっていないのが現状です。
(とりあえず、一旦中間ファイルに吐き出しています。)

SYSNOISE でも Vibro-Acoustics でも、テキストとしての外部ファイルを読み込むことができるのであれば、とりあえず変換プログラムを書いてしまえば使えるかな…というわけで、あまり気にしてません。
自分で作るのが面倒であれば、ベンダーに作らせちゃうのも手でしょう。あんなに高いソフトを導入するんですから、それぐらいはやってくれないと…ねぇ?
( Cyber*** なら、それぐらいはしてくれるのでは?)

> 2.DADSとSYS***はそれぞれ単独の商品で、もし連携して使
> 　　いたいならLMSにお願いしてカスタマイズが必要。
> 　#現在統合環境(Lab**)を開発中らしく、Lab/Motionなる
> 　　商品が販売されていますが、音場がaddされるのはあと2
> 　　年くらいかかるそうです。

そうなんですか。
先日のLMSセミナーでは、大々的に宣伝していたのに…

やはり、ベンダーのカタログや宣伝を鵜呑みにせず,きちんとベンチマークしないと駄目ですね。

あと、最近の SYSNOISE ではBEMで時刻歴の解析ができなくなったと聞きました。(FEMでは可能)
何か問題があったのでしょうか?
(編集担当：Happy 2003/10/18)

<音場解析ソフトのお薦めは?>

# 2002年10月21日 # No.3764 # okondo #
初めてアップします。　ご存じの方お教え下さい。

会社ではずっと構造解析に携わっていますが、近々で音場解析をやろうと考えており、候補のソフトとしてLMS/SYSNOISEとI-DEAS/Vibro-Acousticsを考えています。
営業の方から話を聞いたところ、機能としては余り変わらなさそうなのですが、SYSNOISEが業界No.1ですよ、と自信を持って言われる
#当たり前かもしれませんが
と「そうなのかしら」という気もしています。
しかし決して安い買い物ではないので、慎重に考えています。

世間的な評判を含めて公平に判断するにはどうすればよいでしょうか?　また、この2つのソフトに関しまして何かご存じの方いらっしゃいましたらご教授下さいませ



# 2002年10月22日 # No.3766 # チャーリー #
どちらも、いいような気がしてますが、

>　SYSNOISEが業界No.1ですよ、と自信を持って言われる
これは、うそではないと思います。

参考ですが、大分前になりますが、音響土俵には、Cometなんかもありました。

Ideasとの組み合わせでしたら、vib-aがいいのはあたりまえですね。(笑)
FEM機能、BEM機能とありますが、どちらも各モジュール別でありますね。

注意点は、モデル規模によりますが、やはり解析時間が半端ではない。
BEMはマストかと思いますが、決して計算量は軽いわけではない。
よってモデル規模の縮小化が必要。 構造との連成も必要になってくる。
時間スピードを意識して、並列処理なんかもいずれ考えていた方がいいです。

その上でのコストを厳密に比較した方がいいとは思ってます。
他には、明確に出したい音の応答性質を調べて必要な機能だけを抽出する
といったところでしょうか?
SYSN***は、2年程前に比較的画期的に速くなりました。
win版は、どちらも、何か機能が少ないと聞いてます。

最近は、NasなどFEMで構造-音響連成機能があったりしますので、いろんな進化や発展があるようです。
最近の研究ではSEA法なんかもあったりします。
もちろんソフトは安くはないようです。
いろいろと、現実問題を具体的に解くべく投げかけてみてはいかがでしょうか?

> 世間的な評判を含めて公平に判断するにはどうすればよいでしょうか?
>　また、この2つのソフトに関しまして何かご存じの方いらっしゃいまし
> たらご教授下さいませ

悲しいかな、表面上は、ベンチぐらいしかないんですよね。
納得いくまでとことん調べましょうとぐらいしか言えないのも悲しい。



# 2002年10月23日 # No.3780 # ACOUSIS #
> 音場解析をやろうと考えており、候補のソフトとして
> LMS/SYSNOISEとI-DEAS/Vibro-Acoustics
> を考えています。

市場が狭い分野なので SYSNOISE が独占状態じゃないでしょうか?、
昔は日本製のソフトが多かった( ACOUSIS, ACOUST/BOOM ... )のですが、あっという間に時代遅れとなって消え去ってしまいました。

> しかし決して安い買い物ではないので、慎重に考えています。

BEM音場解析の場合、マトリックスが複素数で(構造系のようにスパースなマトリックスじゃなくて)フル・マトリックスとなり、計算時間が膨大になります。
カタログで唄っているように、モデルの要素数ではFEMと比較して小さくなりますが、計算時間は(モデルが大きくなると)FEMよりかかります。

うちでは、内部空間の音場解析にはFEMを使い、無限空間を扱う問題にはBEMを使います。
BEMは自作ソルバーを使ってますが、FEMは汎用の構造解析ソフトを使ってます。
FEMソルバーに音場解析の機能が無い場合でも音場の支配方程式と構造の式のアナロジーから計算する方法が良く知られています。
(等方弾性体の平衡式から Navier 方程式を導き、音の支配方程式である Helmholtz に見立てて解く方法)
これなら、音場解析プログラムを買わなくてもある程度の解析が可能となります。
吸音境界を含む閉空間の音場を NASTRAN を使って計算してみましたが、そこそこ計算できました。
(高周波数域では、メッシュを細かく切る必要がありますが・・・。)

MARCでも、第17回ユーザー会でYKKの方が(構造式と音場のアナロジーを利用した解析の)事例発表をしています。

もともと音を「空気の振動」として捕らえればいいわけですから、振動解析と良く似たアルゴリズムで対応できます。空気は粘性が小さいので線形性に優れており、実験と計算はかなりの精度で一致します。

> 世間的な評判を含めて公平に判断するには
> どうすればよいでしょうか?　

購入前だと、ベンダーに対しベンチマークさせるかユーザーを訪ねて聞くしかないのでは?

個人的には SYSNOISE でほとんどの問題は対処できると思います。高機能すぎて、全てを使いこなすユーザも少ないでしょうが・・・。
ただ、ご指摘のように値段が高い。
&Oslash; それと、実際の設計課題を解く場合では、構造との連成を含む場合が多く、構造で非線形を扱う場合には SYSNOISE は弱い気がします。

あと、自動車や航空機のような産業はともかく高音域を扱う製品設計では、構造との連成計算が難しくなります。かなり高次の振動を扱うことになるので、振動の計算精度が最終的な解析結果に大きく響いてきます。
ベンダーが持っているサンプルに惑わされること無く、自社で扱う問題でベンチマークした方がいいですよ。



# 2002年10月23日 # No.3782 # ぷかぷか #
> FEMソルバーに音場解析の機能が無い場合でも
> 音場の支配方程式と構造の式のアナロジーから
> 計算する方法が良く知られています。(等方弾性
> 体の平衡式から Navier 方程式を導き、音の支配
> 方程式である Helmholtz に見立てて解く方法)

具体的な方法に興味のある方は
International Journal for NUMERICAL METHOD IN ENGINEERING
Volume 17, Issue No.3 (1981) ISSN 0029-5981 ( page 471)
"Structural Analogies for Scalar Field Problems"
G.C.Eversteine
でどうぞ。



# 2002年10月25日 # No.3828 # okondo #
こんにちは　　皆さんありがとうございました。

SYSNOISEとI-DEAS/Vibroの詳細をヒアリングしました。
#でもSYS**さんはお忙しそうで技術の方とはまだお会いできていません
　(-_-)

to チャーリー さん

> >　SYSNOISEが業界No.1ですよ、と自信を持って言われる
> これは、うそではないと思います。

国内の80%はSYSNOISEのようですね。
I-DEAS/Vibroは後発なので出遅れ感があようです。

> Ideasとの組み合わせでしたら、vib-aがいいのはあたりまえですね。(笑)
> FEM機能、BEM機能とありますが、どちらも各モジュール別でありますね。

やはり当たり前なんですね。
こちらではI-DEASを使っているのでやはり・・・とも思うのですが、なにせ1user分しかないので、さらに取り合いになるなぁ、という不安感もあります。
#貧乏なんです　(ToT)

> SYSN***は、2年程前に比較的画期的に速くなりました。
> win版は、どちらも、何か機能が少ないと聞いてます。

VibroではEWS版でもwin版でも同一機能ということでした。
pre/postもMS9ではwin nativeなので使いやすそうでした。
#SYSではExceedが別途必要になりますね。

> 注意点は、モデル規模によりますが、やはり解析時間が半端ではない。
> BEMはマストかと思いますが、決して計算量は軽いわけではない。

この辺りはEWS版なら早い、ということはないのでしょうか?
現在I-DEASをEWSで使っているのですが、50万節点のFEM線形解析なら1時間程度で終わります。
#って、モデル化にもよるんですけど

> 悲しいかな、表面上は、ベンチぐらいしかないんですよね。
> 納得いくまでとことん調べましょうとぐらいしか言えないのも悲しい。

I-DEASの営業さんに願いして、1ヶ月ほど借りて評価しようとと思ったのですが、初心者にはかなりハードルが高いとはっきり認識しました。

to ACOUSISさん、ぷかぷかさん

> FEMソルバーに音場解析の機能が無い場合でも
> 音場の支配方程式と構造の式のアナロジーから
> 計算する方法が良く知られています

そういう手法があるとは全然知りませんでした。
大変参考になります。ありがとうございました。



# 2002年10月25日 # No.3831 # チャーリー #
こんにちは、ちょっと言い残した事があったので、出てきました。
あまりにも構造に比べると音響は市場規模が小さいので、念のため
このBBSは、長いのではっきり物が述べられなくなってきました。(笑)

> 国内の80%はSYSNOISEのようですね。
> I-DEAS/Vibroは後発なので出遅れ感があようです。
出遅れというより、機能的にもかなり引き離されてるのではと思ってます。

> > Ideasとの組み合わせでしたら、vib-aがいいのはあたりまえですね。(笑)
> > FEM機能、BEM機能とありますが、どちらも各モジュール別でありますね。
> やはり当たり前なんですね。
ごめんなさい、意味合いが違うのです。
同じサービス的な部分とI/Fで、ちょっとといったところです。
言うんではなかったと、反省してます。撤回させて下さい。

> こちらではI-DEASを使っているのでやはり・・・とも思うのですが、
> なにせ1user分しかないので、さらに取り合いになるなぁ、という
> 不安感もあります。#貧乏なんです　(ToT)
かなり規模の大きい、大会社でもそんなに多いライセンスないと思いますよ。
取り合いになるスピードは持ってないはずです。
超大企業の方でしたらすみません。私のところは超ビンボーです。(笑)

> > 注意点は、モデル規模によりますが、やはり解析時間が半端ではない。
> > BEMはマストかと思いますが、決して計算量は軽いわけではない。
> この辺りはEWS版なら早い、ということはないのでしょうか?
> 現在I-DEASをEWSで使っているのですが、50万節点のFEM線形解析なら1時間程度

今現在なら、汎用構造解析でしたら、大概汎用PCで30分ぐらいではないでしょうか?
そういう事ではなくて、実装している計算量がヘビー。
実際に問題になっている音場の性質とか解析する内容を具体化したほうがGOODと思いますよ。

音は振動なので、薄物構造物がほとんどでシェル要素を多用します。
現実にいいところBEMでは、2万要素も厳しいと思います。
実際に流す時も、結構大掛かりで、気合が必要です。

> to ACOUSISさん、ぷかぷかさん
> > FEMソルバーに音場解析の機能が無い場合でも
> > 音場の支配方程式と構造の式のアナロジー
これをなんとか一度やってみてはいかがでしょうか?

公平に見ても、明らかに音場でしたら、○○の方がいいのですが、
もっと非線形の構造とかDynamicsを追究展開の方が有意義になるのではと差し出がましいお節介レスをしてしまいました、
少しでもイメージ沸けば幸いです。
あくまで私意見なので、皆さんのご意見も欲しいところ。



# 2002年10月26日 # No.3840 # okondo #
こんにちは、チャーリーさんありがとうございました。

> > 国内の80%はSYSNOISEのようですね。
> > I-DEAS/Vibroは後発なので出遅れ感があようです。
> 出遅れというより、機能的にもかなり引き離されてるのではと思ってます。

m(_ _)m　ありがとうございます。
SYS**の技術さんにもお会いできるようコンタクトとってみます。

カタログベースになるのですが、I-DEAS/Vibroの解法には
(1)ジャンプ法　と　(2)トレース法　があって、(2)は独自技術ゆえ
他社さんと差別化している(できている)という説明がありました。

視点がずれますが、
I-DEAS/Vibroの方はそもそも音場解析ソフトを単体で売ろうという気持ちはあまりなくって、「振動問題の解決策」の手段としてショーケースにいれてある、という印象です。
問題解決のためにTestと一緒にどうぞ、という感じですね。

SYSNOISEも発想は同じで、開発元のLMSも元々はエンジニアリング会社ですよね。　
ソフトの日本での販売会社がちがうので数がでていますけど。

I-DEAS/Vibroは購入してから3日分のオンサイト教育がついていて
#勿論その費用は必要ですが
操作法の説明に加えて、今解きたい問題のコンサルもして頂ける
そうで、その点を魅力に思っています。
#SYS**にもあるのでしょうか?

本当は、
> > to ACOUSISさん、ぷかぷかさん
> > > FEMソルバーに音場解析の機能が無い場合でも
> > > 音場の支配方程式と構造の式のアナロジー
> これをなんとか一度やってみてはいかがでしょうか?
>
> 公平に見ても、明らかに音場でしたら、○○の方がいいのですが、
> もっと非線形の構造とかDynamicsを追究展開の方が有意義になるのではと

ここまで到達できればvery goodなのですが、
六面体一次要素を使った静解析FEMプログラムくらいなら何とか理解して
作れる程度の技量しかない私にそこまでできるかどうか、ちょっと...
でもがんばってみます。

> 差し出がましいお節介レスをしてしまいました、

いえいえとんでもございません。
色々参考になりました。　ありがとうございました。
今回分にもレス頂ければ幸いです。



# 2002年10月27日 # No.3844 # チャーリー #
こんにちは、
>I-DEAS/Vibroの方、、、「振動問題の解決策の手段として
>
>問題解決のためにTestと一緒にどうぞ、という感じですね。
SDRCのDはdynamicsだったんですけど、大分影が薄くなってきたように感じます。
最近、動解析の話題が続きましたが、やはり減衰は実験便りと言う場合がほとんどと思います。
okondoさんのところは、構造物の研究開発と推察してIdeasの動解析からどこまで振動を追究してるかというところがちょっとだけ気になりました。
大抵は、動解析から振動解を得て、その振動解から媒質の圧力伝播を音響解析するわけですが、解析することはシンプルです。
他にも透過とかいろいろありますが、できないこともたくさんあります。

>>音場の支配方程式と構造の式のアナロジー
> これをなんとか一度やってみてはいかがでしょうか?
実は、ちょっと前のlogにもありましたが、
振動音響の連成は、著名なFEMsolverに音響として着々と装備されてきているのでそれを利用する手もありと考えていました。

>今回分にもレス頂ければ幸いです。
いえ、特に上記をクリアして意思が固まっていれば
Ideasはプロでも使うプリポストですので、solverは大抵意識して開発してます。
どれを選ばれてもハンドリングは間違いありませんので、あくまで自分の責任でGOGOです。(笑)



# 2002年10月28日 # No.3853 # ぷかぷか #
> SDRCのDはdynamicsだったんですけど、大分影が薄く
> なってきたように感じます。

そうですね。
SDRC は昔( CAE という言葉を提唱する以前)はMODAL, MODAL_PLUS などの「実験モーダル解析」のソフトを開発してました。
( 私も使ってました。HP や GenRad のFFTアナライザーと組み合わせて使ってました。HP-5451C とか… )
これらが I-DEAS の TEST module に引き継がれて行ったのですが、I-DEAS というソフトが出た時点で、ほとんど機能拡張はなく、Dynamics と
してはさほど魅力は感じませんでした。
(メッシュ作成の部分は機能が多くて、今でも使ってますけど…。)

I-DEAS が、モード合成法しかサポートしてないのも MODAL の影を引き摺ったせいかもしれませんね。
当時は、計算機のリソースが小さく、自由度を落として「効率よく計算する」という命題がありましたから。

> 最近、動解析の話題が続きましたが、やはり減衰は実験便り
> と言う場合がほとんどと思います。

そうですね。
もともと、慣性と剛性の間のエネルギーのやり取りからもれていくエネルギーを「減衰」と呼んでいるだけで、モデルは case by case でいくつか想定されているものの、理論的なバックグラウンドが確立している分野じゃないですから…。

> 大抵は、動解析から振動解を得て、その振動解から媒質の圧力伝播を
> 音響解析するわけですが、解析することはシンプルです。

騒音のメカニズムとしては、空気振動の自励振動にあたる「空力騒音」と、強制加振振動にあたる「メカ騒音」に分けられると思うのですが、前者は流体解析の方面からアプローチされています。
( RADIOSS というソフトで、いくつかの事例が紹介されています。)

メカ騒音は「機械振動→空気振動→音」となりますので、振動解析が基本となります。
音は(通常は)媒体である 空気の減衰も小さく、線形性が高いので、計算と実験が良く合います。難しいのは、音源の振動を正しく表現(解析)することになります。

音は空気が無いと伝播しません。
だから「透過音」というのも、本当に透過するわけじゃなくて、「音圧→構造振動→音」というように、一旦 構造体に作用した音圧によって構造が振動し、新たに音を形成するというようなアプローチがとられています。
(いわゆる、構造と音の連成問題)

閉空間の共鳴場を伴うような構造だと、しばしばお目にかかります。

> 振動音響の連成は、著名なFEMsolverに音響として
> 着々と装備されてきているので
> それを利用する手もありと考えていました。

MARCだと、非線形(大変形)を考慮した連成問題も解ける・・・という事例を紹介してますが、音の計算をする要素の精度が悪く、かなり低い周波数でしか使えない・・・という印象があります。
NASTRANも音の要素を昔から持ってますが、3次元での解析精度は悪かったように記憶してます。
まぁ、今は、改善されたかもしれませんが、SYSNOISE のような専門のツールの方が精度は良いし、スピードも早いでしょう。

お金はないけど、時間と体力はある…というかたは
(今時、そんな部門はないと思うけど)

「境界要素解析」榎本正人 (培風館) 1986
「BEMの基礎とマイコンによるプログラム実例集」
発行:中部経営開発センター出版部
編集: 境界要素法研究会
「 Boundary Element Analysis of Cavity Noise
Problems with Complicated Boundary Condition 」
Journal of Sound and Vibration (1989) 130(1), 79-91

の3つぐらいを読めば、BEM3次元音場解析のプログラムがかけます。とくに最後の文献は「ACOUST/BOOM」という市販ソフトの中身がかいてあります。私は、これを元に自作しました。



# 2002年10月29日 # No.3867 # ハッピー #
> 騒音のメカニズムとしては、空気振動の自励振動にあたる
> 「空力騒音」と、強制加振振動にあたる「メカ騒音」に
> 分けられると思うのですが、前者は流体解析の方面から
> アプローチされています。
by ぷかぷかさん

いつも濃い書き込みに感服です。
非線形CAE勉強会で、ビルの換気口に吹き込む風のCFD、加えてその結果に基づいた「笛吹現象」の再現で「ビュ～ビュ～」という音が合成されていたのには驚きました。
あれは、さすがに高度な解析技術なんでしょうね?

#咽喉の筋肉FEMと気道CFDを組み合わせると、Digital発声練習ができそうな.
(編集担当：Happy 2002/11/16)