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2 解析のプロが最後にたどりつくメッシャーそれが ANSYS ICEM CFD です ANSYS ICEM CFD は 長い開発の歴史に基づく豊富な機能により 大規模で複雑な形状のメッシュ作成が可能な高性能ハイエンドメッシャーです ヘキサメッシュ作成 メッシュの修正機能 スムージング機能などは特に優れており 解析に向かない 品質の悪い形状のメッシュ作成に強い 世界最高峰のメッシャーです メッシュ作成は最も人手のかかる作業 解析を行う上で最も人手 ( コスト ) がかかるのは プリ処理ではないでしょうか? さらに プリ処理の中でも メッシュ作成は 最も手間がかかる部分であり 解析精度と収束時間を左右する重要なものでしょう そのため あまり工数をかけずに 精度がよく 収束時間も膨大にならないバランスのいいメッシュを得たいというのが ユーザ共通のご要望だと思います すべて自動でメッシュを切りたいところですが どんなに素晴らしい自動メッシャーでも 出てきた結果に不都合が出る場合があります ANSYS ICEM CFD で解決できること ANSYS ICEM CFD は 人手を必要とするメッシングに焦点を当てて 解析に適さない品質の悪い形状や 大規模 複雑形状においても 高速かつ安定的にメッシュ作成することを目的として作られました メッシャーとしての安定性 豊富な機能 多くの CAD やソルバーへのインターフェース 優秀なメッシュ修正機能など 他の追随を許さない非常に優れた世界最高峰のメッシャー それが ANSYS ICEM CFD です ANSYS ICEM CFD を活用すると かゆいところに手が届くように 思い通りのメッシュが切れるようになります たとえば 微小の穴があると その穴に合った細かいメッシュを自動的に切ってしまい 膨大な解析時間がかかってしまうということもあります 自動メッシュで切ったはいいが 一部に不具合があった場合 全部最初から切り直し ということもあるでしょう 面と面が重なっているなど CAD データ自体に不具合があり CAD 形状を直すのに多大な時間がかかることもあります そういった意味で 解析にとって非常に重要であるがゆえに悩ましいもの しかし改善することで最も工数やコストを削減できるのが メッシングであると思うのです 複雑形状を ANSYS ICEM CFD を用いてメッシュ生成した例 ANSYS ICEM CFD の生い立ち ICEM CFD は 1990 年代初頭にコントロールデータ社のドイツ法人により作られ 30 年が経ちました ギャップ ( 隙間 ) のある形状 その間 開発元は顧客の要望を丁寧に聞き 丹念に ICEM CFD の機能を追加しました 顧客の要望を純粋に機能として反映していくにはどうすればいいかを考え 当時のメッシュに関する常識や手法にはとらわれずに開発を進めていった点が 多くの方に受け入れられた理由であり 世界最高峰のメッシャーに仕上がった理由です 1

3 ユーザの要望から生まれた豊富な機能がユーザのニーズにお応えします 特長 1. 大規模メッシュに対応 特長 5. 要素のエラーチェック機能 マシンリソースが許す限り 基本的にメッシュ規模に上限はありません 数千万 ~ 億メッシュにも対応しています 作成したメッシュの問題点 問題可能性箇所等のチェックを行う機能が装備されています 項目によっては自動的に修正できます 特長 2. 高速メッシング マルチコアに対応し 高速にメッシュ作成可能です 特長 3. トップダウンメッシング CAD 形状の修正を求めないメッシュ生成思想 表面メッシュを切る手法だけでなく ボリュームメッシュを直接切る手法も実装しております CAD 形状とメッシュを独立して管理でき 形状を変えた時にメッシュだけを変更することが可能です そのため ソリッドデータがないと切れないということがありません 結果として 下記のような不完全または過度に詳細な形状を許容し CAD に対してロバストなメッシュ生成が可能です 1. 細長い面 2. スプライン形状とファセット形状の混在 3. 微小面 ( スライバー面 ) 4. 面と面が重なっている場合 5. ギャップ ( 隙間 穴 ) のある形状 6. ミリオーダーとミクロンオーダが混在しているような複雑形状 特長 4.CAD 形状の診断機能と修正機能 特長 6. ダイレクト CAD インターフェース 多くの CAD に対してダイレクトインターフェイスがあり 変換誤差を最小限にすることができます -IGES ACIS Parasolid JT STL NASTRAN Patran VRML -CATIA V4 CATIA V5 Pro/E I-DEAS Solid Works Solid Edge Unigraphics One Space Designer 等 また ダイレクトインターフェイスが存在しない CAD に関しては IGES/STEP,STL といったフォーマットを標準装備しています また様々な形式のデータが混在するデータも利用できます CatiaV5 Pro/Engineer 微小ギャップ削除 穴削除 ( 不必要な穴をサーフェスに変換 ) 形状簡略化 NX SolidWorks サーフェスラッピング機能 2

4 きめ細かなメッシュの修正機能が優れたメッシュ品質を生みます 特長 7. 優れたメッシュの修正機能 1 スムージング機能節点移動だけではなく 節点の統合 または要素の細分化も可能な優れた自動スムージング機能を保有しています スムージング機能に優れているため Octree 法 ( 八分木法 ) が使えます 7 要素の生成 / 削除生成後のメッシュで不要な部分があれば削除したり 押し出しをしたりして一部メッシュを追加することもできます 1) サーフェスからの押し出し 2) カーブに沿った押し出し 2 リメッシュ機能品質の悪いところなど一部の領域のみをリメッシュすることが可能です 3 再分割テトラメッシュを 2 つに割ることや 厚みのない板を 2 つに割ることなどが可能です 4 メッシュの細分化生成したメッシュを細かくすることもできます 5 自動メッシュリペア機能表面に穴が開いていた場合に自動的に穴を閉じ ボリュームメッシュとの整合性を取り直すことが可能です 8 要素タイプの変換 テトラメッシュをヘキサメッシュ主体のメッシュに変換することにより 要素数を大幅に減らすことができます 変換前 : 6,086,000 テトラ変換後 : 2,295,000 テトラ + 266,000 ヘキサ + 347,000 ピラミッド 9 1 次要素と 2 次要素の双方向の変換 6 メッシュの粗大化生成後のメッシュを粗くすることができます 1 から作成し直すことなく メッシュ数のコントロールが可能です 一般に 2 次要素の変換ができるツールは多いですが ANSYS ICEMCFD では双方向の変換が可能です 2 次要素からの変換は中間節点を削除し 要素数はそのまま維持する方法と 中間節点で細分する方法が選択できます 初期メッシュを粗くする操作はわずかに 1 ステップで 180 万テトラが 50 万テトラに! 3

5 形状や目的により最適なメッシュ手法をお選びいただけます 特長 8. さまざまなメッシュ手法に対応 1. テトラメッシュ 多くのメッシャーが 多くても 1 つの手法に対応している現状において 次の 3 つの手法に対応しています 1 Octree( 八分木法 ) 表面メッシュを必要とせず 直接ボリュームメッシュを作成していく手法です 形状データの不具合に強く 設定次第では微細な形状を割愛しながらメッシュを切ることも可能であり 形状の自由度が非常に高いといえます また ボリュームメッシュを直接生成するため 表面メッシュの準備の必要がなく 確実にメッシュが生成できる手法です 2Delauney ( デローニ法 ) 一般的に最も多く使用されるメッシュ生成手法です 表面メッシュからボリュームメッシュを生成する方法としてはロバスト性が比較的高くメッシュ生成時間も短くメモリ効率もよいのが特長です そのため 大規模複雑なものに対するメッシュ生成に向いています 3Advancing Front ( 前進先端法 ) 表面メッシュを準備する必要があるのは Delauney 法と同じですがボリュームメッシュの生成方法が異なるためより品質の高いメッシュを生成できます その一方で 3 手法の中では一番メッシュ生成が出来ない可能性が高い手法でもあります 品質重視のメッシュ生成に多く使われます 2 カーテジアンメッシュ階段状メッシュをさします 自動で大規模なメッシュも高速に作成することが可能です 一般的に最も多く使用されるメッシュ生成手法です 3 ボディフィットカーテジアンメッシュ階段状メッシュを形状にフィットさせたメッシュです 境界層を挿入することも可能です 3. ハイブリッドメッシュ 1 レイヤーメッシュ ( プリズムメッシュ ) 主に流体解析用に 境界層付近の物理現象を表現可能です メッシュ品質をチェックしながらレイヤーメッシュを生成できます レイヤーメッシュ生成後のメッシュ分割 再配分も可能です 2 ヘキサコア複雑部分のみテトラメッシュで 多くをヘキサメッシュで作成します 3 ヘキサ主体メッシュテトラメッシュ作成後に可能な部分のみヘキサメッシュに変換できます 4. ボルトメッシュ生成 溶接要素シーム溶接 スポット溶接など各種結合専用要素に対応しています 5. マルチゾーンメッシング 2. ヘキサメッシュ 1 ブロッキングブロックから 6 面体メッシュを作成します メッシュの制御が容易であり 構造格子 非構造格子の作成が可能です 4 三角形要素から四角形要素への変換

6 ユーザを支援する多くの機能が使い勝手と作業効率を向上させます 特長 9. ユーザ支援機能 1 中立面作成機能 ( ペアの自動抽出 ) 2 要素の品質チェックメッシュ品質をチェックするために様々な値でのチェックが可能です 5 リプレイ機能 ( パラメータスタディ可能 ) 類似の解析を複数行う場合 何度も同じ作業を繰り返さなくても その作業手順を記録しておいてリプレイという形で実行することができます これによりヒューマンエラーを低減することができます さまざまなチェック項目が選べます また 品質の悪い要素がどこにあるか表示することも可能です 6 境界条件作成機能ソルバーに応じて境界条件を付加することができます 3 周期境界の自動追従予め周期境界条件を設定しておくことで 対称面のメッシュが同一となるように自動的に調整できます メッシュ生成だけでなく その後のスムージング 手修正を行った場合でも自動的に追従します 7 メッシュ可視化メッシュ生成と同じ GUI 上でメッシュを可視化可能です 4 サーフェスの結合状態をカラー表示により確認形状の不具合を早期に発見することができます 8 カスタマイズ機能 Tcl/tk プログラミング機能を利用したスクリプトを作成できます ANSYS ICEM CFD のメッシュ作成機能を利用した独自 GUI 作成例 バーチャルマネキンモデル提供 : 九州大学伊藤一秀先生 5

7 ユーザがご利用される上でつまづく課題を丁寧なサポートで解決します 特長 10.RCCM のユーザサポート ほとんど最強ともいえる ANSYS ICEM CFD にも唯一の弱点があります それは 機能が豊富であるがゆえに使いこなせるようになるまで尐し時間がかかる点です 決して使いにくいということではありませんし 個人差はありますが ボタン一つで自動メッシュを生成するメッシャーに比べれば 慣れるまで時間がかかるということは言えるでしょう これはたとえて言えば 携帯電話についているカメラと 一眼レフカメラの違いのようなものです ANSYS ICEM CFD は 一眼レフカメラと同様 メッシュ作成や解析のプロ ( メッシュ作成や解析を仕事とされている方 ) 向けのソフトウェアです 機能が多いため 最初はとっつきにくさはあるものの 操作を覚えるとキーボードとマウスを組み合わせて むしろ自由にメッシュを切ることが出来る 非常に操作性のいい道具といえます 2) 丁寧な技術サポート当社のもっとも特長のあるサービスは 技術サポートです 当社は ソフトウェアの開発経験や受託解析 開発業務を請け負ってきた経験や実績をもとに ユーザの課題にできるだけ踏み込んでサポートをさせていただいております さらに ユーザの状況や課題によっては イレギュラー対応ではありますが 就業時間外や休日のサポートもさせていただく場合がございます 丁寧なサポートにより 多くのユーザが当社の技術サポートにご満足いただいております ( 就業時間外のサポートを保障するものではありませんので予めご了承ください ) 3) 独自のユーザサポート Web コンテンツ RCCM では ユーザを支援するため 独自のユーザサポートページを作成しております ユーザサポートページでは 独自の FAQ をはじめ 動画を用いた操作方法の公開なども行っております RCCM の独自サービス 慣れるまで時間のかかる ANSYS ICEM CFD をご活用いただくため RCCM ではさまざまなサポートやサービスをご提供しております 1) トレーニングサービス 1 ジャンプスタートトレーニング RCCM では 導入いただいたユーザ向けに ジャンプスタートトレーニングをご提供しています 通常のトレーニング内容に加え ユーザがお持ちの簡易データをいただいた上で その形状に対してどのように作業をすれば効率的にメッシュ生成ができるかを学んでいただくトレーニングです ご自身のデータを用いたトレーニングのため すぐに業務に活用できる点が特長です 2 定期トレーニング RCCM では 以下のトレーニングを定期的に行っております Tetra/Prism 基本トレーニング Hexa 基本トレーニング 応用トレーニング ( メッシュ修正 STL スクリプト ) 3 オンサイトトレーニング定常トレーニングやジャンプスタートトレーニングの内容を柔軟に組み合わせて お客様の社内で開催することが可能です 6 4) カスタマイズサービス RCCM では 15 年という長い販売サポート歴と経験をベースに ソフトウェアのカスタマイズサービスをご提供しております 自前のソルバーや個々の計算環境 市販のソフトウェア同士のデータの連携などによる業務効率向上のため ANSYS ICEM CFD のカスタマイズもご検討ください 5) 受託解析サービス RCCM では 受託解析サービスもご提供しております 手が足りない あるいは 計算資源がひっ迫しているなどの理由で解析ができない場合や 工数のかかるメッシュ作成を頼みたい等のご要望がありましたら まずはご相談ください 株式会社計算力学研究センター (RCCM) のサポートの歴史 RCCM は 1995 年から ANSYS ICEM CFD の販売 サポートを開始しました.1999 年から 2003 年まで ICEM CFD Japan にエンジニアを出向させ 日本の代理店向けのサポートを行い 日本におけるユーザ拡大と知名度アップに尽力しました.2003 年以降は ANSYS ICEM CFD の最も古い販売代理店として 15 年以上にわたる経験とノウハウに基づき ソフトウェアの販売とサポート 受託メッシュ作成業務や カスタマイズ業務などをご提供しております 解析のプロフェッショナルの方がすぐにご利用いただけるよう最大限バックアップしています

8 ANSYS ICEM CFD の詳細仕様 1. ダイレクト CAD インターフェース その他 CAD データの対応 対応 CAD インターフェース 一般 CAD 形式 ファセット CATIA(V4,V5), Pro/E, NX, I-DEAS, Solid Works, Solid Edge, DesignModeler, Inventor/MDT, One Space Designer, SAT,JT STEP/IGES, ACIS, PARASOLID,DXF, STL, Nastran, Patran, FlUENT, ダイレクト CAD インターフェースの使用により 境界条件とグリッドサイズ設定を CAD システム内で適用し ソルバーに渡すことが可能です この情報は 設計が変更された場合でも 元の CAD モデルに格納されており パラメトリックなモデルのメッシュ生成を大幅に簡素化することが可能です 種類以上のソルバーへの対応 流体解析ソルバー 構造解析ソルバー FLUENT, STARCD, SCRYU/Tetra, CFX, CFD++, FLOTRAN, FIRE, POLYFLOW, CFDesign, PHOENICS KIVA 他 ANSYS, ABAQUS, NASTRAN, LS-DYNA3D, ADINA 他 その他のソルバーへの対応については お問い合わせください 3. 製品構成 ANSYS ICEM CFD Tetra/Prism ライセンス Tetra Octree CADサーフェスのデータを用意するだけで ( 表面メッシュ不要 ) 対象のボリュームに四面体要素を生成することが可能 また CAD 形状が不完全でもメッシュを生成することができ CAD クリーンアップの大幅な時間削減が可能 Delaunay その他 あらかじめ用意された表面メッシュから四面体要素を生成し 大規模なメッシュをすばやく生成することが可能 AdvancingFront T-Grid の手法を活用することにより より形状や状況に応じたメッシュ生成方法を選択することが可能 Prism Quad ICEM CFD Prism を使うと 境界サーフェス付近のプリズム要素レイヤーから成るハイブリッド四面体グリッドと 内部の四面体要素を生成することが可能 ICEM CFD Quad は 2 次元メッシュまたは 3 次元サーフェスメッシュ生成のためのメッシュ生成ツールです 三角形または四辺形要素を生成し その両方を組み合わせることも可能 ANSYS ICEM CFD Hexa ライセンス Hexa BF-CART Quad ICEM CFD Hexa は トップダウン及びボトムアップにてマルチブロックの構造または非構造の六面体メッシュをすばやく生成することが可能で 複雑形状に対しても効率よくメッシュを生成が可能 また ブロックは CAD に自動的に投影され 似た形状に対してはブロックを使い回すことで すばやくリメッシュが可能 複雑形状へ全自動で六面体メッシュ ( 直交格子 非構造格子 ) が作成可能 上記の Tetra/Prism ライセンスに付属の Quad と同様 4. 動作環境 プラットフォームプロセッサーオペレーティングシステム Linux32, Linux Itanium64, Linux x64, HP-UX Itanium64, Sun Solaris x64, IBM AIX 64 Windows (64-bit) Windows (32-bit) X86 Itanium2 EM64T/Opteron 64 x64(em64t/opteron64) Power 5 & 6 X64 X86 RedHat Enterprise Linux 5 SUSE Linux Enterprise 10 & 11SP1 HP-UX B Solaris 10 AIX 5.3 & 6.0 Windows XP SP2, Windows XP 64 SP2 Windows Vista, Windows Vista 64 SP1 Windows 7 32bit, Windows 7 64bit 詳細な動作環境につきましては 別途お問い合わせください Windows HPC Server2008 * 註 2 * 註 2) その他のソルバーへの対応については お問い合わせください ANSYS ICEM CFD の製品名およびサービス名は ANSYS Inc. または 米国および他の国にある ANSYS Inc. の子会社の登録商標です 本文中に記載の会社名 製品名 サービス名は それぞれ各社の商標または登録商標です Research Center of Computational Mechanics, Inc. 株式会社計算力学研究センター office@rccm.co.jp URL : 東京本社 東京都品川区戸越 戸越 NI ビル 大阪支店 大阪市中央区南船場 心斎橋鉄田ビル TEL : FAX : TEL : FAX :