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固体向け粒子法

Peridynamics

従来の有限要素法(FEM)や、従来の粒子法では出来ない計算をしたい。
複雑な破壊現象の計算が可能!


材料試験の観察のみでは、物理現象の定量評価や一般化が難しく、メカニズムの解明や物理モデルの構築が難しいという問題があります。そのため、CAEを用いた複雑な解析による、物理量の定量評価が必要とされます。


しかしながら、有限要素法(FEM)による複雑な破壊現象の計算は困難であり、従来の粒子法も構造解析が苦手(手法の特徴上、精度や安定性)なため、この問題を解決できません。


一方、Peridynamicsは、構造解析に適した固体向けの粒子法です。Peridynamicsを用いることで、FEMでも粒子法でも出来ない、複雑な破壊現象のシミュレーションをご検討頂けます。


What is Peridynamics? Peridynamicsとは?

Peridynamicsとは、粒子法の一種で、固体のシミュレーションに適しています。

粒子法は、メッシュを使うことなく、粒子のみで物体をモデル化する手法です。粒子法といいましても多くの手法がありますが、一般的な粒子法は、連続体力学から派生してきました。そのため、構造解析では精度や安定性に不安があり、実問題へはあまり適用されてきませんでした。

Peridynamicsは一般的な粒子法とは異なり、分子動力学と連続体力学を組み合わせた手法で、両者の長所を兼ね備えております。構造解析への適用が可能なので、複雑な破壊現象のシミュレーションを得意としております。

有限要素法(FEM) vs Peridynamics

FEM
  1. メッシュでモデルを離散化
  2. 破壊を扱う場合、リメッシュが必要
Peridynamics
  1. 粒子のみでモデルを離散化
  2. 粒子間の相互作用力により運動を表す
  3. 不連続性を取り扱いやすい
  4. 破壊、特に飛散するようなものや
    き裂がない状態からの破壊に適用可能

Gallery ギャラリー

複雑なき裂伝播:無き裂状態からき裂が発生し、き裂分岐・結合を含むき裂伝播シミュレーション

球と円盤の接触破壊:材質や投射速度の違いによる、異なる破壊形態のシミュレーション 球と円盤の接触破壊

ケース1
ケース2

Target Examples ターゲットの例

FRP材の解析 FRP製クラッシュボックスのような円筒形などの単純構造体では、側壁が内側と外側へ折れ曲がり、繊維破断や積層剥離などが連続的に進行する(プログレッシブ・クラッシング)。この破壊現象(層間剝離・繊維破断・座屈・くさび形成など)を、Peridynamicsによる解析で詳細に分析する。
ガラスの解析 材料特性の複雑さ、内包する傷などから複雑な破壊形態が生まれる。ガラス破損時の安全性などから破壊形態そのものにも着目する必要がある。どのような破壊過程が生じるか、また、実験で観測しにくい物理パラメータを詳細に分析することをPeridynamicsで実現する。

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