3D CAD解析で材料設定の確認が重要な理由
3D CADを使った設計では、作成した立体モデルを基に、強度、変形、振動、熱、質量などを解析する機会が増えています。設計中の形状をそのまま解析へ利用できるため、試作前に問題の傾向を確認し、形状変更や材料変更を検討しやすいことが大きな利点です。
ただし、3D CAD上の形状が正しく、荷重や拘束も適切に設定されていても、材料設定が間違っていれば解析結果の信頼性は低下します。解析画面に滑らかな応力分布や変形図が表示されると、計算結果まで正しいように見えます。しかし、解析結果は入力された条件に従って計算された数値であり、実際の部品とは異なる材料物性を入力すれば、見た目が自然でも誤った結果が得られる可能性があります。
たとえば、金属部品に低い弾性係数が設定されていると、実際より大きな変形量が算出されることがあります。反対に、樹脂部品へ高い弾性係数を設定すると、本来発生するたわみを過小評価するおそれがあります。密度が違えば部品の質量や重心が変わり、固有振動数、自重荷重、加速度による慣性力にも影響します。
熱解析では、熱伝導率、比熱、密度、線膨張係数などの設定が結果を左右します。熱伝導率を実際より高く設定すれば、温度分布が必要以上に均一になる可能性があります。線膨張係数が異なれば、温度変化による伸びや熱応力の評価も変わります。
材料設定の難しい点は、材料名を選択するだけでは十分でないことです。同じ種類に分類される材料でも、規格、成分、熱処理、調質状態、成形方法、温度、含水状態、材料方向などによって物性が変化します。また、静的な変形解析、振動解析、熱解析、衝突解析では、必要となる材料物性も異なります。
3D CAD解析を設計判断に利用するには、材料設定を形式的な入力作業として扱うのではなく、荷重や拘束と同じ重要な解析条件として確認しなければなりません。材料の規格、物性値、単位、材料モデル、適用温度、方向、割り当て先を順番に見直すことで、設定ミスによる解析誤差を減らせます。
確認1 材料名ではなく規格と状態を照合する
最初に確認したいのは、3D CADで選択した材料が、実際に製造で使用する材料の規格や状態と一致しているかどうかです。材料ライブラリに表示される一般名称だけを見て選択すると、似た名前を持つ別の材料を割り当てる可能性があります。
同じ鋼材の分類に含まれていても、成分、熱処理、硬さ、板厚、製造方法などが異なれば、降伏強さや引張強さ、弾性特性が変わる場合があります。アルミニウム合金でも、調質状態が異なれば強度が大きく変化することがあります。樹脂材料では、繊維や充填材の含有率、成形条件、吸湿状態などによって剛性や強度が変化します。
そのため、材料設定時には、設計図面、部品表、材料仕様書、購入仕様書、製造部門の管理情報などを照合することが重要です。図面に材料記号だけが記載されている場合は、その記号がどの規格や社内仕様を指しているのかまで確認します。
設計段階で予定していた材料と、実際に調達される材料が一致しているかも見直します。入手性、加工性、納期、製造方法などの理由で材料が変更された場合、その変更が3D CADモデルや解析モデルへ反映されていなければ、解析結果と実製品の条件が食い違います。
材料の変更は形状変更と異なり、モデルの外観から判別できません。変更履歴を管理していないと、以前の材料設定を残したまま解析を再実行する可能性があります。材料変更を設計変更の対象として扱い、解析の再確認が必要な項目として運用ルールに含めることが大切です。
3D CADに標準で登録されている材料ライブラリも、無条件に正しいと考えるべきではありません。登録値が規格上の代表値なのか、試験値なのか、参考値なのかによって、解析への適用方法が変わります。材料名が一致していても、実際に採用する材料仕様の値と差がある可能性があります。
社内で独自材料を登録する場合は、担当者が違いを判断できる名称にします。単に「鋼材」「アルミ材」「樹脂材」とするのではなく、規格、状態、温度条件、繊維含有の有無などを識別できる名称にすると、誤選択を減らせます。
似た材料を複数登録する場合は、説明欄などに適用範囲を記録します。どの部品、温度、製造条件、解析種類に使う値なのかが分かれば、別の担当者が過去の材料データを再利用するときにも判断しやすくなります。
材料名称の確認は単純な作業に見えますが、解析精度を守る最初の重要な工程です。名称だけではなく、規格、状態、調達条件、製造条件まで照合し、実部品と解析モデルが同じ材料を前提としていることを確認します。
確認2 解析目的に必要な材料物性を確認する
材料設定では、解析の目的に応じて必要な物性値を特定する必要があります。材料名が正しくても、解析に必要な物性が未入力であったり、不適切な代表値が使われていたりすれば、結果に誤差が生じます。
静的な構造解析で部品の変形量を求める場合は、一般に弾性係数とポアソン比が重要になります。弾性係数は材料の変形しにくさに関係するため、値を間違えると変位量が大きく変わります。応力分布が似ていても、変形量だけが実物とかけ離れることもあります。
部品が塑性変形を始める可能性を評価する場合は、降伏強さや耐力などの値も確認します。最大応力を引張強さだけと比較しても、永久変形が発生するかどうかを適切に判断できるとは限りません。解析画面に安全率が表示される場合も、どの強度値を基準に計算しているのかを確認する必要があります。
自重や慣性力を考慮する解析では、密度が必要です。密度を間違えると、部品の質量、自重荷重、重心位置、加速度による慣性力が変わります。静的な外力だけを与える解析では密度の影響が目立たない場合がありますが、振動や落下、回転を扱うときには重要な条件になります。
固有値解析では、構造の剛性と質量の組み合わせから固有振動数が求められます。弾性係数が正しくても、密度が間違っていれば固有振動数は実物と一致しにくくなります。反対に、質量だけを実測値へ合わせても、剛性を表す物性が適切でなければ、振動特性を正しく再現できません。
熱伝導解析では、熱伝導率、密度、比熱などが必要です。定常状態の温度分布を求める場合と、時間経過に伴う温度変化を求める場合では、重視する物性が異なります。非定常の熱解析では、材料がどれだけ熱を蓄えられるかに関係する比熱や密度も結果に影響します。
熱変形や熱応力を確認する場合は、線膨張係数が必要です。異なる材料を組み合わせた構造では、それぞれの膨張量の差によって変形や応力が生じます。すべての部品に同じ線膨張係数を設定すると、材料間の膨張差を再現できません。
落下、衝突、大変形などを扱う解析では、弾性域の材料物性だけでは不十分な場合があります。塑性域における応力とひずみの関係、ひずみ速度への依存性、破断条件など、解析内容に応じた材料データが必要になります。
解析を始める前に、何を判断するための解析なのかを明確にすることが大切です。最大変位を確認するのか、降伏の可能性を評価するのか、固有振動数を調べるのか、温度上昇を確認するのかによって、必要な物性は変わります。
目的を決めずに材料ライブラリの値を一括で使用すると、必要な物性が欠けていても気づきにくくなります。解析目的、評価項目、必要な物性値を対応させ、未入力値や暫定値がないかを解析前に確認します。
確認3 単位系と数値の桁を確認する
材料物性の入力で特に注意したいのが、単位系と数値の桁です。入力した数値が資料と同じでも、3D CAD側で想定されている単位が異なれば、解析結果は大きく変わります。
弾性係数は圧力と同じ次元を持つため、複数の単位で表記されます。材料資料の数値を単位変換せずに入力すると、本来の値より千倍程度異なる設定になる可能性があります。入力欄に表示されている単位と、参照資料の単位を必ず照合する必要があります。
密度も単位変換ミスが起こりやすい物性です。質量と体積の単位の組み合わせによって数値が変わるため、単位を取り違えると部品の質量が現実とかけ離れます。材料設定後には、3D CADが算出した部品質量を確認し、実測値や概算値と比較することが有効です。
線膨張係数は小さな値や指数表記で扱われることが多いため、指数の入力ミスに注意します。ゼロの数を一つ間違えるだけでも、温度変化に対する膨張量が十倍異なります。温度差の単位を解析環境がどのように扱うかについても確認が必要です。
熱伝導率や比熱も、資料と解析画面で同じ単位が使われているとは限りません。複数の資料や海外の仕様書から物性値を集める場合は、単位系が混在しやすくなります。社内で基準となる単位を決め、材料登録前に統一すると入力ミスを減らせます。
単位だけでなく、小数点や指数の位置も見直します。表計算データから転記するときに、小数点記号や指数表記が正しく認識されない場合があります。コピーした数値に単位記号や不要な文字が含まれていると、想定外の値として登録されることもあります。
画面上の表示桁数が少ない場合にも注意が必要です。入力した値が丸められて表示されていても、内部ではより多くの桁が保持されている場合があります。反対に、入力時点で値が丸められる場合もあります。重要な物性値は登録後に再度開き、保存された数値を確認します。
材料物性を手入力した場合は、入力者とは別の担当者が元資料と照合する方法も有効です。安全性に関係する解析では、数値だけでなく、単位、指数、小数点、正負の符号まで確認します。
簡単な概算計算を利用して桁を検証することもできます。棒の伸びや片持ち梁のたわみなど、基本的な式で近似できる形状について、3D CAD解析の変位量と概算値を比較します。大きな差があれば、材料物性、寸法、荷重、拘束、単位のいずれかに問題がある可能性があります。
解析結果が現実的に見える場合でも、複数の設定ミスが偶然相殺されていることがあります。結果の見た目だけで正否を判断せず、材料設定画面の単位と数値を項目ごとに確認することが重要です。
確認4 線形材料と非線形材料を使い分ける
3D CADの構造解析では、材料を線形弾性体として扱う設定がよく使われます。線形弾性とは、一定の範囲で荷重と変形が比例し、荷重を取り除くと元の形状に戻る状態を表します。小さな変形と弾性域を前提とする解析では、比較的扱いやすい方法です。
しかし、実際の材料がすべての荷重範囲で線形に変形するわけではありません。金属材料は降伏を超えると塑性変形が生じ、荷重を取り除いても変形が残ります。樹脂、ゴム状材料、発泡材料、接着材などは、使用範囲内でも応力とひずみの関係が直線にならない場合があります。
線形解析で得られた最大応力が材料の降伏強さを超えている場合、その後の変形状態を線形材料モデルだけで正確に表現することは困難です。線形解析の数値をそのまま使い、降伏後も同じ割合で応力が増えると考えると、実際の変形や荷重分担を誤って評価する可能性があります。
非線形材料を扱う場合は、応力とひずみの関係を示す材料データが必要です。登録する曲線が公称応力と公称ひずみなのか、真応力と真ひずみなのか、塑性ひずみを使うのか全ひずみを使うのかを確認します。解析機能が要求する形式と入力データの形式が違えば、材料曲線を登録しても適切な結果は得られません。
ゴム状材料では、大きな変形を扱う専用の材料モデルが必要になることがあります。弾性係数とポアソン比だけでは、引張、圧縮、せん断に対する挙動を十分に表現できない場合があります。試験データから材料定数を求めるときは、実際の使用状態に近い変形条件を考慮します。
樹脂材料では、時間や温度、荷重速度によって変形量が変わることがあります。短時間の荷重では問題がなくても、長時間荷重が続くと変形が増える可能性があります。長期的なたわみや締結力の低下を評価する場合は、単純な線形静解析だけで判断しないことが大切です。
材料非線形だけでなく、形状非線形や接触非線形との組み合わせにも注意します。材料モデルを高度化しても、大変形による形状変化や接触状態の変化を無視すれば、実物の挙動を再現できないことがあります。
一方で、すべての解析を最初から複雑な非線形解析にする必要はありません。設計初期には線形解析で変形や応力の傾向を確認し、問題となる部分を絞り込む方法も有効です。そのうえで、降伏、接触、大変形、時間依存性が結果に影響する箇所を詳細に解析します。
重要なのは、使用する材料モデルの適用範囲を理解することです。線形解析を使う場合は、評価対象が弾性域に収まっているかを確認します。非線形解析を使う場合は、入力した材料曲線が対象材料と使用条件に対応しているかを確認します。
確認5 温度や方向による物性変化を反映する
材料物性は常に一定とは限りません。温度、材料方向、含水状態、成形条件、荷重速度などによって変化する場合があります。実際の使用環境を考慮せず、室温の代表値だけを設定すると、解析結果と実物の挙動との差が大きくなる可能性があります。
高温または低温で使われる部品では、弾性係数、降伏強さ、熱伝導率、比熱、線膨張係数などが温度によって変化することがあります。室温では十分な剛性を持つ材料でも、温度が上昇すると剛性や強度が低下する場合があります。
部品内の温度差が大きい場合は、材料物性を一つの値で代表させてよいかを検討します。温度依存の物性を設定できる解析では、複数の温度に対応する値を登録します。ただし、物性データが有効な温度範囲を超えて使用しないように注意します。
繊維を含む樹脂、複合材料、圧延材、木質材料などでは、方向によって剛性や強度が異なることがあります。このような材料を全方向で同じ性質を持つ等方性材料として設定すると、変形や応力の方向性を適切に再現できません。
方向依存性を持つ材料では、材料座標系の設定が重要です。正しい材料定数を入力しても、材料方向が実部品と違えば解析結果は変わります。成形時の繊維配向、積層方向、圧延方向などを確認し、3D CAD上の座標方向と対応させます。
モデルを回転、複製、ミラー配置したときに、材料方向まで意図した向きに設定されているとは限りません。形状の向きだけでなく、材料座標系や局所座標系の向きも確認する必要があります。
樹脂材料では、吸湿状態や成形条件によって物性が変わる場合があります。材料資料の値が乾燥状態を前提としているのか、一定の湿度環境を前提としているのかを確認します。屋外や高湿度環境で使用する部品では、実際の状態に近い条件を検討します。
接着材や封止材では、硬化条件、経過時間、温度によって剛性が変わる場合があります。完全硬化後の値を、硬化途中や繰り返し温度変化を受ける状態へそのまま適用すると、実際の挙動と一致しない可能性があります。
物性変化を詳細に再現できない場合は、一つの代表値だけで解析を終えず、想定される上限値と下限値を使って感度を確認します。弾性係数や強度が変化したときに、変位、応力、安全率、固有振動数などがどの程度変わるかを比較すれば、材料ばらつきに対する設計余裕を判断しやすくなります。
確認6 部品ごとの材料割り当てを見直す
複数の部品で構成される3D CADモデルでは、材料物性の数値だけでなく、どの部品へどの材料が割り当てられているかを確認する必要があります。正しい材料を登録していても、割り当て先が間違っていれば解析結果は適切になりません。
既存モデルを流用したり、部品を複製したりすると、以前の材料設定が残ることがあります。形状を変更して別部品として保存しても、元の材料情報がそのまま引き継がれる場合があります。材料設定は外観から判断しにくいため、解析前に部品単位で確認します。
特に注意したいのが、材料未設定の部品です。解析環境によっては、未設定部品に既定の材料が自動適用されたり、解析開始時に警告が表示されたりします。警告を見落として計算を続けると、意図しない物性値が使われる可能性があります。
材料未設定を防ぐためには、解析対象となる部品を一覧で確認し、材料欄が空白になっていないかを調べます。解析対象外の部品についても、単に材料を設定しないのではなく、モデルから除外した理由と影響を明確にします。
締結部品、ばね、シール、軸受などを簡略形状で表現している場合は、実際の材料を設定するだけでよいとは限りません。簡略化によって体積や接触状態が変わっていると、実物と同じ密度や弾性係数を設定しても、質量や剛性が一致しない可能性があります。
薄い接着層や塗膜を省略している場合も、その影響を無視できるかを確認します。構造全体の質量にはほとんど影響しなくても、接合部の剛性や熱伝導には影響することがあります。解析目的に応じて、形状として表現するか、接触条件や等価特性で置き換えるかを判断します。
部品を剛体として扱う設定にも注意が必要です。剛体化された部品では、登録した弾性係数が変形計算に使われないことがあります。材料を正しく設定しても、解析上は変形しない部品として扱われていれば、構造全体の剛性が実際より高くなる可能性があります。
同一形状の部品が複数配置されている場合は、一つの共通部品を参照しているのか、個別の部品ファイルとして管理されているのかも確認します。共通部品の材料を変更すると、すべての配置先に反映されることがあります。反対に、複製された個別ファイルでは、一部だけ古い設定が残る場合があります。
解析用に簡略化した別モデルを作成している場合は、設計モデルの材料変更が解析モデルへ反映されているかを確認します。設計用モデルと解析用モデルの更新日や対応関係を管理しないと、旧材料のまま解析を実行する可能性があります。
材料ごとに一時的な色分け表示を行う方法も有効です。外観色ではなく、割り当て材料に応じて色を変えれば、同じ材料であるべき部品に異なる設定が混在していないかを視覚的に確認できます。ただし、色だけで判断せず、最後は部品名と材料名を一覧で照合します。
確認7 解析結果を理論値や実測値と比較する
材料設定画面を確認するだけでは、すべての入力ミスを発見できるとは限りません。最後に必要なのが、解析結果を理論値、概算値、過去の解析結果、試験結果などと比較する作業です。
まず、全体的な変形の方向を確認します。荷重方向に対して不自然な変形が起きていないか、固定した位置が動いていないか、左右対称な条件で結果が大きく非対称になっていないかを見ます。材料設定だけでなく、拘束や荷重の設定ミスを発見できることもあります。
次に、変位量や応力値の桁が現実的かを確認します。単純な棒、梁、板などへ置き換えられる部分については、基本的な式を使って概算できます。3D CAD解析と概算値が完全に一致する必要はありませんが、大きく異なる場合は原因を調べる必要があります。
質量も有効な確認項目です。3D CADから得られる部品質量やアセンブリ質量を、材料密度と概算体積から求めた値、部品表の値、実測値などと比較します。質量が大きく違う場合は、密度、単位、材料割り当て、形状の欠落などを疑います。
固有値解析では、実機の振動試験や類似製品の傾向と比較します。固有振動数が予想より高い場合は、弾性係数を高く設定している、部品を剛体化している、接合部を過度に固定している可能性があります。低すぎる場合は、密度の過大設定や接合剛性の不足などを確認します。
熱解析では、発熱量と温度上昇の関係が現実的かを見ます。熱伝導率が極端に高ければ、温度分布が必要以上に均一になることがあります。比熱や密度が不適切であれば、温度が上昇する速度が実物と異なります。
実測値がある場合は、測定位置と解析上の評価位置を合わせることが重要です。最大値だけを比較すると、測定位置の違いによって差が大きく見えることがあります。荷重条件、固定方法、周囲温度なども試験と解析でそろえます。
試作前で実測値がない場合は、材料物性を変化させた感度解析が役立ちます。弾性係数、密度、強度、線膨張係数などを想定範囲内で変え、解析結果がどの程度変動するかを確認します。
わずかな材料物性の差で合否判定が逆転する場合は、材料データをより正確に取得するか、設計余裕を増やす必要があります。反対に、物性値を一定範囲で変更しても結果がほとんど変わらなければ、その物性の不確かさが設計判断に与える影響は限定的と考えられます。
解析結果と試験結果が一致しない場合、材料物性だけを変更して数値を合わせる方法には注意が必要です。拘束条件、接触状態、荷重分布、形状の簡略化、製造ばらつき、残留応力など、複数の要因が関係している可能性があります。
根拠なく材料物性を調整すると、一つの試験条件には一致しても、別の条件では再現性が失われます。試験結果を基に等価物性を設定する場合は、その物性が材料単体の値なのか、接合部や構造全体の影響を含む値なのかを明確にします。
解析結果の検証は、計算終了後の形式的な確認ではありません。材料設定を含む入力条件全体の妥当性を確かめる工程です。解析を始める前に比較対象や許容差を決めておくことで、都合のよい結果だけを採用することも防ぎやすくなります。
材料設定ミスを減らす解析前後の運用手順
材料設定ミスを継続的に減らすには、担当者の経験や注意力だけに頼らず、確認手順を標準化することが重要です。解析のたびに確認方法が変わると、担当者や納期の状況によって確認漏れが発生しやすくなります。
解析を始める前には、まず解析目的と評価項目を明確にします。最大応力、変位、質量、固有振動数、温度、熱変形など、何を判断するための解析なのかを記録します。目的が明確になれば、必要な材料物性や材料モデルを選びやすくなります。
次に、解析対象部品と除外部品を整理します。アセンブリ全体を解析するのか、一部を抽出するのかを決めます。除外する部品が質量、剛性、荷重伝達、放熱などに与える影響も確認します。
部品ごとの材料は、設計情報と照合します。材料名だけでなく、規格、状態、熱処理、製造条件まで確認します。材料変更があった場合は、設計モデル、解析モデル、図面、部品表の情報が一致しているかを見直します。
材料物性を登録するときは、数値の根拠、単位、温度、材料方向、試験条件、適用範囲を記録します。値だけを登録すると、後から別の担当者が見たときに、どの条件の物性なのか判断できません。
解析実行前には、材料割り当ての一覧を確認します。未設定部品、既定材料のままの部品、想定外の材料が設定された部品がないかを調べます。一括で材料を設定した場合も、最終的な割り当て結果を見直します。
質量と重心は、解析前の検算項目として有効です。材料設定が適切であれば、3D CADから得られる質量は実測値や設計値に近い範囲になるはずです。大きな差があれば、解析を実行する前に密度や割り当てを修正できます。
解析後は、最大値だけでなく、結果の方向、桁、分布を確認します。変形の形、応力集中の位置、温度勾配、反力のつり合いなどを見ます。不自然な結果が出た場合は、材料設定だけでなく、荷重、拘束、接触、メッシュ、形状簡略化も含めて見直します。
解析結果を設計判断へ利用するときは、使用した材料モデルや物性値の適用範囲を明記します。室温での線形弾性解析なのか、温度依存性や塑性変形を考慮しているのかが分かれば、結果を別の条件へ誤って流用することを防げます。
解析モデル、材料データ、解析条件、結果を一つの履歴として管理することも大切です。3D CADモデルだけを保存しても、後から同じ解析を再現できない場合があります。材料ライブラリの更新によって結果が変わる可能性もあるため、使用した物性値を解析記録に残します。
材料設定で起こりやすい解析誤差
材料設定で起こりやすい問題の一つが、弾性係数の単位を取り違えるケースです。解析結果には変形図が表示されますが、変位量が想定より極端に大きくなります。変形図は見やすいように拡大されることがあるため、図の形だけでは異常に気づけません。表示倍率と実際の数値を分けて確認する必要があります。
密度の設定ミスでは、外力だけを使う静的解析では影響が目立たないことがあります。しかし、自重、加速度、落下、回転、振動を扱う解析では、結果に直接影響します。質量特性の確認を省略すると、密度の誤りを見逃しやすくなります。
降伏強さと引張強さを混同するケースもあります。最大応力を引張強さだけと比較し、弾性域を超えていることを見落とす可能性があります。破断しなくても永久変形が許されない部品では、降伏に関する値を基準に評価する必要があります。
樹脂部品に室温の代表値だけを設定し、高温環境での剛性低下を考慮しない例もあります。室温解析では変形が小さくても、実際の使用温度で材料が軟化すれば、大きなたわみが生じる可能性があります。
繊維を含む材料を等方性材料として扱うと、繊維方向と直交方向の剛性差を再現できません。成形による繊維配向が複雑な場合は、単純に一方向の材料特性を設定するだけでは不十分なこともあります。
アセンブリの一部に既定材料が残るケースもあります。小さな部品であれば最大応力には影響しないように見えても、質量、重心、振動特性が変わる場合があります。同じ外観の部品が多数あるときほど、一覧による確認が重要です。
簡略モデルに実材料を設定したものの、形状の省略によって体積が変わり、実物と質量が一致しないこともあります。この場合、材料密度だけを調整して実物へ合わせると、質量は合っても剛性や熱特性が不自然になる可能性があります。簡略モデルで何を再現するのかを明確にしなければなりません。
試験結果と解析結果を合わせるために材料物性を調整しすぎる問題もあります。一つの荷重条件では一致しても、別の条件で合わなくなることがあります。接触や締結部のモデル化不足を、材料物性の変更で隠している可能性があるためです。
これらの設定ミスがあっても、解析計算が必ず停止するとは限りません。不適切な材料設定でも計算が完了し、滑らかな応力分布や変形図が表示されることがあります。見た目が整っていることと、入力条件が正しいことは別です。
材料名、規格、物性、単位、材料モデル、温度、方向、割り当て先、検証結果を段階的に確認することで、もっともらしい誤解析を設計判断に利用するリスクを減らせます。
まとめ
3D CADの解析では、形状、荷重、拘束、接触、メッシュなど多くの条件を設定します。その中でも材料設定は、変形、応力、質量、振動、温度、熱変形などの結果を左右する重要な条件です。
材料名を選択するだけで設定を終えず、実際に使用する材料の規格、状態、製造条件と一致しているかを確認する必要があります。同じ一般名称で呼ばれる材料でも、熱処理、調質、繊維含有率、成形方法、温度などによって物性は変化します。
解析目的によって必要な材料物性も異なります。変形を評価する場合、降伏を評価する場合、振動を評価する場合、熱を評価する場合では、確認すべき値が変わります。必要な物性が不足していないか、暫定値や代用値が結果へどの程度影響するかを明確にします。
単位系や指数の入力ミスは、解析結果を桁違いに変える可能性があります。物性値を転記するときは、入力欄の単位と元資料を照合し、質量、変位、温度上昇などを概算値と比較します。
線形材料と非線形材料の使い分けも重要です。弾性域を超える変形、大変形、時間依存性、方向依存性などを扱う場合は、解析目的に適した材料モデルを検討します。複雑な材料モデルを使うこと自体が目的ではなく、設計判断に必要な現象を適切に表現することが目的です。
温度や材料方向による物性変化、部品ごとの材料割り当て、簡略モデルの扱いにも注意が必要です。解析結果は理論値、実測値、過去の実績と比較し、最大値だけでなく、変形方向や分布の妥当性まで確認します。
材料設定の確認を標準手順に組み込み、物性値の根拠と解析条件を記録すれば、担当者が変わっても解析内容を再確認しやすくなります。3D CAD解析では、計算を実行すること以上に、入力条件と結果の妥当性を説明できる状態を整えることが重要です。
現場の実形状や位置関係を3D CAD上の検討へ反映する場合は、計測データと設計モデルを組み合わせる方法も役立ちます。LRTK Phoneで取得した位置情報や点群データを活用すれば、机上のモデルだけでは確認しにくい現況との差や設置条件を把握し、材料設定を含む解析条件の検討へつなげやすくなります。