「Dytran」衝撃解析・流体構造連成解析機構解析

Dytranは、衝突や衝撃など構造物に短時間で発生するイベントにおける複雑な現象を解析する陽解法非線形有限要素法（explicit nonlinear FEM）と流体の非定常流れを解析する有限体積法（FVM）、流体と構造の連成問題を解析するダイレクトカップリング（1計算サイクル内の相互作用）を用いた強連成（SI:Strong Interaction）法をワンパッケージで提供するソルバー製品です。

独自の連成機能を使用して、構造要素の非線形構造解析と、流体や極度の変形をする固体材料の非定常流れ解析を統合し、1つのソフトウエアでFSI (FSI=Fluid-Structure Interaction：流体構造連成の略称）解析を実行することができます。

FSIに関する長年の経験、技術の蓄積、実績、特に世界で初めてタイヤのハイドロプレーニング現象を解いた実績は高く評価されており、その他の色々なアプリケーションに適用した多くの事例が世界中で発表されています。

Dytranの精度は、物理的実験との相関関係により証明されています。Dytranは、プロトタイプがどのように現実世界のさまざまな動的イベントに対応するかを予測し、製品破壊に至る潜在的な原因の検討に役立ちます。以下は、いくつかの業界適用例です。下記以外にも事例をYouTubeの再生リストに掲載していますのでご覧ください。

• 航空宇宙：

  • 航空機の不時着
  • 燃料タンクのスロッシングと破壊
  • バードストライク
  • 航空機におけるエンジンブレードの封じ込め

  • 航空機の耐衝撃性
  • シートの安全性設計
  • 衛星へのデブリ衝突

• 自動車・輸送用機器：

  • エアバッグ展開とOOP（アウトオブポジション）乗員安全性の検討
  • 人体ダミーや人体モデルとシートの安全性設計
  • 車両の衝突試験

  • タイヤの性能解析（ハイドロプレーニング現象、雪上走行、泥・砂上走行など）
  • 燃料タンクのスロッシングと破裂

• 防衛・軍事：

  • 指向性爆薬シミュレーションによる武器設計（SHAPED CHARGE）
  • 弾丸の貫通とターゲットの穿孔（PENETRATION）
  • ハイドロダイナミック・ラム（HRAM）

  • 船舶の衝突、水中爆発（UNDEX）
  • 潜水艦の耐爆性と残存性（SURVIVABILITY）

• 船舶・海洋：

  • 船舶や海洋構造物、浮体構造物などへの波浪衝撃（WAVE SHOCK）
  • LNGタンカーのタンクスロッシング（TANK SLOSHING）

  • 船舶の衝突（SHIP COLLISION）

• 土木・建設：

  • 航空機による鉄筋コンクリート防護壁への衝突

  • 重機・建機の燃料タンク・オイルタンクスロッシング現象

• 一般消費財：

  • ペットボトル・缶やケミカル素材用容器の設計

  • パッケージの設計検討

• スポーツサイエンス：

  • スポーツ用品のインパクト解析

  • 人体モデルを用いた動作解析

  メディカル：

  • 点滴バッグの落下解析

• 電気・電子・精密機器：

  • プリンターの紙送り機構（PAPER FEEDING , JAMMING）
  • トナーのかき混ぜ（TONER MIXTURE）

  • 落下試験（TV、携帯、ヘルメット、PC、リモコンなど）（DROP TEST）

どのような移動（並進・回転）および変形する構造表面周りの流れをも計算することが可能なDytranの革新的な機能は、他のソフトウェアではシミュレーションが困難または不可能な、複雑な流体構造連成問題の解析を可能にします。

Dytranは構造ソルバーと流体ソルバーを統合し、統一されたインプット形式で2つの異なる物理体系を結びつけることが可能です。これによって気体、液体、固体という物質の3態を扱うことが出来ます。構造メッシュと流体メッシュは応力波伝搬という物理的な現象そのものを解析するために、有限要素法と有限体積法でモデル化され、カップリング面では独自のカットセル法を用いたダイレクトマッピング技術により、高速でロバストな強連成カップリング計算を実行します。構造ソルバーと流体ソルバーは完全に一致するタイムステップを用いて計算され、流体＝＞構造、構造＝＞流体の相互作用は全く同じ時刻で計算されます。

また、陽解法構造解析機能では剛体の並進移動、回転、時間依存テーブルによる速度コントロールが可能なため、流体・構造・機構解析を一つのソルバーで実行することが可能です。

例えば、以下の例が挙げられます。