こんにちは（@t_kun_kamakiri）
本記事では、オープンソースの有限要素解析ソフトウェアであるPrePoMaxのYouTube動画の紹介をします。
PrePoMaxは、無償手軽に使えるGUIを備えており、シミュレーションの前処理および後処理を行うことができます。特に、機械設計や構造解析に従事するエンジニアや研究者にとって、商用ソフトに代わる強力なツールとなるでしょう。
- 有限要素解析（FEA）に興味があるが、コストの問題で商用ソフトを使用できない人
- 手軽にシミュレーションを試してみたいエンジニアや学生
- オープンソースソフトウェアを活用した解析を行いたい方
- PrePoMaxをこれから使おうとしている、あるいは初めて触れる方
- 有限要素法（FEM）の解析手順や、ソフトの設定方法に悩んでいる方
CAEの現場活用が進まない現状と理想の姿のギャップを埋める――旭化成の「みんなでCAEでは、CAEの民主化を推し進めるために本記事で紹介しているPrePoMaxを使って社内教育を進めているという記載がありました。
- PrePoMaxの概要がつかめる: 初心者でもわかりやすく、ソフトの特徴や操作の流れを学べます。
- 解析設定や使い方が理解できる: PrePoMaxの解析の流れまでを詳しく解説します。
まずは本記事で紹介しているYouTube動画見て、真似てみることから始めると良いでしょう。
- 商用解析ソフトのコストが高い問題: PrePoMaxは無料で利用できるため、商用ソフトのライセンス費用を削減できます。
- 操作が難しく感じる: シンプルなGUIとわかりやすい解説で、初心者でも迷わずに操作が進められます。
PrePoMaxは、CAE解析ソフトの商用ライセンスは非常に高いため、CAEソフトをこれから導入したけど使いこなせるか不安だなと思っている方の助けになるでしょう。
まずは、無償で使えるPrePoMaxを試しに使ってみて、自身の解決したい課題がPrePoMaxを使って解決できそうかを試してみると良いです。CAE解析を身近に感じる体験を無償で行うことでCAEスキルが向上していきます。そうなれば、今後さらに高度な解析をしたいと思った際には商用ソフトを視野に入れ始めても良いでしょう。
ダウンロード先
ダウンロードは公式サイトよりお願いします。
PrePoMaxはGUIとして機能し、使いやすいインターフェースですが、数値計算や解析そのものは、CalculiXソルバをバックエンドで使用しています。
CalculiXの機能をGUI上で使えるようにしたのがPrePoMaxなので、PrePoMaxをインストールできれば、そのあたりの違いは理解しなくも良いでしょう。
YouTubeにアップした動画
音声なしの動画ですが、操作感は理解できると思います。
異なる物性値を持つ物体接触の熱解析
熱伝導率が異なる2つの板が接触している場合の温度分布を解析しています。
- FreeCADでモデル作成
- PrePoMaxでメッシュ作成
- PrePoMaxで解析設定
- PrePoMaxで結果処理
温度分布をみるところまでを解析しています。
工作機械っぽい形の熱構造解析
こちらは工作機械っぽい形の熱構造解析を行っています。
工作機械においては、物質の熱膨張による機械の熱変位が加工品質へ悪影響を及ぼすことがあります。
PrePoMaxでは、動画のように熱解析をした結果の温度分布を元にして熱による構造解析を行う熱構造解析ができます。
- FreeCADでモデル作成
- PrePoMaxでメッシュ作成
- PrePoMaxで解析設定
- PrePoMaxで結果処理
物体が熱膨張する様子を解析しています。
2次元の構造解析（メッシャーはSalome-Meca）
構造解析として定番の2次元曲げの解析ですが、メッシャーは別のソフトを使用している例です。
PrePoMaxのメッシャーはあまり機能が多くなく、他のメッシャーを使いたいときがあると思います。
それを見越して、ここではSalome-Macaを使ってメッシュ作成したものをPrePoMaxで解析しています。Salome-Meca自体もPrePoMaxと同じような（それ以上？）の解析内容ができますが、PrePoMaxと比べると少々使いづらく慣れが必要です。
メッシャーとしての機能は充実しているので、たまに使っています。
- Salome-Mecaでモデル作成
- Salome-Mecaでメッシュ作成
- PrePoMaxで解析設定
- PrePoMaxで結果処理
別のソフトでメッシュ作成してもPrePoMaxで解析できるというのがお分かりいただけたでしょう。
計算力学技術者資格の対策アプリ
今回紹介したPrePoMaxは無償で使えるため、「これからCAE解析を導入したいけど、費用がかかるし導入してもスキル的に不安だ」という方にはお勧めですね。
スキルの不安を払しょくするにはCAE解析まわりの知識を地道に身につけていくしかありません。
座学の勉強は日本機械学会の計算力学技術者の資格勉強が良いでしょう。資格にはホームページから標準問題集を購入して、問題を解きながら必要な勉強をしていくということになります。
しかし、標準問題集が届くのに時間がかかったり、標準問題集が難しく結局何から勉強しようか悩む方が少なくないと思います。
そこで、標準問題集を参考にした問題アプリをリリースしました。
- 下記をクリックしてホームページでダウンロードできます。
- LINE公式に登録すると無料で問題の一部を閲覧できます。
※LINEの仕様で数式がずれていますが、アプリでは問題ありません。
- 計算力学技術者の問題アプリ作成
リリース後も試行錯誤をしながら改善に努め日々アップデートしています。
備忘録として作成の過程を綴っています。
本記事で紹介したような、実際にCAE解析を行って問題と解説を作っていたりします。
また、どんどん問題を作っていきながら、入門者向け・標準問題集レベル・少し上級者向けなどに対応していく予定です。
参考動画
その他に参考になる操作動画もありますので、こちらも見ておくと良いでしょう。
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