【Ansys LS-DYNA】マルチフィジックスソルバー

1. 主要な機能とテクノロジー

Ansys LS-DYNAは、従来の構造解析（陰解法）では計算の収束が困難な「大きな変形」「複雑な接触」「材料の破壊・分離」を伴う問題に特化しています。

• 陽解法（Explicit）ソルバーの世界的標準: 微小な時間ステップで運動方程式を直接解く「陽解法（エクスプリシット法）」を採用しており、自動車の衝突やスマートフォンの落下など、短時間の衝撃現象を安定して計算します。

• マルチソルバー・マルチフィジックス機能: 単なる構造解析にとどまらず、熱、流体、電磁場解析の機能も同一プログラム内に統合されています。

  • ALE法（任意ラグランジュ・オイラー法）: タンク内の液体の揺動（スロッシング）や爆風の伝播など、極端な変形を伴う流体-構造連成解析（FSI）に用いられます。

  • SPH法（平滑粒子流体力学法）: メッシュ（格子）を用いない粒子ベースの解析手法で、液体の飛散、高速の飛翔体衝突（デブリバンパー等）、切削加工時の切りくず飛散などを高精度に再現します。

• 陰解法（Implicit）とのシームレスな連携: 衝撃解析（陽解法）だけでなく、重力による初期変形の計算や、プレス成形後のスプリングバック（跳ね返り変形）を計算するための陰解法ソルバーも搭載しており、これらを一つのモデル・環境で切り替えて実行できます。

• HPC環境における卓越した並列計算性能: MPP（超並列処理）技術に高度に最適化されており、数千万から数億要素に及ぶフルビークル（車両丸ごと）モデルなどの大規模解析を、スーパーコンピューターやHPCクラスター環境で極めてスケーラブルに高速処理します。

2. 主な適用領域（アプリケーション）

LS-DYNAは、人命に関わる安全性評価や、物理テストのコストが莫大な分野で必須のツールとして活用されています。

• 自動車・輸送機器: 車両の衝突安全性能評価（前面衝突、側面衝突など）、ダミー人形の挙動予測、エアバッグの展開プロセス検証。物理的なクラッシュテストの回数を劇的に削減します。

• 製造業・金属加工: 自動車のボディパネル等のプレス成形、鍛造、圧延、切削などの加工プロセスシミュレーション。加工時のシワや割れの予測に活用されます。

• エレクトロニクス・精密機器: スマートフォン、ノートPC、家電製品の落下・衝撃テスト。および内部基板へのダメージ評価や梱包材（段ボール、発泡スチロール）の緩衝性能設計。

• 航空宇宙・防衛: 航空機エンジンへの鳥の衝突（バードストライク）、タービンブレード破損時の飛散防止（ブレードコンテインメント）、爆発や地雷による装甲車両の耐爆発性能評価。

特徴

• 製品が直面する課題は、単なる衝撃や変形にとどまりません。熱による膨張、流体の影響、電磁場との相互作用など、複数の物理現象が同時に起こります。Ansys LS-DYNA は、構造解析に加えて 熱・流体・電磁場を統合的に扱えるマルチフィジックス解析環境を提供。試作に頼らない、よりリアルな設計検証を実現します。
• 自動車・航空宇宙・ヘルスケアなどの産業で数多くの実績を持つLS-DYNAソルバーを利用しています。
• 落下、衝突・衝撃、板成形、金属加工や熱、流体、電磁場、連成まで、複雑な現象をワンライセンスで解析できます。
• Ansys Workbench 環境では、直感的で馴染みのある「リボン形式のUI」が採用されており、解析の各フェーズに応じたコマンドが整理され、目的の機能をすばやく呼び出せます。