建築

建設可能性、コストの最適化、設計の効率化、独自プログラムから業界標準形式へのデータ変換、複雑な構造の設計、有限要素解析、ファサードエンジニアリング、パネル施工――。Altairはこうした課題の簡略化と自動化をし、優れたユーザーエクスペリエンスを提供することに努めています。 

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ARUP社によるCFDモデリング 本動画では、この難しいジオメトリについて、Arup NY社のFaçade Engineerを務めるCaroline Lama氏が、HyperMeshを用いて効率的なメッシングスキームをいかに作成したかについて説明しています。

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構造のイノベーションを実現 Skidmore社、Owings & Merrill社、LLP社による 独特の形状と芸術性を持つビルの開発では 構造最適化が重要な役割を果たしました。 View the Case Study

顧客の競争力向上を目標に掲げるAltair Engineeringは、最先端のシミュレーションツールであるHyperWorksを活用して、世界中の建築・建設企業が業界固有の課題を解決できるように支援しています。

今日、建築基準は厳しくなる一方であり、新規形状や新素材の採用は建築構造における効率と美しさの両立を困難にしています。

建設性、コスト最適化、設計効率化、独自プログラムで作成したデータの形式変換、複雑な構造設計、有限要素解析、外観検討、プレハブ工法検討――。Altairは絡み合う課題の単純化と自動化を追求しています。Altair製品を活用することで素晴らしいユーザーエクスペリエンスを実感してください。

ハイエンドシミュレーションツールであるAltair HyperWorksを活用することで、設計リードタイムを短縮しながら優れた成果を得ることが可能となります。

  • 業界をリードする有限要素モデリングツールHyperMeshが、高速かつ正確なモデリングを可能に: CADデータをベースとした解析モデル作成時間を短縮

  • OptiStructHyperStudy構造最適化を実現: 先進的な最適化技術により、複雑な構造の実現可能性検討と同時に軽量化および設計コストの削減とリードタイム短縮を達成

  • OptiStructRADIOSSによる構造検証: 統合された業界標準のソルバーにより、精度、スピード、信頼性に優れた設計検証を実現。さらにHyperXtrudeHyperFormで、押出成型や板金成型の解析が可能

  • solidThinking Inspire耐力構造検討と最適形状探索: 設計プロセスの初期段階でトポロジー最適化を実行し、開発期間を短縮

  • AcuSolve風環境予測と熱流体解析を実行: 風荷重、風の流速と温度分布、日射負荷、輻射効果などを、ロバストに高速かつ高精度で予測。

  • スマートなUIを搭載し、スクリプティング可能な統合環境であるHyperWorks: モデリングやデータ処理などの繰り返し作業を自動化・標準化し、生産性と品質を劇的に改善

Quote
「Inspireというソフトウェアに出会ったとき、これで途方もないチャンスが生まれると気付きました。エンジニアリングに軸足を置きながら、エンジニアリングや建築のプロジェクトに関する想像をいくらでも膨らませることができました」

–Peter Macapia, Architect and Professor

Pratt Institute


事例を読む


ギャラリー

Skidmore社、Owings & Merrill社、LLP社は、コンピューターシミュレーションを使ってビルの最適化を実施しました。 有効な内部リブ構造(左)とファサード耐力構造(右)を特定するための構造最適化 solidThinking Inspireを用いた梁の最適化の例 スタジアム耐力構造の予想 自由形状シェルターの最適化された構造 OptiStructでシェルターの屋根を最適化した結果(イメージ提供: デンマークのオーフス建築大学) 歩道橋用途で最適化されたチューブ構造 最適化されたファサード構造
Skidmore社、Owings & Merrill社、LLP社は、コンピューターシミュレーションを使ってビルの最適化を実施しました。 有効な内部リブ構造(左)とファサード耐力構造(右)を特定するための構造最適化 solidThinking Inspireを用いた梁の最適化の例 スタジアム耐力構造の予想 自由形状シェルターの最適化された構造 OptiStructでシェルターの屋根を最適化した結果(イメージ提供: デンマークのオーフス建築大学) 歩道橋用途で最適化されたチューブ構造 最適化されたファサード構造
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有限要素モデリング

CADから構造FEモデルを生成する時間を、50%も短縮

  • 形状の作成、修復、クリーンアップを素早く行えます。

  • HyperMeshが装備するメッシュ操作ツールHyperMorphが、画期的なモデル修正手段を提供。ユーザーは、メッシュ変形を最小限に抑えながら、有限要素メッシュをすばやく変更できます。

  • ジオメトリの作成、修復、クリーンアップを手早く実行。

  • 複雑な構造体におけるサーフェスの抽出、拡張、調整、スティッチ(綴じ合わせ)を自動処理。

  • サイズの粗いグローバルモデルを迅速に改良して、構造解析用の詳細なモデルを構築。

  • SCATIA、NX、SolidWorks、Pro-Engineerなど主要なCADパッケージへの直接インターフェースが可能。

  • 複数ソルバーの連携。HyperMeshは、Altair OptiStruct、Nastran、Abaqus、Ansys、Straus7、Strand7、SAP2000、Etabs、MIDAS IT、Sofistick、GSAなど主要な土木工学用ソルバーへの直接インターフェースが可能。一般的なファイルを介した連携も可能。

  • メッシュ操作を用いたモデルの形状変更が可能な画期的なHyperMorph機能を用いることで、あらゆる有限要素メッシュを、ゆがみを最小限に抑えたまま素早く変形させることが可能です。

  • 有限要素法を用いた地質構造モデリング機能を装備。地層などの造岩や断層線が建設工事に反応する際の、特性表現と予測が可能に。

構造の予測

荷重支持構造の予測と形状の探索

建築コンセプトから構造の形状を直接予測できるほか、コストを抑制して予算超過を回避しつつ、芸術性を維持することが可能。

効率的な構造形状を予測しようとAltair HyperWorksを採用する建築建設企業が増加している。

有限要素解析がもたらした最新の成果によるトポロジー最適化と負荷検証機能が、かつてない構造へのインスピレーションを喚起。

複雑な建物と自由形状構造

solidThinking Inspireをコンセプト設計で活用することで、複雑な形状の荷重経路を予測。

自由形状

トポロジー最適化をコンセプト設計に活用することで、画期的な建築的表現をもたらすユニークな構造を探索して実現。

形状に関する制約や境界条件を満たしながら、構造要素の最適化をすばやく実行。

構造最適化

コストの削減と設計期間の短縮を達成しながら、軽量な設計の実現可能性を確保。

OptiStructは、市場で高く評価されている、構造解析と構造最適化の機能が統合されたツールです。

HyperStudyは、設計の探求・スタディ・最適化のためのソルバー非依存型ツールです。

OptiStructおよびHyperStudyを使用することで、以下のことが可能になります。

  • 耐力構造を正確に予測

  • 構造の荷重経路を定義

  • 現地の規制に合わせて梁のサイズを決定

  • 主要な土木工学用ツールと連携

  • 寸法・形状最適化機能を用いて、構造物全体にわたり、鋼板の厚さと板補強材の寸法を自動的に最適化。

  • 市場で高く評価された最適化技術により、設計コストを削減しながら、強度、剛性、モード、熱分布を最大限に。

  • 安定性や空力特性に関するパラメーターを最適化して、性能を改善。

  • 3つの最適化技術を組み合わせて適用し、構造物の設計と結果の微調整を実行:

    寸法・形状最適化

    寸法最適化では、最適な断面プロファイルを探り、現在の構造モデルを最適化します。モデル全体の形状を保ちながら、性能の向上と構造物の軽量化を達成します。

    所定の境界条件を満たした上で、梁断面の最善の曲率を特定できます。

    トポロジー最適化

    独自に設計した建物について、いくつかの荷重ケースを使って構造の荷重経路を予測し、3次元の材料分布を最適化して、要件を満たす最適な設計を見つけます。

    トポグラフィー最適化

    板状の構造物などの最適化手法です。剛性や最大局所応力削減などの構造性能を高め、構造補強リブや補強板を配置するための最適な荷重経路を見つけます。

構造検証

業界標準の統合ソルバーで、精度、スピード、信頼性に優れた設計検証を実現。

OptiStructは、静荷重および動荷重下の線形および非線形構造の問題に対応する、業界でも折り紙付きの最新の構造解析ソルバーで、市場の最先端を行く構造設計と最適化のためのソリューションです。

RADIOSSは、動荷重下での極度な非線形の問題に対応する、優れた構造解析ソルバーです。

OptiStructとRADIOSSは、以下をはじめとするさまざまな構造設計の問題を解くことができます。

  • 鉄筋コンクリート構造物の応力・強度・剛性を解析。

  • 地震荷重(応答スペクトル解析や時間領域解析)、風の影響、振動、衝撃を評価。

  • 上記の衝撃による極限荷重(貫通あり / 貫通なし)や爆風の影響を解析し、損傷時の生存性や破片の飛散を予測。

HyperXtrudeは、金属押し出し、ポリマー押し出し、ビレット鍛造、摩擦撹拌溶接、金属圧延、樹脂トランスファー成形に対応した、さまざまなカスタマイズが施された最高のシミュレーションソリューションです。HyperXtrudeでは、製造プロセス中の材料フローと伝熱を正確にシミュレーションできるため、ダイスの設計時間やコストのかかるダイスのトライ回数を著しく削減することができます。HyperXtrude環境には多彩な機能が搭載されており、製造現場のエンジニアから解析担当者や研究者まで、あらゆるレベルのユーザーに価値と利便性をもたらします。HyperXtrudeは、アルミ、銅、鉛、ポリマー、ペースト状物質、セラミックのシミュレーションに使用されています。

HyperFormは、有限要素法に基づいた包括的なシートメタルフォーミングシミュレーションフレームワークです。スタンピングプロセスやシートメタルフォーミングのシミュレーション、ブランクのコスト解析、ブランク形状の正確な予測が可能で、直感的なネスティングインターフェース、ワンステップ法を迅速に行う高速のインバースソルバー、パラメトリックサーフェスとNURBSサーフェスベースのダイス開発ツールを搭載しています。

風のシミュレーションとCFD

風による負荷、風の流れ、熱分布、日射負荷、輻射効果を、優れたロバスト性、スピード、精度で予測。

AcuSolveでは、数値流体力学の予測解析を実行できるほか、ユーザーフレンドリーなデジタル環境で設計コストの削減を達成できます。さらに、使いやすいポストプロセッシング環境を使って、解析結果を表現する印象的な画像を作成することもできます。

CFD分野のあらゆるソリューションが揃ったHyperWorksを使えば、プロジェクト目標を高い水準で達成することができます。

  • 外部の風荷重

  • データセンターの冷却

  • 内部の熱流

  • LEEDの認定と準拠

  • 日射負荷

  • 煙の排出、LMA

  • 乗客安全

  • 結露

  • 熱橋

  • エネルギー監査

  • クリーンルーム、医薬

ソフトウェアの統合

繰り返し作業の多いモデリングや処理を自動化・標準化し、生産性と品質を劇的に改善。

設計効率化や独自プログラムによる工業規格フォーマットへのデータ変換などにより、作業効率が損なわれる可能性があります。その対策として、HyperWorksには、データ変換とモデル作成自動化のための高速ツールが用意されています。

HyperWorksのプロセスオートメーションテンプレートを利用することで、標準規格や社内設計ワークフローにおける以下のような作業の自動化と標準化が可能になり、従来の手法に比べて設計効率が5~20倍向上します。

  • データのやり取り

  • 異なるソフトウェアとの互換性

  • メッシュ作成、荷重・境界条件の設定

  • プロパティと材料の割り当て

  • ポストプロセッシングとレポート作成