落下衝撃解析とは？

製品開発において、落下や衝突などの強い非線形性を持つ問題に対する安全性を評価する「落下衝撃解析」の重要性が高まっています。

本記事では、落下衝撃解析の概要や導入するメリット、そして解析に最適なCAEソフトの選び方について解説します。

落下衝撃解析の基礎知識

落下衝撃解析とは、製品が落下した際などに受ける短時間の過大な負荷をシミュレーションし、その影響を予測する解析手法です。

目に見えない内部の応力波などを可視化できるため、製品の耐久性や安全性を設計段階で正確に評価することを目的として導入されます。

落下衝撃解析の仕組み

落下衝撃解析は、衝突や落下といった短時間に急激な荷重が加わった際の瞬間的な応答を求める過渡解析の一種です。

一瞬の間に構造物内部でどのように応力伝播や変位が起こるかを詳細に計算し、高度な構造非線形性を伴う問題の解決に役立てられます。

解析を行う目的とメリット

落下衝撃解析を行う最大の目的は、実際の物理的な落下試験を補完・代替することです。これにより、試作にかかるコストの削減や開発期間の大幅な短縮が可能になります。

また、実際の試験では確認できないような「応力が伝播・変化する様子」など、内部の応力集中をCAEソフト上で可視化して確認できる点も大きなメリットです。

落下衝撃解析の主な活用事例

実際のモノづくりの現場において、落下衝撃解析は多様な製品の開発に活用されています。代表的な事例は以下の通りです。

• スマートフォンの落下試験（着地時の衝撃や内部への応力伝播の確認）
• 車載用バッテリーケースの耐久性評価（UN R136に基づく落下試験シミュレーションなど）
• 製品を保護する緩衝材の性能評価

落下衝撃解析に用いるCAEソフトの選び方

落下衝撃解析を成功させるためには、自社に適したCAEソフトを選ぶことが重要です。以下のポイントを基準に検討しましょう。

• 降伏や衝突特性を扱う高度な非線形構造解析（動的陽解法など）に対応しているか
• 解析の精度を左右するメッシュ作成が容易に行えるか
• 設計プロセスをスムーズにする既存CADとの連携ができるか

落下衝撃解析におすすめのCAEソフト3選

落下衝撃解析に強みを持つ、代表的なCAEソフトを3つ紹介します。それぞれの特徴を理解し、導入の参考にしてください。

• Ansys LS-DYNA：高度な非線形構造解析に対応し、衝突や落下など極度な非線形性を持つ問題に強いソフトです。
• 3DEXPERIENCE Works Simulation：複雑な接触や落下解析に優れた環境で、高度なシミュレーション実績を持ちます。
• SOLIDWORKS Simulation：CADとの連携がスムーズで、設計者でも落下試験のシミュレーションや応力評価に取り組みやすいのが特徴です。

※各ソフトの詳細な機能や動作環境、適応条件等については、必ず公式情報や提供元の案内をご確認ください。

まとめ

落下衝撃解析を活用することで、製品の品質向上とコスト削減を両立できます。自社の課題解決に向け、最適なCAEソフトの導入をぜひ検討してみてください。