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◎ OPTISHAPE-TSのソリューション
イノベーション開発に向けて設計のプロセスが大きく変革し、MBD（モデルベースデザイン）のV字プロセスを実現するための手法が注目されています。当社は最上流の設計段階で、『形』ができる前の機能設計を1DCAEで実現する提案をし、設計の最適を目指しています。この最適化された機能（仕様）を詳細設計に展開し、『形』を具象化しなければなりません。設計者は機能を実現するための形状をデザインする際に、従来の形状を利用しながら3次元CADのフィーチャモデリングで形状修正・作成していく手法（パラメトリック）によるアプローチをする場合もあるでしょう。それとは逆に、クレーモデルを作成するような手法（ノンパラメトリック）でゼロからモデルを考える、パラメトリックに拘らないモデル修正の場合もあるでしょう。
ニュートンワークスは、OPTISHAPE-TSを利用した1DCAEから3DCAEの設計プロセスを連携した形状最適化をご提案します。
◎ OPTISHAPE-TSは3つの構造最適化を機能をサポート
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トポロジー最適化で、初期・開発段階で最適なレイアウトをご提案
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ノンパラメトリック形状最適化で、構造表面を自由に変形させて最適な形状をご提案
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ビード最適化で、板材の剛性を上げるためのビード位置をご提案
トポロジー最適化（位相最適化）、ノンパラメトリック形状最適化、ビード最適化をサポートしています。パラメトリック最適化手法だけでは実現できない柔軟な形状創造を支援します。
◎ OPTISHAPE-TSはソルバー内臓型
OPTISHAPE-TSは高度な最適化を実現する為、独自の有限要素法解析のソルバーを内蔵し、最適化のエンジンと連携してフレキシブルな形状最適化のアプローチを実現しています。外部のソルバーは不要なので、特別なコストを追加する必要はありません。
解析ソルバーは理論に忠実で堅牢な解析を実行し、安心した解の精度を実現しています。
※線形静解析・固有値解析・周波数応答解析・線形座屈解析・定常熱伝導解析・熱-構造連成解析
◎ S-Generatorで最適化形状結果をCADデータに具象化可能
S-Generatorは、OPTISHAPE-TSで計算して作成した最適化された形状を可能な限り3次元CADの形状に展開します。これまで解析結果からイメージしてCAD形状作成していた大変な作業を、S-Generatorはエンジニアの作業を大幅に簡略してくれます。
◎ トポロジー最適化
与えられた設計領域内での最適な部材配置を求め、最適なレイアウトを提案します。
製品開発の初期段階から製造要件を考慮にいれた設計が求められる場合がありますが、各種の製造要件を想定した位相変動制限機能を備えています。
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目的／制約：下記の項目を組み合わせて利用することができます。
体積／質量・静剛性（コンプライアンス）・固有振動数・変位・反力・など
◎ノンパラメトリック形状最適化
ノンパラメトリック形状最適化は「H1勾配法（力法）」を採用しています。この機能は、構造表面を自由に変形させて最適形状を求めます。
剛性・強度・振動特性などの力学要件はもちろん、厳密な製造要件・干渉要件などを考慮しなければならない詳細設計段階にも役立ちます。
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目的／制約：下記の項目を複数組み合わせて利用することができます。
質量/体積・慣性モーメント・重心・表面積・応力（Mises、最大最小主応力）・最大主せん断応力・ひずみ（最大最小）・最大熱応力・熱変位・剛性（コンプライアンス）・ 変位・固有振動数 ・固有振動モードの変位・固有振動モードの二乗誤差・座屈荷重係数・周波数応答（変位，速度，加速度）、反力、温度、熱流束・など
◎ ビード最適化
ビード最適化は、板材に対して剛性を上げるためのビード位置を提案します。
シェル要素を法線方向に移動させて最適形状を求めます。
- 目的／制約 ： 下記の項目で利用することができます。
剛性（コンプライアンス）・固有振動数・応力・など
◎ 基本的な操作の流れ
S-Generator は、OPTISHAPE-TS で得られた結果形状に基づいて曲面を生成し、CADデータを構築します。
◎STLデータの編集
三角形数の削減や、凸凹面の平滑化など、その他各種編集機能があります。
◎ 折り目の抽出・編集
モデルの形状から、自動で折り目を抽出します。抽出後、詳細部分の修正も可能です。
◎ 解析曲面の埋め込み
解析曲面を埋め込むことで、CAD読み込み後のフィーチャー抽出が可能となります。
平面はもちろん、各種解析曲面 [ 円筒面 / 円錐面 / 回転掃引面（軸対称形状）] に対応しています。
◎ 曲面の生成・編集
折り目データから、自由曲面を生成します。
また、この自由曲面はコントロールポイントを含んでいるので、生成後の詳細な編集も可能です。
◎ 入出力ファイル
- 入力： STLファイル
- 出力： IGESファイル
◎ ノンパラメトリック形状最適化の例
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初期形状STLデータからCADデータ生成
－折り目の自動抽出：計算時間 約50秒
－曲面の自動生成 ：計算時間 約40秒 ※修正作業なし
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結果形状STLデータからCADデータ生成【完全自動】
－折り目の自動抽出：計算時間 約50秒
－曲面の自動生成 ：計算時間 約4分50秒 ※修正作業なし
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結果形状STLデータからCADデータ生成【手作業含む】
－折り目の自動抽出：計算時間 約50秒 ※修正作業あり ⇒ 作業時間 約30分 + スムージング（数秒）
－曲面の自動生成 ：計算時間 約58秒 ※修正作業なし
◎ 位相最適化の例
- 折り目の作成 ：作業時間 約1分 ＋ スムージング（数秒）
- 曲面の自動生成：計算時間 約14分23秒 ※修正作業なし
◎ レベルセット法による形状最適化の例
- 折り目の作成 ：作業時間 約1分 ＋ スムージング（数秒）
- 曲面の自動生成：計算時間 約51分 ※修正作業なし
◎ MESYSのソリューション
製品の電動化に伴い、高負荷で複雑な使用環境で軸受けが使用されることが増えています。そのため、製品内における軸受の重要度は以前よりも高まっており、 アセンブリ状態まで考慮した検討や、設計上流におけるシステムシミュレーションへのアプローチなど、より効率的な検討ツールや手法が望まれます。
『MESYS』は、理論計算にもとづいてベアリングの剛性や寿命を算出するだけでなく、シャフトやハウジングを含めた統合的な計算もできるベアリング設計のための1DCAEツールです。
ニュートンワークスは、MESYSを使ったより効率的な転がり軸受や回転機械を対象とした設計・計算による検討をご提案します。
◎ 主なモジュール
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Roller bearing analysis（転がり軸受計算モジュール）
－軸受内の荷重分布案
－ISO 16281 (2025)に準拠した寿命計算
－内部すきま、傾き角、遠心力、荷重スペクトルの影響を考慮
－外輪を弾性体として考慮したトラックローラーの計算
－各種パラメータバリエーション機能
- Shaft systems（シャフトシステムモジュール）
－歯車対によるシャフトの組合せ
－歯車計算ソフトウエアとのデータ変換
－回転速度の計算
－システムレベルでの固有振動数の計算
－荷重スペクトルとギアシフト
－3次元弾性体としてのハウジングおよび遊星キャリア
－非線形な軸受剛性を考慮した軸受とシャフトの統合解析
－強度計算（DIN 743に準拠）
－固有振動数の計算
－同軸シャフト
－荷重スペクトル
－各種パラメータバリエーション機能
- Ball screws（ボールネジモジュール ）
－アキシアルおよびラジアル方向への荷重や傾斜モーメントに対するボールネジ荷重分布の計算案
－ISO 16281 (2025)に準拠した寿命計算
－シャフト解析との統合
－各種パラメータバリエーション機能
- Axial-radical cylindrical roller bearings（アキシアルラジアル円筒ころモジュール ）
－有限要素法をベースとしたスラストころ軸受解析ソフトウエア
－軌道輪の変形を考慮
※ユーザインターフェースおよびレポートは様々な言語に対応しています。
◎ システムシミュレーションへのアプローチ
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MESYSで取得するベアリング特性の価値
設計上流に有用なシステムシミュレーションにおいてもベアリングの影響を考慮することがありますが、
MESYSは“意味のあるベアリング特性”をシステムシミュレーションに与えることができます。
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特性を取得する上で有効なパラメータバリエーション機能
パラメータバリエーション機能を使えば、アキシアル荷重やラジアル荷重、すき間、回転数などを入力パラメータとし、網羅的に結果を得ることが可能です。
さらに、理論計算をベースとしているため、非常に早く計算できることもメリットの１つです。
得られた荷重と変位の関係はシステムシミュレーション「SimulationX」に利用できます。
◎ 最新の軸受の寿命計算規格：ISO 16281 (2025)に対応
ISO 16281 (2025)による軸受寿命計算は、標準化された最新の軸受寿命計算です。
各々の転動体における荷重分布を使って計算され、特別な外力の影響のみならず、傾斜モーメントや内部すきま、予圧の影響も考慮できます。
ISO 281による基本的な計算によって、寿命に対する潤滑油の影響を考慮することができます。
◎ 様々な種類のベアリングを用意
玉軸受けところ軸受に対して、以下のようなラインナップを用意してあり、データベースも充実しています。
※対応ベアリングメーカー：NSK、JTEKT、SKF、FAG、INA、GMN、IBC
※ISO準拠の軸受諸元値のセットもデータベースで選択可能です。
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玉軸受
－深溝（単列、複列）、スラスト
－スラストアンギュラ（単列、複列）
－自動調心（単列、複列）
－４点接触（ラジアル、アキシアル）
－複式深溝 - ころ軸受
－円筒（単列、複列）、スラスト円筒
－単列自動調心（Barrel roller bearings）
－自動調心、スラスト自動調心、針状
－円すい（単列、複列）、スラスト円すい
－クロスローラ（ラジアル、アキシアル）
－アンギュラ（ラジアル、アキシアル）
◎ 考慮できる影響
- 軸受の内部すきま
- 熱による内部すきまへの影響
- はめあいによる内部すきまへの影響
- ローラープロファイル
- 遠心力による荷重
- 硬さの低下による寿命低下
- 潤滑剤および潤滑剤の膜厚
- 荷重スペクトル
- 複数の軸受セット
- ハイブリッド、セラミック軸受
- 信頼性
- トラックローラーにおける外輪の弾性変形 ※拡張モジュールが必要
◎ 様々な出力で見える化を実現
- 軸受内部の荷重分布
- ヘルツの接触応力
- 表面下の応力分布
- 玉軸受の荷重依存による摩擦モーメント
- 荷重時の接触角
- 軸受の変位と傾き
- 最小の膜厚
- スピン／ロール比
- 圧力楕円の範囲
- 軸受セットの荷重分布
◎ シャフトの変形や剛性の影響、歯車対の荷重を考慮した軸受寿命計算が可能に
シャフトシステムモジュールでは、同軸上にあるシャフトと軸受、お互いの影響を考慮した軸受寿命やシャフト変形の計算が可能になります。シャフト剛性は軸受寿命に影響し、軸受剛性はシャフト変形に影響します。また、ハウジング剛性の影響も含みます。
固有値解析や周波数応答解析を行うこともでき、さらに、歯車やベルトによって連結されたアセンブリ状態における計算が可能となります。位置決めも容易に行えるため、レイアウト変更を含むパラメータ検討が可能です。
◎ シャフトシステムモジュールの主な機能
シャフトシステムモジュールまで拡張することで以下の計算や機能が追加されます。
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弾性梁モデルのシャフトに組み込まれた軸受の詳細な計算
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歯車やベルトによって連結されたギヤボックスの計算
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システムレベルでの固有周波数と周波数応答、キャンベル線図
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DIN743にもとづいたシャフトの強度計算
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円筒歯車のフランクライン補正を考慮
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パラメータのバリエーション機能
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荷重スペクトルとコンフィグ機能
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遊星キャリアの作成機能
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外部の歯車計算プログラムとのインタフェース
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ハウジングのインポート機能（CAD、FEMデータ）
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静的およびモーダル縮退によるハウジング剛性の考慮
◎ Modal analysis
ベアリング剛性の影響を考慮したシャフトシステムの固有振動数および周波数応答の計算が可能です。
- 非線形ベアリング剛性の考慮
- ハウジング剛性の考慮
- キャンベルダイアグラム
- ジャイロ効果
- クリティカルな周波数
- 周期的な力に対する周波数応答計算
- 回転速度に対する周波数応答計算
- レイリー減衰、ローカル減衰マトリックス
- モード形状の3Dアニメーション
◎ NewtonSuite MyROTのソリューション
『MyROT』の開発思想は、設計の上流で回転体の軸振動を的確に予測し、回転体特有の問題を理解して詳細設計に繋げていくことです。回転に関連した機能部品を、回転軸の1次元上にモデル化して解析を実行します。また、翼などシステム全体のモデルと統合して解くことも得意とし、軸受などの各部品の特性と役割を振動制振設計の立場で捉えることができます。
このような1D-CAE的な解析機能に、当社のGUIモデル化ツールを付加した非常に使いやすいCAE設計者向けのツールが『NewtonSuite MyROT』です。
当社はこの『NewtonSuite MyROT』のツールと『MyROT』で実現してきた回転体の振動のノウハウを、回転体開発の設計者の方々にご提案します。また、システム全体の統合的詳細設計の段階では当社の製品群（SimulationXおよびADINA、NX-Nastran）と連携した解析を実現していきます。
◎ MyROTの概要
MyROTは、日本のローターダイナミクスの第一人者である防衛大学校の名誉教授 松下修己先生が開発した、回転体振動解析プログラムであり、松下先生の長年の設計・研究の成果が集大成されたものです。
MyROTの理論は先生の著書として出版され、回転体の設計開発の理論書として開発分野に広まり役立っています。
◎ NewtonSuite MyROT の適用分野
MyROTは軸振動解析プログラムですが、様々な回転製品やその分野で適用が可能です。
代表的な製品群は以下の通りです。
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ガス・水力タービンおよびマイクロタービン
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コンプレッサー ターボチャージャー スーパーチャージャー
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遠心分離機 ジャイロスコープ ポンプ装置
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モーター ジェネレーター ダイナモ ダイナモ試験機
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その他各種
◎ MyROTの解析機能
MyROTは、有限要素法をベースに梁要素を用いた、回転機械専用の軸振動解析ソフトです。固有振動数や危険速度、不釣り合い振動計算などが計算可能です。ローター設計の基本情報を与える危険速度マップを、バネ定数パラメータにした危険速度解析にて一度に計算することができます。また、カスタマー独自の問題を簡潔に解析するためのローター系の低次元化モデルの提供が、他のソフトにはない特長です。MyROTは、ジャイロ効果を含む汎用FEMのローターダイナミクス解析と同じ解を得ることができる、信頼性の高いソルバーです。
◎ NewtonSuite MyROTのGUI
NewtonSuite MyROTは、シンプルで分かりやすい操作性で、設計者の思考を妨げないGUIをご提供します。
1DCAEの視点で設計されており、将来的に3次元との連携も視野に入れて開発されたツールです。また、お客様独自の機能を追加する事にも柔軟に対応できる設計になっています。
◎ MyROTの解析機能
- 固有値解析
－無回転時（0 rps）の曲げの固有振動数を計算します
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危険速度解析－危険速度を計算します（減衰なし）
－キャンベル線図に対応しています
- 指定回転数複素固有値解析
－指定された回転数で複素固有値解析を計算します－キャンベル線図に対応しています
- バネ定数パラメータ危険速度解析
－軸受ばね定数をパラメータとした危険速度を計算します－危険速度マップに対応しています
- ねじり振動解析
－ねじり専用の固有値振動数を計算します
- 自重たわみ解析
－自重による静的なロータのたわみを計算します
- 不釣り合い周波数応答解析
－回転時の不釣り合い振動の応答を計算します－ボード線図に対応しています
◎ すべり軸受動特性ツール
NewtonSuite MyROTは、回転数による固有振動数の変化や、すべり軸受動特性ツールで計算したばね係数、減衰係数をインポートして、すべり軸受特有の安定/不安定の解析が可能です。
