設計の品質向上とコスト削減を実現する革新的な解析ツール
### はじめに
このeBookは、ESIグループが提供する「VA One」という振動・音響解析ソリューションについて詳述しています。VA Oneは、低周波から高周波までの全周波数帯域に対応し、統合された解析環境でシームレスな振動・音響解析を実現するツールです。設計段階での騒音や振動の問題を正確に予測し、コスト削減と開発時間の短縮に寄与します。音響境界要素モジュール、統計的エネルギー解析モジュール、空力振動音響モジュールなど、さまざまな機能を備えており、航空宇宙、車両設計など幅広い産業で利用されています。これにより、設計者はシミュレーションを通じて製品の品質や性能を向上させ、開発プロセスの最適化を図ることができます。
### VA Oneの特徴と利点
VA Oneは、振動・音響解析において高度な機能を提供し、設計段階での潜在的な問題を早期に発見することで、コスト削減や開発の効率化を実現します。このソリューションは、特に複雑な構造設計において、物理的なプロトタイプを作成する前にシミュレーションを行い、最適な設計を見極めることができる点が特徴です。これにより、開発プロセス全体の時間を短縮し、製品の市場投入を迅速に進めることが可能となります。
### 統合された解析モジュール
VA Oneは、音響境界要素モジュール（BEMモジュール）や統計的エネルギー解析（SEAモジュール）など、複数の解析モジュールを統合しています。BEMモジュールは、低周波数帯域での流体負荷や音の伝達を正確にモデル化し、SEAモジュールは中高周波数帯での振動・騒音設計をサポートします。これらのモジュールを組み合わせることで、設計者は全周波数帯にわたる精密なシミュレーションを行い、製品の品質を保証することができます。
### 空力振動音響モジュールの重要性
VA Oneの空力振動音響（AVA）モジュールは、特に自動車や航空機の設計において重要な役割を果たします。このモジュールは、計算流体力学（CFD）のデータを用いて、風切り音やその他の空力音響効果を予測します。設計の初期段階でこれらの要素をシミュレーションすることで、後期段階でのコストのかかる修正を回避し、製品の音響性能を最適化することが可能です。
### 広範な産業応用と柔軟性
VA Oneは、自動車、航空宇宙、船舶、建築など、さまざまな産業分野で広く利用されています。このツールは、複雑な形状や大規模な構造物に対しても正確な騒音予測を行い、製品の設計プロセスをサポートします。また、既存の有限要素（FE）モデルやSEAモデルを再利用できるため、新しいモデリング作業を最小限に抑えながら、迅速にシミュレーションを実行することができます。
### 結論
ESIグループが提供するVA Oneは、振動・音響解析において業界をリードするツールであり、設計プロセス全体の効率化とコスト削減に貢献します。このツールは、複雑な構造設計に対するシームレスな解析を可能にし、設計者が製品の性能を最適化するための強力な手段を提供します。航空宇宙、自動車、建築などの幅広い産業分野での利用が期待され、ESIグループの持続可能なビジネスモデルの実現に寄与します。
関連メディア
このカタログについて
| ドキュメント名 | ESI VA One: 総合振動・音響解析ソリューション |
|---|---|
| ドキュメント種別 | 製品カタログ |
| ファイルサイズ | 873.9Kb |
| 登録カテゴリ | |
| 取り扱い企業 | 日本イーエスアイ株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
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このカタログの内容
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VA ONE、振動・音響解析トータルソリューション
VA ONE
振動・音響解析トータルソリューション
ESIのVA One は全周波数帯域の振動・騒音問題に対するソリューションで、
低周波から高周波まで、統一解析環境のもとでシームレスな振動音響解析
が可能です。
設計段階において潜在的な騒音や振動の問題を究明し正しく考慮すること
で、コスト削減、時間短縮に貢献します。
より詳細なモデル化や試験ベースの開発が必要な問題個所を特定しリスク
を管理する一方、生産性の向上を支援します。
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Benefits of VA One
Learn more
Bene몭ts of VA One
高性能ノイズ予測モデルにより高品質とコスト削減を実現
統合されたノイズ予測ツールによる迅速な試作品設計の評価
シームレスに統合された解析手法によりシミュレーション時間を最小限
に短縮
設計の評価と特性の目標達成のための対策をテスト
統合された環境で構造物内外の騒音に対する設計目標を達成
開発最終段階での修正を回避
The project proved that ESI’s VA One is capable of
accurately predicting the vibro acoustic performance of
complex designs allowing design engineers to re몭ne
proposals before committing to expensive prototypes.
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音響境界要素モジュール（音響BEMモジュール）
Renny Rantakokko
M.Sc. Noise and Vibration Specialist / Epiroc Rock Drills
AB
音響境界要素モジュール（音響BEMモジュール）
音響境界要素モジュールは、有限および無限流体の低周波数応答をモデル
化するために必要なすべての機能を、VA One環境に有しており、オプション
として大規模モデル解析向けに高速多重極境界要素を含めることも可能で
す。モジュールはRAYON境界要素ソルバーが進化したもので、低周波にお
ける流体負荷、拡散、音の放射や伝達を正確にモデル化することができま
す。
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特徴
大規模モデルに対する先進的高速多重極境界要素
間接、直接および複合境界要素法
内臓式のメッシュコースニングおよび“シュリンクラップ”アルゴリズム
流体およびデータリカバリーメッシュの自動作成
非適合構造および流体メッシュのフルサポート
構造-音響連成とランダム振動解析のフルサポート
音響荷重ライブラリ：単極、平面波、拡散場など
無限平面、剛体平面、圧力解放平面、隔壁
先進的マルチドメイン境界要素法
フルにカップリングしたソリューション(VA Oneに完全導入された境界
要素法流体)
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統計的エネルギー解析(Statistical Energy Analysis : SEA)モジュール
統計的エネルギー解析(Statistical Energy Analysis : SEA)モジュー
ル
VA Oneの統計的エネルギー解析(Statistical Energy Analysis : SEA)モジ
ュールは、中高周波数帯における振動・騒音設計向け産業界の標準ソフト
ウェアのAutoSEA2進化形です。 SEAモジュールは、騒音と振動が懸案事
項であるほぼ全ての産業界において、日常的に使用されています。なぜそ
れほど沢山の企業がESIのソフトウェアを振動・騒音設計プロセスの標準とし
たのか、その理由をご覧ください。
特徴
材料のフルライブラリ(等方性、異方性、粘弾性、フォーム/繊維な
ど)
物理的性質のフルライブラリ(一様、リブ付き、積層、複合材料など)
SEAサブシステムのフルライブラリ(梁、平板、シェル、シリンダー、ダ
クト、音響キャビティ、半無限流体など)および構造、音響荷重
加圧、流体荷重、湾曲による硬化などの考慮
フルウェーブトランスミッション理論(および先進的放射効率アルゴリズ
ム)に基づくポイント、ラインおよびエリアジャンクションに対するSEAカ
ップリングロスファクターの自動計算
使いやすい3Dモデリング環境、ツリー表示およびオブジェクト指向の
データベースがモデル生成、管理および結果分析を容易にする
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Aero-Vibro-Acousticsモジュール
Aero-Vibro-Acousticsモジュール
風切り音は、自動車の性能や快適性だけでなく、製品の品質感や乗車体験
にも影響を与えます。振動音響シミュレーションは、パワートレイン、タイヤ、
サスペンションなどの発生源からの室内騒音を低減し、車両音響の改善に
つながります。 計算流体力学 (CFD) シミュレーションの速度と効率の向上に
より、時間領域気圧分布予測へのアクセス性が向上しています。乱流を効
率的に再現し、処理することで、室内の騒音に最も強く影響する高周波数ま
での振動音響モデルの励起が可能となります。
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空力振動音響 (AVA) シミュレーションの 「エンドツーエンドソリューショ
ン」 としてのCFDデータと振動音響解析の組合せにより,入手可能性が最小
である高価な風洞への依存を低減します。設計者が乱流圧力変動によって
生じる内部音響をバーチャルモデル化することで、設計サイクルの初期段階
で設計上の意思決定が可能になり、後期段階でのコストのかかる修正の必
要性を低減できます。
ESIのVA One Aero-Vibro-Acousticモジュールは、CFD圧力分布履歴を幅
広いフォーマットから、周波数領域における適切な変動面圧荷重や変動入
力に自動的に変換します。このCFD圧力データから対流と音響の両方タイプ
の支配的励起成分を抽出し、車両モデルの構造と流体に適用して内部騒音
を予測・バーチャルデザインスタディによる風騒音低減と最適化を支援しま
す。
特徴
設計段階の初期段階でフロー誘導ノイズを正確に予測し、試作品制
作後の修正を削減可能
直感的な操作性により、モデル作成時間とトレーニングを最小限に抑
えながら、シームレスに連携したアプローチを実現
サポート・サービスによってROIの向上と学習期間の短期化を実現
お客様から高い評価を得ているコンサルティングプロジェクト
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音響負荷からの衛星・宇宙船構造的整合性を確保
音響負荷からの衛星・宇宙船構造的整合性を確保
Aero-Vibro-Acousticsモジュールは空力騒音の入力となる表面圧力変動
の時刻歴データ（CFDあるいは実測値）から対流成分と音響成分の周波
数スペクトルを同定し、VA oneモデル入力を作成し解析するモジュールで
す。 複合材料を用いた製品の最適な性能設計を支援します。
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機体騒音の効率的管理
特徴
配置中に発生する音響励起によって損傷を受けやすい軽量構造物
の動的応力と荷重の検証
Virtual Acoustic EngineeringとDFAT ®のシミュレーション機能を
使用して、打ち上げ時のハードウェアの構造的な反応を正確に予測
し、試験のために重要なハードウェアを離れた施設に移動しなけれ
ばならないリスクを回避
＊Di몭use Acoustic Test Simulation (DFAT ) は、フェアリングとペイロ
ードの両方で拡散音場をエミュレートできるようにする重要なツールです。
機体騒音の効率的管理
航空機の内部の騒音は、さまざまな経路を通って内部に侵入し、HVACやポ
ンプ、発電機などの機内の騒音源と結びついて発生します。このような騒音
は、乗客の快適性を大きく損なう可能性があるため、航空機の運航者にとっ
て非常に高い優先事項であり、音響要件を満ためには、設計シミュレーショ
ンは不可欠です。
ESI VA Oneは、エンジン騒音から乱流境界層 (TBL) やショックセルに至るま
で、航空機の潜在的な騒音元の効率的な最適化を可能にします。
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つまり、航空機の音響に関する安全基準や商標目標を満たすと同時に、重
量を最小限に抑え、コストのかかる開発最終段階での修正を回避します。
特徴
このような機能により、キャビンやコックピットの快適な音響環境を
実現します。
統計的エネルギー解析（SEA）：高周波ノイズ解析のため
の効率的な演算手法
レイトレーシング:BEMなどの従来の決定論的ツールと比較し
て、ノイズ伝達を正確かつ迅速に分析
PAシステム (Speech Clarity) が安全上期待される性能を発揮する
かの確
バーチャル音響モデリングを行い、断熱材の最適化、空力音響、
振動音響、複合材モデリング、胴体壁の伝達損失のシミュレーショ
ン等
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システムレベルモデルの高速計算による内部および外部騒音予測
システムレベルモデルの高速計算による内部および外部騒音予測
ESI VA One Ray Tracingは、自動車、列車、航空機、宇宙船、船舶、建
物など、大規模または複雑な形状の構造物の内部および外部ノイズを迅速
かつ正確に分析可能です。
特徴
VA One FEおよびSEAモデルを再度利用して、モデリング作業を追加
することなくレイトレーシング形状を定義
SEAモデルとBEMモデルのノイズコントロール処理（NCT）、BEM複
合インピーダンス、吸音を使用して、トリム効果を評価、最適化
音源指向性を考慮したCompact Acoustic Source (CAS;コンパクト音
源) 定義
スネル法とランベルティアン法を用いた滑らかな表面と粗い表面のモ
デリングの実行
スピーチクラリティやPass-By Noiseの解析など、独自のアプリケーシ
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全周波数帯の音響・振動挙動を正確にモデル化
スピーチクラリティやPass-By Noiseの解析など、独自のアプリケーシ
ョンに使用可能
全周波数帯の音響・振動挙動を正確にモデル化
これまで、空気伝搬と構造伝搬の両方の伝搬経路が振動音響性能に影響
する中周波予測では、次のいずれかを選択する必要がありました。
低周波数モデルの前提条件を使用した決定論モデルは、計算コスト
が高くなり、高周波数では精度が低くなる
統計的手法では、ポイント・ツー・ポイント応答を予測する精度と能力
が不十分なことが多く、低周波数での構造ベースのアプリケーションに
は対応できない
ハイブリッド・モジュールは、最先端の振動音響解析法です。このモジュール
は、FE/BEM/SEA要素/サブシステムを1つの解析モデルの中に混在させ連
絡を可能にします。モデル化における究極の柔軟性を持ち、解析対象周波
数全体に大成て高精度な解析結果を得るために、適切な要素/サブシステ
ムを組み合わせることが可能です。
特徴
振動・騒音に対する効果的なシステムレベルのモデルを、難しいとされ
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る中周波数帯を含むフルレンジの周波数帯に渡り提供
複雑な接合や構造部材のような剛なコンポーネントを表現するために
局所FEサブシステムを付加し、既存のSEAモデルを中低周波数帯へ
拡張
FEサブシステムを用いてモデル中の支配的な伝達経路を詳細化(固体
伝播を最小にするために接合部の設計を最適化、局構造の最適化
による最小の入力パワー)
既存のFE/BEMモデルを高周波数帯へ拡張(高モード密度サブシステ
ムをSEAでモデル化することにより、計算負荷を低減しながら課題の
物理現象をとらえる)
既存FEモデルに対してSEA音響特性、多孔質弾性材料やランダムな
音響負荷を素早く付加(フルのFE/BEM/IEM計算でほんの少しの時間
におけるTL、放射光率や拡散音響荷重予測を実施することは時間を
要する)
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設計目標を達成するための低周波の構造・音響レスポンス
設計目標を達成するための低周波の構造・音響レスポンス
低周波数では、振動音響レスポンスがレシーバの位置によって決定されま
す。有限要素（FE）解析を使用して、詳細な構造や音響応答をシミュレーシ
ョンすることで、設計者は動的挙動を理解し、設計要件を満たすために必要
な対策を立てることができます。ESIでは、単独のカップリングまたは非カップ
リングソリューションとしてだけでなく、カップリングFE/BEMモデルおよび混
成FE/SEAモデルに連動して、音響および構造FEシミュレーションの両方をサ
ポートするソリューションを提供しています。
(FE)モジュール は、 VA OneモデルにFE音響キャビティをカップリングさせる
ために必要なすべての機能を提供しており、低周波において音響キャビティ
を内包する正確なモデルを作成し、多孔質弾性のノイズコントロールトリート
メントの低周波性能を最適化が可能です。 また、構造有限要素(FE) モジュ
ールを用いれば、多数の外部FEソルバーから既存のモデルと結果をインポ
ートし、これらの結果をFE/BEM計算やFE/SEAなどの他のハイブリッドおよび
高度なVA法と組み合わせることができます。
これらの構造および音響機能を備えた高性能ソルバーは、スタンドアロン
FE、またはFE/BEM計算や、FE/SEAなど他のVA解法との組み合わせに関
わらず、FE解析を最大限に効率化し、シームレスな統合を実現します。
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特徴
既存FEモデルおよび結果のインポートによる、カップリングまたは非カ
ップリングFE/BEM計算、ハイブリッドまたは音響有限要素（FE) と有
限要素 (SEA) 計算
低周波数での音響キャビティとコンポーネントの正確な振動-音響FEモ
デルの作成
FE音響キャビティの面領域に対する積層多孔質弾性ノイズコントロー
ルトリートメントの効率的なモデルの生成 (完全なBiot方程式に基づく
先進的で計算上効率的なアルゴリズムを使用)
モード寄与解析を迅速に実施し、低周波数帯における応答を制御して
いるパラメータを洞察
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About ESI
About ESI
Founded in 1973, ESI Group envisions a world where Industry commits to
bold outcomes, addressing high-stakes concerns - environmental impact,
safety & comfort for consumers and workers, and adaptable and sustainable
business models. ESI provides reliable and customized solutions anchored
on predictive physics modeling and virtual prototyping expertise to allow
industries to make the right decisions at the right time while managing their
complexity. Acting principally in automotive & land transportation,
aerospace, defense & naval and heavy industry, ESI is present in more than
18 countries, employs about 1,000 people around the world, and reported
2022 sales of €130 million. ESI is headquartered in France and is listed in
compartment B of Euronext Paris.
For further information, go to: www.esi-group.com.
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