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Simdroid-MPM
Material Point Method による極端変形解析ソリューション
Simdroid-MPM は、モデリング、離散化、解析、後処理を一体化したユーザーフレンドリーな統合環境において、強力かつ堅牢なツール群を提供します。体系的に整理されたマニュアルと多様な工学的事例を備えており、構造物や材料における極端な大変形を伴う幅広い工学課題のシミュレーションに利用されています。その適用分野は、バードストライク、損傷・破壊、衝突・貫通、爆発・破砕、地盤工学、流体–構造連成解析など多岐にわたります。
製品の特長
Material Point Method（MPM）は、ラグランジュ記述とオイラー記述の利点を融合した数値解析手法であり、粒子間の隣接探索を必要とせず、メッシュ歪みの発生を防ぎます。 また、有限要素法（FEM）や有限差分法（FDM）などの格子ベースのアルゴリズムとのシームレスな連成が容易であり、統一されたフレームワークの下で、複雑なマルチフィジックス問題を高効率かつ高精度に解析することが可能です。
高効率な前処理・後処理
  • 複雑形状でも高精度な粒子化を実現
  • 解析対象に応じて背景グリッドを自在に制御
  • 粒子・要素をリアルタイムに可視化し、結果把握を高速化
幅広い解析ニーズに応えるソルバー群を搭載
  • GIMP、SGMPM、UPMPM、Implicit-MPM、Incompressible-MPM、XMPM、Multigrid-MPM など、多彩な高機能 MPM ソルバーを搭載
  • HFEMP、CFEMP、AFEMP、FlowMPM、FDMPM など、マルチフィジックスを実現するシームレス連成解析に対応
  • 要素と粒子を組み合わせたハイブリッドモデリング／解析を実現
主な適用分野
航空宇宙・航空分野
  • 地球近傍小惑星の運動衝突・防衛解析
  • 宇宙デブリ防護
  • 深宇宙探査
  • 推進系シミュレーション
  • 月面土壌掘削解析
  • 宇宙服設計
  • バードストライク解析
  • タービンブレードの損傷評価
  • 噴霧（スプレー）シミュレーション
エネルギー・化学分野
  • 原子炉炉心の安全性評価
  • 価液体貯槽設計
  • スロッシング衝撃解析
  • LNG（液化天然ガス）関連解析
  • ガスパイプライン爆発時の過圧予測
  • ガス爆発解析
  • テーリング（鉱滓）掘削解析
  • 石油・ガス井工学
  • 炭層屋根の水圧破砕解析
建設・土木工学分野
  • 建築物の耐震設計
  • 鉄筋コンクリート構造解析
  • 爆燃・発破解析
  • 地下空間の防護設計
  • トンネル掘削（TBM）解析
  • 浸透侵食解析
  • 粒状体流動／レオロジー解析
  • 動的杭打ち解析
  • 締固め注入工法（コンパクショングラウチング）解析
地質災害の研究・防災／減災
  • 斜面安定性・地すべり
  • 地盤液状化
  • 土石流
  • ダム決壊
  • 高潮・サージ波
  • 津波
  • 落石
  • 雪崩
  • 飛砂（風成砂）
映像表現・CG（VFX／CGI）分野
  • ビジュアルエフェクト（爆発表現、嵐・暴風表現）
  • CG エフェクト（炎のレンダリング、煙のレンダリング）
  • ゲーム向けレンダリング
自動車産業
  • 車両の水没・渡河（ウェーディング）解析
  • エアバッグ展開時の衝撃解析
  • 車両全体の衝突試験シミュレーション
  • 耐衝突性能・エネルギー吸収評価
  • 歩行者保護解析
  • 特殊車両向け耐スロッシング設計
  • トランスミッションのスプラッシュ潤滑解析
  • モーター用スプレー冷却解析
機械工学・製造分野
  • 付加製造（アディティブ・マニュファクチャリング）
  • 材料成形解析
  • 摩擦溶接
  • 爆発成形／爆発溶接
  • 高速加工
  • 研削加工
  • ワイヤ放電加工（WEDM）
  • ショットピーニング
  • 構造最適化
  • 複合材料解析
主要機能
迅速・柔軟なモデリング環境
  • 2D／3D ジオメトリに対応した高速・高効率なモデリング機能 CAD インターフェース（STEP、IGES）に対応し、既存設計データをそのまま活用可能
  • 多彩な離散化機能（粒子化・メッシュ・メッシュから粒子への変換） 直方体、円柱、球、オジャイブなどのジオメトリモデルを粒子離散化可能。自由メッシュ、マッピング、スイープなど複数のメッシュ生成手法を提供し、線、三角形、四角形、四面体、六面体、ウェッジなど多様な要素タイプに対応。メッシュ（.inp）および粒子（.k）データのインポートもサポート
  • 均一／非均一な背景グリッドに対応 マルチレベルグリッド、ローカルマルチグリッド、移動拘束インターフェースグリッドなど、解析対象に応じた柔軟なグリッド制御が可能
  • 豊富な荷重・境界条件設定 接触、拘束、起爆、速度／加速度／圧力境界、初期応力場、重力、集中荷重・分布荷重などに対応
  • 多様な材料構成則とカスタマイズ機能 金属、コンクリート、土、セラミックス、フォーム、ゴム、ハニカム、高性能爆薬、複合材料など、幅広い材料タイプに対応し、ユーザー独自の材料モデル定義も可能
  • Python スクリプト統合による高い拡張性 カスタム API を通じて、解析フローの自動化やユーザー独自機能の実装が可能
MPM ベースのアルゴリズム群
  • 標準 MPM および一般化補間 Material Point Method（MPM / GIMP）
  • 埋め込み有限要素 Material Point Method（FlowMPM）
  • マルチグリッド MPM
  • スタッガードグリッド MPM（SGMPM）
  • 移動拘束インターフェースグリッド MPM（MTIGM）
  • 拡張 MPM（XMPM）
  • マルチレベル MPM
  • スタッガードグリッド MPM と FEM のハイブリッド解析（Hybrid-SGFEMP）
  • 多様な MPM–FEM 連成スキーム（HFEMP、CFEMP、AFEMP）
  • VP 形式 MPM（UPMPM）
  • FDM と MPM の連成解析（FDMPM）
  • FEM と UPMPM の連成解析（CFEUPMP）
  • 陰解法 MPM（Implicit-MPM）
  • 非圧縮性 MPM（Incompressible-MPM）
独自の特長
  • 高精度スタッガードグリッド MPM
  • 改良された接触検出スキーム
  • ハイブリッドシェル要素と粒子による薄肉構造モデリング
  • 移動グリッド技術
  • 鉄筋コンクリート構造向けの要素・粒子混合離散化
  • マルチレベル背景グリッド技術
  • 有限要素からマテリアルポイントへの適応性変換
  • 接触アルゴリズムの大幅な改良・高度化
  • 適応型粒子分割技術
  • 並列計算対応（OpenMP / MPI）
解析結果
  • 粒子×要素の解析結果を一体的に可視化
  • 多彩な可視化ツールで結果把握を高速化
  • 産業指向の開発キットで実務活用を加速
シミュレーション開発環境

柔軟で多彩なレイアウトテンプレートを提供し、アプリケーション画面を迅速に構築できます。

マウスによるシンプルなドラッグ＆ドロップ操作だけで、アプリのインタラクティブなUIを開発でき、シミュレーションモデルやワークフローをパッケージ化して、プログラミング不要で軽量かつ再利用可能なシミュレーションアプリを作成できます。

さらに、アプリケーションビルダーにはシミュレーションアプリのコンパイル機能が備わっており、Simdroid 本体から独立して実行可能な実行ファイルとして出力することが可能です。

ベンチマークおよび事例
衝撃ダイナミクス
バードストライク解析
構造防護
多層鉄筋コンクリート構造の貫通・防護解析
構造損傷
鉄筋コンクリート構造の貫通破壊解析
地盤衝撃問題
ドロップハンマーによる動的締固め解析
成形炸薬ジェット
石油・ガス井における穿孔プロセス解析
流体-構造連成
液体充填容器の転倒挙動解析
液体スロッシング挙動解析
水中突入（ウォーターエントリー）挙動解析
地盤工学
斜面不安定性解析
流体–構造連成解析
ダム破壊問題
機械加工
金属切削解析
多孔質材料
アルミニウムフォームの圧縮挙動解析
衝撃防護
薄肉角筒構造の圧潰によるエネルギー吸収解析
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