【解析手法別】CAEソフト19選を徹底比較！選び方も詳しく解説

CAEとは

CAEとはComputer Aided Engineeringの略で、物体の形状や構造を分析し、欠陥がないか解析するシステムのことです。製品のリスクや強度を、デジタル空間上で事前確認する際に用いられます。

製品開発する際、設計の段階から部品の強度や耐熱性を正確に把握するのは困難です。CAEを行うことで、物体の構造や形状が解析され、どのような製品ができあがるのか事前に把握できます。例えば、CADで作成した３DデータをCAEで解析すれば、完成形を正確にシミュレート可能です。

CAEの特徴

CAEによって事前に製品の問題点がわかれば、試作品の数が少なくなり、開発プロセスが短縮されます。開発後に欠陥が見つかり最初から工程をやり直すことになると、膨大な手間やそれに伴うゴミが増え、環境にも優しくありません。

また、CAEはコンピューター上でシュミレートが完了するため、開発にかかる人件費や材料費などが節約され、コストカットにもつながります。高温や無重力といった、特殊な条件下での柔軟な試験運用も可能です。

CAEの主な解析手法

CAEは、具体的にどのような種類があるのでしょうか。主な解析手法を５つ紹介します。

項目	概要
構造解析	荷重がかかった際の各部品の応力・変形などの変化を解析し、製品の強度設計に活用する手法。
熱伝導解析	物体に熱が加わった際の構造変化を解析し、熱影響による変形や破損リスクを事前に検証する手法。
機構解析	部品同士の干渉や動作特性を解析し、設計段階で機構の問題点を発見・修正する手法。
流体解析	空気・熱・水などの流体の移動・分布を数値化し、製品の空力特性や冷却性能を検証する手法。
樹脂流動解析	金型内の樹脂の流れ・圧力を解析し、成形時の充填不足やそりなどの不良を事前に防ぐ手法。

構造解析

製品に荷重がかかることで、各部品の応力や変形などがどのように変化するのか解析する手法です。設計の段階で物体の荷重特性を解析することで、完成後のリスクを大幅に軽減できます。 コンピュータ上でシミュレートするため、通常では困難な大規模な構造物でも解析可能です。応用範囲が幅広く、自動車や飛行機・土木建築など、さまざまな分野で活用されています。

熱伝導解析

物体に熱が加わったときの構造的な変化を解析する手法です。物体内部や部品へ、どのように熱が伝わっていくのか解析できます。熱伝導解析の種類は「定常熱伝導解析」と「非定常熱伝導解析」の２つです。

定常熱伝導解析は、時間経過による温度変化がない状態を仮定するため、物体に熱の影響を与える要素が少なく、解析が１回で終わります。ただし、熱荷重や境界条件が一定の状態を保っていることが条件です。 非定常熱伝導解析は、時間経過によって温度変化することを前提にしているため、解析に時間がかかります。

機構解析

部品同士がどのように干渉しあっているのか解析する手法です。マルチボディダイナミクスとも呼ばれ、物体内部の機構を運動方程式を用いて予測・評価します。自動車や鉄道車両・ロボットなどの業界で活用されている手法です。

流体解析

空気や熱・水などの流体が、どのように移動していくのか解析する手法です。どこにでも存在する流体の状態や性質を解析するため、製造業などあらゆる分野で活用されています。通常では再現不可能な高温・高圧下における流体の挙動や、災害時での温度変化や化学反応などもシミュレート可能です。 自動車業界では、走行車両周辺の空気の流れを解析し、空気抵抗の少ないボディデザインを設計しています。

樹脂流動解析

金型内に流れる樹脂の流れ方や圧力などを数値化し、成型時に問題が発生しないか解析する手法です。 得られた数値は、以下の３つを検証する際に利用されます。

• ・成形の可能性
• ・生産性
• ・品質（折れ、反りなどがないか）

【幅広い解析手法に対応】CAEソフト5選を比較

ここからは、どんなCAEソフトがあるのか具体的に見ていきましょう。まずは、幅広い解析手法に対応するCAEソフトを紹介します。

【構造解析に強い】CAEソフト３選を比較

次に、構造解析に強いおすすめのCAEソフトを紹介します。

ANSYS Mechanical Pro

アンシス・ジャパン株式会社が提供する「ANSYS Mechanical Pro」は、さまざまな解析手法を実装したAnsys Mechanicalのエントリーモデルです。外部から力を加えたときの影響度を計算する線形構造解析や、物体内を流れる温度分布などを調べる定常伝熱解析などを実施できます。

価格	要問い合わせ	無料トライアル	なし
提供形態	SaaS	主な機能	熱解析・固有値・線形構造・接触・伝熱解析など

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【熱伝導解析に強い】CAEソフト３選を比較

続いて、熱伝導解析に強いおすすめのCAEソフトを紹介します。

【流体解析に強い】CAEソフト３選を比較

続いて、流体解析に強いおすすめのCAEソフトを紹介します。

【機構解析に強い】CAEソフト３選を比較

続いて、機構解析に強いおすすめのCAEソフトを紹介します。

【樹脂流動解析に強い】CAEソフト２選を比較

最後に、樹脂流動解析に強いおすすめのCAEソフトを紹介します。

CAEソフトの選び方

おすすめのCAEソフトを紹介してきましたが、具体的にどのような点を比較すればよいのか、わからない人も多いのではないでしょうか。自社に最適なCAEソフトの選び方を３つ紹介します。

必要な解析手法はなにか

自社製品を正確に評価するのに、どのような解析手法が有効なのか洗い出しましょう。 CAEソフトはそれぞれ得意なジャンルが異なるため、人気ランキング上位の製品だからといって、自社の目的を達成できるとは限りません。「機構解析は得意でも流体解析は不得意」といった製品もあるため、事前にどのような解析手法に対応しているか確認しましょう。

買取かレンタルか

CAEソフトは、買取もしくはレンタルでの販売が一般的です。そのほか、年間契約のところもあるため、自社の運用方法にあった販売形式の製品を選びましょう。

買取型は、ソフトの買取価格に加え、年間の保守費用が必要です。買取価格の相場はメーカーごとの見積もりなので、正確に算出できません。保守費用は買取価格の25％が相場といわれています。 レンタル型は、月額もしくは年額で一定のランニングコストが必要です。買取価格の30〜50%程度が相場といわれています。

買取型・レンタル型は、いずれもメリット・デメリットがある販売形式です。購入の際は使用年数を想定して、どちらが費用対効果が高いか確認しましょう。

ハードウェアのスペックは十分か

CAEソフトを動かすデバイスのスペックが十分か確認しましょう。必要最低限の性能だと、負担のかかる処理でフリーズする可能性があるため、ある程度設備投資して解析環境を整える必要があります。

自社にあう解析環境を構築するには、高度なスキルを持ったエンジニアが不可欠です。しかし、構造解析のスペシャリストで、解析環境の構築にも通じている人材を探すのは簡単ではありません。 そのため、CAEソフトを選ぶ際は、外部組織の解析環境を活用できるクラウドサービスも選択肢にいれましょう。

CAEソフトは必要な解析手法を明確にしてから導入を！

CAEソフトは、事前に完成イメージの確認やリスク検証などができる便利なツールです。製造業を含めさまざまな分野で活用できるため、以下の比較ポイントを参考にして自社にあう製品を導入しましょう。

• ・必要な解析手法を備えているか
• ・販売形式が合っているか
• ・ハードウェアのスペックが十分か

CAEソフトは、必要な解析手法を明確にしてから導入してください。