構造解析（Structure Analysis）とは
構造解析（Structure Analysis）とは、有限要素法などによって解析する対象を小さな要素に分割して、各要素に働く応力を計算して求める解析手法です。計算した応力は、そのままでの状態（数字の羅列）では把握できないため、3次元画像に変換するソフトウェアと組み合わせて使われます。
機械工学便覧などの計算式を使って応力やひずみを計算できるのは、片持ち梁などの単純形状に限定されています。CAE（computer aided engineering）を利用した解析により、複雑な形状や大規模な構造でも応力やひずみなどが計算できるようになります。
構造解析はどんな場面で役立つ？
- 設計が使用目的に適していることを確認
- 破壊試験を行わなくても安全に使用できることを確認
- 設計の効率化とエンジニアリング導入
構造解析が使われる設計分野には、機械、航空、船舶、圧力容器、タンク、橋、橋梁、ビルディングなど多様な分野があり、構造解析を活用することで安全で使いやすく、デザインに優れた製品を生み出すことができるようになります。
構造解析の流れ
構造解析では、3DCADで作成した3次元図形を基にして、対象物の応力等をコンピューターで計算します。解析専門のソフトウェアもありますが、ミドルレンジ以上の3DCADソフトの多くでは、オプションで構造解析ソフトを購入することができ、3DCADによる設計と構造解析をシームレス（継ぎ目なし）に使うことができます。
3DCADソフトと解析ソフトが別であれば、3DCADで作成した形状をIGESやSTEPのような中間ファイル形式に変換してから、解析ソフトウェアに取り込む必要があります。
- 3DCADで3次元図形を作成して、IGES、STEP等のファイル形式に変換
- 3次元図形を解析ソフトにインポートして、メッシュを作成
- 圧力や荷重、拘束条件を指定して解析実施
- 解析データを可視化して、応力を把握
ここでは、競技用の自転車フレームの構造解析例を紹介しています。ロードバイクのフレームは、”軽量化”と”壊れにくい（剛性の高い）”という相反する性質を両立させなければなりません。カーボンフレームの成形が必要なロードバイクは、破壊試験を繰り返しながら設計する手法では、開発期間が長くなりコストが高くなるため、CAEによる設計が主流となっています。
