汎用のCAEソフトは、主に解析専任者に利活用が多いハイエンド系のソフトと、主に設計者に利活用が多いミッドレンジ系のソフトに大別できます。『市場価値の高いCAEスキル』のコラムで紹介した解析分野のカテゴリにおいて、各々にそれらのソフトがラインナップされています。 ここでは、主に構造解析と流体解析にスポットし、その長所と短所を簡単にまとめてみました。
構造解析（FEA）
◆ ミッドレンジ系（例：SolidWorks Simulation、Inventor Nastran、Creo Simulate）
長所
- 操作性が良く、CADとの統合が強い CADモデルの変更がそのまま解析に反映され、設計者CAEに最適。
- 習得が容易 GUIが直感的で、短期間で使えるようになる。
- 導入コストが比較的低い CADとセットで導入されるケースが多い。
- 設計初期の比較検討に向く 形状案のスクリーニングに最適。
短所
- 高度な非線形解析が苦手 接触・ゴム・破壊などの複雑現象は精度や安定性に限界がある。
- 大規模モデルに弱い 数十万要素を超えると計算時間や安定性が問題になる。
- 連成解析の種類が限定的 熱–構造程度に留まることが多い。
◆ ハイエンド系（例： Abaqus、 ANSYS Mechanical、MSC Nastran/Marc、等々）
長所
- 高度な非線形解析に強い 大変形、接触、塑性、クリープ、ゴム材料、破壊力学など、複雑な現象を高精度に扱える。
- マルチフィジックス連成が豊富 熱–構造、電磁–構造、流体–構造など、複雑な連成問題に対応。
- ソルバーの信頼性が高い 航空宇宙・自動車・重工などで長年使われ、検証実績が豊富。
- 大規模モデルに強い 数百万〜数千万要素の解析を安定して実行できる。
短所
- 操作が難しく、習熟に時間がかかる GUIが複雑で、専門知識が必須。
- ライセンス費用が高い 初期導入・保守ともに高額。
- プリ・ポスト処理に時間がかかる モデル作成や条件設定が細かく、工数が増えがち。
2. 流体解析（CFD）
◆ ミッドレンジ系（例：SolidWorks Flow Simulation、Autodesk CFD、FloEFD）
長所
- 操作性が非常に良い（設計者向け） 境界条件設定が簡単で、CAD統合により前処理が速い。
- メッシュ自動化が強力 Smart Cell などの自動メッシュで短時間に解析可能。
- 計算時間が短い 設計検討サイクルを高速化できる。
- 熱流体解析に強い 電子機器冷却、筐体内流れなどに最適。
短所
- 高度な物理モデルが少ない 燃焼、多相流、化学反応などは苦手。
- 複雑な乱流モデルが使えない場合が多い 高レイノルズ数流れや剥離の精度に限界。
- 大規模解析に不向き 数百万セルを超えると計算負荷が急増。
◆ ハイエンド系（例：ANSYS Fluent、STAR-CCM+、OpenFOAM）
長所
- 物理モデルが非常に豊富 乱流モデル、燃焼、化学反応、多相流、粒子、音響など幅広い。
- メッシュ自由度が高い Poly/Hex/Prismなど複雑形状でも高品質メッシュが作れる。
- 大規模並列計算に強い HPCで数千万〜数億セルの解析が可能。
- 解析精度が高い 研究開発レベルの高度な検証に耐える。
短所
- 操作が難しく、専門知識が必須 乱流モデル選定、収束判定、メッシュ戦略など高度なスキルが必要。
- 計算コストが高い ハードウェアも含めて投資が大きい。
- 前処理に時間がかかる メッシュ生成が複雑で工数が増える。
実務での使い分けの指針
- 設計初期 → ミッドレンジ系で高速に案を絞る
- 最終検証・安全性評価 → ハイエンド系で高精度解析
- 複雑な非線形・連成 → ハイエンド系一択
- CAD変更が頻繁 → ミッドレンジ系が圧倒的に効率的
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