シミュレーションのピーク値を比較する前に記録すべき条件

01ピーク値の横に条件を付ける

ピーク値とは、モデル全体または指定領域の中から、特定の抽出方法で求めた結果です。部品、時刻、応力の定義が欠けている場合、単位が同じでも同じ対象を比較しているとは言えません。この記事の成果物は数値の順位付けではなく、比較が妥当か、何を追加確認すべきかを示す条件記録です。

02最初にどのピーク値なのかを定義する

この例の指標は「0 から 20 ms の間に root-ROI 領域で保存された最大 von Mises stress」です。領域全体の最大値と、特定座標における time history の最大値は区別してください。2つの値は異なる空間範囲を探索するため、それぞれ名前を付けて別の列に保持します。

• Quantity: von Mises, principal stress, 特定方向成分など、どの量かを正確に記録します。
• Location: integration points, element nodes, averaged nodes など、評価位置を記録し、averaging と extrapolation の設定も残します。
• Region: part または set 名、選択基準、除外した領域とその理由を記録します。
• Time: 開始時刻と終了時刻、保存時刻、補間を使用したかを記録します。
• Coordinates: 座標系名とピーク位置の座標を記録します。メッシュが変わる場合、同じ物理位置を node number だけで識別しないでください。

03比較前に記録する順序

1. 両方の結果について、ファイル名、model revision、solver version、analysis type を記録し、元の結果を保持します。
2. material model, loads, constraints, contacts, unit system が一致しているか確認します。設計変更を比較することが目的なら、変更内容を別の列に記載します。
3. element type と order、局所 mesh size と quality、region of interest をどのようにメッシュ化したかを記録します。総 element count が同じという理由だけで、2つのメッシュを同一条件として扱わないでください。
4. solver time step と tolerance を result output interval とは分けて記録します。保存時刻が細かくなっただけで、計算精度が上がったと結論付けないでください。
5. evaluation location, averaging, coordinate system, time window を揃えた後、ピーク値を位置と時刻とともに抽出します。
6. 条件が異なる場合は、最初にその違いを記録します。再抽出で揃えられる項目と、解析の再実行が必要な項目を担当エンジニアに分けてもらいます。
7. 数値差を計算しますが、convergence、physical model、実測との correlation を確認済みの範囲は別に記録します。

043ケースの合成比較表

A と B は geometry は同じですが、mesh, output interval, stress evaluation が同時にすべて異なります。248 MPa が 214 MPa より高いという算術的事実は記録できますが、この表だけではどの条件が増加の原因かを分離できません。また、設計が悪化したという説明を裏付けることもできません。

A と C は geometry change の比較を想定しており、表に示した extraction conditions は同じです。ただし、実際の計算履歴や mesh convergence data がないため、物理的に妥当な設計比較は完了していません。nominal mesh size が同じでも、geometry が変わった場合は局所 element layout と quality を再確認する必要があります。

05メッシュ、時間、averaging の違いが意味すること

COMSOL の mesh refinement に関するガイダンスでは、quantity of interest を選び、より細かい mesh で結果がどのように変化するか比較する方法を説明しています。局所値は積分量より収束が遅いことがあり、sharp corner の singularity 付近では、細分化しても局所結果が収束しない場合があります。ピークが増え続ける場合、最小 element の値をそのまま答えとして選ばず、model idealization と evaluation method を見直してください。

result output interval と solver が内部で使用する time step は異なる場合があります。COMSOL の time-dependent の例でも、output times と adaptive internal steps を区別しています。疎な output times から取得したピークは、その間のピークを見逃す可能性があり、output interval だけを短くしても time integration の精度が保証されるわけではありません。

Averaged nodal stress と unaveraged element nodal stress は異なる post-processing 結果です。Ansys の公式資料では、node に接続された elements の値と averaged display を区別しています。プログラムによって extrapolation, averaging, invariant calculation の順序が異なる場合があるため、実際に使用しているバージョンの設定と定義を確認してください。

06算術的な差と工学的な結論を分けて記述する

B와 A의 영역 최대값 차이 = 248 − 214 = +34 MPa
A를 기준으로 한 상대 차이 = (248 − 214) ÷ 214 × 100 ≈ +15.9 %

C와 A의 영역 최대값 차이 = 205 − 214 = −9 MPa
A를 기준으로 한 상대 차이 = (205 − 214) ÷ 214 × 100 ≈ −4.2 %

記録文の例: 「合成 case B の saved-result peak は A より 34 MPa 高い。mesh, output interval, evaluation method が異なるため、因果的な比較は保留する。C は A より 9 MPa 低いが、この例には convergence または実モデルに対する validation の証拠がない。」relative difference の基準値が 0 の場合は percentage を計算せず、absolute difference と計算できない理由を記録します。

region maximum の座標が移動している場合、必要に応じて特定座標での値も確認します。合成データの固定座標 (10, 3, 0) mm では、time-history maximum は A が 210 MPa、C が 199 MPa です。これは region maxima の 214 MPa と 205 MPa とは異なる指標です。geometry change 後もその座標が同じ material location を指すかどうかは、実モデルで別途確認する必要があります。

07比較表を引き渡す前に確認する

• synthetic-cases.json の各値が表と一致していることを確認します。データ説明から synthetic の表示を削除しないでください。
• 条件表の空欄を同じ条件または default として扱わず、unconfirmed として記録します。
• ピーク値だけを残さず、region, location, time, averaging, units も一緒に保持します。
• mesh change を比較する場合は、同じ physical region を使用し、quantity of interest の convergence をどのように評価するか専門家と合意します。
• dynamic problems では保存時刻だけでなく、internal steps, tolerances, numerical damping などの関連設定も確認します。
• singularity が疑われる領域を除外する場合は、理由と evaluation method を記録します。数値を低くするために任意で領域を除外しないでください。
• レポート内の数値差と、原因、安全性、性能に関する判断は分けて確認します。

08よくある誤りとこの例の制限

この資料では実際の有限要素解析を実施しておらず、mesh convergence, time convergence, material models, contact, tests との correlation は検証していません。fatigue, crash, welding, composites などの分野では異なる指標と評価方法を使用するため、その分野の専門家による確認が必要です。ここで計算した差は、合成数値間の算術関係だけを確認しています。

• README.txt: 合成データの使用範囲
• synthetic-cases.json: 条件とピーク値を含む合成ケース
• comparison-checklist.txt: 実際の結果を確認する前に記入する条件表
• expected-differences.json: 合成ピーク値の算術チェック結果

参考資料は 2026年9月19日に公式ソースで確認しました。製品固有の画面操作は扱っていません。使用している解析ソフトウェアのバージョンに対応する結果定義を確認してください。

実行・検証の記録

Windows ローカル Python 標準ライブラリ Fraction; 公式ソース確認日 2026-09-19

• 3つの合成ケースについて、condition keys, units, time windows, peak value records を確認しました
• B−A = 34 MPa, C−A = −9 MPa、および A を基準とした relative differences を確認しました
• peak times が合成 time window 内にあり、例の値が本文と一致することを確認しました

サイト全体の執筆・検証方針

参考資料

説明と例は独自に作成しました。関連する動作や概念は、以下の公式資料で確認できます。

• COMSOL, メッシュ細分化検討の実施方法 ↗ (New tab)
• COMSOL, Global ODEs and DAEs Interface · Output times ↗ (New tab)
• Ansys, averaged と unaveraged の結果計算に関する説明 ↗ (New tab)