DOF — CAE用語解説

カテゴリ: 用語集 | 2026-01-15
CAE visualization for dof - technical simulation diagram

DOF(自由度 / Degrees of Freedom)

🧑‍🎓

解析ソフトが「モデルの総DOF数:120万」って表示してたんですけど、DOFって何のことですか? メッシュの節点数とは違うんですか?

定義

🧑‍🎓

自由度って「動ける方向の数」みたいな意味ですか?

🎓

そのイメージで合ってるよ。有限要素モデルの各節点が持つ独立な運動成分の数がDOFだ。3次元の固体要素なら1節点あたり並進3成分(x, y, z)で3DOF、シェル要素やビーム要素なら並進3 + 回転3で6DOF。だから節点数が20万でもシェル要素なら120万DOFになるわけ。

🧑‍🎓

なるほど、要素タイプで1節点あたりのDOFが変わるんですね。DOF数が大きいと何が問題になるんですか?

🎓

DOF数がそのまま連立方程式のサイズになる。120万DOFなら120万×120万の剛性行列を解くことになる(実際は疎行列だからフルサイズではないけど)。メモリ使用量と計算時間はDOF数にほぼ比例するから、不要に細かいメッシュでDOFを増やすと計算資源の無駄になるんだ。

🧑‍🎓

自動車のボディ全体を解析すると、DOF数はどのくらいになるんですか?

🎓

NVH解析だと500万〜1,000万DOF、衝突解析のフルビークルモデルだと数百万DOFが一般的だね。節点数の管理とDOF削減(サブストラクチャリングや縮退モデル)は、大規模解析の計算効率を上げるための重要なテクニックだよ。

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