大変形 — CAE用語解説

大変形解析は、変形が小さいという仮定を外した解析のこと。幾何学的非線形性を考慮して、変形後の形状に基づいて釣り合い式を立てる。Abaqusの「Nlgeom=ON」やAnsysの「Large Deflections ON」がこれにあたるよ。

目安としてひずみが5%を超えるか、変位がモデルの代表寸法の10%を超えるあたり。でも座屈問題のように、ひずみは小さくても変形パスによって結果が大きく変わる場合もある。不安なら常に大変形をONにしておくのが無難だよ。

例えばゴムの引張り。線形解析だと伸びに比例して応力が増え続けるけど、大変形解析だと断面積の減少（ネッキング）も考慮されるから、公称応力と真応力の違いが反映される。プレス成形のシミュレーションでは大変形なしだとシワや割れの予測が全くできないよ。

増分解法と反復法が必要になるから、線形解析の数倍〜数十倍。ただしこれは非線形性の強さによる。微小な大変形なら数ステップで終わるけど、金属の塑性変形を伴うプレス成形だと数百ステップになることもあるんだ。

同じモデルで線形と非線形の結果を比較すると、どこで差が出るか体感できるよ。ぜひ試してみて。