強連成 — CAE用語解説

「物理場同士の影響が強い」ことに対応した「解き方が強い（緊密）」ということだよ。強連成（モノリシック手法）は、流体と構造の方程式を1つの大きな連立方程式として同時に解く。弱連成（パーティション型）は各物理場を別々に解いて、界面でデータを交換する方法。例えば心臓の血流と弁のFSI（流体-構造連成）解析は、流体圧力と構造変形が非常に強く影響し合うから、強連成が必要になることが多いんだ。

理論的にはそうだけど、実用上の問題がある。強連成だと連立方程式が巨大化するし、流体用ソルバーと構造用ソルバーを1つに統合する必要があるから実装が大変。計算コストも高い。物理場の影響が弱い場合（例えば外部流れの空力荷重による構造変位が微小な場合）は弱連成で十分な精度が得られるから、コストに見合わないんだ。

フラッター（翼の空力弾性不安定現象）、水中の薄膜構造の振動、血管壁と血流の連成、パラシュートの開傘シミュレーションなど。共通点は「構造の変形が流れに大きく影響し、その流れがさらに構造を変形させる」というフィードバックが強い場合。弱連成だとこのフィードバックを1ステップ遅れで捉えるから、エネルギー保存が崩れて発散する危険があるんだ。

COMSOL Multiphysicsはモノリシック型の強連成が得意。Abaqusも熱-構造のcoupled temperature-displacementは強連成だよ。FSIでの完全モノリシックはまだ研究段階のコードが多いけど、Ansys System Couplingの強連成反復法（Quasi-Newton法）は弱連成の枠組みで強連成に近い精度を出せるから、実務では広く使われているね。

弱連成との使い分けと双方向連成の概念を理解するのが大事だよ。

いいアプローチだね。まず弱連成で試して、収束しなければ強連成に切り替える、というステップが実務的だよ。