自動車の安全関連コンポーネントの開発は、過小評価が許されない厳密なガイドラインと時間の制約に従う必要があります。そのため、ドイツのTRW Lucas Varity Braking Systems社のHermann Tumbrinck氏は、安全係数を維持しながら開発時間とコンポーネント重量の削減を図る為に、LMS FALANCSのような新しい技術を求め続けてきました。
KoblenzにあるTRW Lucas VarityのFatigue & Simulation Engineering部門のチーフ・エンジニアリングであるHermann Tumbrinck氏は、18年間にわたって新しい疲労デザインの手法開発を担当してきました。同氏の最初のタスクは、デザインがその目標疲労寿命を満足できるかどうかに関して、そのデザイナーに必要な情報を提供することでした。そして次のタスクは、プロトタイプ段階に先立って耐久寿命予測法の利用を促進するために、これらの方法を使って理論的ガイドラインと実験的ガイドラインを開発することでした。ごく最近では、様々なアルミニウム合金で作られたキャリパーの特性かに重点を置いて活動しています。
同社のエンジニアリング・グループでは、ブレーキ・コンポーネントの耐用寿命を動作強度法、すなわち各ブレーキ・キャリパーやブレーキ・ハウジングについて、Woehler(S-N)カーブを決定する方法を使って評価しています。このテストでは、キャリパー1個あたり1週間が必要となり、統計上の理由から通常は6つのキャリパーがテストされます。1982年以来、ほぼ1000個のS-Nカーブが評価されてきましたが、数年前、TRW社からテスト結果をS-Nカーブに重点を置いて統計解析するための、ソフトウェア・パッケージについての共同開発の依頼がLMSにありました。最終的に、LMS FALANCS Lifestatに製品化されたこのプログラムは、次の4つの非常に関連性の強い作業領域において、計算およびビジュアル化を行う為の様々なツールと方法を提供しました。すなわち、１D分布解析、ストレス寿命法を利用したS-Nカーブ解析、疑似損傷の計算、およびひずみ寿命法を利用した材料周期的データの解析の領域についてです。すべての解析結果は違った方法からの出力でさえ簡単に比較でき、従来しようしていたアルゴリズムも高度なルーチンと併用することができます。
また、LMS FALANCSへのインタフェースにより、S-Nカーブの計算値を様々な多くの数値疲労計算にも利用できるようになりました。
ここ数年、新しいコンポーネントはすべて耐久寿命予測に利用されているLMS FALANCSと共に、FEAを利用してストレス会席が行われるようになりました。カスタマー入力の負荷履歴は、ドイツ自動車業界のBreak Workingサークルが使用している標準累積負荷履歴の1つになっており、300,000kmの寿命に対するユーザー使用の最悪状態を10-5の不良確率で表します。負荷履歴は現在のところ単軸用ですが、FALANCSの多軸負荷は使いやすい為、こうした負荷の詳細な調査に利用することが可能になっています。アルミニウム材のサイクリック疲労特性は、LifeStatを使ったテストの統計的解析を通じて得られています。
最初の試験で、テスト結果は予測どおりの範囲に入っており、特に1.2にスケーリングした負荷寿命の近くで、テスト結果と予測値が良く合っているとTRW社では見ています。低い値にスケーリングした負荷では、ひずみ寿命の考え方だと耐久寿命が過大評価される傾向がありました。この不一致は、ひずみ寿命の計算に使用されるサイクリック特性がラボでのむらのない典型的な例から取られている事と、表面仕上げの効果、寸法効果、残留応力、および分散値を決める為にMinerファクターが使われたという事実によるものです。
Hermann Tunbrink氏は次のように語っています。「SG鋳鉄から作られたコンポーネントの場合、私たちはMinerファクターが必ず１を超す値になることを知っていますので、すでに満足できる寿命予測を行えるところまできているとみています。しかし、アルミニウムは環境条件に非常に敏感で、Minerファクター=0.24を使用すると適切な予測ができることがわかりました。この研究は現在も継続中ですが、数年以内にデザイン・チームが開発プロセスを大幅に短縮するために使用する、信頼性の高い予測法を確立できると期待しています。」
