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LMS Virtual.Lab Durability

疲労耐久性エンジニアリングの担当者は、フェ－ルセーフなコンポーネントやシステムをできる限り効率的に設計する必要がありますが、これは非常に困難な作業です。疲労強度が不十分で、永久的な構造損傷や生命にかかわる事態を引き起こす恐れがあるシステムパートのほか、製品のリコールにつながり、ブランドイメージを損なうこともある失敗、さらには短い設計サイクル、設計の多様化、新しい軽量材料の普及による疲労耐久性エンジニアリングプロセスの複雑化といった問題に対応する必要があるからです。

疲労耐久性の問題をメリットに変換

現在では、開発サイクルの短期化と品質要件の増大により、従来の試験ベースの疲労耐久性エンジニアリングプロセスが限界に達しており、疲労耐久性を仮想プロトタイプで評価し最適化することが唯一有効な手段となっています。ほんの数年前には、コンポーネントの疲労寿命の予測に数週間かかり、システムの解析に至っては、数ヶ月を要していました。また、さまざまな選択肢を探って、製品の疲労耐久性の最適化を図ることが不可能だったため、開発サイクルの後期に、費用のかかるハードウェア的な処置を講じるしかありませんでした。

LMSが長年にわたりお客様と研究機関の声を聞きながら開発してきたLMS Virtual.Lab Durabilityは、有限要素法(FE)、モーダル解析、マルチボディシミュレーション(MBS)、疲労寿命予測などのさまざまな仮想プロトタイピングを緊密に連携させて実施できる環境を提供します。このソリューションを導入すれば、コンポーネントとシステムアセンブリの両方の構造強度と疲労寿命を時間/周波数領域で迅速に調査し最適化することができます。また、疲労耐久性の迅速かつ正確な予測を実現するLMS Virtual.Lab Durabilityは、疲労耐久性に問題のある部位、臨界荷重、臨界イベントに関するすべてのフィードバックを即座に得ることができる専用のポスト処理機能も搭載しています。

  • 短い開発サイクルの中で、多数の疲労寿命設計案を検証
  • 大規模かつ複雑なシステムの疲労耐久性を的確にシミュレーション
  • 環境に優しい軽量材料を用いた製品の疲労耐久性を最適化
  • 疲労試験を適切に把握し改善

疲労耐久性エンジニアリングに対する統合プロセスアプローチ

LMSが20年近くの期間をかけて開発してきた疲労ソルバーは、精度の高い高速な解析機能のほか、インテリジェントなフィルタアルゴリズム、溶接構造解析、時間依存の応力勾配の適用など、最新の革新的な機能を備えています。
その他にも、マルチボディシミュレーションと疲労寿命予測をシームレスに組み合わせて行える独自のツール、最先端の自動化ツール、疲労問題の原因解析に最適なポスト処理ツールなど、操作性向上を実現する各種のツールを搭載しています。

効率的なシームおよびスポット溶接部の検出

ビークルのボディとサスペンションシステムには、数千もの溶接部が組み込まれています。LMS Virtual.Lab Durabilityは、Rupp/LBF手法、CDH手法、特殊なJSAEモデルのほか、詳細なモデリングによる応力ベースの手法など、スポット溶接部の評価に有効なさまざまな手法をサポートしています。

LMS Virtual.Lab Durabilityを導入すれば、シーム溶接部の疲労耐久性評価の自動化を実現し、シーム溶接メッシングのガイドラインに従ってFEメッシュを調整するという面倒な作業を排除することもできます。また、考えられるすべての局所荷重条件を組み合わせて適用し、応力集中部を特定する必要がある場合でも、製造に関連する詳細事項を指定するだけで済むようになります。LMS Virtual.Lab Durabilityでは、要素や定義済みのグループに基づいて、シート結合部を自動的に検出して分類したり、突き合わせ溶接、オーバーラップジョイント、Tジョイントに基づいて、結合タイプを自動的に分類したりすることも可能です。

詳細に調査して正確に評価できる環境を提供

多軸応力状態になっている部分がある複数の力を測定して得たデータを個別に入力すると、荷重の影響を適切に評価できないことがあります。このような場合にLMS Virtual.Lab Durabilityを使用すれば、微小な亀裂が引き起こす異方性をクリティカルプレーン(臨界面)手法で表現し、荷重の影響を正確に評価することができます。なお、LMS Virtual.Lab Durabilityでは、表面下に発生する疲労亀裂も解析できます。

剛体と弾性体の解析に最適な疲労寿命ソルバー

ナックルなどのコンポーネントは固有振動数に近づいても励起状態になりませんが、サスペンションのサブフレーム、トラックのシャシー、排気システムなどは固有振動数に近づくと励起状態になります。
LMS Virtual.Lab Durabilityは、準静的手法、慣性リリーフ、モーダル重ね合わせ法をベースとするさまざまな応力解析機能を搭載しているため、いずれの場合も正確かつ効率的に解析できます。

高速解析を実現する先進的なデータ整理機能

実際の産業用モデルをLMS Virtual.Lab Durabilityで作成する場合には、節点削除リバースパス(RP)フィルタリングと荷重ベースのフィルタリングによって、大量のデータを効率的かつ自動的に整理することができます。
また、すべての臨界箇所が自動的に表示され、臨界箇所を推測する必要もないため、数百のスポット/シーム溶接部と350,000個を超える要素を持つ複雑な車体モデルも数時間で解析できます。

コンポーネントレベルからシステムレベルの疲労耐久解析

フルアセンブリの設計上の問題が開発プロセスの後期に発覚することがよくあるため、疲労耐久性エンジニアリングの担当者は、サブシステムやシステムを包括的に最適化する必要があります。こうしたニーズに対応できるのがLMS Virtual.Lab Durabilityです。
マルチボディシミュレーションと弾性体解析や疲労寿命予測を緊密に連携させて行い、特定のシステムパートの疲労耐久性を効率的かつ正確に評価できるからです。また、トップクラスの予測精度を保証するLMS Virtual.Labの実証済みのソルバー技術や高度なモデリング機能を利用できるということもあります。

システム荷重を正確にシミュレーション

LMS Virtual.Lab Durabilityを導入すれば、ビークルのプロトタイプを実際に作成するはるか前に、仮想ドライバセッションや以前に発売したビークルの路上性能試験のデータに基づいてシステム荷重を生成し、シミュレーションすることができます。また、LMS Digital Test Trackアプローチを使用すれば、ドライバセッションをリアルにシミュレーションし、スピンドル荷重も予測できます。
LMS Virtual.Lab Durabilityでは、仮想タイヤを取り付けた仮想ビークルを、デジタル化したテストコースを走行させることができますが、テストコースや公道がデジタル化するには複雑すぎ、また費用もかかる場合には、LMS Hybrid Roadアプローチを利用して、先行ビークルの試験で得たシステム荷重をベースに、新しいビークルの設計で使用する荷重を生成し、シミュレーションすることができます。

疲労解析の自動化

疲労耐久解析ケースを最初から設定し直すことができる自動化機能を搭載しているLMS Virtual.Lab Durabilityでは、LMS Virtual.Labの強力なツールセットを利用してテンプレートを定義することで、荷重やポスト処理ケースを自動的かつ効率的に設定することができます。また、この自動化機能は、外部の最適化ツールと連携させて使用できる高い柔軟性を備えています。
 
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