Simcenter 3D 空力弾性

空力弾性は空気の流れにさらされる構造体に働く慣性・弾性・空気動力の相互作用シミュレーションです。Simcenter3DではSimcenter Nastran をベースに亜音速までをカバーし、オプションのZONAソルバーで超音速に対応します。モデリング上は、構造自由度を独立、空力モデルを従属として締結し空気の流れに対する面の傾きの影響を評価します。空気力は速度の関数として付加されます。

静的空力弾性応答(SOL144)

空気の流れによる非定常性が小さい時、定常流の原理を適用し評価します。エルロンなどのヒンジ動作をによる影響を模擬します(空力制御サーフェイス)。
航空機などでは空気流れに対する姿勢を決定する変数が多数ありますがピッチ・回転・ヨーのなどの操縦変数をトリム条件として解析ケースを作成・実行します。
解析の結果得られたモーメントや動圧・モデル長などから安定性(CX、CY、CZ)、制御係数(CMX、CMY、CMZ)などを評価します。また、空気力が構造復元力を上回る発散圧力を確認することもできます(静的不安定解析)。

フラッター解析(SOL145)

フラッターは空力弾性効果に対する動的特性で、クリティカルな振動の要因となる気流速度を確認することは重要です。構造の変形と空動力の関係は、AICマトリクスで表され、機体のマッハ数に対する気流の非定常性を表す係数で構成されます。Simcenter3Dでサポートする減衰予測はK法、KE法、PK法、PKNL法です。

解析の結果得られたVF、VGカーブによりフラッターが予想される気流速度やその時のモード形状、不安定速度、ラグ根などを評価します。また、実験結果との合わせ込みについてはエレメント毎の調整が可能で、補正係数を構造上に直接マップすることでForceとモーメントの値を補正します。

荷重ケース組合せ・フィルター

航空機設計では様々な飛行条件・操縦に対する荷重ケースが存在し大量のトリム解析を実施・管理する必要があります。荷重ケースの線形組み合わせを効率的に定義し、柔軟な再利用と更新機能・自動化を提供するジャーナリング機能をサポートします。

また、すべてのケースがクリティカルというわけではなく重要なのはどのようにしてクリティカルケースを決めるかということです。Simcenter3Dでは荷重空間包絡アプローチによりすべての結果からクリティカルケースをフィルタリングします(1D、2D凸包、2D境界Box)。

安全マージン

安全率マージンの算定では、局部的分析を大量に行う必要がありますがSimcenter3Dでは、名称や形状寸法などから簡単に選択を自動化できる機能(選択レシピ)やテーブルビューでの結果確認・編集といった便利機能をサポートしています。許容値の算定については以下のアプローチを選択できます。

• トレスカ/Tsai-Hill
• ジョイント法
• 角柱法
• 長方形パネル法
• ユーザー定義