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Simcenter 3D 材料解析

エネルギー効率を上げるための軽量化が各産業界で進んでおり、設計・製造方法が大きく変わろうとしています。

最適化による形状改善や新素材の開発など様々な場面でCAEが活用されています。
Simcenter 3Dではマクロとミクロの視点から複合材評価を強力にサポートします。
積層素材については厚さ方向のレイアップと層間の締結によって表現できる場合もありますが、一般的にはより複雑で 層内の物質形状や素材構成などを考慮する必要があります。
ミクロ構造の物性を均質化してマクロモデルに適用し、マクロモデルでの解析をミクロモデルに反映して評価します。

ミクロとマクロの連成 (マルチスケール)

粒子や繊維の体積比率や物性、繊維方向、ボイド密度といったミクロ構造を局所的に平均化しモデル全体の挙動を求めます。
マクロ解析とミクロ解析は強連成解析として同時に行われます。局所的な変化が進展するようなき裂・粘弾性化・酸化といった現象への活用が期待されます。
ミクロ構造の平均化はRVE (Representative Volume Element) 法と呼ばれ、物性が均一とみなせる最小ボリュームを定義します。形状・材料・拘束条件から剛性を算出してマクロ解析の材料として使用します。
Simcenter 3Dではミクロモデル(RVE)にいくつかのフォーマットがありますが、ユーザーが独自にモデリングしたFEMモデルをRVEとして使用することもできます。

仮想試験

RVEモデルを使用して 材料を評価することで実験の回数を減らすことができれば、時間と費用のコスト削減につながります。

Simcenter 3Dでは、材料強度と損傷予測について 一般化された複合材料モデルを利用する事で簡易的な仮想試験による強度評価をご提供します。
降伏後の剛性減衰をいくつかの降伏モデル・非線形モデルで表現し、接触・粘着を設定することで き裂進展を模擬できます。
一般化された複合材料モデルを使用するメリットは、非線形性による解析時の非収束を低減できることです。設計の早い段階で 解析結果から多くの可能性を得ることができるのは大きなアドバンテージです。

また、材料開発と製品設計・解析を一つのプラットフォーム上でシームレスに行うことで製造プロセスのスピードは一気に加速します。