複合材料シミュレーションおよび最適化

Altairは、積層複合材、短繊維強化複合材および粒子強化複合材で成形された、複合材構造部品やアセンブリの設計・解析・最適化のための包括的なツールセットを提供しています。

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超軽量電動飛行機の開発 軽量飛行機メーカーであるACENTISS社は、Altair HyperWorks製品群を使用して超軽量電動飛行機を開発しました。特筆すべき点のひとつは、主翼の複合材最適化です。 Read the ACENTISS Case Study
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Specialized社はAltair HyperWorksを活用しツール・ド・フランスでステージ優勝 Specialized社がS-Works Vengeフレームの空力性能解析および最適化を実施することで、軽量化および構造効率を改善した事例をご覧ください。

Altairは、複合材設計および解析のための包括的なツールを提供しています。

  • 短時間でコンセプト設計を開発: OptiStructで複合材の積層構造を効率良く最適化し、軽量化と高強度化を実現可能

  • HyperMeshで複合材モデルを効率良くセットアップし、HyperViewで主要な有限要素ソルバーの結果処理を実行

  • OptiStructで構造性能、RADIOSSで衝突・衝撃性能を素早く解析

  • Multiscale Designerにより、複雑な複合材のマイクロメカニクス応答や寿命予測を評価

  • Altairの専門知識を活用Altairの製品設計における30年の経験により、複合材構造の設計、解析、最適化を支援

  • Altairパートナーアライアンスを通じて機能を追加: マイクロメカニクス解析、破壊モデリング、詳細な応力解析、射出成形シミュレーションに対応したパートナーアプリケーションが使用可能

Quote
「コンセプト最適化プロセスにより、キャビン製造において目標重量より42%の軽量化を実現しました」

ThyssenKrupp Elevator 


事例を読む


ギャラリー

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HyperFormの複合材成形機能 複合材料におけるOptiStructを用いた最適化プロセス プライの配向角および積層構造を3次元可視化(HyperMesh) フリー形状最適化結果のポストプロセッシング(HyperView) 複合材主翼におけるバードストライクによる損傷評価(RADIOSS) 航空機ドアフレーム構造における重量・性能比較 ドイツManz社のFiber Patch Preforming Process(FPP)におけるOptistructの適用 ETS大学におけるCクラスカタマラン用ヨットの開発
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複合材料におけるコンセプトデザイン

OptiStructを用いた複合材設計では、非常に多くの設計変数を効率的に操作でき、最適な複合材構造の開発が可能なため、性能および安全仕様を満たす複合材の詳細構造が短時間で設計可能です。

  • プライ端部と積層部の最適な位置を決定

  • プライ切り取りパターンの開発

  • 最適な積層構成を定義

Anaglyph社のCoDAを使用することにより、コンセプト設計における複合材、ビームおよびプレートのサイズ、板厚、支持条件などを解析し、詳細検証における条件を絞り込むことができます。

モデルセットアップと結果の可視化

複合材の有限要素モデルを作成して評価する際には、プリポストプロセッシングに複合材特有の機能が必要となります。それらの機能は、主要な有限要素ソルバーに対応しているHyperMeshとHyperViewを使用することにより、大変効率良く処理することができます。

  • 積層構成定義の効率的な作成

  • 有限要素モデルにおける積層構成、プライ配向角、ドレープによる配向角のずれを可視化

  • 要素セットに積層構造を効率的に割り当てる強力なマッピング機能

  • Result Mathにより、積層板またはプライのレベルにおける高度なポストプロセッシングが実行可能

解析

静的荷重、動的荷重、および熱荷重条件下における線形・非線形構造問題の解析はOptiStructで、動的荷重条件下で非線形性の強い問題の解析はRADIOSSで実行でき、それらの結果の確認と処理はHyperViewで行うことができます。

  • 複合材構造物の剛性、強度、耐久性、安定性を解析

  • 標準およびユーザー定義の破壊モデルを用いて、層間剥離、亀裂進展および繊維 / 樹脂の破壊を解析

  • 複合材衝撃性能の把握が可能

HyperWorksユーザーはAltairパートナーアライアンスを通じて、さらなる複合材解析ソフトウェアを使用できます。

  • Componeering社のESAComは、は、複合材積層構造におけるコンセプト設計や設計初期段階から、高度な分析が必要とされる最終検証に至るまで、広範囲にわたって適用可能な複合材解析および設計のためのソフトウェアです。ESACompはソリッドラミネートやサンドイッチラミネートに対応した多彩な解析機能やマイクロメカニクス解析機能を備えています。また、HyperWorksとの連携機能を使用することで、ESACompを使って高度な破壊判定基準を構造物に適用したり、破壊結果のコンターをHyperViewまたはESACompの板厚プロットで可視化したりすることが可能です。

  • Anaglyph社のLAPは、面内荷重および面内モーメントを受けるあらゆるタイプの積層複合材の解析に使用されています。LAPでは、設計初期段階においてまず目的に合わせて積層順を決定し、有限要素法など他の手法と組み合わせて複合材コンポーネントの解析を実行します。その後、層ごとに挙動を検証することで設計最適化を行います。

  • Airbus Defence & Space社のSTRENGTH2000®は、強度 / 安定性解析を実行し、航空宇宙産業における認証目的のための応力レポートを作成するツールボックスです。様々な業界や標準規格に準拠するために実施している金属および複合材構造の強度 / 安定性評価が、STRENGTH2000®により、短時間で実施可能となります。

  • ESRD社のStressCheckは、包括的な有限要素解析ソフトウェアツールで、線形解析、マルチボディコンタクト、幾何学的や材料の非線形性、モーダル / 座屈解析、破壊メカニクス、積層複合材解析、および温度依存性材料特性を有する材料や放熱などの定常伝熱解析など、高度な解析をサポートしています。

マイクロメカニクス

Multiscale Designerは、様々なスケールレベルにおける複合材構造のモデリング、シミュレーション、不確かさの定量化、最適化が可能で、マイクロメカニクス / ミクロ構造最適化および寿命予測などのソリューションを提供しております。

  • 体系的なモデル縮退テクノロジーにより、複雑なモデルを簡略化

  • スケールレベルの違いを数学的に厳密に処理し変換

  • パラメトリックなユニットセルモデルの拡張可能なライブラリを搭載

  • ジオメトリおよび材料の不確実性を確率論的にコンポーネントの不確実性に変換

HyperWorksユーザーはAltairパートナーアライアンスを通じて、さらなる複合材解析ソフトウェアを使用できます。

  • PART Engineering社のConverseでは、射出成形シミュレーションと構造解析との間に生じるギャップを埋めることができます。射出成形による短繊維強化材料部品の剛性と強度に関する信頼性を大幅に高めるとともに、金型およびインサートの熱的 / 機械的挙動に関してより現実に近いシミュレーションを可能にします。短繊維強化プラスチックの繊維配向度に依存する異方性材料データを考慮した、OptiStruct向けの材料カードの作成も可能となっております。

  • CEDREM社のKTex Familyは、繊維レベルのスケールで複合材をモデル化するための専用ツールセットです。KTex Familyは、複合材における加工プロセスの計算や、織物の機械特性を自動計算したりできるほか、RADIOSSやOptiStructに関連するカードを作成することも可能です。

  • MultiMechanics社のMultiMechは、複合材構造のマルチスケール有限要素解析のためのソフトウェアパッケージです。陰解法 / 陽解法有限要素法の双方向連成ソルバーやマルチスケール有限要素モデルジェネレーターなどを備えています。

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Multiscale Designer Multiscale Designは、モデリング、シミュレーション、試験、確率的定量化、複合材とその構造物の最適化をシームレスに統合するソフトウェアです。 さらに、複合材とその構造物については、空間的および時間的なモデル化の複数段階の詳細度(マルチスケール)を扱うことが可能です。 Learn More
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ESAComp ESAComは、 積層複合材の解析や設計検討に使用可能なソフトウェアで、設計初期段階のコンセプト検討から高度な分析が必要とされる最終性能評価までの実施が可能となります。 Overview Video | Learn More
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