伝熱・構造連成解析ソフトウェア ASU/V-Struct | 株式会社先端力学シミュレーション研究所

ASU/V-Structの解析手法

ASU/V-Structは、国立研究開発法人理化学研究所にて開発された「静的陽解法ソルバー」をベースとしています。

塑性加工以外の非線形構造解析分野では、「静的陰解法」が主流ですが、非線形材料を使用した大変形解析や非線形(材料、幾何、接触)・熱の絡む問題に対し、静的陰解法で解析する場合には、時として上記問題が解決できず、解析途中で計算が収束せずに解析結果が得られないことがあります。

また、動的陽解法で解析する場合には、上記問題が解決でき解析結果が得られますが、製品の振動が解析結果に含まれることによって、精度が低下することがあります。

そこで、精度を保つためにRmin法を採用し、安定的に解析結果を得ることを可能とした解析手法が『静的陽解法』です。

解法	静的陽解法 Explicit Static	静的陰解法 Implicit Static	動的陽解法 Explicit Dynamics
解く方程式	静的釣り合い式	静的釣り合い式	運動方程式
解の安定性	安定	収束しないことがある	安定
ステップ増分の大きさ	小さい	大きい	非常に小さい
スプリングバック計算	可能	可能	困難
特徴	・安定した精度だが、収束計算を行わないため、精度は静的陰解法の方が上。・減衰定数を設定する必要がない。	・収束計算を行うため、解析精度は高い。・塑性加工以外の非線形構造解析では主流。・減衰定数を設定する必要がない。・収束計算が発散し、解が求まらないことがある。	・動的シミュレーション特有の減衰定数を適切に設定する必要があるため精度は低い。・応力振動が発生する。・スプリングバック（除荷）は他の解法に切り替える必要がある。

製造プロセスにおける様々な課題に対応するため、接触解析(剛体および変形体)、伝熱、接触熱伝達、面圧境界など、ASTOMのCAE要素技術を惜しみなく盛り込みました。

親しみやすいスタンダードな操作感の専用プリポストGUIを標準装備しています。初心者からベテランユーザーまで生産性の高い環境をご提供致します。メッシャー内蔵なので設計CADデータから解析をスタートできます。

ホースの製造工程では、内側の金具(金属)と外側のパイプホールド(金属)でホース(樹脂やゴム)を挟み込んでカシメる事で、圧力を保持しながら金具とホースを一体化しています。

ホースの性能はカシメ性能が重要となります。性能向上のためにはカシメ部に発生する応力、面圧、変形等を定量的に評価する必要がありますが、これらを実験で測定することは困難です。

本事例では金型の押込み深さを変えた場合における下記の量の変化を解析しました。

カシメ工程でのミクロ的な挙動を理解することで、現状形状の良い点と改善点を把握することができました。

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ホース品質を左右する「カシメ加工」にCAEを活用日本ハイドロシステム工業株式会社(JHI)様

プレス成形シミュレーションの計算精度は日々向上しており、シワやワレの評価においては大きな成果を得ています。一方で、形状凍結性によるスプリングバックについては、まだ多くの課題が存在します。

現状のプレス成形シミュレーションでは、金型を剛体として扱い、たわみは考慮されていません。しかし、実機プレス加工では成形時に非常に大きな荷重が加わるため金型たわみが生じ、上型と下型のクリアランス量が変化することによって、被加工材への型当たりや面圧が場所によって異なります。

本事例では、自動車フロアインナー部品を対象にプレス成形シミュレーションに金型の変形を取り込んだ金型たわみの解析を行いました。

自動車用ヘッドライニング（天井材）の素材は自動車外板のような金属材料とは異なり粘弾性材料を含む多層の積層体のため、プレス成形は複雑な非線形現象が重なるプロセスとなります。

解析精度や収束性の問題で、従来の動的陽解法や静的陰解法などの解析手法では再現が困難です。

本解析事例は、ASU/V-Structを用いて自動車用ヘッドライニングのプレス成形プロセスの解析を実施し、基材破断・表皮シワの発生の評価を行った事例です。

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自動車用ヘッドライニング成形プロセス改善のシミュレーション技術を実用化　河西工業株式会社様