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Company:

IDEA INC.

Products:

Dytran
MSC Nastran
Patran

Industries:

Heavy Equipment
Shipbuilding

Overview:
概要  この論文は、津波サバイバルカプセルの設計、工学、および検証におけるMSCソフトウェアの使用を概説しています。津波は世界中の135カ国の沿岸地域社会にとって絶え間ない脅威となっています。2004年12月、インドネシアのスマトラ島西岸でマグニチュード9.1の地震が発生しました。この地震により、津波は最大30メートル(98フィート)まで上昇しました。津波はおよそ23万人の命を奪いました。日本の仙台市では、2011年3月、マグニチュード9.03の地震が発生し、40.5メートル(133フィート)の高さに達した津波が発生し、およそ2万5,000人の命を奪いました。  日本気象庁による将来の東京湾南側の地震・津波事故の予測では25万人を超える犠牲者となっています。津波にさらされる沿岸の総人口は250万人を超えています。  そのような自然災害で、このような数の人々を失うことは、医学、深宇宙探査、ナノテクノロジ―などの科学的なブレークスルーの時代において、正当化できません。したがって、サバイバルカプセルは、このリスクの一部を軽減し、これらの地域の人々に代替選択肢を提供する試みです。  津波イベントは非常に危険な環境であり、大きな物体の衝撃、鋭い物体の貫通、動的な衝撃、衝撃および熱などの荷重ケースに耐えなければならないように構造に多くの重要な厳しい要求を提示します。  これらの条件を正確にシミュレートするために、IDEA Internationalはさまざまな航空宇宙関連プログラムで毎日運用している、MSCソフトウェアを使用することを選択しました。カプセルの解析のために、NASTRAN、DYTRANおよびPATRANを利用しました。
Results Validation:
解析と試験の相関 壁面衝突の相関について  剛体壁とサバイバルカプセルとの衝突を、DYTRANを用いてシミュレートしました。カプセルは、全占有重量で17.3mphの初期速度に設定されました。シミュレートされた変形が21.59×17.78cm平らな領域によって図8に示されています。  サバイバルカプセルを試験するために、10フィートから落下させて、コンクリート床に17.3mphで衝突させました。この落下は、図8に示すように、19.5×22.5cmの恒久的に変形した平らな領域を生じさせました。  恒久的に変形した領域の面積は、シミュレーションモデルと比較した場合、試験品で14.2%大きくなりました。この差異は許容範囲内ではありますが、DYTRANモデルにドアをモデル化することによって、より密接な相関が得られた可能性があります。ドアがなくても、ドアの切開部は自由に圧縮でき、カプセルの永久変形を軽減することができます。 貫通の相関について  短い剛体棒に衝突するカプセルをシミュレートするために、重い剛体棒を固定された平板に突き刺さるように発射しました。棒は、運動量伝達が固定棒に当たる可動カプセルと同等であるように、カプセルと同じ質量を有するようにモデル化されました。DYTRANで実施されたシミュレーションによれば、カプセルは、5mphで剛体棒に直撃した後で、深さ22.4mmの衝撃窪みを残します。図10に変形を示します。  さらに、シミュレーションでは、剛体棒に15mph以上の速度で衝突すると、カプセルが貫通することが示されています。テスト結果は、これらのシミュレーションが控えめであることを示しています。図11は、16.29cmからの落下試験(4mphに相当)の結果を示し、7.38mmの永久変形を生じました。  テストとシミュレーションの違いは、いくつかの要因によるものです。第1に、カプセルを所望の衝撃ゾーンに正確に落とすことが難しい課題でした。したがって、すべての衝撃試験は、パネルのたわみを減少させる硬いフレームの近くで発生しました。また、カプセルシェルは湾曲しており、シミュレーションモデルが移動する棒エネルギーのすべてを吸収するところで、剛体棒がかすめることを可能にします。さらに、シミュレートされたプレートは、半球が加工されひずみ硬化し延性が低下したにもかかわらず、理想的な材料条件を使用します。シミュレーションとテストとの間の相関が低いにもかかわらず、シミュレーション貫通法は控えめであり、将来の設計の繰り返しに使用できることが確認されています。
 
 
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Company:

Nampak

Products:

Dytran

Industries:

Packaging

Overview:
高いサービスレベル、技術サポート、競争力のある充填システム、そして最終的にはコストの削減につながるトータルパッケージングソリューションは、Nampak社の特徴です。Nampak R&Dは、パッケージング業界における技術リーダーシップの地位を維持するために、MSC.Softwareの高度なシミュレーション技術に投資してきました。
Challenge:
この技術を使用して、Nampak R&Dは特定の負荷条件下で流体充填ボトルの挙動を理解するための調査を最近実施しました。有限要素解析(FEA)の技術を使用してボトルの挙動をシミュレートし、解析結果を実験室で試験したボトルと相関させました。流体充填ボトルシミュレーションを解決するこの手法は、比較的新しいFEA法であるため、FE予測結果と物理的実験データとの間のパーセンテージの差に関する利用可能なデータはありませんでした。
Results Validation:
シミュレーションに流体、空気、ボトルを含めることができるため、NampakはMSC Dytranをシミュレーションに使用しました。35gの質量を有する一般的な1リットルのPETボトルを解析のために選択しました。ボトルのトップローディングは、ボトルの破損点まで実施されました。この研究では、ボトルの破損は、圧縮変位の増加に伴って抵抗性負荷が低下する点として定義されました。動的な挙動や、ボトル内の水量と空気量の影響を考慮に入れるように設計されており、様々な速度がソリューションの精度に影響するかどうかを確認するために、MSC Dytranシミュレーションでは、2つの異なるトップロード速度を使用しました。MSC Dytranモデルは、(デフォルトでは)水がボトルの側壁に及ぼす静圧効果を考慮していないので、この静水圧を考慮して(設定を追加し)3番目のモデルを実行しました。 すべての物理的検査が実施された後、破壊点はボトルネックにあることが明らかになりました。FEモデルは、物理的に試験されたボトルと全く同じ場所で破壊が起こると予測しました。3つの異なるMSC Dytranモデルはすべて、テストされた値の8%以内で正確なトップロード破壊予測をします。最も正確なモデルは、試験結果からわずか3%の誤差で、ボトル内の静水圧も含むものでした。シミュレーションのトップロードを異なる速度で実行した結果は、結果に大きな影響を与えませんでした。この研究の結果は、MSC Dytran充填ボトル解析と物理的な実験室試験データとの間に良好な相関があることを示唆しています。どのようなFEモデルでも、材料特性、厚さ、および幾何学的形状には常にある程度の不確実性が存在します。この研究の結果に基づいて、FE予測と実際の物理的検査との間に10%の許容誤差が合理的であることが示唆されます。Nampak R&DのカスタマーソリューションセンターのプロジェクトマネージャーであるMartin Sheen氏は、シミュレーションがどのようにプラスチックボトルの設計と製造における重要な要素になっているかについて説明しています。「MSC Dytranは、ペットボトルの設計において重要な要素として確立しています。コストのかかる金型製造に先立ち、提案された設計について信頼できる充填ボトル解析を行うことができました。これにより、お客様は当初の設計に自信を持っているだけでなく、原材料の節約につながる肉厚の最適化が可能になり、生産コストを削減できます。」と述べています。
 
 
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Company:

Products:

Dytran
Patran

Industries:

Aerospace
Defense

Overview:
本研究では、MSC Dytranを用いた陽解法有限要素解析により、土壌や堅い地盤に低速衝突する小型無人航空機の胴体着陸を調査しました。砂利、アスファルト、セメント、草および硬質土壌に胴体着陸する小型無人航空機は、人間のコントロールを超える突風などにより、着陸中に低速衝撃を受ける可能性があります。したがって、この研究の主な目的は、低速衝撃による荷重が航空機の構造に及ぼす影響を調査し、設計プロセスに貢献することでした。小型無人航空機の低速衝撃解析は、胴体と胴体―翼の組み合わせに、内部補強を施したものとしなかったものを別々に行い、異なるサブ構造を解析モデルに追加する効果について検討しました。胴体と後部テールブームの間は実際の飛行試験での不時着のために頻繁に耐えていましたが、そのことをあらかじめ予測することができず、ダメージゾーンは陽解法有限要素解析によって位置が特定されました。陽解法有限要素解析による著しい破壊領域の特定は、設計改善のために貴重な情報を提供しています。
Challenge:
この研究の主な目的は、低速衝撃による荷重が航空機の構造に及ぼす影響を調査し、設計プロセスに貢献することでした。
Solution:
MSC Dytran、Patranの導入
Results Validation:
下の図は、堅い地面に着陸する内部補強材を持たない胴体のシミュレーション結果の例を示しています。フォン・ミーゼス応力の等高線と変形後の胴体形状は、衝突後約0.04秒後を表示しています。内部補強材が存在しないため、地面に向かって大きく変形しました。このような変形は、航空機が停止するまで着陸中に翼が地面に接触してはならないので、胴体着陸をする無人航空機においては非常に危険です。
Benefits:
MSC-Dytranシミュレーションにより、チームがテールブームにおける損傷領域のおおよその位置を予測して設計することができました。下の図は、テールブームに蓄積されたストレスを示しています。予想される応力蓄積の位置は、不時着後に観察された実際の損傷領域とほぼ一致しています。MSC-Dytran陽解法有限要素解析による損傷領域の予測は、テールブームにおける設計改善に有益な情報を提供しました。
 
 
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Company:

Products:

Dytran

Industries:

Automotive

Challenge:
サイドカーテンエアバッグは、自動車衝突時の車外放出や重傷の可能性を低減する能力を実証しています。これらの新しいタイプのエアバッグを開発しているエンジニアは、仮想製品開発ツール(VPD)の支援を受け、エンジニアがエアバッグのメカニズムと動的な膨張をより完全に解析できるようにします。自動車安全装置の世界最大のメーカーであるAutolivは、MSC.Dytranを使用してガスフローや格納容器の衝撃強さなど、膨張中に発生する動的事象をシミュレートすることにより、サイドカーテンエアバッグシステムを開発しました。
Solution:
MSC.Dytranの導入
Benefits:
「流体の流れ、エアバッグの動的な膨張と、エアバッグの展開との相互作用をモデル化するためにMSC.Dytranをよく使用します。」Autolivの製品アナリスト、Jesse Crookston氏は言います。「このソフトウェアは、物理的メカニズムの詳細を理解すること、そしてコンポーネントの最適化を支援します。例えば、モデルが特定の領域で高いストレスを示し、実験と相関がある場合、モデルのさまざまなバリエーションをテストして、デザインを最適化することができます。」
 
 
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Company:

the Agency for Defense Development (ADD) in Daejeon, South Korea.

Products:

Dytran
MSC Nastran
Patran

Industries:

Aerospace
Defense
Heavy Equipment

Challenge:
ADDは、高速発射体の衝撃に耐える能力について、様々な翼内燃料タンクの設計を評価する必要があります。彼らの目標は、衝突後の残存構造に対して残存強度や構造/フラッタ剛性などの生存率解析を実行するために、衝突による損傷を予測し定量化することです。これは、航空機が安全に基地に戻ることができるように、航空機がどのように飛行するべきかについての理解与えてくれます。これらの目的を達成するためには、発射体が流体を含む構造物に衝突して貫通し、またはその近傍で爆発して爆風を発生させるときに生じる、流体力学的な打ち込みの非常に複雑な現象をシミュレートする必要があります。
Solution:
Patran, MD Nastran, Flightloads, and Dytran
Results Validation:
この結果は、燃料タンクの中央で始まるデトネーションがタンクを膨張させ、最終的にタンクを破裂させることを示しています。これらの結果は、打ち込みの物理学計算と一致し、Dytranが流体力学的打ち込みの複雑な物理現象を正確にシミュレートできることを証明しています。「機体構造を評価するための実弾射撃試験の必要性を減らし、より広い範囲の被害シナリオに基づいて飛行機を基地に戻す戦略を開発することによって、時間と費用を節約する有望な将来をもたらします」とKimは結論づけました。
Benefits:
ADDは、発射体の貫通と爆発によって引き起こされた機体の損傷をシミュレートする能力を実証しました。これにより、必要な実弾射撃試験の量を減らし、はるかに多くの損害シナリオの影響を評価できるようにすることが期待されています。
 
 
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Company:

Products:

Dytran
Patran

Industries:

Aerospace
Defense
Heavy Equipment

Challenge:
かつて、シコルスキーは重要なヘリコプター部品を認証するための高価な鳥の衝突試験プログラムを実行しなければなりませんでした。 これらのテストは、プロトタイプコンポーネントを構築し、非常に精巧なリグでテストする必要があるため、高額な費用が掛かりました。 例えば、テールローターが鳥の衝突に耐える能力をテストするために使用されるリグは、ローター及びゼラチンの発射体を発射するためのガス砲を駆動する正確な速度制御を提供する静圧駆動トランスミッションシステムを使用します。
 
 
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Company:

Products:

Dytran
Patran

Industries:

Aerospace
Defense
Medical Devices

 
 
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Company:

Hitachi Mito Engineering Co., Ltd.

Products:

PICLS

Industries:

 
 
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Company:

Murata Machinery, Ltd.R&D Headquarters, Kyoto, Japan

Products:

scPOST

Industries:

 
 
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Company:

Payette

Products:

scPOST

Industries:

 
 
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Company:

Panasonic Corporation

Products:

scSTREAM | HeatDesigner

Industries:

 
 
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Company:

Nikken Sekkei Ltd

Products:

scSTREAM | HeatDesigner

Industries:

 
 
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Company:

Products:

scSTREAM | HeatDesigner

Industries:

 
 
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Company:

CaptiveAire Systems, Inc.

Products:

scSTREAM | HeatDesigner

Industries:

 
 
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Company:

National Research Institutefor Cultural Properties, Tokyo

Products:

scSTREAM | HeatDesigner

Industries:

 
 
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