MSC Nastran組み込み型Fatigue

Integrated Fatigue Simulation
疲労ソルバーをMSC Nastranに取り込み、重量だけでなく、耐久面からも製品設計を最適化

たいていの構造物は使用中に繰り返し荷重を受けることが多く、設計者は早期に壊れてしまわないよう気をつけて設計しなければなりません。早期に壊れてしまう製品は保証費用を増やし、マーケットシェアを減らしてしまうため、破壊解析や疲労解析は製品開発においてたいへんに重要なパートとなります。しかし、設計における重要な要素だと認識される一方で場当たり的な対応や、構造解析後に疲労解析が実行されるといった非効率的な手順で実施されるため、開発時間とコストの増大を招いています。

MSC Nastran組み込み型Fatigue(NEF)は、疲労解析機能をMSC Nastranに組み込んだ革新的な疲労解析モジュールです。実際、応力解析と疲労解析をひとつのジョブで同時に実施することができます。これはすべての応力解析を終えたのちに疲労解析を行うというGUIベースの疲労解析プロセスに比べ、大きな進歩といえ、NEFはエンジニアが製品寿命を延ばすための豊富な新しい機会を与えてくれることになります。

    機能:

  • S-N(応力寿命)
  • ε-N(ひずみ寿命)
  • クリティカルプレーン法を用いた多軸応答
  • 100スレッドまでの並列処理
  • 1回のジョブ実行で複数の疲労解析が可能

Capabilities:

疲労解析の高速化を実現


Fatigue analysis of a wheel carrier. Nodes:325k, Elements: 200k, 8 Load Sources
 

MSC Nastran組み込み型Fatigue(NEF)を用いることによってなぜ、疲労解析が早くなるのか多くの理由がありますが、ここではそのうち主な2つの理由をご紹介します。

  1. 従来の方法は有限要素解析の結果をとりだし、転送し、疲労解析プログラムに送るという行程が含まれていました。残念ながら、この方法では多くの計算リソースと解析時間が必要となり、解析速度に大きな影響がありました。NEFでは疲労解析は有限要素解析と同時に実行され、時間と手間を削減し、解析精度を上げることができます。ある解析では、従来の方法で8時間かかった計算がNEFでは38分で実行できました。 [Source]
  2. MSC Nastranの中で疲労解析を実行するので、有限表素解析と疲労プログラム間での多くの中間ファイルの転送にかかるコストと時間を節約することができます。疲労解析を単純化することで、計算リソースを節約することができ、その結果、別の解析の実行も可能になり、生産性も向上します。例えば、ある疲労解析では191ファイル必要なものが、NEFではわずか2ファイルで実行きました。 [Source p.62]

製品寿命を最適化し、併せて製品重量を軽くする


Initial Shape: Mass=15.5kg, fatigue life=105.52 cycles
Optimized Shape: Mass=13.5 kg, fatigue life= 108 Cycles. Design changes led to a 13% savings in mass and an increase in fatigue life
 

MSC Nastran組み込み型Fatigue(NEF)を活用することで、求められる耐用年数を確保しつつ製品のムダを最小限に抑えることができます。MSC Nastran内部で疲労計算を行う機能は設計最適化(SOL 200)にまで拡張されました。モデルは疲労寿命を考慮に入れながら、重量といったほかの製品性能を上げる条件を最適化するかもしれません。複数のモデルを考慮して最適化を行う必要があるときは、MSC Nastranのマルチモデル最適化機能を併せて使用するかもしれません。設計最適化解析の後でその設計の検証を行う必要がなくなるため、より早く、本当の意味で最適化されたモデルを提供します。