非線形解析

材料のリアルな挙動と部品間の相互作用をモデリング
Horizontal spacer

すべての物理プロセスは、本質的にある程度非線形です。たとえば、ゴムバンドを引き伸ばすと、たわみの増加に伴って引っ張りにくくなります。また、クリップを曲げると、永久的な変形が生じます。このように、日常的に起こる現象の中には大きな変形や非弾性的材料挙動を示すものがあります。非線形挙動を考慮しないと、製品の破壊や安全問題につながり、製造業者が不要なコストを負うことになりかねません。

非線形応答は、大きな変形やひずみ、材料挙動、接触やその他境界条件の非線形性の効果など、システムの特性によって引き起こされることがあります。実際、多くの構造物は、これらの様々な非線形性を併せ持っています。MSC Software社が提供するソリューションでは、複数の業界に渡る用途において、任意または全ての非線形性を持つシステムを正確かつ効率的にシミュレートできます。



MSC Software製プロダクトは、様々な非線形解析に使用されています。
  • 大変形および大ひずみ解析
  • 座屈後解析
  • 塑性および粘塑性
  • クリープおよび応力緩和
  • 非線形弾性
  • 形状記憶合金
  • 粉末治金
  • 超弾性
  • 材料特性の熱的変動
  • 電気-熱-構造連成
 
  • 成形、押し出し、溶接、キュアリングなどの製造プロセス
  • ボルトのモデリング
  • 材料ダメージ
  • 破壊およびき裂伝播
  • 材料磨耗
  • 熱分解および磨耗
  • Multiphysics
  • 一般的な大変位3次元接触
  • 摩擦解析
  • 自動リメッシング
業界別使用例:
  • 航空宇宙および防衛:着陸装置、翼構造、胴体、シールおよびホース、金属板成形
  • 自動車:パワートレイン、タイヤ、シールおよびガスケット、排気システム、ブレーキ、サスペンション、ギア接触、溶接、ジョイントおよびコネクタ
  • 電子:はんだ付け、溶接、落下試験、密封、スイッチおよびコネクタ
  • エネルギー:風力タービン翼、複合材ブレードの破壊、歯車列、パッカー、ブローアウトプリベンタ、シールおよびガスケット、パイプおよびケーシング、溶接部、ドリルビット
  • 重機および機械:ギア、操縦かん、ベルト、ホース、金属加工、ホース圧着、ワイヤー圧着、キュアリング、溶接、押し出し
  • 医療:ステント、カテーテル、ペースメーカー、歯科インプラントおよび人工膝関節、補綴学、筋肉および線維、ベッド・車椅子などの病院用機器
  • 鉄道:横転安定性研究、構造物部品、溶接、ジョイントおよびコネクタ
  • 造船:構造解析、リベット打ち、ボルト、溶接、密封
Twisting of a beam


Bending of a plate stiffened
with beams
 

構造の剛性が、受ける変位に依存している場合、幾何学的非線形性と呼ばれています。幾何学的非線形性は、荷重が作用する固定支持板の硬化、および細長い構造または構成要素での座屈または飛び移り現象などを考慮します。このような幾何学効果を考慮しなければ、コンピュータシミュレーションは実際の構造挙動の予測に失敗することがあります。

Sheet drawing


Orthodontic archwire made of
Nitinol shape memory alloy
 

材料非線形性は、材料が非線形応力-ひずみ(構成)応答を示すための機能を指しています。弾塑性、超弾性、圧壊、き裂は良い例ですが、粘弾性または粘塑性(クリープ)などの温度および時間依存効果も含まれます。必ずではありませんが、しばしば材料非線形性は、内部分解のフォームによって、力の増加が適用されると構造応答の緩やかな弱化によって特徴付けられます。

Friction clutch


Cylinder head joint and gasket
 

高弾性成分、または複数の構成要素から成る構造アセンブリのいずれかを考慮すると、進展型変位は、自己または構成要素間での接触の可能性を生じさせます。これは、境界条件や「接触」非線形性として総称される幾何学的非線形硬化の特定クラスに特徴付けられます。境界条件非線形性では、2つ以上のパーツが接触または初期接触から分離した場合、構造またはアセンブリの剛性が大幅に変更されます。例として、ボルトによる結合、歯付きギア、およびシールまたは閉鎖メカニズムの異なるフォームなどが含まれます。

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