マルチスケール解析最適化手法を用いたリバースエンジニアリング@

はじめに

GFRP(ガラス繊維強化プラスチック)やCFRP(炭素繊維強化プラスチック)をはじめとする複合材は、現在では航空宇宙・自動車・スポーツ業界をはじめ、数多くの製品に使用されています。これらは非常に軽量でありながら高い比剛性をもち、耐腐食性など優れた性能を持ちます。また、強化剤と樹脂の比率や強化材の種類および形状などを設計することによって様々な物性値を発現させることができます。しかし、使用状況に合わせて物性値がコントロール可能なことから、様々な種類の複合材料が存在し、鋼材のような決まった規格やデータベースが存在しないのが現状です。また、複合材料の材料特性やそれに使用されている繊維や樹脂の材料特性は完全には公開されていないケースが多く、解析を実施する際の障害となることが多々あります。

そこで本解析事例では、リバースエンジニアリング(逆解析)を使用して、複合材料に使用される繊維の材料物性値の同定について示します。

解析の目的と概要

本解析では複合材料および複合材料に使用されている樹脂の材料物性値が既知であり、繊維の材料物性値が未知の場合に、リバースエンジニアリングにより繊維の材料物性値を同定することを目的とします。

具体的には、均質化手法を用いたマルチスケール解析ソフトであるMultiscale.Simの線形均質化機能を用いて、繊維のヤング率及びポアソン比を変数として、複合材料の異方性弾性物性値を求めます。この時、既知の複合材料の異方性弾性物性値に合うように繊維のヤング率及びポアソン比をANSYS DesignExplorerを用いた最適化計算により同定します。

図.ミクロモデルの形状 

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解析種類

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