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コラム:製造・構造

複合材解析システム Composites Dream Ver3.0の紹介

CAEソリューション営業部 中部・西日本CAE営業課 赤尾 長信

[2018/01/04]

鉄と比べて比重は1/4、比強度は10倍、比弾性率は5倍以上と非常に高い力学的特性を有する炭素繊維は、軽くて強い、軽くて硬い特性を持つことや耐腐食性、耐熱性、低熱膨張率などの機能的特性にも優れることから近年、大型航空機、風車のブレード、高圧タンク、自動車、建設機械など様々な産業界で用いられています。

炭素繊維は、通常、数千本~数万本の繊維を束にした繊維束を樹脂などの母材(マトリックス)に埋め込まれた複合材料(コンポジット)の形で使用されます。繊維方向に大きな強度を有することから繊維束の複合様式は様々で、航空機などでは炭素繊維を一方向に揃えて樹脂を含浸させた材料(UD材)を、角度を変えて積層させ、あらゆる方向に強度を持つ部材として用いられます。一方、様々な形状に成形(賦形)する優位性や、仕上がりの意匠性の良さから織構造(テキスタイル)が用いられ、平織、綾織、朱子織などさまざまな織り方が考案されています。

これらを構成する繊維束の構造スケールをメゾスケール、また繊維束を構成する繊維のスケールをミクロスケール、最終的な部材や製品のスケールをマクロスケールと呼びます。荷重や温度など外力が作用するのはマクロスケールに対してですが、材料の損傷はメゾスケールやミクロスケールで発生しています。炭素繊維複合材の破壊形態は様々で、母材の破断、繊維と母材界面の破壊、積層層間の剥離、繊維の引張破断、繊維束のせん断破壊など、ミクロな損傷がマクロな剛性低下を引き起こすため、マルチスケールでの検討が必要になります。

CTCでは、複合材料の解析システムとして、“Composites Dream”を展開しています。Composites Dreamでは、複雑な織構造(メゾ構造)のジオメトリを作成するモジュール、そのジオメトリ形状から自動でFEMメッシュ分割するモジュール、線形解析、損傷解析、均質化解析、振動解析、重合解析が可能なソルバーモジュールで構成されます。特に重合解析では、マクロ、メゾ、ミクロの3つのスケールモデルを同時に解析するM3(エムキューブ)と呼ぶ解析手法で、ミクロスケールでの損傷がメゾ、マクロでの剛性低下に及ぼす影響を評価できるマルチスケール解析として他のソルバーには無い特徴を有しています。

そんなComposites Dreamですが、2017年10月にVer3.0をリリース致しました。

Ver.3.0では、新機能としてBraid形状(シャフト形状)のメッシュ作成機能、NCF(Non Crimp Fabric)モデル作成機能、不連続繊維生成機能、Direct Michromechanics Method(DMM)によるマルチスケール解析機能等、これまで以上にユニークな機能でお客様のご業務をサポート致します。
Composites Dreamに関する詳しい情報は下記のURLよりご確認いただくことが出来ます。お困りの課題に対する様々なトライアルにもご相談に応じさせていただきますので、是非お気軽にお問い合わせください。

複合材料解析システムComposites Dreamに関する詳しい情報はこちら。

http://www.engineering-eye.com/COMPOSITES_DREAM/index.html
※Ver3.0でリリースする新機能のご紹介も順次WEBページにUPして参りますので、是非ご覧ください。