コラム:製造・構造
科学・工学技術部 複合材技術課 津田 徹
[2016/04/15]
疲労は、材料の降伏点より小さい荷重の繰り返しによるダメージの蓄積のプロセスであり、き裂の発生と進展に分解できます。疲労は、機器の構造設計者らにとって非常に重要で未だにチャレンジングな問題です。ここでは、ランダム振動下での疲労寿命の評価法について簡単にご紹介します。
このランダム振動下で疲労寿命を評価する場合、一般に、時間領域で計算する手法と周波数領域で計算する手法を選択することができます。時間領域で計算する過渡応答解析では、実働荷重を時系列波形として直接与え、解析結果として得られた構造物の評価対象部の応力の時系列波形に対し、レインフローなどの信号処理により応力振幅と頻度分布を求め、これに材料疲労特性曲線(S-N線図)とこれにマイナー則を適用して疲労寿命が求められます。しかしながら、この手法は、通常、非常に長い時間を時々刻々とシュミレートすることになるため、余り現実的ではありません。
弊社が取り扱っている製品では、LS-DYNAおよびSIMULIA fe-safeにて、ここでご紹介したランダム振動下での疲労寿命の評価を行うことが出来ます。 LS-DYNAでは、NVH (Noise,Vibration,Harshness) の計算機能として周波数応答解析、ランダム振動解析、ランダム疲労解析、応答スペクトル解析、音響解析が可能で、振動編のトレーニングコースも新設しましたのでご活用下さい。
汎用非線形構造解析シミュレーションツールLS-DYNAについてはこちら
http://www.engineering-eye.com/LS-DYNA/index.html