今月号は、「水素爆発・爆風・水中爆発」、「超音波ボンディング」、「積層造形」のコラムを紹介いたします。ぜひご覧ください。
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2024年7月11日 編集委員
トランスシミュレーションでは、「事業や産業の領域を超えて、データを掛け合わせる」、「AI、シミュレーション、IoTなど、テクノロジーのジャンルにとらわれずに組み合わせる」など、目的や課題に合わせて、より自由なカタチで最適解を目指すのが「トランスシミュレーション」です。
弊社では、随時Trans Simulation最新事例をご紹介していきます。
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可燃性ガスや爆薬の爆発やそれに伴う破片飛散現象、航空機や徹甲弾の高速衝突による構造物の大変形・破壊現象は、基本的にマイクロ秒オーダーからミリ秒オーダーの短時間現象であり、人間の感覚では「あっ」という間の出来事になります。その短時間の中で物体が複雑に大変形するのみならず、物質の状態(気体・流体・固体)が変化しつつ、さらに力やエネルギーのやり取りをすることになります。この現象を数値シミュレーションで解くことは簡単なことではなく、長年の経験と実績を持つ専門の解析ソフトウェアを導入する必要があります。衝撃解析コードは衝撃現象の解明を目的とした数値解析プログラムであり、その元祖は1950年代に米国で開発されました。これを核として継続的に高速衝突および爆発解析に有効な解析手法が開発され、成長過程でいくつかの衝撃解析コードに枝分かれした経緯があります。さらにそのうちいくつかは現在も商用ソフトウェアとして活躍していますが、そのうち特に高速衝突・爆発解析を得意としたものが衝撃解析ソフトウェアANSYS Autodynです。今回はこのソフトウェアを使用した代表的な爆発現象の解析事例をいくつか紹介します。それぞれの事例のモデル化方法、解析結果動画については最下のリンク先に掲載していますので、ぜひご覧ください。・・・
爆風を受ける鉄筋コンクリート構造物の変形および破壊状況
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https://www.engineering-eye.com/rpt/column/2024/0711_impact-safety.html
超音波ワイヤーボンディングとは、半導体チップの電極部(ボンディングパット)と、リードフレーム及び基板上の導体などとの間を金、アルミニウムなどの細いワイヤーで接続する方法です。
電子部品や半導体デバイスの接合に用いられる技術で、溶着時間の短縮、ランニングコストの低減、環境にやさしい、装置が小型で比較的安価という特徴があります。
その一方、ボンディングは、加熱・振動・固定などの各パラメータのふるまいがミックスされた状況で結果が出てくるため、環境や使用しているツール(金線、キャピラリ)で全く異なったパラメータになってしまいます。このため、最適なボンディングの条件決定は、現状では、経験をもとに、何度も実験を繰り返して条件を決定しています。
本稿では、超音波伝搬解析ソフトウェアComWAVEを用いて、最適なボンディング条件の評価を行った事例を示します。・・・
80kHz駆動
160kHz駆動
チップにかかるミーゼス応力のスナップショット(上図:80kHz、下図:160kHz)
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https://www.engineering-eye.com/rpt/column/2024/0711_ultrasonic-electromagnetic
.html
レーザ粉末床溶融結合法(LPBF)に代表される金属積層造形プロセスにおいては、温度分布、溶融池形状、欠陥の予測を精緻に予測することで、造形条件を最適化することが求められます。熱力学計算ソフトウェアThermo-Calcは、CALPHAD法に基づいた状態図計算からその発展を始め、現在では拡張モジュールの追加によって冶金プロセスや積層造形プロセスなどの様々な計算に役立てられています。ここでは、今夏リリースされたThermo-Calc2024bで可能となった、積層造形プロセス向けの新しい解析機能をご紹介いたします。・・・
SUS316L溶融池の温度分布(左図、右図)および流速分布(右図)
(熱源の出力P=60W、走査速度v=400mm/s)
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https://www.engineering-eye.com/rpt/column/2024/0711_material.html
2024年7月11日発行
伊藤忠テクノソリューションズ株式会社
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