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nCode DesignLife - Product Options

nCode DesignLife 製品オプション

nCode DesignLifeはCAEベースの疲労および耐久性解析ツールです。DesignLifeはすべての最先端FEコードに対応し、疲労のホットスポットと疲労寿命についての現実的な予測を行います。DesignLifeはアーキテクチャをnCode GlyphWorksと共有しており、実試験データとCAEデ ータを高度なレベルで統合しています。 DesignLifeはGlyphWorksとともに、または別々に購入できます。

重要な機能:

仮想ひずみゲージ – 実験結果と有限要素モデルの結果を比較検証することができます。ポスト処理の段階で、単軸ゲージや3軸(ロゼット)ゲージを目で見ながらFEMモデル上に方向を合わせて貼り付ける機能です。荷重下にある有限要素モデルから時刻歴結果を抽出し、  実際の測定データと直接比較することが可能で、非常に簡単に相関分析を行うことができます。

スケジュールの作成 - 複数ケースを組合せ、一つの負荷サイクルを作成することができます。この機能では、直感的なインターフェースを使用することによって、完全な耐久スケジュールを簡単に作成できます。

信号処理 – データの基本的な操作、解析および表示に関するnCode Fundamentalsの機能が含まれています。

マテリアルマネージャ – 材料データを追加、編集およびプロットできます。一般に使用される多くの材料の疲労特性を含むデータベースも備えています。

Python スクリプト – Pythonスクリプトを使用して、既存の解析機能を拡張する独自の機能で、疲労解析プログラムを最初から作成する必要がありません。企業独自の方式または研究プロジェクトに完璧に対応します。

き裂進展 - FEモデルの指定した箇所に対して、業界標準の手法を用いた破壊力学を適用する機能を提供します。進展則として、NASGRO、Forman、Paris、Walkerなどが組み込まれています。提供されている形状ライブラリから選択するか、独自の応力拡大係数を与えます。

先頭へ

ひずみ-寿命 (EN)

ひずみ-寿命メソッドは、局部的な弾塑性ひずみが疲労寿命を決める、低サイクル疲労など、広範な問題に適用できます。標準E-Nメソッドは、Coffin-Manson-Basquin式を使用して、ひずみ振幅εa および損傷までのサイクル数Nf間の関係を定義します。材料モデルは、一般的なルックアップ曲線を使用して定義することもできます。この場合、平均応力や温度などで整理された複数の材料曲線を補間することができます。

材料モデル

  • 標準EN
  • EN平均多重曲線
  • EN R比多重曲線
  • EN 温度多重曲線

ひずみ結合メソッドまたはクリティカルプレーン解析

応力-ひずみトラッキングによる正確なサイクルポジショニング

目標寿命までの逆算

多軸損傷モデル

  • Wang Brown
  • Wang Brown(平均応力補正あり)

 平均応力補正

  • Morrow
  • Smith Watson Topper
  • 多重曲線補間

塑性補正

  • Neuber
  • Hoffman-Seeger
  • Seeger-Heuler

多軸評価

  • 2軸
  • 3D多軸
  • 自動補正

応力-寿命 (SN)

応力-寿命メソッドは、主に公称応力が疲労寿命を決める高サイクル疲労(長寿命)に適用されます。平均応力または温度など複数の材料データ曲線を補完する機能など、SN曲線を定義する広範なメソッドを備えています。応力勾配および表面仕上げを反映するオプションも用意されています。Pythonスクリプトは、非常に高い柔軟性を備え、独自の疲労メソッドおよび 材料モデルを定義できます。

材料モデル

  • 標準 SN
  • SN 平均多重曲線
  • SN R比多重曲線
  • SN Haigh 多重曲線
  • SN 温度多重曲線
  • Bastenaire SN
  • Pythonスクリプトを使用したカスタムSN

応力結合メソッドまたはクリティカルプレーン解析

目標寿命までの逆算

平均応力補正

  • FKMガイドライン
  • Goodman
  • Gerber
  • 多重曲線補間

応力勾配補正

  • FKMガイドライン
  • ユーザー定義

多軸評価

  • 2軸
  • 3D多軸
  • 自動補正

Dang Van

Dang Van は多軸疲労限度基準で、複雑な負荷条件での耐久限界を予測する手法です。この解析の結果は、疲労寿命ではなく安全係数として示されます。

  • 引張およびねじり試験より計算された材料パラメータを使用。
  • 加工の影響は無負荷状態のコンポーネントの相当塑性ひずみで考慮できます。

 ダウンロードできます:

ホワイトペーパー: Taking into Account the Forming Process in Fatigue Design Computations

安全係数

安全係数オプションは応力に基づく安全係数の計算を可能にします。この手法は、クランクシャフト、カムシャフトそしてピストンのようなエンジンやパワートレインコンポーネントの主要な設計基準として広く利用されています。

  • 出力は、このS-Nをベースにした手法用に線形応力か線形ひずみとなる。
  • 材料出力は、標準的な平均応力補正かユーザー定義のHaigh線図を使用して耐久性を評価する。
  • 完全な有限要素モデルからの応力は単一解析プロセスで解析される。

ウェビナー: Powertrain and Safety Factor Analysis in nCode DesignLife

スポット溶接

スポット溶接オプションを使用すると、薄いシートのスポット溶接の疲労解析ができます。このアプローチは、LBFメソッド(SAE 950711を参照)に基づき、車両構造に適用できます。

  • スポット溶接は、スティフビーム要素 (NASTRAN CBARなど)によってモデル化され、この形式での溶接の作成は、多くの最先端のFEプリプロセッサによってサポートされます。
  • ソリッド要素モデルを使用するCWELDおよびACM形式もサポートされます。
  • 断面力およびモーメントは、スポット溶接周囲の構造応力の計算に使用されます。
  • 寿命計算は、複数の増分角度でスポット溶接の周囲で行われ、レポートされる総寿命は最悪の場合を含みます。
  • Pythonスクリプトは、リベットやボルトなど他の結合メソッドのモデル化を可能にします。

シーム溶接

シーム溶接オプションを使用すると、フィレット、オーバーラップおよびレーザー溶接を含むシーム溶接結合の疲労解析が可能になります。このメソッドは、Volvo社(SAE論文 982311を参照)が開発し、車両のシャーシおよびボディ開発プロジェクトで数年間使用して検証されたアプローチに基づいています。

  • 応力はFEモデル(シェルかソリッド要素)から直接的読むことができます。また溶接部の節点力や変位から計算することもできます。
  • 溶接の先端部、ルートおよびスロウト部の損傷に適応します。
  • 厚板溶接はASME Boiler & Pressure Vessel Code VIII(Division 2) 基準に示される応力積分手法を用いて評価できます。
  • シート厚および平均応力効果に対する補正も使用できます。
  • BS7608溶接標準も必要な材料曲線とあわせてサポートされています。

ホワイトペーパーを見る:Fatigue Analysis of Seam Welded Structures

 

 

振動疲労

振動疲労オプションを使用すると、周波数領域を使用して風や波の負荷などのランダム負荷が適用された、より現実的で効果的な疲労予測が可能です。

  • 有限要素では周波数応答解析を行い、DesignLifeで振動負荷を定義できます。
  • ランダムPSD、サインスイープ、サインドウェル、加振機試験をシミュレーションできます。
  • 振動負荷を定義し、温度の影響、静的オフセット荷重ケース、負荷条件を結合したデューティサイクルを含めることができます。
  • 振動疲労製品に対する最適なアドオン製品は、測定データに基づいてモデルPSDまたは掃引正弦波加振機振動を作成する機能を備える加速試験オプションです。

熱機械疲労

熱機械疲労(TMF)オプションは、有限要素シミュレーションによる応力および温度の結果を使用する、高温疲労およびクリープに対するソルバーです。自動車の排気系およびマニフォールドなど機械的負荷と熱的負荷がかかるコンポーネンに適用できます。

高温疲労手法:

  • Chabocheメソッドは、FEによる応力、および一定または周期ごとの温度補正のいずれかを使用できる応力-寿命手法です。
  • 過渡メソッドは、サイクルカウントの前に応力履歴を正規化することによって、温度を考慮します。このメソッドは、特に温度と応力の変化の相関性が非常に高い場合の有限要素解析に適用されます。

クリープ解析手法:

  • Larson-Millerは、ペアのX-Y曲線または多項関数のマスタークリープ曲線を使用して、付加される負荷による損傷を時間増分ごとに計算します。
  • The damage from fatigue and creep can be directly summed. The required material data is derived from standard constant temperature fatigue and creep tests.

関連コンテンツ:

See recorded presentation discussing Thermo-Mechanical Fatigue

SAE Paper: Isothermal and Thermo-Mechanical Fatigue of Automotive Components

短繊維複合材

短繊維複合材オプションは、グラスファイバ を充てんした熱可塑性材など、異方性材料の解析に応力-寿命手法を使用します。

各レイヤと厚さ方向の断面積分点における応力テンソルは、DesignLifeがFEの結果から読み取ります。各計算点と方向での「ファイバシェア」を記述する材料配向テンソルは、製造シミュレーションを有限要素モデルにマッピングして得られます。この配向テンソルは、FEの結果ファイルから読み取るか、ASCIIファイルで提供されます。

  • 標準のFE結果やDIGIMATの複合材料モデルを含めたFE結果の応力を使用できます。この場合、複合材全体の(マクロ)応力に加えてマトリクスとファイバの平均応力を利用できます。
  • 主に短繊維複合材の疲労解析を目的としていますが、層間応力による破壊モードを無視できれば積層材にも適用可能です。
  • 繊維配向に基づく複数のSN曲線を使用して各計算点のSN曲線を決定します。
  • クリティカルプレーンと絶対最大主応力を応力組合わせ法として利用できます。

ウェビナー: Fatigue of Composite Materials using nCode DesignLife

ホワイトペーパー: Fatigue Analysis of Fibre-Reinforced Polymers

ブローシャ: Fatigue Analysis of Composite Materials

接着ボンド

接着結合は、軽量車両のボディ開発での使用が増し、構造的な剛性と耐久性の向上に寄与しています。DesignLifeは、破壊力学に基づいた手法を使用し、構造の中でどのジョイントに最も厳しい負荷がかかるか評価します。

  • 接着ボンドはビーム要素によってモデル化され、グリッドポイント力を使用して、接着したフランジのエッジの線力とモーメントが計算されます。.
  • 接着によってエッジに生じるひずみエネルギー解放率(J積分と等価)が近似計算され、き裂進展しきい値と比較することによって安全係数(設計余裕率)も計算できます。
  • この手法の基礎理論はVolvoグループで構築され、試験とソフトウェアへの実装は Jaguar Land Rover, Coventry大学、Warwick大学を含む共同研究プロジェクトの一部として実施されました。

See recorded presentation discussing Adhesive Bonds

ホワイトペーパー: A Fracture Mechanics Approach to Durability Calculations for Adhesive Joints - published in SAE International Journal of Materials and Manufacturing, April 2012

分散処理オプション

分散処理オプションは、 DesignLife 計算処理をバッチモードで複数のコンピュータやコンピュータクラスタのノードに分散させることを可能にします。 ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)環境の標準的なMPIを使用し、大規模な有限要素シミュレーションを効率的に行います。

  • サポート: Intel® MPI (Message Passing Interface) for Windows® およびLinux®、 Microsoft® MPI および Microsoft HPC クラスタ.
  • 多くのマシンのプロセッサを結合させてジョブを高速実行することができます。
  • 分散処理を簡易化するバッチインターフェースプログラムを含みます。

ウェビナー: Distributed Processing and High Performance Computing in nCode DesignLife