温度分布を考慮した疲労強度解析【高温強度の解析精度向上、メッシング高速化】

二輪車メーカー様

某二輪車メーカー様では、排気ガス規制の強化に対応するため高温強度の解析精度向上と、それによるCAE検討数増加に対応するためのメッシング高速化に取り組まれました。高温強度の解析ではJupiter-Pre,PostおよびSunShineが、メッシングではJupiter-Exhaust Modelingを活用して頂いております。

クライアント	二輪車メーカー様
目的１	高温強度の解析精度向上
目的２	メッシュモデル作成工数の削減
モデル	排気系
メッシュ	シェル要素（一部ソリッド要素）
解析	温度依存性疲労強度解析（機構解析と連携）

背景

法規制強化に伴う高温化での強度・耐久性向上への対応。

二輪車の排気系部品には軽さとデザイン性が重視され、様々な金属材料が用いられます。一方、近年の環境規制強化で排気ガスは高温化傾向にあり、適切な耐久性・強度を有する材料の選定が必要となっています。よって、CAEによる設計検討要求が増加しておりますが、排気系は下流工程であるため、短時間での検討が必要です。このような背景から、予測精度が高くかつ短時間で実行可能な解析手法が望まれていました。

解決方法

Jupiterによる疲労処理開発と排気系向けメッシングの導入。

そこで、高温強度解析の精度向上のため、Jupiterで温度毎に異なる材料物性をマッピングし、複数の疲労限度線図を用いて一括で疲労処理する手法を確立しました（熱応力は機構解析ソフトRecurDynとの連携で求めています）。これにより、エンジン振動応力 -> 熱応力 -> 疲労限低下の３つの要素を同時に考慮します。また、メッシングの高速化と操作標準化のため、Jupiter-Exhaust Modeling（排気系メッシング機能）で新しいモデリングフローを確立しました。

効果

高温強度の解析精度向上とメッシングの高速化（工数1/4）

新しい手法により、固有振動数、熱応力、安全率の予測精度が向上しました。また、複数の温度分布や材料や特性の組合せによる多数の結果を、Jupiter-Postの材料温度毎の疲労限度線図テーブル機能で一括で疲労処理できるようになりました。メッシング時間は、Jupiter-Exhaust Modelingの導入およびカスタマイズにより、従来の約1/4に削減されました。