製
品
の
詳
細
nCode DesignLife は金属と複合材について有限要素 (FE)結果を用いて危険箇所の特定と現実的な疲労寿命を 計算することができるアップフロントデザインツールで す。シンプルな応力解析から一歩踏み出し、実際の負荷条 件でシミュレーションを行うことで、費用のかかる設計変 更をさけるとともに、設計が不足または過剰にならないよ うにできます。 DesignLifeは、溶接、振動、き裂進展、複合材料、熱疲労解 析、仮想加振器シミュレーションのための高度な機能を 備えています。主要な効果：
• 実試験への依存を低減し、試作のコストを削減し ます。 • CAEを用いた事前評価により、試験を効率よく迅 速に実施できます。 • 損傷を減少させることによって保証クレームを減 少できます。 • より多くの設計オプションを評価することでコス トと重量を低減できます。 • 解析プロセスの標準化によって解析の整合性と 品質を向上させることができます。 • 実試験と直接相関させることができます。主要な機能：
• 多軸評価、溶接、短繊維複合材料、振動、き裂進 展、熱機械疲労などの先進技術を備えます。 • 直感的で容易に使用できる有限要素ベースの疲 労解析ソフトウェアです。 • ANSYS、Nastran、Abaqus、Altair OptiStruct、LS-Dynaなど先進的なFEAの結果のデータを直接サ ポートします。 • 大規模な有限要素モデルと膨大な負荷条件をマ ルチスレッドや分散処理を利用して効率よく解析 します。 • 専門ユーザーは詳細な設定が可能です。 • 解析プロセスとレポート作成の標準化が可能で す。 • テストとCAEデータに1つの環境で対応します。 • 解析プロセスとレポート作成の標準化が可能で す。CAE疲労耐久性評価プロセスの効率化
重要な機能
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。nCode DesignLife は、nCode社の全デスクトップ製品を柔軟に活用する ためのライセンスシステムである nCode Complete Durability System(nCode CDS) でも利用可能です。
高度な疲労解析に対応する重要な機能
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。 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、NASGRO3、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。 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。 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 GlyphWorks Fundamentalsの機能が含まれてい 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。 マテリアルマネージャ 仮想ひずみゲージは計測デー タと相関するための強力な機 能です重要な機能
製品オプション
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l 目標寿命までの逆算 多軸評価 2軸 3D多軸 自動補正 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ε
a 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 MorrowSmith 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
CAEによる耐久性評価を補完する最先端のツール
製品オプション
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論文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、硬いビーム要 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。さらにソリッド要素モデ ルを使用するCWELDおよびACM形式もサポートされま す。DesignLifeは、これらの溶接から関連するすべてのモ デル情報を自動的に特定し、ジョブの設定とソリューショ ンを迅速に、そして簡単にします。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。用意されている材料データは、一般にスポット溶接の 多くの場合に適用できます。Pythonスクリプトも、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。 DesignLifeは、FEモデルでの溶接ラインをインテリジェン トに特定する複数のメソッドを備えているため、疲労ジョ ブの設定プロセスが簡単になります。曲げおよび引っ張 り条件下のシーム溶接データに関する一般的な材料デ ータが、このソフトウェアに含まれ、このアプローチは溶 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。さに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。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 加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。これによって、 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。異 なる形状や負荷に対して計算されたJ積分値は、特に長 寿命時のジョイントの耐久性との相関性が高いことが示 されているため、ジョイントの耐久性を有効に推定でき ます。プロトタイプ作成前でもクリティカルな
溶接損傷の場所を特定
製品オプション
熱機械疲労
エンジンのピストン、排気系およびマニフォールドなど高 温の稼働環境にあるコンポーネントは、複雑な損傷モー ドにさらされます。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。 温度の変化と変化率が異なる機械的な負荷も組み合わ せることができます。必要な材料データは、標準の定温疲 労およびクリープ試験から導かれます。 高温疲労手法は Chaboche と ChabocheTransient を含 みます。クリープ解析手法は Larson-Miller と Chaboche クリープ を含みます。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るか、ASCIIファイルで提供され ます。 短繊維複合材解析には、異なるファイバ方向に対して、通 常2本以上のSN曲線からなる基準材料データが必要で す。DesignLifeはこのデータを使用して、それぞれの計算 点および方向に対する近似SN曲線を計算します。多重変 動振幅負荷および負荷サイクルなどのDesignLifeの機能 は、複合材にも対応します。新素材の性能の深い理解と開発時間の短縮。
製品オプション
振動疲労
振動疲労オプションを使用すると、ランダム（PSD）、サイ ンスイープ、サインドウェル、サインオンランダムによる加 振機試験をシミュレーションできます。このオプションは、 周波数領域で疲労を予測でき、風や波などのランダム負 荷が適用される多くの場合に、時間領域の解析より現実 的で効果的です。有限要素では固有値解析や周波数応答 解析を行い、DesignLifeで振動負荷を定義します。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。 このア ドオンによって、複数の時間または周波数領域のデータ セットをモデル試験スペクトルに組み込み、現実的なレ ベルを超えることなく試験時間を加速して実施できます。Dang Van
周波数領域での加振試験の直接的で高速なシミュレーション
疲労 耐久性解析は、実際の使用環境における製品寿命を予 測します。nCode DesignLifeはFEモデルから構造疲労性能 を直接予測することにより、設計サイクルの初期段階での 疲労のための設計変更を可能にし、試作品による試験と設 計コストを削減します。 ベンチテスト用治具に設置されラジエータの Images courtesy of V aleoDang 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します。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。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。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します. この手法は、 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。プロセススレッドオプション
DesignLifeは、複数のプロセッサを備えるマシンで並行 処理が可能です。プロセススレッドライセンスごとに、コ アを1つ加えて使用できます。各モデルの場所での疲労 計算が、実質的に独立して処理されるため、プロセススレ ッドを追加する拡張効果は絶大です。このオプションは、 生のデータから最終結果に直接処理が進むため、時間の 短縮に役立ちます。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。 このス製品オプション
ハードウェアのスケーラビリティを利用した迅速な設計改善。
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 96 48 24 12 10 8 6 4Run Time vs. Threads*
Elapsed Run Time (sec onds) Number of Threads 11235 7499 5649 4537 3806 1968 1084 482
*Actual reduction in run-time depends on specific job
nCode製品は、仮想から現実まで計測全般の製品とサービスを提供する世界的なマーケットリーダーであるHBMによ って提供されています。 1982年以来、nCodeは耐久性とデータ分析ソリューションのリーディングブランドです。その 技術は、顧客の製品性能の理解、迅速な製品開発、設計改善をサポートします。 HBMテクノロジーの性能と使いやす さは、世界トップクラスの開発プロセス、専門知識、そして幅広い業界の豊富な経験によるものです。 nCode製品開発 は、ISO9001 で認証されています。製品サポートは、ヨーロッパ、北米、アジアでのHBM-nCodeオフィスを通じて提供 されています。 より詳しい情報は弊社ウェブサイト www.ncode.com をご覧ください。
