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[解析事例] 長繊維強化樹脂を用いたバルクヘッドの剛性解析

事例カテゴリ
  • 構造解析
使用モジュール
  • Digimat-MAP/CAE
長繊維強化樹脂を用いたバルクヘッドの剛性解析

繊維配向の影響考慮による剛性解析の精度向上

長繊維強化樹脂を用いた自動車部品の剛性解析の事例をご紹介します。

材料は、アスペクト比100のガラス繊維40%を含むPPです。Moldflowによって予測された繊維配向を用いてDigimat-ABAQUSの連成解析を実施しています。
また、流動時に生じる残留応力も考慮されています。

  基材 ファイバー（等方弾性体）
材料 ポリプロピレン ガラス
ヤング率[MPa] 1,500 72,000
ポアソン比 0.3 0.22
質量分率[%] - 40
アスペクト比 - 100（長繊維）
繊維配向 - MOLDFLOW
初期応力 MOLDFLOWの計算結果を適用

表1.材料定義

解析内容

静解析

まず、3つのロードケース（図１）で試験と解析の比較をしています。
剛性値の誤差はいずれも10%以内で、良好な結果を得られています。

３つのロードケースと計算結果 図1.３つのロードケースと計算結果
（それぞれP1、P2、P3を負荷）

試験と計算結果の剛性値比較 図２．試験と計算結果の剛性値比較

変位量 図3.変位量

固有値解析

また、固有値解析も実施し、振動試験の結果と比較しています。
各振動モードの固有振動数を評価していますが、いずれも誤差は非常に小さく、繊維配向の影響を考慮することによって、剛性解析の精度を向上させることができました。

固有振動数 図4.固有振動数（試験との比較）

動画1.固有モード

動画1.固有モード

動画1.固有モード

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