Jump to content
Sign in to follow this  
アルテア福岡

RADIOSS と HyperStudy を使って、衝突する物体と衝突された物体の両方を救うことができるのかどうか検討してみるというお話

Recommended Posts

この記事からは図が削除されています。すべての図付きで全文を読みたい方は、下の方の PDF を読んでください。アカウントが必要です。

 

RADIOSS + HyperStudy 実例集

衝撃保護部材の最適設計例

課題

衝突物から何かを守りたい場合、衝突される側をとにかく強くすれば良いです。一方で、衝突物を守りたい場合、衝突される側をとにかく弱くすると良いです。しかし、例えば自動車の衝突のように、衝突する側、衝突される側、どちらも守りたい場合はどうでしょうか?この場合、衝撃保護部材は、強すぎず、弱すぎもしない、絶妙な強さが求められます。本例では、衝突解析に RADIOSS, 絶妙な強さの探索に HyperStudy を使用し、その絶妙な強さとなる設計を探索します。形状こそ単純ですが、非常に実践的な例題です。

 

 

評価値

衝突体の加速度の最大値:

衝突体の加速度が小さければ、衝突体へのダメージも小さいと判断できます。

 

衝突体の変位の最大値:

衝突体の変位が小さいということは、衝撃保護部材への突入量が小さいということで、衝突された側のダメージが小さいと判断できます。

 

 

設計パラメータ

フィレット半径:1525mm

 

 

外側部材長さ: 280360mm

 

 

外側部材幅: 160240mm

 

 

内部板配置幅: 120200mm

 

 

4 部品の板厚: 12mm

 

 

HyperStury におけるパラメータと設計パラメータの対応表

 

設計

パラメータ

HyperStudy

パラメータ

HyperStudy 最小値

à 設計最小値

HyperStudy 最大値

à 設計最大値

フィレット半径

Radius

-1 à 15mm

1 à 25mm

外側部材長さ

length_external

-1 à 280mm

1 à 360mm

外側部材幅

width_external

-1 à 160mm

1 à 240mm

内部板配置幅

length_internal

-1 à 120mm

1 à 200mm

外側スキン板厚

th_external_skin

1 à 1mm

2 à 2mm

内側スキン板厚

th_internal_skin

1 à 1mm

2 à 2mm

外側フランジ板厚

th_external_flange

1 à 1mm

2 à 2mm

内側フランジ板厚

th_internal_flange

1 à 1mm

2 à 2mm

 

重要パラメータ洗い出しのための直交試験

いきなり最適化をやるのも良いのですが、設計変数が多い場合、このように、直交試験を行って、検討すべきパラメータを洗い出すのも一つの手法です。各パラメータを 3レベルとして 27回の試験を行いました。

パレートプロットにより、内部板配置幅、内側スキン板厚、外側スキン板厚、外側部材幅の4つのパラメータが 8090% の寄与をしていることが分かります。この4つを重点的に検討する必要がありそうです。

 

 image.png.2db6cf354f85ec595cd2a6fd755d0c34.png

最適化でちょうどよい設計案を探索する

この課題では、加速度と変位が相反する関係になると予測できますが、どの程度関係、例えば、変位を 17mm に抑えた場合、加速度はどれくらいになるのか、というようなことまでは分かりません。このような場合は、変位と加速度をともに最小化するという、多目的最適化が便利です。

今回は、先ほど洗い出した4つの重要パラメータだけを最適化してみます。反復数は 50 回です。

 

 

多目的最適化を行うと、このように性能の限界を示すパレート図が得られます。これは、今回の設計でどのあたりを目指していくのかという良い指針になります。

image.png.483b0f193a298c19f548ccf9c8ea366b.png

 

また、内部板配置幅がもっとも影響が大きく、大きいほど加速度が小さくなる反面、変位が大きくなることなども分かります。

 

 

 

最後に以下の3つの最適解を確認してみましょう。見た目にも内部板配置幅が現象をうまくコントロールしていることが分かります。

 

 

 

 

設計業務に使える 1D モデル化

DOE や最適化に使った大量の計算結果からエクセルによる 1D 予測モデルを作成します。実際の設計業務において、最適解をそのまま使えない場合も多いと思いますが、この 1D モデルですばやく結果の予測値を知ることができます。

 

 

==================================================================================================================

参考情報

 

図がちゃんと読める PDF, 衝撃試験においてぶつかるほうもぶつけられたほうも両方守るにはどうしたらよいでしょうか.pdf

 

プレゼン PDF, 衝撃試験においてぶつかるほうもぶつけられたほうも両方守りたいスライドショー.pdf

 

image.thumb.png.92a7bfe705ee3aebd4a8c1cc9a8f969c.png

初めての方のお問い合わせは https://www.altairjp.co.jp/contact-us/ 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

×