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樹脂複合材解析ソリューション【Solution】樹脂複合材解析ソリューション

複雑な「樹脂複合材設計」をサポートする

自動車産業でも高まる「樹脂複合材」の需要

高まる樹脂複合材の需要

CFRP(炭素繊維強化樹脂)に代表される樹脂複合材は、航空機や風力発電装置などの限られた分野で使用されていました。しかし近年、輸送機器や圧力容器、スポーツ用品など、その使用用途を大幅に拡大させています。

特に自動車産業においては、環境問題への対応要請により軽量化が求められる一方で衝突安全性能への要求も年々厳しくなっています。それらを両立する材料として樹脂複合材が注目を集めており、量産車へのCFRP搭載も現実のものになりつつあります。

JSOLは、樹脂複合材を用いた材料・生産・構造の各設計フェーズにおいて
最新の解析技術を提供します

樹脂複合材の開発では制御パラメーターが多岐にわたり、製品の成形プロセスが最終製品の力学性能に与える影響が大きいことはよく知られています。
そのため、樹脂複合材の材料設計・生産プロセス設計・構造設計の各フェーズにおいて、CAEは所望の特性を現出させるための強力なツールとして、製品開発のコストと時間の削減に威力を発揮します。

JSOLは樹脂複合材の設計開発支援を目的として、常に新しいCAE利用技術の開発に取り組み、最新のCAEツールと解析技術情報をお客様にご提供します。

樹脂複合材の材料、生産、構造に関わる解析技術

マルチスケールシミュレーション

JSOLのマルチスケール解析技術
JSOLのマルチスケール解析技術

樹脂複合材料の設計において、粒子や繊維などのフィラーの分散構造や、フィラー/樹脂間の界面の制御が重要となります。これらはそれぞれ異なるスケールの現象のため、各スケールでのシミュレーション技術を連携させる必要があります。
界面での破壊や熱伝導などを捉えるには、ナノスケールでの分子シミュレーション(分子動力学)を適用します。得られた情報はマイクロスケールの有限要素法解析にて、フィラー/樹脂間の界面特性として利用できます。
マイクロスケールでの有限要素法解析ではフィラーの分散構造が材料物性に及ぼす影響を評価します。複雑な分散・凝集・配向構造を作成したり、実材料の画像データから3次元構造を作成できるソフトウェアをご提供しています。得られた平均物性はマクロスケールでの製品・部品のシミュレーションに適用できます。

プロセスチェーンシミュレーション

不連続CFRPのプロセス連携解析
不連続CFRPのプロセス連携解析

CFRPに代表される繊維強化樹脂複合材は、その強化形態から物性が異方性を持ちます(繊維の向きへの依存)。そのため、設計開発の際は成形時に発生する繊維配向や乱れを予測し、その影響による物性変化を考慮した設計が必要となります。
JSOLでは、異方性を持つ材料の設計に対応可能なMoldex3D、Digimat、LS-DYNAを組み合わせたプロセスチェーンシミュレーションをご提供しています。プロセスチェーンシミュレーションを用いることで、成形時の製品性能に影響を与える様々な因子(繊維配向、繊維長など)を考慮した製品性能予測が可能になります。
また、シミュレーションのさらなる活用により、成形条件や解析条件など様々な条件の組み合わせで、より幅広い設計空間を探索できる可能性も膨らみます。

マルチマテリアル化に対応するCAE技術

CFRPのエネルギー吸収性能評価
CFRPのエネルギー吸収性能評価
異種材料結合モデル
異種材料結合モデル

近年求められている軽量で安全な自動車車体の実現は、従来の薄板化に加え、軽金属(アルミ・マグネシウム)や樹脂複合材を最適に配置する設計(マルチマテリアル)が鍵となります。また、車体構造での部品同士の結合は従来、鉄と鉄ではスポットウェルドが主流でしたが、異種材料では機械結合や接着剤を用いるようになりました。
材料や結合の種類と適用箇所の組み合わせ自由度が高まるにつれ、効率的な設計にはシミュレーション技術が不可欠となります。高度化する要求に応えるため、JSOLはLS-DYNAをコアソリューションとする新しい技術をこれからも提供してまいります。

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樹脂CAEソリューション体験セミナー 申込受付中
  • 開催日:定期開催中
第4回 樹脂・複合材解析セミナー 開催終了
  • 開催日:2016年12月1日(木)、2016年12月 5日(月)

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