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複合材料の挙動とは？課題と対策・製品を解説
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解析・検証における複合材料の挙動とは？
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『iGRAF』は、粉粒体流れ、固気二相流、固液二相流、気液二相流、
固気液三相流を模擬することのできるマルチフィジックスソフトウェアです。
当製品には、権威ある国際学術雑誌に掲載された物理モデルが導入
されているため、信頼性の高い数値解析結果が得られます。
粉体単相の解析のみではなく、「粉体・気体」、「粉体・液体」、
「気体・液体」「粉体・気体・液体」と二相流から三相流までの
混相流解析を可能とします。
【特長】
■粉体単相の解析のみではなく二相流から三相流までの混相流解析が可能
■並列処理の最適化を行っているため、20コアでも並列化によるロスがない
■1台のマシンで実機スケールの大規模解析が可能
■乾式/湿式の両方での粉砕機の解析ができる
■振動ふるいなどの機械的な分級およびサイクロンなどの気流を利用した
分級を解析可能
※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
粉体・混相流シミュレーションソフトウェア『iGRAF』
『Meshman_ParticlePacking Ver.2.3』は、粒子の種類ごとの生成比率を、
粒子数または粒子体積で制御可能な解析ソフトウェアです。
個別要素法（DEM）などの解析用途に任意の形状内部に大きさの異なる
粒子をランダムに配置。充填方式を3種類のアルゴリズムから選択可能です。
生成した粒子モデルを、外形形状とともに3D可視化でき、粒子を寄せて
空いた隙間に粒子を追加し充填率を高めるオプションがございます。
【特長】
■任意の形状内部に粒子をランダムに充填可能
■球型、テトラ型、直鎖型の3タイプの粒子を生成できる
■タイプと大きさの異なる粒子を複数種類混在可能
■短繊維を円柱で模したモデルを作成できる
■外形形状：STLファイルとADVENTUREプロジェクトのPCHファイルに対応
■粒子モデル：独自フォーマットのテキストファイルで出力
※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
Meshman_ParticlePacking Ver.2.3
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解析・検証における複合材料の挙動
解析・検証における複合材料の挙動とは？
複合材料は、異なる特性を持つ複数の材料を組み合わせることで、単一材料では実現できない軽量性、高強度、耐熱性などの優れた特性を発揮します。これらの材料の挙動を正確に解析・検証することは、航空宇宙、自動車、建築など、幅広い分野における製品の性能向上、安全性確保、開発期間短縮に不可欠です。
課題
複雑な異方性挙動の予測困難性
複合材料は、繊維の配向や積層構成により、方向によって異なる強度や剛性を示す異方性材料です。この複雑な挙動を正確に予測することは、従来の均質材料の解析手法では限界があります。
界面接着性の評価の難しさ
複合材料の性能は、構成材料間の界面接着性に大きく依存します。この界面の挙動や破壊メカニズムを詳細に評価することは、実験的にも解析的にも困難を伴います。
損傷進展の予測と寿命評価の課題
複合材料は、微細な損傷が蓄積し、最終的に大きな破壊に至る場合があります。この損傷の発生・進展過程を正確に捉え、製品の寿命を予測することは、安全設計において極めて重要です。
開発・検証コストと時間の増大
複合材料の特性を十分に引き出すためには、多くの試行錯誤と実験が必要となり、開発コストと時間の増大を招く傾向があります。特に、実物試験は高額になりがちです。
対策
高度な数値解析技術の活用
有限要素法（FEM）などの高度な数値解析手法を用い、材料の異方性や非線形性を考慮した詳細なシミュレーションを行うことで、複雑な挙動を精度高く予測します。
マルチスケール解析の導入
材料のミクロ構造（繊維、マトリックス、界面）からマクロ構造（部材、構造物）まで、複数のスケールで解析を連携させることで、材料全体の挙動を包括的に理解します。
実験データとの連携強化
実験で得られた材料特性データや破壊挙動データを解析モデルに組み込むことで、解析結果の信頼性を向上させ、実物に近い挙動を再現します。
デジタルツインによる仮想検証
製品の設計段階から製造、運用、保守に至るライフサイクル全体をデジタル空間で再現し、様々な条件下での挙動を仮想的に検証することで、開発効率を高めます。
対策に役立つ製品例
統合型構造解析ソフトウェア
異方性材料モデルや破壊力学解析機能を備え、複合材料の複雑な挙動を詳細にシミュレーションし、損傷進展や寿命予測を支援します。
マルチフィジックスシミュレーションシステム
構造解析に加え、熱、流体、電磁場などの現象も同時に考慮した解析が可能で、複合材料の多角的な挙動評価を実現します。
材料特性データベースと解析連携システム
多様な複合材料の物性値や実験データを集約し、解析ソフトウェアと連携させることで、迅速かつ高精度な解析を可能にします。
AI駆動型設計・検証支援ツール
過去の解析データや実験結果を学習したAIが、最適な材料設計や解析条件の提案、異常検知を行い、開発プロセスを効率化します。
