複合材料の単軸引張試験シミュレーション結果の検証と妥当性確認（V&V）

はじめに

自動車をはじめとした輸送機器の環境負荷低減に向けて車体の軽量化が求められており、CFRP などの複合材料の活用が始まっています。複合材料は金属材料とは異なり、内部構造の複雑さから、応力負荷主軸方向によって複雑な破壊挙動を示すため、精度の高い構造解析モデルの確立が難しい材料です.輸送機器の設計開発においては、構造解析シミュレーション等の CAE（Computer Aided Engineering）解析の活用が広く行われています。CAE 解析の再現精度を高めることで、開発の効率化、コスト低減が期待されるほか、実測定による評価が難しい複雑構造体、大型構造体の設計に対する信頼性向上が期待されます。 従来の製品設計開発では、CAE 解析のみで設計を完結させることが考えられていた時期もありました。現在では、CAE解析で得られた結果の妥当性を確認するために、CAE 解析モデルと同条件の実測定を行い、CAE 解析結果と比較検証すること（V＆V: Verification and Validation）が重要であると考えられています。その結果、実測定と CAE 解析を両輪とした製品設計を行うことが一般的な社会要求となりつつあります。 本稿では CAE 解析に関連する複合材料の特徴の概要に触れたうえで、熱可塑性 CFRP 織物材を用いた実測定と CAE解析を比較することで V&V を実施した例を紹介します。

2020.03.10