複合材料を活用した軽量化

SHIMADZU 自動車技術セミナー~軽量化技術支援~

軽量化に向けてプラスチックへの代替の検討が進められています。
その中でもCFRP,GFRPは金属に比べて比重が小さいプラスチックと炭素繊維やガラス繊維を組み合わせることで,比重が小さく且つ強度を鉄並みに高めることが可能です。このことから,CFRPは既に高級車に採用され始めています。CFRP部品の生産コストが下がれば普及が進むため,各国でCFRP部品の生産コスト低減の開発が進められています。上述した長所の一方で,内部構造が複雑な複合材料は層間せん断や内部剥離など複合材料特有の破壊モードが発生するため,複合材料特有の性質を考慮して部品設計を実施する必要があります。複合材料特有の諸性質を評価するための手法はまだ確立されておらず評価技術の開発が進められています。本Webinarの複合材料コースでは複合材料評価技術の開発最前線として,マルチスケールシミュレーションと妥当性検証の重要性,複合材料の衝突解析を含めた幅広い構造解析に適した材料評価技術開発の2つのテーマをお届けする予定です。

また,CFRP,GFRP以外にも新たなFRPとしてセルロースナノファイバーを用いたFRPが開発されています。セルロースナノファイバーは木材などから採れる,天然由来の「グリーン材料」であり持続可能性がある材料として期待されています。しかし,親水性(水に混ざりやすい性質)のCNFを疎水性(水に混ざりにくい性質)のプラスチックなどに混ぜるにはコストがかさむなど,普及に向けた課題があり開発が進められています。本Webinarの新材料紹介コースではCNFの開発最前線の情報をお届けする予定です。

10月19日に国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所 上席研究員  松尾 剛様から「複合材料の新たな設計勘所と試験評価技術の最先端」をご講演いただきました。
本講演は自動車産業界,素材産業界でご活躍される技術者を中心に110名を超えるお客様にご聴講いただきました。ご講演のレビューおよびお客様からいただいた感想を以下にまとめております。
また,ご講演終了後は大変活発な質疑応答が実施されました。有意義な時間をお過ごしいただけたことと感じております。質疑応答時のご質問ならびにアンケートでご記入いただきましたご質問について,一部のご質問にはなりますがQ&Aページに松尾様からのご回答を閲覧いただけますので,ご興味のある方はこちらをご覧ください。
講演いただいた松尾様,ご聴講いただけましたお客様のおかげをもちまして,このように有意義なウェビナーが実施できましたこと感謝申し上げます。

レビュー

松尾様の講演動画は弊社無料会員制サイトShim Solutions Clubにて講演動画をご視聴いただけます。ご興味のある方はこちらからご覧いただけます。
講演では,温度依存性,ひずみ速度依存性,損傷の発生,面外せん断など,総合的に複合材料の特性を求めて,それらの結果を使って総合的に解析を行う新しい手法に始まり,クラッシュボックスの圧縮破壊の解析と実測定の比較にまで言及いただけ,非常に興味深い内容を紹介いただきました。

 

お客様からいただいた感想

松尾様のご講演に対して,ご聴講いただいたお客様からは下記のような感想をいただきました。

  • 設計する上での着眼点と温度,速度依存性の考え方について学ばせて頂きました。また,評価する際の特性の与え方,モデルの作り方についても大変参考になりました。
  • 現状の機械特性の評価は,イチゼロ判定しか行っていない。X線CTによる内部観察ができれば,より深い知見が得られそうで,色々な対策案も考えられるように思われる。
  • 評価手法の構築が,CAE解析への重要な一歩であるとの認識が強まった。いろいろな評価が可視化出来るようになってきて,解析の手助けになるのは有難い。
  • 界面分析手法について非常に参考になった。
  • 面外挙動を知ることが重要であることが分かりました。
  • 曲げ試験(圧縮試験)における樹脂物性の重要性を理解することができました。
  • 複合材料の破壊メカニズムについての研究を先期からスタートしており,具体的に何から始めるべきか悩んでいた。今回の講演を聞いて,やはりいろいろな破壊モードで複合材料を壊し,その破壊していく様を観察することで,メカニズムの解明につなげていきたいと考えた。

10月29日に弊社 グローバルアプリケーション開発センター 枝廣から「複合材料の新たな設計勘所と試験評価技術の最先端 -三次元X線CT用曲げ試験機を用いた複合材料の非破壊内部観察と試験システムのご紹介-」を講演させていただきました。
本講演は自動車産業界,素材産業界でご活躍される技術者を中心に140名を超えるお客様にご聴講いただきました。ご講演のレビューおよびお客様からいただいた感想を以下にまとめております。
また,多数のご質問をいただきました。有意義な時間をお過ごしいただけたことと感じております。質疑応答時のご質問ならびにアンケートでご記入いただきましたご質問について,一部のご質問にはなりますがQ&Aページに枝廣からの回答を閲覧いただけますので,ご興味のある方はこちらをご覧ください。
ご聴講いただけましたお客様のおかげをもちまして,このように有意義なウェビナーが実施できましたこと感謝申し上げます。

レビュー

枝廣の講演動画は弊社無料会員制サイトShim Solutions Clubにて講演動画をご視聴いただけます。ご興味のある方はこちらからご覧いただけます。
講演では,試験機とX線CTを組み合わせての破壊挙動観察例とそのシステムを紹介させていただきました。

 

お客様からいただいた感想

枝廣の講演に対して,ご聴講いただいたお客様からは下記のような感想をいただきました。

  • X線CT装置のin-situの実例でしたので,大変興味深い内容でした。
  • CFRP積層板の曲げの破壊の起点と進展が見られたのが,期待通りでした。観察しながら測定できるようにするための工夫がとてもよかったです。しかしながら,もっと大きなサンプルの測定が可能になったらうれしいと感じています。

11月5日に弊社 グローバルアプリケーション開発センター 矢野から「複合材料の新たな設計勘所と試験評価技術の最先端 -複合材料における衝撃試験の意義と試験手法のご紹介-」を講演させていただきました。
本講演は自動車産業界,素材産業界でご活躍される技術者を中心に80名を超えるお客様にご聴講いただきました。ご講演のレビューおよびお客様からいただいた感想を以下にまとめております。
ご聴講いただけましたお客様のおかげをもちまして,このように有意義なウェビナーが実施できましたこと感謝申し上げます。

レビュー

矢野の講演動画は弊社無料会員制サイトShim Solutions Clubにて講演動画をご視聴いただけます。ご興味のある方はこちらからご覧いただけます。
講演では,複合材料における衝撃試験の有用性と測定手法を紹介させていただきました。

 

お客様からいただいた感想

矢野の講演に対して,ご聴講いただいたお客様からは下記のような感想をいただきました。

  • CFRPの3点曲げ温度依存破壊データに興味を持った。
  • 複合材料の衝撃試験に関する破壊形態の解明は今後やっていきたいところであり,試験手法の説明は参考になった。
  • 破壊モード,挙動が特に参考になりました。

11月19日に弊社 グローバルアプリケーション開発センター 村上から「複合材料の新たな設計勘所と試験評価技術の最先端 -層間/面外せん断試験システムおよび試験法の開発-」を講演させていただきました。
本講演は自動車産業界,素材産業界でご活躍される技術者を中心に130名を超えるお客様にご聴講いただきました。ご講演のレビューおよびお客様からいただいた感想を以下にまとめております。
また,多数のご質問をいただきました。有意義な時間をお過ごしいただけたことと感じております。-質疑応答時のご質問ならびにアンケートでご記入いただきましたご質問について,一部のご質問にはなりますがQ&Aページに村上からの回答を閲覧いただけますので,ご興味のある方はこちらをご覧ください。
ご聴講いただけましたお客様のおかげをもちまして,このように有意義なウェビナーが実施できましたこと感謝申し上げます。

レビュー

村上の講演動画は弊社無料会員制サイトShim Solutions Clubにて講演動画をご視聴いただけます。ご興味のある方はこちらからご覧いただけます。
講演では,複合材料の曲げ,軸圧潰挙動に関する高精度CAE解析モデルを確立するために考案した層間/面外せん断 線形・非線形挙動評価試験システムと,試験システムおよび試験法の妥当性を実試験とCAE解析によって比較検証した事例を紹介させていただきました。

 

お客様からいただいた感想

村上の講演に対して,ご聴講いただいたお客様からは下記のような感想をいただきました。

  • CFRPに関する新しい評価方法を学べる良い機会となりました。大変ありがとうございました。
  • DIC解析に興味がありましたので,勉強になりました。
  • よく考えた測定器で,CFRPの材料開発が進むことと期待しています。CFRP開発者に広く使って,研究結果を発表してもらいたいものと思います。
  • 測れないものはつくれないので,測れるようにしている取組は参考になりました。CFRPを効率的に製品に取り込むために,正しい測定を期待しています。

2020.08.20 実試験とCAE解析を融合した複合材料解析技術の紹介

サイバネットシステム株式会社 技術部 山本 晃司 様

複合材料は高い比強度や比剛性を持つため,構造物軽量化への貢献が期待されております。しかしながら,特に繊維系の複合材料は異方性の材料挙動を持つため,製品が運用時に受けるであろう応力状態を事前に検討し,高い剛性が必要な方向に繊維を向けるよう慎重の設計を行うことが要求されます。さらに,材料が高価であるため,試作回数は極力減らしたい事情もあります。CAEはこれらの問題を解決することができる魅力的な技術です。そこで本講演では,軽量化設計にフォーカスを当てて,最新のCAEの解析技術を紹介いたします。​​

<ご略歴>
2005年 3月 : 東京大学大学院 マテリアル工学科 卒業​
2005年 4月 : サイバネットシステム株式会社 技術部に入社​
2005年 ~ 2008年 : 構造解析エンジニアとしてANSYSの技術サポートを担当​
2009年 4月 : 技術開発部に異動​
2009年 ~ 2018年 : 複合材料設計のためのソフトウェア開発を担当​
2018年 ~ 2020年 : 同ツールの開発マネージャを担当

動画視聴・講義資料ダウンロード  Q&Aまとめ 

8月20日にサイバネットシステム株式会社 技術部 山本 晃司 様から「実試験とCAE解析を融合した複合材料解析技術の紹介」を講演いただきました。
本講演は自動車産業界,素材産業界でご活躍される技術者を中心に200名を超えるお客様にご聴講いただきました。
講演いただいた山本様,ご聴講いただけましたお客様のおかげをもちまして,このように有意義なウェビナーが実施できましたこと感謝申し上げます。
講演のレビューおよびお客様からいただいた感想を以下にまとめております。
質疑応答ならびにアンケートでご記入いただきましたご質問について,一部にはなりますがQ&Aページに山本様からのご回答を掲載しております。ご興味のある方はこちらをご覧ください。

 

レビュー

山本様の講演動画は島津製作所無料会員制サイトSolutions Navigatorにてご視聴いただけます。ご興味のある方はこちらからご視聴ください。
講演では,複合材料のマルチスケールシミュレーションの詳細,逆解析などのテクニック,V&Vの重要性と材料モデルでの実例,ばらつきを考慮したロバスト設計に至るまで幅広く複合材料を用いた製品設計に有効な解析技術を紹介いただきました。

お客様からいただいた感想

山本様の講演に対して,ご聴講いただいたお客様からは下記のような感想をいただきました。

  • CAEの妥当性を確認するのにX線CTを利用しようとしていたが,方向性として間違っていないことが確認できた。
  • 複合材料についてCAE適用は困難であったが,今後,早期に利用できる展望が見えた。
  • 繊維強化複合材料を利用した製品開発へCAEを利用する技術について,精度向上の観点から今後も注視していきたいと思います。
  • 複合材の使用ニーズは多々あるので,CAEとして使っていく事になると思います。ラティス構造は面白いと思いました。

9月10日に弊社 グローバルアプリケーション開発センター 村上から「高精度CAE解析を実現する材料評価事例・技術紹介」を講演させていただきました。
本講演は自動車産業界,素材産業界でご活躍される技術者を中心に300名を超えるお客様にご聴講いただきました。ご講演のレビューおよびお客様からいただいた感想を以下にまとめております。
また,多数のご質問をいただきました。有意義な時間をお過ごしいただけたことと感じております。質疑応答時のご質問ならびにアンケートでご記入いただきましたご質問について,一部のご質問にはなりますがQ&Aページに村上からの回答を閲覧いただけますので,ご興味のある方はこちらをご覧ください。
ご聴講いただけましたお客様のおかげをもちまして,このように有意義なウェビナーが実施できましたこと感謝申し上げます。

レビュー

村上の講演動画は弊社無料会員制サイトShim Solutions Clubにて講演動画をご視聴いただけます。ご興味のある方はこちらからご覧いただけます。
講演では,複合材料の解析正確性を向上させるのに有効な測定として,CTによる内部構造観察と高精度な引張試験方法,解析モデルの妥当性検証手段として,引張試験中のDICによる微細部ひずみ分布測定と解析モデルとの比較,また,実製品の剛性測定やたわみ分布評価に有効な試験機能,に至るまで複合材料を用いた製品開発に活用できる種々の測定技術を紹介させていただきました。

 

お客様からいただいた感想

村上の講演に対して,ご聴講いただいたお客様からは下記のような感想をいただきました。

  • 歪の継時変化を追えるのは,CAEコリレーションのヒントになりそうだと思いました
  • 実測データはシミュレーションの基盤,やはりひずみゲージは有用。X線マイクロCTによるモデル化は「なるほど」と感じました。
  • 次の2点を知ることができて,大変有意義でした。
    ・可視化した画像からCF織物のsinカーブを修正
    ・格子法を用いて歪み分布をリアルタイムに計測する手法
  • 解析精度を向上させるアプロ―チの例を知ることができました。

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