2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of large-sized nonlinear vibration analysis, based on parallel computing
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21K03939
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
川口 正隆 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (90876799)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 多段部分構造モード合成 / 並列演算 / モード解析 / 非線形振動解析 / ガタ構造物 / 解析効率化 / 解析自由度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自動車等の量産製品では開発期間短縮やコスト削減の為に，実規模の大規模振動解析が多用されており，解析時間の大幅な増加を抑制する為に，自動多段部分構造モード合成ソフト（AMLS）が汎用構造解析コードNASTRANに対して提供されている．しかし，線形構造物に限定され，ガタ等の非線形要素を含む複雑な構造系への展開ができない問題がある．
一方，大規模解析では，実機特有のガタや粘弾性体等の非線形要素を含んだ過渡振動解析のニーズも強いが，膨大な解析時間を要し現実的でないので，製品開発では普及していない．
そこで，非線形系の過渡振動解析の効率化（解析時間短縮）を目的に，2021年度には中規模（約10万自由度）迄の構造サンプルを対象に非線形の過渡振動解析で実証した．2022年度には，以下の様に小規模サンプル（約5000自由度）を対象に振動実験を実施し解析精度を検証すると共に，大規模（約100万自由度）な構造サンプルを対象に多段モード合成法を適用することにより，下記の成果を得た．
(1)小規模な構造体の振動実験と解析：主要寸法が800mm角のアングル材による骨組サポートに，800mm角の板金ドア（周囲を角型鋼管で補強）を連結部品（ラッチ，ヒンジ）で繋いだ試験体を作製し，小型振動台に載せて振動実験を実施した．連結部品のラッチとヒンジにガタ（±0.5mm以下）が有る場合と，無い場合に計測される加速度を比較した．その結果，僅かなガタ量にも拘わらず加速度応答は大幅に変化したが，非線形の振動解析は定性的に現象変化を近似でき有効性を示すことができた．
(2)大規模構造サンプル（約100万自由度）：NASTRAN上でAMLSを利用して，中規模サンプルと同様に非線形運動方程式の過渡振動を解析する解析プロセス（DMAP）を作成し適用した結果，解析時間は従来法に比べて75%以上短縮されることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は以下のような３年計画で推進しており，１年目と２年目を予定通り完了したので，計画通り進捗している．
(1) 2021年度：多段モード合成による解析時間短縮に関する解析理論の実証，及び汎用構造コードでの解析プロセスの開発
(2) 2022年度：小規模構造サンプル対象の振動実験の実施と解析精度の確認，及び大規模構造サンプルへの１次適用と解析時間短縮の実証
(3) 2023年度：大規模構造サンプルへの２次適用と解析時間短縮の実証
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| Strategy for Future Research Activity |
これ迄の２年間の研究により，本研究の目的であるガタ系を含めた非線形系の過渡振動解析の効率化と解析精度の実証を実施することができたので，大規模サンプルへの２次適用による解析時間短縮の再実証を行うと共に，実際の工業製品（空調機等）への研究成果の適用を進める予定である．
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| Causes of Carryover |
2022年度は振動実験を追加したが，供試体作製費が計画よりも安価となり，設備利用費も学内予算で充当できたので，次年度使用額が生じた．2023年度は実際の工業製品への適用を進めるので，その活動に充てる．
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