OS-E:2010 Dang Van疲労(安全率)最適化

コンポーネントが荷重履歴全体の中で破壊されるかどうかの予測に使用されます。特定の物理システムでは、コンポーネントが無限に長持ちすることを要求される場合があります。



図 1. RBE2要素に付与される力とモーメント. もう一端はSPCを使って固定

たとえば、高い回転速度で多軸周期荷重に耐えている自動車のコンポーネント(プロペラシャフトなど)は、短期間の実働寿命で高サイクルの疲労限界に到達します。この場合、破壊に至る最小限の疲労サイクルを指定する従来の疲労結果は適用できません。

疲労損傷量を定量化する必要はなく、コンポーネントの疲労履歴全体で疲労損傷が発生するかどうかのみを考慮する必要があります。損傷が発生する場合、そのコンポーネントが無限の寿命になることはできません。Dang Van基準に基づく疲労解析は、このために設計されています。詳細については、ユーザーズガイドDang Van基準(安全係数)をご参照ください。

モデルファイル

必要なモデルファイルのダウンロードについては、モデルファイルへのアクセスを参照してください。

この例で使用されているモデルファイルには以下のものが含まれます:

Shaft_FOS_opt.fem

モデル概要

目的は、シャフトについてDang Van疲労最適化(安全率)を形状最適化と共に行うことにあります。4つの設計変数と対応する上限、下限があります。力とモーメントはRBE2要素に付与され、ブラケットのもう一端はすべてのすべての自由度で固定されています(図 1)。

FOSの値が1.0より大きいことは、そのコンポーネントが初期寿命についての条件を満足していることを示します。FOS制約条件の下限は、DCONSTRエントリを介して1.0に設定されています。また、変位の制約条件は節点15856に付与され、上限は並進Z方向で-5.0です。

FEモデルのプロパティは:
要素タイプ
CHEXA
CPENTA
MAT1の線形材料プロパティは:
プロパティ
ヤング率
70000.0
ポアソン比
0.334
MAT1の疲労材料パラメータは:
FOS
Tfl = 400.0
Hss = 2.56
最適化のための材料パラメータは:
形状最適化
DESVAR
DVGRID
制約条件
DISP
FATIGUEとFOS
目的関数
MASS

結果



図 2. トポロジー最適化が為された構造