有限要素法を用いた複合材料の衝撃/落下解析の基礎講座

環境への負荷の軽減を目的とした取り組みが世界的に求められる中、高強度軽量部材としての複合材料の利用が様々な産業分野の製品に広く普及しつつあります。複合材料に対する大荷重や衝撃荷重による製品のダメージ評価は高い信頼性と健全性が求められる製品設計において非常に重要な課題です。現在では製品試作後の高負荷試験による評価に加えて数値シミュレーションによる評価が一般的になりつつあります。しかし複合材料の高精度なシミュレーションを行うためには離散化手法や構成式など多くの予備知識が必要となります。 　本講座では複合材料のシミュレーションのベースとなる有限要素法による計算手法の基礎知識を、解析先任者以外の方にもわかりやすく解説します。そのうえで、複合材料のモデル化手法の基本的な考え方と、破断や剥離も含めた複合材料をモデル化するための最新のモデル化手法および最近の複合材料シミュレーションの実例についても紹介します。

1. 複合材料の特徴
   1. 基本的な構造
   2. 材料物性とその特徴
   3. 破壊モード
2. 陽解法有限要素法の基礎
   1. 数学の予備知識
   2. 応力、ひずみ
   3. 有限要素法の種類と特徴
   4. 剛性マトリックスの計算方法
   5. 要素タイプ
   6. 時間ステップの計算方法
3. 衝撃解析の基礎
   1. 衝撃解析の条件設定
   2. 接触計算のロジック
   3. 出力結果の見かた
4. 複合材料のモデル化
   1. 応力 – ひずみ関係
   2. 座標系
   3. 材料モデル
   4. 破壊を考慮したモデル
   5. 積層複合材料
   6. 層間剥離
5. ケーススタディ
• 質疑応答