【FEM解析事例】多層盛り溶接シミュレーションのご紹介

有限要素法を用いた構造解析と強度評価方法について、幾つかの例をご紹介します

有限要素法（FEM）を用いた構造解析は、構造設計のツールの一つとなって 定着しており、詳細な検討を行う際には、構造解析とその結果に基づく 強度評価は不可欠となっています。 しかしながら、FEMを用いた構造解析では構造物をモデル化した解析を 行いますので、解析結果をどの様な強度評価に使用するかをよく考える 必要があります。 ここでは、有限要素法を用いた構造解析と強度評価方法について、 幾つかの例を紹介いたします。 ※続きはPDFをダウンロードしてご覧ください。

• 構造解析

溶接部の（金属）疲労とは？溶接構造物の疲労評価技術を簡単にご紹介します

近年、世界中で大きな破壊事故が報道されています。 特に溶接して組み立てられた機械・構造の破損では金属疲労が原因の 大半を占めています。 したがって、これらの破損を未然に防ぐことや万一破損が生じても 再発を防止することは重要です。 　 また、最近は使い始めてから長い年月を経た（経年）機械・構造物も 急激に増えています。 ※続きを読みたい場合はお問い合わせください。

• 受託解析

任意の速度、荷重波形での疲労試験が可能！繰り返し負荷を電気信号で制御します

当社が行なった、引張･圧縮、曲げ疲労試験の事例をご紹介します。 電気油圧サーボ式の疲労試験機は、繰り返し負荷を電気信号で制御。 そのため、任意の速度、荷重波形での疲労試験が可能となります。 また、荷重振幅が変動するような試験（プログラム波形、ランダム波形）や 各種環境下での疲労試験も行えます。 【事例概要】 ■荷重：±10kN～±200kN ■速度：0～20Hz（一部0～10Hz） ■波形：正弦波、三角波、台形波、ランプ波、プログラム波形 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• その他計測・記録・測定器

実際に作用する多方向（多軸）の荷重を再現することができ、正確な強度評価ができるようになった本システムの概要と試験事例のご紹介です

鉄道車両のような輸送機器が走行中に作用する繰り返し荷重で壊れることを防ぐために、 製品の骨格となる部分には、想定する荷重が加わっても簡単には壊れない強度が求められます。 そのために事前の強度検討が必要です。 また、荷重は複数の方向から作用しますが、これに対して十分な強度を有するかを実機の運用前に確認することが必要であり、そのために強度試験が行われます。 これまで当社が保有する試験装置では、１方向の荷重しか負荷できませんでしたが、 多方向の荷重を再現できるようになった多軸強度評価システムの事例を紹介いたします。 【掲載適用例】 １，車両足回り部品の 3 軸疲労試験 ２、タービンブレードの 2 軸疲労試験 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• 受託検査

材料における特に重要な要素のひとつが機械的性質！試験片採取から試験結果の検討まで行います

材料における特に重要な要素のひとつが機械的性質です｡機械的性質にも強さから硬さ、 もろさ･ねばさまで多種多様にわたり、それぞれが重要な意味を有します｡ 当社では、このような様々なお客様の要求事項に対応すべく、 各種材料試験機を保有し、試験片採取から試験結果の検討まで行っております。 【試験内容】 ■万能試験機 ■硬さ試験機 ■衝撃試験 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• 試験機器・装置

組織観察、母材成分調査等を追加することも可能！実績豊富な専門家が調査内容を提案します

壊れるはずがないのに壊れた！ものづくりに関するその"困った"に 川重テクノロジー株式会社がお応えします。 当社は、お客様の課題解決へ向け、実績豊富な専門家が調査内容を提案。 起点、進展方向、破壊形態の特定等を行う「基本コース」と、起点部欠陥、 組織観察、母材成分調査等を追加することが可能な「詳細コース」をご用意しております。 また、損傷に関する情報を頂ければ、調査に反映可能です。 【ご提案例】 ■基本コース（1～4及び9） 　・起点、進展方向、破壊形態の特定等を行う ■詳細コース（基本コースに、必要に応じて5～8を追加） 　・起点部欠陥、組織観察、母材成分調査等を追加することも可能 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• 受託解析

ねじり疲労試験機の仕様や大きさに加え、供試体・試験データの活用事例をご紹介

ねじり疲労試験機を用いることで、金属材料等の素材から、シャフトなどの 機械部品まで多様な供試体を対象に、ねじり疲労・耐久試験や、 ねじり静強度試験を精度良く実施できます。 ここでは本試験機についてご紹介します。 ※続きを読みたい場合はお問い合わせください。

• 試験機器・装置
• 受託測定

応力拡大係数範囲ΔKをJ積分にて算出！き裂進展寿命の評価を行った事例のご紹介

円管突合せ溶接部において、内部に溶接未溶着部（初期欠陥）が存在し、 そこを基点としてき裂が進展し、破壊にいたることがあります。 き裂先端部は弾性解析的に応力が無限大となるため、溶接未溶着部先端での 応力拡大係数範囲ΔKをJ積分にて算出し、き裂進展寿命の評価を行いました。 解析ソフトはABAQUSを使用しました。 【概要】 ■解析ソフト：ABAQUS ■解析種別：き裂進展解析 ■解析目的：円管内部未溶着部のき裂進展寿命の評価 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• 構造解析

環境の分析を行っておけば、現象の解明に大いに役立つ！実績豊富な専門家が調査内容をご提案

機械部品の事故には、破壊、腐食、摩耗等の様々な損傷があります。 当社は、お客様の課題解決へ向け、実績豊富な専門家が調査内容をご提案します。 「破壊形態の調査」をはじめ、「腐食調査」、「摩耗調査」など、お客様のニーズに合わせて、 個別技術はもちろん、原因調査・シミュレーション・再現試験・評価までのトータルソリューションをご提供いたします。 【破壊形態の調査】 ■適用技術：エレクトロン・フラクトグラフィ（走査型電子顕微鏡） ■破壊の種類 　・疲労破壊 　・脆性破壊 　・延性破壊 　・クリープ破壊 　・応力腐食割れ 　・水素脆化割れ 　・凝固割れ ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• 受託検査

構造物の溶接時に発生する残留変形を、溶接部近傍に想定されるひずみを与えて求めた事例をご紹介

川重テクノロジー株式会社が行ったFEM解析事例をご紹介いたします。 構造物の溶接時に発生する残留変形を、溶接部近傍に想定されるひずみ （固有ひずみ）を与えて求めました。 なお、固有ひずみ値の設定方法については、Webマガジン第48号 「溶接変形シミュレーションの紹介」参照。 解析ソフトはNASTRANを使用しました。 【概要】 ■解析ソフト：NASTRAN ■解析種別：線形解析 ■目的：溶接施工時の変形量の事前予測 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• 構造解析

FEM解析による強度評価の勘所（2）－強度評価の方法に見合うFEM要素分割の粗密－

この要素分割数でよいでしょうか？と若手の解析者に聞かれることがあります。 まず言うのは、この解析結果を用いてどのように強度評価をするのか 決めていますか！それは、強度評価の方法に見合うように要素分割の 粗密を変える必要があるからです。 すなわち、ピーク応力を用いた強度評価では、R部などの応力集中が求まる 細かな要素分割を、平均的な応力を用いる強度評価では平均的な応力が求まる 比較的粗い要素分割にする必要があります。 ※続きはPDFをダウンロードしてご覧ください。

• 構造解析

FEM解析による強度評価の勘所（1）－FEM解析で片持梁の応力は正しく求められない？－

近年、製品開発・設計やトラブル対応などでFEM（有限要素法）を用いた 応力解析が行われることが多くなっています。 FEM解析する人が設計者であったり、解析専任者であったり、場合によっては、 当社のような解析サービスを行う専門業者に依頼することもあるでしょう。 解析結果の評価（強度評価）は、解析者自身が行ったり、経験豊富な上司または 専門家に依頼する場合も考えられます。 いずれにしましても、強度評価で必要とする値が求められるFEM解析を行うこと が重要であり、要素分割の粗密も強度評価法と分けて考えることはできません。 ここでは、「FEM解析は要素分割を細かくしていくと正解が求められるか？」 という疑問に対して、解説します。 ※続きはPDFをダウンロードしてご覧ください。

• 構造解析

弾塑性熱応力解析で融解と凝固プロセスを再現！解析ソフトはABAQUSを使用しました

川重テクノロジー株式会社が行ったFEM解析事例をご紹介いたします。 平板の突合せ多層盛り溶接で、溶接後の残留応力、残留変形を、FEMによる シミュレーションで求めました。 溶接入熱と冷却の繰り返しによる温度履歴を非定常熱伝導解析(10パス分)で 求め、次にその温度履歴での弾塑性熱応力解析(10パス分)で融解と凝固 プロセスを再現。 解析ソフトはABAQUSを使用しました。 【概要】 ■解析ソフト：ABAQUS ■解析種別：非定常熱伝導解析、非線形解析 ■目的：溶接後の残留応力、変形の評価 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• 構造解析

余寿命を容易に察知できる！従来手法に比べ大幅なコスト削減、計測コストも低減

『疲労センサ』は、安全や信頼を重要視する構造物(部材)の余寿命を 容易に察知できます。 繰り返し応力を受ける部材に疲労センサをある期間貼り付けて点検する ことにより構造物の疲労損傷度を推定でき、寿命に換算することが可能。 設置場所を選ばない超小型サイズなので貼付作業も簡単で、部位ごとに 疲労損傷度を定量的にとらえ、計画的な補修・補強対策で安心です。 【特長】 ■手軽で簡単 ・貼るだけで寿命診断ができ、しかも安い ・電源不要 ・引火性環境でも安心 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• センサ
• センサ

回転機械の実測には、スリップリングやFMテレメータが用いられます！

当社が保有する、ひずみ・応力の測定と評価技術の事例をご紹介します。 大規模構造、回転機械など実機の応力、歪を計測。 回転機械の実測には、スリップリングやFMテレメータが用いられます。 「歯車装置ねじり応力測定」や「ホイールローダ部材応力計測」などに 対応しておりますので、ご用命の際はお気軽にお問い合わせください。 【事例概要】 ■大規模構造、回転機械など実機の応力、歪を計測 ■回転機械の実測には、スリップリングやFMテレメータが用いられる ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• その他計測・記録・測定器
• 試験機器・装置

き裂進展のデータも採取！繰返し負荷を与える疲労試験や耐久試験が可能です

お客様の施工による溶接が、国際的な強度設計指針に適合することを 実証するため、実物大のモデルで疲労試験を行った事例をご紹介します。 「ホットスポット応力」の計測のほか、き裂の発生段階を捉える手法の調査、 き裂進展のデータも採取しました。 当社では電気油圧サーボ式の負荷装置を用い、単調に負荷を増す強度試験や、 繰返し負荷を与える疲労試験や耐久試験が可能。 また、試験体の支持や荷重部分に必要な専用治具の設計･製作も承ります。 【事例概要】 ■実物大のモデルで疲労試験を行った ■「ホットスポット応力」の計測のほか、き裂の発生段階を捉える 　手法の調査、き裂進展のデータも採取 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

• その他計測・記録・測定器
• 試験機器・装置

ハイパーCLT敷板は、現場で使われるだけでなく、大学との産学連携によってさらなる性能向上を目指しています。 木材を屋外の土木現場で活用するためには、耐久性や水への対策など、さまざまな課題を検証していくことが重要です。 そこで株式会社カイタクは、各大学と連携して研究開発を続けています。 研究成果を実際の製品改良や新しい用途につなげ、より使いやすく付加価値の高い木材敷板へ進化させていくことが目的です。 ハイパーCLT敷板は、国土交通省NETIS登録技術「TH-250021-A」。NETIS登録という実績に加え、産学連携による研究開発も継続しています。 木材、NETIS、土木、大学の技術を組み合わせながら、ハイパーCLT敷板は新しい土木CLTの可能性をさらに広げていきます。

公共工事では、施工品質だけでなく、安全対策や環境への配慮、現場独自の工夫も重要です。そこで提案しやすいのが、木材を活用した土木CLT「ハイパーCLT敷板」です。 仮設道路や搬入路、作業員通路、材料ヤードなどに使用でき、敷鉄板とは違った視点で現場環境を改善できます。夏場の照り返し対策、騒音の抑制、CO2固定、景観への配慮など、導入目的を発注者へ具体的に説明しやすいことも特徴です。 さらに、国土交通省の**NETIS登録技術「TH-250021-A」**であることも、公共工事で提案するうえで大きなポイント。新技術活用や創意工夫の一つとして検討できます。 「なぜこの資材を使うのか」が明確に伝わることは、役所への提案でも重要です。木材、NETIS、土木を組み合わせたハイパーCLT敷板は、実用性と環境配慮を両立する新しい土木資材として、公共工事での活用が広がっています。

Wi-Fi領域に潜む脆弱性や事件を、最近は頻繁に目にするようになってきました。この目に見えない脅威は、悪意のあるハッカー達の標的となり、あるいは内部からの情報持出手段となっています。 弊社では、Wi-Fi領域に潜む脆弱性や事件などを集め定期的に配信しています。関連リンクよりスライドシェアサービスでご笑覧ください。勿論、ダウンロードも可能です。

金属のクラック（き裂）は、設備保全業務の悩みのひとつ。一般的な溶接工法による補修では、熱によってクラック周辺の母材が変化し、残留応力やひずみが発生するため、「クラック再発」や「二次損傷」を誘発するリスクを常に抱えていました。 日之出水道機器(株)「メカニカルスティッチ工法」は、熱を加えずに金属クラック補修が可能な新工法です。 特殊ボルトと補強プレートを使用しクラックを物理的に除去し、母材に熱影響を一切与えずに補修致します。 火気が使用できない環境でも補修できます。熱を加えないことから設備の分解が最小限に抑えられます。 ◎詳しくはお問合せ、もしくはカタログをダウンロードして下さい。

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