絶対値の合わせ込み

質問

実験で取得したパラメータを使ってCAEモデルの合わせ込みを行なっています。
入力荷重に対する加速度を取得しており、実験結果とCAEモデルでの解析結果で比較すると傾向はかなり合っているのですが、絶対値が大きくずれておりまして、そのまま数字にゲタを履かせると実験結果に近づいてきます。部品のヤング率や密度はあわせこんでおり、また結果としての傾向が合っているので拘束条件に大きな間違いはないと踏んでるのですが、そのまま数字をシフトさせたような結果になる原因はCAE上でどういうものがあるのかアドバイスください。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

流石に漠然としすぎているのではないでしょうか？
荷重が静的か動的か，どういった挙動（剛体運動，弾性変形，塑性変形etc.）なのか，ゲタをはかせるというのは比例倍させるという意味なのか，オフセットさせるということなのか等々．
仕事の内容はオープンにしたくないでしょうから，他のものに置き換える等上手く補足してください．

ちなみに今まで見てきたしょうもないCAEのミス
両方ともいわゆる設計者向けCAEやCAD付属のローエンドCAEが出てきて使用者のスキルが問われなくなってから見かけるようになった．
・４面体１次要素を使用していた
・拘束の機能を勘違いしていた．

また実験を絶対と信じてCAEだけに原因を求めたり，その逆というのも危険です．

>ゲタをはかせるというのは比例倍させるという意味なのか，オフセットさせるということなのか等々

これについてはシフトって書いてありましたね．申し訳ありません．
ただ，これについても十分な実験数・解析数がなければ，たまたまシフトしているように見える可能性もありますのでご注意ください．

他の方への補足も含めて確認させてください．

?実験と計算の何の結果に対してシフトしているということなのでしょうか？
変位？加速度？固有値？

?
＞・一般的な振動解析
振動解析という言葉が曲者なのですが，これはモーダルアナリシスということで良いでしょうか？

?
＞・単品のヤング率と密度を実機とCAEで合わせ込み
これも意味が分かりかねます．減衰率をあわせこみしたということでしょうか？それとも直接モデル化困難な機械部品を単純化した上で実験と挙動が合うようにあわせこんだということでしょうか？

?
＞一応現象としては動的なのですが、与える荷重は静荷重として入力しています。
静荷重はあくまで静的なものであって，「入力荷重に対する加速度を取得」というのと整合性がとれません．動解析上の一定荷重という意味でしょうか．それともモーダルアナリシスの荷重条件という意味でしょうか？

?
実際の部品間の拘束はどのように行われていて，それに対してモデル上でどのような拘束を行っていますか．ローエンドCAEの拘束は便利ですが，拘束部に過剰な剛性を与えたり，自由度を殺したりすることがありますので注意してください．

?細かい部品・構造はありませんか？それに対してメッシュの粗さは十分でしょうか？

お腹が空いて頭が働かず，ぐちゃぐちゃになってしまいましたが補足お願いします．

モーダルアナリシスを行っているということは通常まず比較するところは固有値だと思います．まずモード形と固有値は実験と計算であっていますでしょうか？
次に固有値はあっていたとしても振幅（加速度）の絶対値は通常合いません．
振幅の大きさには減衰が大きく影響しますが，その値をあらかじめ入手することは困難だからです．
実験結果を元に合わせこむのが一般的です．
ここまで伺った限りでは合うわけがないものを合わないと四苦八苦されているのでないか，というふうに感じます（間違っていたらすみません）
また加速度で比較するということ自体に疑問を感じます．

上記?についてですが
おそらく勘違いされていると思うのですが，
計算において再現しているのはハンマリングではありません．
ハンマーについているフォースセンサの生データあるいは
周波数と振幅に変換したものを見れば分かると思いますが，
非常に不安定で複雑なものであり，通常これを計算の入力に使うことはありません．
時間軸に対して一定の振幅を与えるような計算が行われているはずです．
この振幅の大きさを静荷重と勘違いされていると思います．
ちなみに計算に対して，おおよそ対になる実験を行うためには，クローズドループ制御された加振機（主に電動か油圧）を用います．

尚，モーダルアナリシスについてはいろいろな本が出ていますが，
自分は以下をお勧めしています．やや厚いですが読みやすい良著だと思います．
まずは実験や計算で行っていることがどういうことなのか大まかに理解されると良いと思います．
http://www.coronasha.co.jp/np/isbn/9784339082258/

お礼

海外出張でお礼が遅れました。
確かにおっしゃられる通り入力を同じにするのはできないなので伝達関数にて比較を行っています。構造の非線形が無視できる範囲なのかとか、減衰に関してはもう少し勉強してみます。またご相談にのってください。

補足

一応現象としては動的なのですが、与える荷重は静荷重として入力しています。
入力荷重の変動周波数が固有値よりかなり低いので。

確かに使用しているソフトはやCAD付属のローエンドCAEなるものです。
なのでブラックボックス化されている所は多いです。
ちなみにメッシュは４面体２次要素です。
こういう基本的な確認事項を教えてくれると大変助かります。

また実験値に関して詳細は明かせないのですが、別の実験からもその値が正しいということを確認していますのでCAEに問題があると考えました。

色々ありがとうございます。確認すべき事項が増えてうれしいです。

? 加速度です

? モーダルアナリシスがよく理解できていないのですが、ソフト画面の中にそう書いてありました。

? 実際試作品がありまして、それの重さから密度を、ヤング率はハンマリング結果をもとにCAEの中で導いて同定させています。

? 申し訳ありません。素人でして意味が良くわかりません。おそらくハンマリングを再現していますので前者かと思われます。単品はそれでレベルも傾向もあってました。

? 自由度を開放するなど機能上できるので何度も確認しているのですが差は埋まりません。

? メッシュ粗さの細かいところはローカルに設定していますので大丈夫かと思います。

単品一つ一つのモードと固有値は合っています。
レベルに関してはおっしゃられる通り合わないので。
実験結果から減衰比を調整して合わせています。

ただ今回レベルが合わないというのは一つ一つのモードの大きさが合わないというのではなく、全体的にそのままシフトした形になっています。
例として数式でいうと実測値はY=10sin(2πwt)という結果に対してCAEではY=40(2πwt)という状態になっています。これが傾向は合っているのにレベルがあっていないと言っているところになります。

追加質問で申し訳ないのですが、動解析と静解析は慣性力があるかないかの違いだと思っていますが、例えばハンマーで叩いた場合は慣性力がはたらかない一定入力加重という理解でよいのでしょうか？

回答No.3

noname#230359

できれば、詳細を教えてくだされば、具案もでると思うのですが。

URLに想像したものを記載しておきます。

先ず、エネルギーを源として、
伝播は上記URLを参考に、減衰や共振は地震工学を参考に
弾性の処理は、
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/rikiene/banehuriko.html
メインに考察し、
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/rikiene/tannhuriko.html
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/sarenai/sarenai.html
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/unndouryou/unndouryou.html
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/unndouryhzn/jyuusinnunn.html
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/hannpatu/keisuu.html
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/hannpatu/ryou-rikiene.html
を確認するです。

式で何をしているかも参考にしてください。

参考URL：

http://www.terrabyte.co.jp/gatten/article_dyna.htm http://www.terrabyte.co.jp/gatten/article_dyna2.htm http://www.terrab

お礼

式ばかりで中々難しいですね。参考にします。

補足

あまり詳細は書けませんが、
・一般的な振動解析
・単品のヤング率と密度を実機とCAEで合わせ込み
・それらを拘束させて実機との整合性確認
といったところです。

CAEの経験が浅く、どういった情報を出せばCAEの話ができるのか言って頂ければ助かります。

回答No.1

noname#230359

＞入力荷重に対する加速度を取得

話題の燃費偽装の件でも、データ取得が困難な走行抵抗の諸元は別した試験方法で取得し、シャダイの負荷に置き換えて測定するが、それが悪者の付け込み所。

CAEモデルにそのようなファクターが忠実に込められているかどうかでは。
とくに（摩擦）抵抗分。

＞絶対値が大きくずれて

気になるところ
上記例のスズキのプラス２、３％なら誤差の内。三菱のマイナス１０％超？

抵抗とは電気回路の用語。電気 ― 機械は置換え可能です。

　　http://amplet.tokyo/tu/pdf/meca_elec.pdf
　　コンデンサ → 弾性
　　コイル　　 → 慣性　　　　　　　⇒　機械系を電気等価回路に変換可能
　　抵抗　　　 → 機械抵抗（摩擦）

電気回路素子で、抵抗何Ωを用意するのは易しくシミュレーションも簡単。しかし機械での摩擦の値を求めることは厄介。

　　http://toshi1.civil.saga-u.ac.jp/aramakig/text/j1.pdf
　　質点系の振動

なので観測波形と合うように摩擦を操作するほうが易しく、かつ妥当。
他の要素でも非線形性が強まると微分方程式に疑問符がつくが、でないなら合うはずです。

遅くなりました。

入力項の誤差は数％を減らすこともできるはずだし、その操作もヘン。

結果を合わすなら減衰項が入った式を立て直すしかないです。

補足

数％とかいうレベルではないです。
確かに取得した実験値がCAEで忠実に再現されているかはあやしい所ではありますが、傾向があっていましたので。