Development of large-sized nonlinear vibration analysis, based on parallel computing

基于并行计算的大型非线性振动分析的发展

基本信息

批准号：
21K03939
负责人：
川口正隆
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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．

对于汽车等批量生产的产品，通常采用真实规模的大规模振动分析来缩短开发周期并降低成本），为通用结构分析代码NASTRAN提供。然而，问题在于它仅限于线性结构，无法扩展到包含拨浪鼓等非线性元素的复杂结构系统。另一方面，在大规模分析中，强烈需要瞬态振动分析，其中包括实际机器特有的间隙和粘弹性体等非线性元素，但这在产品开发中并未广泛使用，因为它需要大量的数据。分析时间并且不切实际．．因此，为了提高非线性系统瞬态振动分析的效率（减少分析时间），我们在2021年演示了对中等规模（约100,000自由度）的结构样品的非线性瞬态振动分析。 2022年，我们将对如下所示的小尺寸样品（约5000自由度）进行振动实验，以验证分析精度，并对大型结构样品（约100万自由度）进行多级模态实验。通过应用合成方法，我们得到了以下结果。（1）小型结构振动实验与分析：800mm见方的钣金门（用方钢管加固）通过连接件（插销、插销等）与主要尺寸为800mm见方的角材制成的框架支撑相连接。创建连接的测试样本，将其放置在小型振动台上，并进行振动实验。我们比较了连接部件的闩锁和铰链有间隙（±0.5 毫米或更小）和没有间隙时测得的加速度。因此，尽管间隙很小，但加速度响应却发生了显着变化，但非线性振动分析能够定性地近似现象变化并证明其有效性。 (2) 大型结构样本（大约 100 万自由度）：使用 NASTRAN 上的 AMLS，我们创建并应用了分析过程 (DMAP)，以与中等规模结构相同的方式分析非线性运动方程的瞬态振动样品分析结果表明，与传统方法相比，分析时间减少了75%以上。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

多段モード合成による大規模なガタ構造系の非線形振動解析

采用多级模态合成的大型振动结构系统非线性振动分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryo Arai;Satoru Sakai;Teruo Kato;川口正隆，坂手洸希，谷ノ上樹生，上田至朗，Mladen CHARGIN，田中和人，渡辺公貴
通讯作者：
川口正隆，坂手洸希，谷ノ上樹生，上田至朗，Mladen CHARGIN，田中和人，渡辺公貴

STUDY ON NONLINEAR VIBRATION ANALYSIS FOR LARGE-SCALE STRUCTURAL MODEL WITH GAP

大尺度带间隙结构模型非线性振动分析研究

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masataka Kawaguchi;Koki Sakate;Jiro Ueda;Mladen Chargin ,Kazuto Tanaka;Kimitaka Watanabe;Tsutao Katayama
通讯作者：
Tsutao Katayama

多段モード合成法による大規模なガタ構造系の非線形振動解析

采用多级模态综合方法进行大型松散结构系统非线性振动分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shotaro Sugita;Masayuki Kimura;Shinji Doi;川口正隆;坂手洸希;谷ノ上樹生;上田至朗;Mladen CHARGIN;田中和人;渡辺公貴
通讯作者：
川口正隆;坂手洸希;谷ノ上樹生;上田至朗;Mladen CHARGIN;田中和人;渡辺公貴