衝撃吸収の構造としてハニカム構造が採用されていますが、自動車には部品取付面を確保するため、四角形断面とフィレットを含む八角形断面を基本構造としています。最適な衝撃吸収には、荷重は最大で質量は最小となるような構造が求められます。そのため、最適な形状を検討します。
CAE部門が先行検討において、衝突エネルギーの吸収に最適な断面形状を事前に設計部門に対して提案したい背景がありました。
断面形状最適化検討
ベースとなる形状として以下ようなモデルを作成しました。
計算結果
変形モード、荷重特性、平均荷重などの評価を行います。
形状最適化変数の設定
圧潰解析モデルに対してモーフィング機能により設計変更できる領域とトリガー点を設定します。
最適化条件の設定/計算実行
作成した圧壊モデルを基に設計変数などの設定を行い最適化計算を実行して条件を満たす形状を求めます。
今回の計算では四角形断面よりも、正八角形に近い断面の方がエネルギー吸収量が増えることがわかりました。
このような事前検討を行うことにより要求性能と質量を設計の先行開発フェーズに織り込むことができ、設計的な手戻りを減らすことにつなげることができます。