No.50「振動試験中の動的挙動計測(2)」

No.50
振動試験中の動的挙動計測(2) ~三次元デジタル画像相関法による変位・ひずみ分布解析~

写真1 計測機器の配置と試験体撮影画像
写真1 計測機器の配置と試験体撮影画像

図1 加振1周期中の変位分布変化
図1 加振1周期中の変位分布変化

信頼性評価を目的とした振動耐久試験は、設計・製作された製品が使用される振動環境に耐えて、規定の寿命まで性能を発揮できる事を確認するために実施されます。近年、高密度・小型化で、より複雑な形状へと変化している車載用機器の振動耐久性の確保には、設計段階での共振周波数、振動モード等の振動特性の予測・最適化が重要となります。予測・最適化にはCAE解析が有効ですが、妥当性の検証、境界条件の厳密化による精度向上に実際の振動試験での変位・ひずみ分布の解析が求められています。

当社は、三次元デジタル画像相関法(3D Digital Image Correlation : 3D-DIC)を適用したドイツGOM社の三次元ひずみ解析システム『GOM Correlate(ARAMIS) ®』と時間・空間分解能に優れたナックイメージテクノロジー社製高速度カメラ『MEMRECAM HX-3®』を導入し、変位・ひずみ分布解析の受託体制を整えています。3D-DICでは、試験体に塗布されたランダム模様の変化を2台のカメラでステレオ撮影し、任意の位置の三次元座標値が得られます。座標値の変化から変位が、変位の微分からひずみが算出されるので、観察される面上の変位・ひずみ分布を容易に得ることができます。

垂直方向振動における共振点でのエンジンコントロールユニット(ECU)筐体の上蓋の変位分布解析例をご紹介します。写真1は振動試験装置周りに配置した計測機器と撮影画像の一例です。1次共振点では、筐体中央部をピークとする、同心円状の変位分布(図1 Ⓐ)であったものが、3次共振点では1周期の中でピーク位置が移動する複雑な挙動(図1 ①~⑤)を示すことが判ります。このような三次元変位・ひずみ分布解析により、CAE解析結果との比較検討がより詳細に、かつ容易に実施することができますので、お気軽にお問合せください。

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JFEテクノリサーチ株式会社 営業本部