LS-Dynaの衝撃解析のためのトヨタ車のメッシュデータと解析条件について

他のブログにあるようにToyotaのカムリのメッシュデータが外部機関から公開されています。今後の参考になるかと思ってモデルを見てみたので、記録として残します。

NCAC（National Crash Analysis Center）のサイトは現在アクセスできず、Center for Collision Safety and Analysisのサイトにて、現在はダウンロード可能です。
Toyotaのクルマはカムリだけでなく、2010年ヤリスのモデルも公開されています。

概要がまとまった報告書もあわせてダウンロードできるのでそちらも参考にまとめていきたいと思います。

■外観
各方向からのビューはこんな感じです。

2012　トヨタ　カムリ

2010　トヨタ　ヤリス

上記のモデルはリバースエンジニアリングを実施し、部品毎に分解し、厚みや形状を測定。また、材料の分析もされ作成されています。

材料データはメーカーからの公表値を使うだけでなく、実際の部品から切り出され、材料試験を実施し、モデルに反映したものもあるとのことです。

外観から想像がつくようにおおよそのモデルはシェル要素から作成されています。

ここで、ソリッド要素だけ表示してみると以下のような感じになります。

2012　トヨタ　カムリ（ソリッド要素のみ）

2010　トヨタ　ヤリス（ソリッド要素のみ）

どちらも共通していえるのは、エンジンやトランスミッション、バッテリーがソリッド要素として作成されています。

また、シートはエンジンよりも細かいメッシュで作成されていました。

全般的にラバーやフォームと名前のついた部品がソリッド要素で作られている印象です。

エンジンのように大雑把な部分と、細かく再現をこだわった部分の差異がよく分かりませんが、実験結果と実機の再現性は良いので、そういった所にもノウハウがあるのかもしれません。

シェル要素は多くの箇所で使われていて、ボディから車内の部品まで多様です。

2012　トヨタ　カムリ（シェル要素のみ）

2010 トヨタ　ヤリス（シェル要素のみ）

今後、外観だけでなく各種の解析条件を把握することを進めていきます。

公差計算に関するメモ

公差について知ったことをまとめていきます。

①工程能力指数

・基本的な工程能力指数

製造上の実際のバラつきと公差の範囲を比較したもの

UTLは公差上限値を指し、LTLは公差下限値を指す。

σは製上のバラつき

Cpが１の場合、公差範囲は、実際の製造品に対して6σ（±3σ）の範囲の収まる。

±3σに収まる確率は、99.73%となる。（0.3%は不良品になる）

これを良しとするか、悪しとするかは、また別の問題。

・公差中心と実測データの平均は異なるので、それを踏まえて補正した工程能力指数

μは実際の製造の平均値で、Tは公差幅を示す。

②レバー比（感度）

アセンブリ時に公差影響を受けやすい影響を表したもの。

こちらに詳しく

③不完全互換性の公差計算（いわゆる√計算）について

公差計算をオープンにして関連部門との連携をとることや、重点管理項目として後工程へとしっかり伝える等の万全な技術活動をすることで量産に移行できるという判定になる

④正規分布ではない

そもそも正規分布でない場合は、√計算を用いるのは、数学的な保証がない。
更に、成形方法によっては、正規分布にならないことは多々ある（らしい）。
その場合は、分散が変わってくるので、係数倍をかけるなどの対応をとることもある。

⑤その他

3次元公差解析ソフトやモンテカルロ法で公差計算を行うことも。
分布がわかっていれば、シミュレーションで、どのくらいの確率でアセンブリが成り立たないか分かる。

Link
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SALOME-MECAをMacにインストールしました。 フリーで商用CAEに匹敵する環境を整える

フリーで商用CAEに匹敵するCAE環境を、自分の手元にほしい！

フリーでは難しいのかな。と思っていましたが、オープンソースの懐はなかなか深かったです。

今回は、その環境を実現するために、SALOME-MECAについて書きます。

SALOME-MECAとは

商用CAEに匹敵するといわれている、オープンCAEソフトです。プリポスト「SALOME」とソルバである「code_aster」をベースに作られています。

他のオープンCAEよりも、情報が豊富で、使いやすさに変なストレスも少なく、商用CAEっぽいインターフェースで作られていて、機能も十分（むしろ多い）と、個人的には思っています。

※詳しい解析機能や、情報はこちらに記載されています。

SALOME-MECAをインストールする。

今回は最新のバージョンのSALOME-MECAをインストールしたかったので、DEXCSや、CAELinuxなどのディストリビューションを用いずに、インストールしました。

Mac（Mountain Lion）の、VM Ware FusionにUbuntuをインストールして、そこにSALOME-MECAをインストールします。
今回も、フリーでCAEで遊ぶユーザーが増えることを願って、流れだけ残してきます。

①Ubuntu "64bit" をダウンロードする。

SALOME-MECAは、64bit版のUbuntuが必要です。日本語RemixのUbuntuは32bitしか、用意されていないので、64bit版を、以下の海外の公式HPからダウンロードします。
http://www.ubuntu.com/download/desktop

日本語環境には、のちほど変更することができるので、問題ありません。

②VMWareにUbuntuをインストール

ディスクを使用せずに続行を選択

ディスクまたはディスクイメージを選択　を選択

そして、ダウンロードしたUbuntuを選択しましょう！

”続ける”を選択し、インストールの開始まで進めます。

インストールがひとまず終了したら、OSのアップデートをしておくと良いと思います。

64bit版は、全てが日本語環境になっていないので、いやな方は以下を参考にされると良いと思います。
http://kledgeb.blogspot.jp/2013/04/ubuntu-1304-6-ubuntu-1304.html

③SALOME-MECAをダウンロード

以下から、SALOME-MECAをダウンロードしましょう。
http://www.code-aster.org/V2/spip.php?article303

（www.code-aster.orgは時折不安定な印象があるので、ダウンロードなど時間がかかる可能性があります。）

④Ubuntu上で展開

ダウンロードしたファイルを展開します。ファイルは、分かりやすくホームに置くとします。

ターミナルからも展開できますが、以下みたいに右クリックで展開できます。

⑤Ubuntuにインストール

展開したファイルの中を見ると、以下みたいなファイルができます。

ここで、端末を開きます。
（Ubuntu12の場合）左上にあるDashホームから、検索窓を使い”端末”と検索しましょう。

端末が、開いたら、

cd SALOME-MECA-xxxx.x-LGPL

と入力します。（xは、バージョンによって異なります。）

インストールを行うため、

./SALOME-MECA-xxxx.x-LGPL.run

と入力します。

インストール先フォルダと、使用言語を聞いてきますが、特に意思がなければそのままEnterを押せば良いと思います。

端末がよく分からないという人は、直接SALOME-MECA-xxxx.x-LGPLをダブルクリックして、以下の画面が出たら端末内で実行する。を選択してもいいです。

⑥実行してみましょう

できたsalomeフォルダの中を見ると、以下のように２つのフォルダができています。

ソフトを起動するために実行するのは、appli_V6_6_0のファイル内のrunAppliです。

こちらも、端末から、

./runAppli

でもいいですし、ダブルククリックして、端末内で実行を選択してもらってもいいです。

そうすると、以下の画面が出て、無事ソフトを利用することができます。

⑦基本的な操作に慣れよう

基本的なチュートリアルの情報は以下を参考にして頂けるといいかと思います。

https://sites.google.com/site/codeastersalomemeca/home/salome-meca-chutoriaru1

DEXCS-SALOMEですが、以下も参考になるかと思います。
http://opencae.gifu-nct.ac.jp/pukiwiki/index.php?SALOME-Meca%A4%CE%BB%C8%CD%D1%CB%A1%B2%F2%C0%E2

SALOME-MECAはWebを探すと情報が豊富なので、なかなか今後も楽しめそうです。

余談

余談ですが、以下にあるオープンCAEと商用CAEの立ち位置について触れたWebページも面白かったので、紹介します。
http://mogura7.zenno.info/~et/wordpress/ocse/?page_id=14


では、楽しい解析ライフをお過ごしください。

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オープンソースCAEの世界

少しわかりづらいオープンソースCAEの世界を整理したいと思います。

ディストリビューションとは

まず、オープンソースCAEを初めて利用する場合は、ディストリビューションという一種のLinuxの配布形態の上で、利用する機会が多いのではないでしょうか？

普通Linuxで開発環境を整える時は、自分で必要なソフトをインストール（基本的に無料のものを）して、開発環境を整えるのが普通です。しかし、Linuxなどに慣れていない場合は、そのような開発環境を整えるのも、ストレスです。また、他の人が問題なく動く解析も、自分の開発環境によっては動かない。などの問題も発生し、情報を共有することが難しいなどの問題もあります。


そのため、開発環境を全て整えられた状態で配布することが多いようです。（それがディストリビューションという配布形態です。）

（※ほとんどの配布されているOSが厳密にはディストリビューションなのですが、ここでは、解析ソフトが一式入ってまとめられた、一種の派生版のディストリビューションをさしています。）

現在配布されているCAE関係の、ディストリビューションで有名なものは、以下があるようです。

CAELinux
DEXCS （本Blogでも紹介しました。）

（他にも有名なのあるよ！ってのがあったらコメントしてもらえると助かります。）

個人的に両方使ってみましたが、CAELinuxの方を現在は利用させて戴いています。

プリプロセッサーソルバーポストプロセッサ

実際に、解析条件を定めたり（プリプロセッサ）、解析の計算をしたり（ソルバ）、結果を眺めたり（ポストプロセッサ）する部分です。

オープンソースの世界にも、これらのソフトは多々あり、恐らく紹介しきれませんが、Webでザクッと検索すると以下のものがあります。

プリプロセッサ（メッシャ）

Salome
Netgen
Gmesh
Discretizer
enGrid

ソルバ

Code_Aster

Adventure

OpenFOAM

Elmer

ポストプロセッサ

ParaView
Visit
Salome

他にも色々です。

ディストリビューションの形態でインストールしたとしても、たいていこれらのソフトのうちどれかが入っています。また、違うディストリビューションでも、結局同じソフトが入っていたり。ということもあるでしょう。（DEXCSにも、SALOME-MECAを入れたディストリビューションと、Adventureを入れたディストリビューションとあります。）

どれが良いかというのは、それぞれの解析目的に見合ったものを探さないといけないのかと思いますが、まずは自分に関連する研究者や開発者のコミュニティで、ユーザー数や情報の多そうなソフトを用いるのが無難でしょう。（どちらにせよ、無料なので色々とトライできるのは幸せなことだと思います。）

大雑把なイメージとしては、Webベースで見ると、SALOMEとCode_Asterを合わせたSALOME-MECAや、OpenFOAMのユーザ数が多いのかと推測します。また、大規模解析ではAdventure関連をよく耳にする気がします。

機会があれば、もう少しこの辺り、まとめてみたいところです。

サポート体制など

基本的に、オープンソースの世界では親切なサポート体制は存在しません。その変わり、無料で情報を提供しようとするコミュニティが活発になります。そのため、十分な情報を無料でシェアする機会が今後は多くなると想像します。

オープンCAE学会
OpenCAE Users Wiki

しかし、特殊な解析事例などは、自分で文献調査したりなどといった努力は必要かと思います。とはいえ、基本的な解析環境が家庭でも簡単にできるようになるのは幸せなことだと思います。

幸せな解析ライフをお過ごしください。

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