実験モード解析 — CAE用語解説
実験モード解析
先生、実験モード解析(EMA)ってFEM解析の結果を検証するために使うんですか?
その通り。EMAはインパクトハンマーや電磁シェイカーで実物に加振して加速度センサーで応答を計測し、伝達関数(FRF: Frequency Response Function)から固有周波数・減衰比・モード形状を実験的に抽出する手法だ。FEMモデルで計算した固有モードとEMAの実験モードを比較することで「FEMモデルが現実を正しく表現しているか」を検証できる。両者の一致度を定量評価する指標がMAC(Modal Assurance Criterion)で、MAC値が0.9以上なら同じモードと判断できる。自動車のBIW(ボディインホワイト)の試験や航空機の地上振動試験(GVT)では必須の検証プロセスだよ。
定義
FEMとの差が大きかったときはどう対処するんですか?
「モデル更新(Model Updating)」という手順で対処する。FEMの境界条件(接合部の剛性)や材料定数(接着剤の弾性率)に更新パラメータを設定して、実験固有値とFEM固有値の差を最小化するように最適化する。フランジのボルト接合部の接触剛性や溶接部の等価剛性は往々にして理想モデルと乖離するから、EMAで実測した値で更新することが重要だ。商用ツールではLMS TecWareやMDI(MSC)のFEMUDATEが使われる。高品質なFEM予測解析のためにはEMA→モデル更新→再解析のサイクルが不可欠なんだよ。
関連用語
FEMと実験を組み合わせてモデルを磨いていくんですね。MACという数値指標があるとは!
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