繊維強化樹脂部品の繊維配向予測サロゲートモデルの開発

抄録

自動車開発における効率化が近年の重要な課題となる中，計算コストを抑えて迅速なシミュレーション結果を提供するサロゲートモデルの利用が注目されている．著者らは繊維強化樹脂部品を対象とし，従来の樹脂流動解析に相当する繊維配向情報を出力可能なサロゲートモデルを開発した． 自動車の衝突シミュレーションにおいては，樹脂部品の変形を正確に再現することが重要であるが，繊維強化樹脂の場合，配合される繊維の向きによって強度特性が大きく異なる．したがって，繊維配向の影響をシミュレーションに反映させることが不可欠である．従来の樹脂流動解析は，実施の難易度が高く，解析に要する時間も長いため，定常的な車種開発サイクルに組み込むのが難しい．これに対処するため，著者らはpix2pixアルゴリズムを適用し，繊維配向を迅速に予測するサロゲートモデルを開発した． 本モデルは繊維強化樹脂部品の多様な形状に対応するため，対象部品を均一な直方体（ボクセル）の集合で再現し，部品ごとの要素分割の違いが学習に及ぼす影響を軽減した．本手法により，配向情報取得に要する時間を99%削減し，多様な形状に対応可能であることを示した．