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航空機構造試験

航空宇宙構造の耐久性と疲労試験

構造耐久性および疲労試験は、航空機の完全性,信頼性,安全性,そして認証を確保するために不可欠です。Dewesoftは、静的および動的条件の双方において、多チャネル,高ダイナミックレンジの計測を可能にする柔軟なDAQプラットフォームを提供しています。

拡張可能なシステムは、材料強度や静的荷重から疲労試験や衝撃試験まで、失敗が許されない厳しい条件下での試験にも対応します。 コンポーネント試験から実機規模の機体試験まで幅広くサポートし、ひずみ、力、変位、温度、振動センサなどから同期化された高精度データを取得します。

はじめに – 航空宇宙産業と構造試験

航空宇宙機器および構造物は、故障がミッションに重大な影響を及ぼす可能性があるので、極限環境や機械的ストレスに耐えなければなりません。 安全性と信頼性を確保するために、構造耐久性,材料強度,静荷重および最大荷重,ならびに寿命疲労に焦点を当てた実機試験は、特に航空機型式認証の厳しい要件を満たす上で極めて重要です。

構造耐久性は、運用上の安全性と長期的な信頼性に密接に関連しています。振動解析や調和解析を含む構造力学と、重複することがよくあります。 新興の電気航空機プログラム(AAM/eVTOL)では、耐久性試験の前に構造力学試験が実施されることがあります。多くの場合、同じデータ収録装置を使用しますが、チャネル数は少なくなります。

長期検証プロジェクトにおける正確な構造データを得るために、世界各国のリーダー企業がDEWESoftに信頼を寄せています。当社のソリューションは、実物大の構造物,機体コンポーネント,回転翼機部品,サブシステムの試験に使用されています。これらの試験により、静的荷重下における構造的耐力,耐用年数にわたる疲労要件への適合性,そして型式認証取得に不可欠な全体的な安全性と性能が確保されます。

構造耐久性と疲労試験の概要

初飛行に先立ち、航空機は専用の試験台で厳格な実物大試験を受け、想定される運用負荷、最大負荷、そして限界負荷をシミュレートします。これらの包括的な試験により、多様な条件下での構造挙動を精密に評価し、潜設計上の潜在的な欠陥を早期に発見し、運用における最高水準の安全性と信頼性を確保します。

フルスケールの構造耐久性および疲労試験は、通常数年にわたって行われ、航空機の寿命の数倍をシミュレートして、設計された構造の完全性を取得します。これは次の重要な理由から、航空機試験において不可欠なものとなっています。

  • 安全性:全体の構造とすべての要素が崩壊することなく設計荷重を支え、居住者と利用者を危害から保護します。
  • 耐用期間:風化,地震活動,老朽化などの環境要因に耐える構造物を助け、寿命を延ばします。
  • 実世界の複雑性:複合応力(振動,突風,加圧サイクル)をシミュレートし、コンポーネントレベルのテストでは再現できない長期的な周期的負荷下でのジョイント,溶接,アセンブリの挙動を明らかにします。
  • 費用対効果:潜在的な問題を早期に特定して対処することで、コストのかかるリコール,修理,メンテナンスを防止します。
  • 故障モード検出:システム全体の形状(翼胴体インタフェースなど)における予期しない亀裂や疲労経路を発見します。
  • 性能:構造物がその想定された寿命期間を通じて、設計された機能を確実に実行することを保証する。
  • シミュレーションモデルの検証:経験的データを使用してデジタルツイン/FEA予測をベンチマークし、改良します。
  • 法令遵守: 耐空性と安全な運用寿命、最大および極限荷重ケースの認証を FAA/EASA によって義務付けられています。

結論:有限要素法(FEM)に基づく部品の構造疲労シミュレーションや部品の構造試験は、コンピュータ支援エンジニアリング(CAE)の一環として市場投入までの時間とリスクを低減するが、実機規模の構造試験および疲労試験こそが、航空機が数十年にわたる実運用に耐えうることを保証するためのゴールド スタンダードです。

:エアバスA350の実物大テストでは、安全マージンを検証するため、機体を165,000回の模擬飛行(設計寿命の2.5倍)にかけた。

航空機構造試験向けDEWESoft DAQソリューション

DEWESoftは、幅広い航空機構造試験に対応する高性能なopenDAQ™準拠のデータ収録システムを提供しています。当社の柔軟で拡張性の高いハードウェアとソフトウェアは、個々のコンポーネントから実物大の機体まで、認証,開発,実験試験のためのデータ収録と解析に最適です。

資格および認証試験

  • FAA適合試験
  • 適格性評価と受入テスト
  • 防衛および宇宙機関のプログラム(例:国防総省、NASA)

コンポーネントとサブ要素のテスト

  • 最大350万ポンドの静的および疲労試験
  • 3.500キップ万能試験機
  • 非室温テスト
  • モーダルテスト

本格的な開発テスト

  • 大型構造物の静的試験および疲労試験
  • 複合環境テスト(例:負荷+温度)
  • 空気負荷と校正
  • 制御システムの検証
  • モーダルテスト

中小規模の開発テスト

  • 静的,疲労,メカニズム試験
  • 圧力および高速衝撃試験
  • 極限環境シミュレーション
  • パワートレインとトランスミッションのテスト

材料および環境試験

  • 複合材料および金属試験(静的および疲労)
  • 標準およびカスタムテストプロトコル
  • 環境サイクリング:温度,湿度,複合調整

実験力学

  • 全視野変位およびひずみ計測

航空機構造耐久性試験用データ収録ソフトウェア

DEWESoftは、構造物の耐久性および疲労試験のための計測・データ収録ソリューションを提供しています。メーカーは、応力と疲労を検証するためのコックピットを構築し、構造設計の耐久性、信頼性、安全性を向上させるます。ソフトウェアは信頼できる知見を得るための鍵となります。

リアルタイムデータ解析機能を備えた収録解析ソフトウェアDEWESoftX

  • 低遅延処理で数千のチャネルを処理
  • 1 つのソフトウェアでオンラインおよび後処理データ解析を実行
  • 全体図(左翼,右翼,胴体など)を失うことなく信号をクラスター化
  • NETテクノロジは、複数のクライアントからデータを収録し、同時に複数のユーザにサービスを提供
  • 開始する前に、マウスをクリックしてチャネルの健全性を確認してください。
  • 高度な通知とアラーム、さらに安全インターロックも設定
  • 長期にわたるセンサと信号データを中断することなく複数のファイルに記録
  • ひずみゲージロゼットを用いたオンザフライ計算,演算チャネル,統計処理,フィルタリング,積分,微分,ひずみ寿命(ε-N),損傷計算(S-N,材料データベース),クラスカウント,サイクルカウンタ,亀裂成長モデル,ユーザ定義機能
  • 強力なリアルタイムのデータ視覚化と解析: 2D (y-t + 予測線,y-x,極座標),3D アニメーション有限要素 (FE) もモーダル解析に対応
  • 複数の画面で複数の視覚化パネル (タブ) を使用
  • リモート制御と視覚化
  • シーケンサと最新のスクリプトを使用して、大規模なデータ セットのフローを自動化
  • 標準の航空電子バス (ARINC-429,MIL-STD-1553,CAN など) からのデジタル データの収録
  • すべてのチャネルを同じソフトウェアでキャリブレーション
  • …ご要望に応じてさらに追加予定

長年の改良を重ねた収録&解析ソフトウェアDEWESoftXは、次世代コックピットとして活用いただけます。 世界中のテストエンジニアから信頼を得ており、セットアップから複雑なデータセットの高度なデータ解析まで、あらゆるステップを簡素化しています。

構造耐久性試験用データ収集ハードウェア

Dewesoftは構造物の耐久性と疲労試験向けにオープンな計測およびデータ収録システムを提供し、メーカーに信頼できる精密な知見を提供します。これにより構造設計の耐久性,信頼性,安全性を検証し改善します。


スケーラブルなハードウェアセットアップ

  • 1/4,1/2,およびフルブリッジ構成での高精度のひずみゲージブリッジ入力
  • ノイズを抑制する DC または搬送周波数 (CF) ブリッジ励起
  • 絶縁入力 (チャネル間,チャネル間グランド,チャネル間 COM)
  • ケーブル長の抵抗を補正する 3 線式または 4 線式構成のひずみゲージ 1/4 ブリッジ
  • 柔軟ですぐに適応できるフロントエンド (プッシュイン端子,RJ14/RJ45,DB9,LEMO など)
  • 重要なコンポーネントの微小歪みを業界トップクラスの精度で検出
  • 最大限の柔軟性を実現するユニバーサル入力
  • センサ認識と自動チャネル設定のための TEDS サポート
  • 数千の計測チャネルに拡張可能な集中型または分散型データ収録システム
  • Ethernet および openDAQ に対応しており、複数のデータ ストリームが可能
  • PTPv2,NTP,EtherCAT,IRIG-B,GNSS をサポートする時間同期マルチチャネル データ収録
  • IEEE1588:2008 - グランドマスター クロック (GM) またはベストマスター クロック (BMC)、単一または境界クロック (BC) への PTPv2 時間同期、さまざまな遅延メカニズム (P2P、E2E) および時間スケール (TAI、UTC) のサポート
  • 冗長化された並列データ ストリームと記録により、信頼性が最大限に高まります。
  • デジタル画像相関 (DIC) のように、時間同期方式でサードパーティのハードウェアを統合
  • テスト制御への双方向リアルタイム接続 (EtherCAT 統合)
  • すべてのチャネルはソフトウェアで構成可能
  • DewesoftX と連携する製品としてのキャリブレーション ハードウェア
  • 外部キャリブレーションリファレンスのサポート

テストベッド制御統合

最先端の構造耐久性および疲労試験プログラムは、機体構造全体にカスタマイズ可能な荷重プロファイルを適用するテストコントローラに依存しています。

自動化されたテストシーケンスにより、段階的な負荷をかけ、高度に同期した多軸アクチュエータ(サーボ油圧式,電動式)を駆動できます。環境シミュレーション(熱,高度,複合負荷)によって拡張可能です。

適用された負荷プロファイルは視覚化されます。安全インターロックとリミットチェックにより過負荷を防止します。アラームにより、危険な状況が発生した場合に自動シャットダウンが可能です。



Dewesoft のデータ収録ソリューションは、MTS,Moog などのテスト制御システムとの双方向統合のためのいくつかの方法を提供します。

  • EtherCAT
  • Ethernet (openDAQ,MODBUS,OPC/UA and MQTT)
  • CAN bus
  • analog/digital I/O

計測機器と負荷制御を統合した双方向アプローチにより、テストのセットアップとキャリブレーションが効率化され、高品質データの収録が簡素化され、小規模から多チャネルのセットアップ、研究室から機内まで、次なる試験プログラムを迅速に推進できます。

標準でオープン – openDAQ™に完全準拠

DEWESoftのDAQシステムは、計測,データ収録,テストのためのオープンなモジュール型エコシステムであるopenDAQ™フレームワーク上に構築されています。柔軟性を考慮して設計されたopenDAQ™は、デバイスの検出と設定から高速データストリーミングと診断まで、あらゆるプロセスを簡素化します。

すべての新しいDEWESoft製品は、OpenDAQに完全準拠し標準でオープンです。これにより幅広い業界標準をサポートしながら、ワークフローへのシームレスな統合が可能です。

迅速な導入を支援するため、openDAQはすぐに使えるサンプルとAI搭載ツールを提供し、手間いらずの統合と高速データアクセスを実現します。これにより、セットアップ作業ではなく解析に集中できます。

モーダルテストと解析による構造挙動の理解

実使用条件下での負荷に耐えるコンポーネントや機体の健全性を確保するには、構造物がどのように振動するかを理解することが不可欠です。 Dewesoftのモード試験および解析ツールは、固有振動数,モード形状,減衰特性を特定するのに役立ちます。これらは有限要素モデルの検証と動的安定性の確保に不可欠なデータです。

インパクトハンマー,シェーカ,移動式センサなど、あらゆる試験環境においてDEWESoftは、コンポーネントレベルの試験から機体全体の解析まで、あらゆる用途に対応するスケーラブルなソリューションを提供します。直感的なセットアップ,リアルタイムアニメーション,そしてシミュレーションワークフローへのシームレスな統合により、エンジニアは開発と認証の両方に不可欠な構造力学に関するより深い洞察を得ることができます。



製品を超えたターンキーソリューション

Dewesoft はさらなる価値を提供します。

  • アジャイルな考え方を採用したヨーロッパの民間企業です。
  • 高品質基準に基づきEU製造されています。
  • お客様の投資は今後何年にもわたって保護されます。
  • NASA,エアバス,ボーイングとの構造プロジェクトにおける20年の経験があります。
  • 1 つのソフトウェアで多数のテストソリューションをワンストップで提供することで、トレーニングの負担を軽減します。
  • 高度なスキルを持つプロジェクト管理チームとサポート(リモートおよびローカル)。
  • FAT/SAT からオンサイト トレーニングとサポートまでを備えたターンキー システム プロジェクト管理チーム。
  • 当社独自のデバイスまたはサードパーティのデバイスのシームレスな統合をサポートします。

私たちは、構造耐久性・疲労解析(FEA)、強度、構造ダイナミクス、安定性、熱・流体力学(CFD)に関するコンピュータ支援設計(CAE)および機械解析から、ひずみゲージの取り付け、データ収録装置(DAQ)とソフトウェアの設定、その後のデータ相関解析に至る物理試験まで、構造工学および検証ワークフロー全体をカバーしています。 Dewesoft INSPIRETECHで新たな可能性を拓きましょう。

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