January 2017

JFEテクノリサーチ株式会社

No.50

振動試験特集号

中部モビリティパーツ評価センター

振動試験機

振動試験のワンストップソリューション
近年、自動車は高性能・高機能化が振動試験評価だけではなく、加振中のな基礎的振動特性をご提供することが進み、最近では自動運転に向けた新た動的な応力や歪など、供試体固有の振可能です。また、お客様のご要望によな動きも出始めています。これに伴い動特性データを同時にご提供すること

りCAEによる設計変更解析や最適化シミュレーションも実施いたします。

車載用機器は、ますます電子化が促進を目的として、以下の計測・解析技術をされ、電子制御機器はより厳しい温度・実施できる体制を整えました。

湿度環境下において動的な安全性、信（1）共振を回避するため実験モード解析にテムであり、当社では、振動試験実施よる固有モードや減衰性能計測部品に関して、各種環境対応のための（2）赤外線カメラによる動的応力計測

腐食試験、損傷解析や残留応力測定な頼性と耐久性が求められています。
このような背景のなか当社では2016
年10月より愛知県知多地区に中部モビリティパーツ評価センターを開設し、（3）三次元ディジタル画像相関による動的歪計測

ここに振動試験設備を導入しました。 （4）CAEによる各種構造解析と構造変更
当 社 の 振 動 試 験 機 は 加 振 力 が40kN、シミュレーション

24kN、16kN（垂直・水平方向加振対応）

これら計測・解析技術は、供試体のであり、同時に温度・湿度環境を設定可支持条件も含めた系全体の動的強度特能とする恒温槽を有し、複合環境振動性を二次元画像で可視化する技術で試験を行うことができます。

あり、供試体の弱点や損傷度合い、時振動試験は、各種環境試験の一アイ

ど車載機器の総合的な環境耐久試験にも対応するワンストップソリューションをご提供いたします。どうぞ、お気軽にお問い合わせください。

お問合せ先：フェロー・博士（工学）当センターにおける振動試験事業にはオーバースペック箇所のスペック

石野 和成

は、お客様からお預かりした供試体のダウンなど、供試体の最適設計に必要

k-ishino@jfe-tec.co.jp

中部モビリティパーツ評価センター～輸送用機械部品の振動試験評価～
知多ソリューション本部 中部モビリティパーツ評価センター

橋本 裕二

yu-hashimoto@jfe-tec.co.jp

よる動電型を採用しました。これは、油る場合には、実際の稼働環境に近い温・圧式、機械式よりも制御がしやすく、出湿度環境をパターン化したうえで加振力が入力電流に忠実に比例応答するたする複合環境試験が要求されます。こめ精密な波形制御が可能であると同時れを実現するため、当センターの恒温に、加振可能な周波数帯域をより広い

恒湿チャンバー設備は表1に示すようレンジで駆動させることができるためでに、温度仕様範囲は－70℃～＋180℃ で中部モビリティパーツ評価センターのす。これにより、波形は正弦波、ランあり、急峻な温度勾配も設定すること設備仕様について概説します。はじめ

ダム波、衝撃波、これらを組み合わせができ、湿度は最大98％まで制御するに、センターの所在地ならびに外観図た正弦波オンランダム波やランダムオンことが可能です。内容積は約1ｍ3 で、（完成予想図）を図1、2に示します。こランダム波および実際の走行振動波形すべての振動試験設備に併設されておこに導入した振動試験機は5台でいずれの再現など様々な振動波形を出力する

り、大型・重量物の振動試験にも対応すも最新の設備であり、個々の振動試験機ことができます。周波数帯域は5Hz 〜ることができます。の仕様は表1に示すとおりです。加振力3,000Hzの範囲で応答可能です。

以上のように、当センターでは、輸また、振動試験に供される部品のう

送用機械部品の振動信頼性評価にマッ

方向は、垂直・水平2方向のもの（写真1） ち、例えば自動車の場合には、温度・湿チしたサービスをご提供することが可度ともに非常に厳しい環境で使用され能となりましたので、お気軽にご相談るものが多いため、振動試験を実施す下さい。

は16kN、24kN、40kNの3種 類で、加 振と、垂直方向（写真2）の2種類です。
振動試験機の加振駆動源は電磁力に名古屋

表1 振動試験装置の設備仕様

豊田30km圏内大府

刈谷

試験機Ⅰ 試験機Ⅱ 試験機Ⅲ 試験機Ⅳ 試験機Ⅴ

岡崎

周波数範囲
（Hz） 5～2500 5～2500 5～2600 5～2600 5～3000

豊橋

半田

写真1 垂直/水平複合試験機の外観

恒温恒湿槽

最大加振力（kN）
振動試験機

15km圏内

図1 中部モビリティパーツ評価センターの所在地

4040

24

垂直／水平垂直垂直／水平垂直垂直

最大積載量
（kg）

600

600

400

400

300

-70 ～ 180

恒温 使用湿度範囲
恒湿槽（％ RH）

20 ～ 98

振動試験中の動的挙動計測（1）～赤外線カメラによる応力測定・評価技術～
計測・プロセスソリューション本部 計測・可視化解析センター

二村 智昭

t-nimura@jfe-tec.co.jp
はじめに

内槽寸法（mm）

振動発生機

16

加振方向

使用温度範囲（℃）

図2 中部モビリティパーツ評価センター外観図

24

W1000～1200 × D1000～1200 × H1000

振動恒温恒湿槽
水平テーブル

振動発生機

写真2 垂直-複合試験機の外観張）に応力が分布しており、対角線上に振当社では、お客様の目的に合わせ、最動の節が見られます。また、試験体の拘適な測定・評価方法をご提案し実施いた

束部（ネジ部）に応力集中があり、最大応力します。ぜひお気軽にご相談下さい。

を比較すると、3次共振点（応力値：36 MPa）の場合が、1次共振点（応力値：24 MPa）の1.5倍であり、より厳しい条件となります。
このように、共振点における振動モード試験体（ECU）およびその時の発生応力の把振動試験の実施時に、赤外線カメラを （形状、振幅）用いて試験体の応力分布を測定・評価す握・評価ができます。今回ご紹介したECUる技術を開発しました。本技術は非接触筐体の応力測定以外にも、電子部品内部ので簡便に二次元応力画像が得られ、製端子などの振動耐久性の弱い部分の共振品設計や振動特性評価、疲労の原因調による応力の把握・評価が可能です。

査などに有効です。

おわりに測定事例

赤外線カメラによる測定状況（ECU）
拘束部

振点で振動試験した際の赤外線カメラにの応力集中部が明確になります。耐久試

よる測定状況を写真1に、応力分布の測験で疲労破壊に至らない箇所や、設計段階で注目していない応力集中箇所も把握できます。応力の振幅と位相差から応に応力が集中しているのに対して、3次共力分布の時間変動を解析でき、疲労のメ振点の結果は2箇所（右上：圧縮、左下：引カニズム解明にも役立ちます。

2＋400

拘束部

元の測定であるため、実際の振動試験中

1次共振点の結果は試験体の中央付近

写真1

赤外線カメラによる応力測定は、二次車載用のECU（Engine Control Unit）を共定結果を図1に示します。

振動振動の“節”−40MPa

1次共振点

拘束部

＋400

拘束部

−40圧縮／引張で振動の位相が約180°異なる
MPa

3次共振点

図1

ECUの応力測定結果

振動試験中の動的挙動計測（2）

導入し、変位・ひずみ分布解析の受託〜三次元デジタル画像相関法による変位・ひずみ分布解析〜

験体に塗布されたランダム模様の変化

高速度カメラ『MEMRECAM HX-3®』を体制を整えています。3D-DICでは、試機能材料ソリューション本部 材料評価部を2台のカメラでステレオ撮影し、任意清水 哲雄の位置の三次元座標値が得られます。

信頼性評価を目的とした振動耐久試からひずみが算出されるので、観察さ験は、設計・製作された製品が使用される面上の変位・ひずみ分布を容易にれる振動環境に耐えて、規定の寿命ま得ることができます。

shimizu@jfe-tec.co.jp

Ⓐ

①

②

③④

座標値の変化から変位が、変位の微分で性能を発揮できる事を確認するため垂直方向振動における共振点でのエに実施されます。近年、高密度・小型ンジンコントロールユニット（ECU）筐化で、より複雑な形状へと変化してい体の上蓋の変位分布解析例をご紹介

る車載用機器の振動耐久性の確保にします。写真1は振動試験装置周りには、設計段階での共振周波数、振動モー配置した計測機器と撮影画像の一例

ド等の振動特性の予測・最適化が重要です。1次共振点では、筐体中央部をとなります。予測・最適化にはCAE解析ピークとする、同心円状の変が有効ですが、妥当性の検証、境界条位分布（図1 Ⓐ）であったもの

件の厳密化による精度向上に実際の振が、3次共振点では1周期の中動試験での変位・ひずみ分布の解析がでピーク位置が移動する複雑求められています。

な挙動（図1 ①～⑤）を示す

当社は、三次元デジタル画像相関法ことが判ります。このような三（3D Digital Image Correlation : 3D-DIC）

次元変位・ひずみ分布解析によを 適 用 し た ド イ ツGOM社 の 三 次 元

り、CAE解析結果との比較検

ひ ず み 解 析 システム『GOM Correlate討がより詳細に、かつ容易に（ARAMIS）®』と時間・空間分解能に優実施することができますので、れたナックイメージテクノロジー社製お気軽にお問合せください。

⑤Ⓐ：1次共振点①〜⑤：3次共振点
振幅④Ⓐ

①③⑤時間

②

図1

加振1周期中の変位分布変化

高速度
カメラ

試験体撮影画像
試験体

写真1

計測機器の配置と試験体撮影画像

振動試験中の動的挙動解析

まず、固有振動数は測定において得シミュレーションにより、柱幅が振動～ CAE解析による振動特性評価と改善提案～られた結果と一致しており、解析が妥試験治具の固有周波数に与える影響が評

計測・プロセスソリューション本部 CAEセンター

当であると考えられます。また、現行

価できます。振動試験範囲の周波数より

小笠原 章

a-ogasahara@jfe-tec.co.jp
はじめに輸送機械や工作機械の動作環境に相当する振動試験のニーズが高まっています。振動試験を再現するシミュレー

形状では変位量が大きく、応力が発生高い固有周波数を実現することで、共振することに対しては、ECU表面部材の現象が抑制されることが可能になります。

板厚を調整することで、変位量が大幅おわりにに低減されます。

以上のように、CAE解析をすること（2）振動試験治具の共振現象の解析
振動試験における振動試験治具の共で、想定される振動状態に対する適切な形状を提案することが可能です。そション（CAE※）
により、最適な形状変数

振現象は、測定エラーとなるため、この他、材料変更による改善も評価できや材料を評価することが可能です。本れを抑制する設計が必要です。図2に振るため、課題に応じて適切なモデル化技術では、固有振動数を求める固有値

動試験治具の柱幅と固有周波数の関係や解析をご提案いたします。

解析とその応用により、事前検討・試験を表すグラフを示します。

※Computer Aided Engineering

条件の絞り込み効果が期待されます。

3500（1）車載ECU（Engine Control Unit）振動
試験の解析
ECUの内部構造を詳細に模擬した有現する解析を実施しました。図1にECU結果を示します。

3000
2500
2000
1500

限要素モデルを作成し、振動試験を再の有限要素モデルおよび振動モードの3318Hz（柱幅：58mm）

板厚0.3mm
固有周波数［Hz］

解析概要

板厚0.4mm
図1 ECUの有限要素モデル（左）および振動モード（変位量）（上：変更前、右下：変更後）

31000
301778Hz（柱幅：40mm）
3540455055

柱幅［mm］

図2 振動試験治具の振動モードおよび柱幅と固有周波数の関係

60

To p i c sMOU締結

It signed of the Memorandum of Understanding〜海外企業と初めてMOU締結〜

して参加のN3Plusとで経営企画部

首都ブラジリアのパラ大塚 健次

カツにある分析拠点へ

ke-ootsuka@jfe-tec.co.jp

9月に 訪 問して、技 術

この度CAMPO、N3Plusと当社はMOU交流へ向けた交渉を行を締結しましたのでご紹介いたします。

ないました。交渉の結CAMPOはブラジルの農業コンサルタン

果、新事業へのサポー

ト、化学分析を主な事業とする会社でトを行なうこととなり、今回のMOU調す。ブラジルは半乾燥気候であり土地印式を当社にて執り行うこととなりましは痩せ、酸性が強く供物栽培に不適切た。調印式にはCAMPOのEmiliano社長、な「閉ざされた土地」と呼ばれる広大なSaeki顧問弁護士、Tsutsui諮問委員の3土地があります。この土地を改良して名、N3Plusの川合 社 長、駒 村 顧問の2大豆の大生産国にした事業があります。

名が参加され、2016年10月5日当社本社

1974年当時の田中角栄総理がブラジルにて、合意事項（①CAMPOとの技術交に訪問し「共同宣言」してから始まった流、②CAMPOの新事業への技術サポー

写真1 MOU調印式（左：川合社長、中央：津山社長、右：Emiliano社長）「日伯セラート農業開発協力事業」です。 ト）について3社で確認をして、MOU書類へのサインが行なわれました。今後この大事業に最初から係りを持ち、成功の大きな役割を果たした会社です。

はNDAの契約を3社で行ない、具体的なこの事業も一段落して、新しい事業と活動が進みますが、会社の枠を超えて、して医薬品分析や環境分析への展開を日本とブラジルの両国の発展に寄与で考えており、当社とコンサルタントときればと考えております。

写真2 MOU文書

お問い合わせ先【営業本部】【機能材料ソリューション本部】

TEL:043-262-2188 FAX:043-262-2985【西日本営業所】【営業総括部】
TEL:03-3510-3833 FAX:03-3510-3799【営業企画部】
TEL:03-3510-3827 FAX:03-3510-3799【東日本営業所】
第1営業部
TEL:03-3510-3801 FAX:03-3510-3799
第2営業部
TEL:03-3510-3801 FAX:03-3510-3799
東北支所
TEL:022-211-8280 FAX:022-211-8281
宇都宮支所
TEL:028-613-1077 FAX:028-613-1078

名古屋営業部
TEL:052-561-8630 FAX:052-561-8650
大阪営業部
TEL:06-6534-7631 FAX:06-6534-7639
神戸支所
TEL:078-304-5722 FAX:078-304-5723
倉敷支所
TEL:086-447-4621 FAX:086-447-4618
福山支所
TEL:084-945-4137 FAX:084-945-3989
九州支所
TEL:092-263-1461 FAX:092-263-1462【構造材料ソリューション本部】

TEL:044-322-6626 FAX:044-322-6528【分析ソリューション本部】

TEL:043-262-4815 FAX:043-262-2199【計測・プロセスソリューション本部】

TEL:043-262-4181 FAX:043-262-2665【知多ソリューション本部】

TEL:0569-24-2880 FAX:0569-24-2990【西日本ソリューション本部】
倉 敷 TEL:086-447-4621 FAX:086-447-4618
福 山 TEL:084-945-4137 FAX:084-945-3989【ビジネスコンサルティング本部】

川崎支所
TEL:044-322-6200 FAX:044-322-6528

京 浜 TEL:044-322-6429 FAX:044-322-6520

詳しくは、当社ホームページでhttp: // www.jfe - te c.co.jp◆このパンフレットの送付中止、宛名変更は jfetecsalesmarketing@jfe-tec.co.jp へご連絡ください
伸夫
JFE-TEC News 〈 2 0 1 7 〉 発行人／山上
発行所／JFEテクノリサーチ株式会社 営業総括部

No.50

2017年1月発行〒100-0004 東京都千代田区大手町2－7－1（JFE商事ビル7F）
Tel: 03 - 3510 - 3833
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