転がり軸受解析工房は、転がり軸受設計ツールをご提供します

テーラック
TEHLAC（Thermal Elasto Hydro Dynamic Lubrication Analysis Using 3D-CAD）
Ver.2.0

概要

　　TEHLACは、下記前提の下、熱弾性流体潤滑理論［一般化レイノルズ方程式とエネルギー方程式の連成解析］により、面圧分布、油膜厚さ分布はもちろん、潤滑油膜内部の３次元温度分布、潤滑油の３次元速度分布、発熱量分布、摩擦力、等を解くソフトウエアです。
　　TEHLACは、通常のEHL計算も可能です（EHL解析モジュール内包）。

　　　・潤滑剤レオロジー特性： EYRING粘性モデル
　　　・油膜厚さ方向温度分布：放物線を仮定
　　　・温度境界条件　　　　：下記３種類から選択
　　　　　　�@（潤滑油膜を挟んでいる）固体内部の温度分布計算
　　　　　　　　　境界条件１：固体厚み方向端部で外部温度と同じ
　　　　　　　　　境界条件２：油膜部と固体部の熱流束が同じ
　　　　　　�A半無限体が一定速度で移動する場合の表面温度の式（*）
　　　　　　�B外部ファイルにより接触２物体の表面温度分布を入力

　　　（*）半無限体が一定速で移動する場合の表面温度の式（参考文献の頁[11]参照）
　　　　　この式は文献[11]の著者らによって初めて解かれたため、「Carslaw and Jaegerの式」と呼びます
　　　　　この式は、スピン発生時には、一定速度の前提が崩れるため、使用できません

　　

　　　　温度境界条件�@（固体＋油膜）　　　　　　　　　　　　 温度境界条件�A,�B（油膜のみ）


（熱弾性流体潤滑理論と弾性流体潤滑理論の違いについて）
　　潤滑油膜の解析には、通常、弾性流体潤滑（EHL）理論が用いられますが、EHL理論では、�@油膜内部の温度は一定, �A潤滑油の密度と粘度は油膜厚さ方向に一定、という仮定を用いています。しかし、接触面のすべりが大きくなると、発熱の影響により、これらの仮定は崩れ、使用することができなくなります。そこで、熱の影響を考慮した熱弾性流体潤滑理論（TEHL）による解析が必要となります。TEHLACは、熱弾性流体潤滑理論（TEHL）を用いて、接触二物体間の、接触面圧分布、温度分布等を計算します。

　　上述のように、TEHL解析では、一般化レイノルズ方程式とエネルギー方程式を同時に解くため、計算規模が非常に大きくなります。このため、大量のメモリーと計算時間が必要になります。ROBPACSやNOCPACは比較的短時間で解を求めることが可能ですが、TEHLACは解を求めるのに長時間を必要とします。また、場合によっては、収束しにくいこともあります。



　　　　　
　　　　（ａ）接触面圧図（EHL解析）　　　　　　　　　　　　（ｂ）接触面圧3D表示（EHL解析）
　　　　

（ｃ）点接触油膜形状コンター図（EHL解析）　　（ｄ）油膜中央部温度分布（TEHL解析；すべりあり）

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１．計算機能（EHL,TEHL共通）

解析機能
　　・EHL（弾性流体潤滑理論）解析
　　・TEHL（熱弾性流体潤滑理論）解析

接触タイプ
　　点接触、線接触、いずれの計算も可能です（線接触解析では、従来のような無限長さ理論ではなく、有限長さでの解析を行います；下記「物体形状」の説明参照）

物体形状
接触物体の形状は、以下の２通りから定義可能（「転がり軸受を前提とした形状定義」は廃止されました）
　　　　�@ 単一曲面で構成される物体形状
　　　　　　　球、円筒、平面のように、単一曲面で構成されている物体は、半径入力により形状定義
　　　　　　　例：楕円体と楕円体（凸, 凹）の接触、ころと軌道輪（クラウニングなし）
　　　　�A 3D-CADによる形状定義（幣房製品NOCPACが必要）
　　　　　　　NOCPACからの形状インポートにより、あらゆる物体の形状定義が可能

流体粘性
　　流体の剪断特性として、以下のものを使用します
　　　EHL解析　　：ニュートン流体、
　　　TEHL解析　 ：EYRING粘性（疑似的にニュートン流体になり得ます）

２次元流れ
　　流体の速度を、X成分、Y成分で入力するため、傾斜した流れの計算が可能

スピン
　　物体１・物体２のスピン角速度、スピン回転中心位置の入力が可能
　（TEHL解析では、温度境界条件で固体内部の温度分布計算機能を選択時）

ソルバー
　　ソルバーにはニュートンラフソン法を使用し、ＰＣのコア数・スレッド数を自動検出し、自動的に並列計算を行います。並列計算に関して、利用者が操作することは何もありません。
　　ニュートンラフソン法は収束性が良く、高精度な解を得ることができます（マルチレベル法で使用する緩和法では、状況に応じて緩和係数の設定が必要ですが、ニュートンラフソン法では、係数設定の必要はありません）。
　　並列計算によるマトリックス分割効果により、短時間で計算することができますが、メモリーを大量に消費します。

並列計算
TEHLACには下記２種類のモジュールがあり、並列計算強化版で並列計算機能が強化されています。これらは、同梱され、計算実行時に、インターフェイス上で選択できます。
　　・通常版　　　　　　並列計算機能は従来通り
　　・並列計算強化版　　計算の高速化を図るため、並列計算機能を強化

両者の処理速度の比較は、解析事例t8に記載されています。ベンチマークテストでの計算結果の値は同じであり、「並列計算強化版」の利用を推奨します。

１−１　EHL解析詳細

潤滑剤特性
　　・潤滑剤密度変化は、以下の２種類から選択できます
　　　　　密度変化なし
　　　　　Dowson-Higginsonの式
　　・潤滑剤の粘度変化は、以下の２種類から選択できます
　　　　　Barusの式
　　　　　Roelandsの式
　　・ニュートン流体を仮定します

基礎式
　　・通常のレイノルズ方程式を使用します
　　　メッシュ分割はX,Yの２方向で行います

出力
　　・接触面圧分布（有次元、無次元）　　　　インターフェイスが自動グラフ作成（無次元のみ）
　　・油膜厚さ分布（有次元、無次元）　　　　インターフェイスが自動グラフ作成（無次元のみ）
　　・粘度分布（有次元、無次元）
　　・密度分布（有次元、無次元）
　　・転がり粘性抵抗（有次元）

１−２　TEHL解析詳細

潤滑剤特性
　　・潤滑剤密度変化は、以下の２種類から選択できます
　　　　　密度変化なし
　　　　　Dowson-Higginsonの式
　　・潤滑剤の粘度変化には、Roelandsの式を使用します
　　・潤滑剤の剪断特性（レオロジー特性）には、EYRING粘性を仮定します

基礎式
　　・一般化レイノルズ方程式とエネルギー方程式の解き方を下記の２種類から選択できます。
　　　　　�@一般化レイノルズ方程式とエネルギー方程式を同時に解く（同時解）
　　　　　�A一般化レイノルズ方程式を解いた後、エネルギー方程式を解く（別々解）
　　　　　（油膜のメッシュ分割はX,Y,Z方向で行います　Z：油膜厚さ方向）
　　　別々解を用いた場合、メモリーと計算時間の消費を抑えることができます。

温度境界条件
　　・温度境界条件は、下記３種類の選択が可能です。
　　　　　�@（潤滑油膜を挟んでいる）固体内部の温度分布計算により油膜境界温度を算出
　　　　　　　　　境界条件１：固体厚み方向端部で外部温度と同じ
　　　　　　　　　境界条件２：油膜部と固体部の熱流束が同じ
　　　　　�A 半無限体が一定速度で移動する場合の表面温度の式を使用（*）
　　　　　�B 外部ファイルにより接触２物体の表面温度分布を入力
　　　　　　→ 各格子点で物体表面温度を入力することで、雰囲気温度設定が自由に行えます

　　（*）参考文献の頁[11] Carslaw and Jaegerの式
　　　　潤滑剤（流体）の速度や方向が変化する場合、�Aは使用できません。�@を使用します。

出力
　　・接触面圧分布（有次元、無次元）　　　　インターフェイスが自動グラフ作成（無次元のみ）
　　・油膜厚さ分布（有次元、無次元）　　　　インターフェイスが自動グラフ作成（無次元のみ）
　　・平均温度分布（有次元、無次元）　　　　インターフェイスが自動グラフ作成（無次元のみ）
　　・各物体表面温度分布（有次元、無次元）　インターフェイスが自動グラフ作成（無次元のみ）
　　・３次元温度分布（有次元、無次元）
　　・３次元X方向粘度分布（有次元、無次元）
　　・３次元Y方向粘度分布（有次元、無次元）
　　・３次元密度分布（有次元、無次元）
　　・３次元X方向速度分布（有次元、無次元）
　　・３次元Y方向速度分布（有次元、無次元）
　　・３次元X方向剪断応力分布（有次元、無次元）
　　・３次元Y方向剪断応力分布（有次元、無次元）
　　・エネルギー方程式の各項［対流・伝熱・粘性発熱・圧縮発熱］の出力（無次元）
　　・物体表面に作用する剪断力を積分した摩擦力（有次元）
　　・接触面圧分布のモーメント計算からの転がり粘性抵抗（有次元）

　　以下は、温度境界条件が、上記「温度境界条件」項の�@である場合に出力されます
　　・固体の３次元温度分布（有次元、無次元）（XY方向分布×Ｚ一定で、Ｚ方向分布×XY位置で）
　　・固体の厚み方向端部での温度勾配（無次元）：固体の必要厚みチェック用

　　以下は、物体にスピン回転がある場合に出力され、EHL単独計算時でも出力されます
　　・物体１、２のＸ、Ｙ方向表面速度（無次元）
　　・物体１、２の表面速度（無次元）ベクトル表示

　　上述の「３次元」と表示のある出力の場合、同梱の「油膜厚さ方向分布グラフ作成ツール」にて、油膜厚さ方向（Ｚ方向）のグラフを作成することができます。


【注意事項】
重荷重時や低速時、油膜力が足りなくて、物体が浮上できないことがあります。この場合、解析できません。

2．解析事例

　　　右のリンク、または「TEHLAC解析事例」ボタンから入ってください　--->　　TEHLAC解析事例

３．動作環境

　　　TEHLACはメモリーを大量に消費します。このため、TEHLACは64bit機上での稼働を前提としています。下記OSとメモリーで起動できます。
　　　　OS 　　 　　　　：64bit版Windows（32bit版では起動できません）
　　　　メモリー　　　　：8GB以上, 推奨32GB以上
　　　　インターフェイス：EXCEL 2010以上（但し、32bit版のEXCEL；EXCEL 64bit版には対応していません）
　　　　　　　　　　（注）マイクロソフト社のEXCEL 2010以上のライセンスをご準備願います。

5．ライセンス管理

　　ライセンス管理（コピープロテクト）に、ドングル（USBキー）を使用します。

　　ドングル（USBキー）をUSBポートに装着したコンピュータでのみ、TEHLACを起動できます。

　　ネットワーク型のドングルはご提供しておりません。

　　解約時には、ドングルをご返却いただきます。 　

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