CoSMIC
Comprehensive System for Materials Integration of CFRP
CoSMICについて
OUTLINE
CoSMIC（Comprehensive System for Materials Integration of CFRP）は、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の開発を支援するために、東北大学が開発したMIシステムです。これまでに、航空機の構造設計に特化した12個のモジュールが開発されており、原子や分子レベルから機体構造まで、さまざまな規模でシミュレーションが行えます。今後は、航空機産業以外の製品開発にも対応するため、さらにモジュールを開発していく予定です。
1
反応硬化分子動力学（MD）シミュレーション
活性化エネルギーと生成熱を考慮した反応判定を組み込んだMDシミュレーション*
反応・力学・構造特性を取得可能
＊MDのLAMMPS、反応判定はPython
2
反応硬化散逸粒子動力学（DPD）シミュレーション
粗視化により高速かつ大規模な反応DPDシミュレーション*が可能（例:高分子ブレンドの反応誘起相分離など）
リバースマッピングにより全原子系の復元可能
＊DPDはLAMMPS、反応判定はPython
3
化学反応経路⾃動探索GRRM
多次元のエネルギー曲面から生成物に至る活性化状態（TS）と反応経路を自動的に探索するアルゴリズム
＊GRRMは量子化学探索研究所（https://iqce.jp/)が
提供するツールです。CoSMIC➀➁と連携することで
精緻な反応モデリングを可能とします。
4
架橋性を有するメゾ有限差分法シミュレーション
密度汎関数理論を用いて物理ゲル、化学ゲル、溶媒の3成分系を対象に相分離構造形成の動力学を再現
→相分離構造、自由エネルギー、散乱関数を取得可能
5
マルチスケール残留変形シミュレーション
分離型2スケール有限要素解析によるCFRP積層板の成型時残留変形予測
6
自己組織化マップ（SOM）
多次元の情報を近傍関係を維持しながら、低次元に圧縮する手法 視覚的にデータ相互関係を理解しやすい
例）98種類の有機材料の分析（クラスタリングと物性値のヒートマップ）
7
テーラリング設計支援のための有孔破壊シミュレーション
拡張有限要素法（XFEM）を用いてCFRP積層板の有孔引張・圧縮試験における荷重–変位応答、強度、破断ひずみ、破壊モードを評価可能
8
AFP時の ギャップ成型を考慮に⼊れた複合材積層板の有限要素解析ツール
AFP（Automated Fiber Placement）製造によるギャップやラップが内在する複合材積層板の力学的挙動を簡易モデルと小さい計算コストで予測する有限要素解析ツール
9
ばね要素モデル
繊維破断部近傍の隣接繊維表面に生じる応力集中係数を考慮した一方向材の引張強度予測モデル
10
マルチスケール破壊シミュレーション
分離型2スケール有限要素解析によるCFRP積層板の破壊予測
11
等価剛性モデル
周期セル解析では繊維と樹脂を再現した周期的な解析モデルを使用し、複合材の等価剛性を計算
＊同ツールが⑤⑩に内包されています
12
複合材主翼の多⽬的最適設計シミュレーター
流体構造連成解析により航空機主翼の最適設計（サイジング・形状）を実現
