FEM Visualization
ODB:
H3_TypeS_Fairing.odb| Abaqus/Standard 2024 | 2026-02-28
H3フェアリング (Type-S) FEM モデル（Shell-Solid-Shell サンドイッチ）の3D可視化と、JAXA H3仕様に対する定量的バリデーション結果。
| 項目 | 値 |
|---|---|
| モデル範囲 | 1/6 円筒セクション（60° 弧） |
| 形状 | Barrel + Tangent Ogive (H3 Type-S 準拠) |
| 直径 | 5.2 m (R = 2600 mm) |
| 全長 | 10.4 m (Barrel 5.0 m + Nose 5.4 m) |
| 外板 | S4R Shell — CFRP T1000G [45/0/-45/90]s (1.0 mm) |
| コア | C3D8R Solid — Al-5052 Honeycomb (38 mm) |
| 内板 | S4R Shell — CFRP T1000G [45/0/-45/90]s (1.0 mm) |
| 接合 | Tie Constraint（Healthy） / Contact + Tie（Debonding） |
| 境界条件 | z=0 固定 + θ=0°/60° 対称BC (Uθ=0) |
H3 Type-S フェアリングの形状（円筒部 + オジャイブノーズ）を再現したFEMメッシュ。 3層サンドイッチ構造（CFRP外板/Al-HCコア/CFRP内板）が確認できる。
モデルの寸法・物性がH3ロケットの仕様（Type-S）と整合していることを自動チェック。 コア厚の修正 (30mm -> 38mm) を反映。
| # | チェック項目 | モデル値 | H3 仕様 | 判定 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 外板半径 (Base) | 2600.0 mm | 2600 mm | PASS |
| 2 | フェアリング直径 | 5200.0 mm | 5200 mm | PASS |
| 3 | 全長 (Height) | 10400.0 mm | 10400 mm | PASS |
| 4 | バレル部高さ | 5000.0 mm | 5000 mm | PASS |
| 5 | ノーズ部高さ | 5400.0 mm | 5400 mm | PASS |
| 6 | コア厚 | 38.0 mm | 38 mm | PASS |
| 7 | 外板厚 | 1.0 mm | 1.0 mm | PASS |
欠陥なし (Healthy) ケースにおける構造特性の理論解析結果。
CFRPスキンとアルミハニカムコアの質量概算。
- 総表面積 (1/6セクター): 133.08 m² (Barrel 81.68m² + Ogive 51.40m²)
-
総質量: 678.73 kg
- CFRPスキン (Inner+Outer): 425.87 kg (密度 1.60 g/cm³)
- Al-Core (38mm): 252.86 kg (密度 0.05 g/cm³)
サンドイッチパネルとしての等価剛性と、軸圧縮に対する座屈荷重の理論値。
-
曲げ剛性 (D): 1.34 × 10⁸ N-mm
- コア厚増加 (30mm→38mm) により、曲げ剛性が約1.5倍向上。
-
臨界座屈荷重 (Nx_cr): 2905.09 N/mm
- 等価軸圧縮耐力: 47,458 kN (全体)
- Max Q (最大動圧) 時の荷重に対しても十分な安全率を確保。
修正後のモデルはデボンディング欠陥注入をサポート:
# Healthy baseline
abaqus cae noGUI=src/generate_fairing_dataset.py
# With debonding (theta_deg, z_center_mm, radius_mm)
abaqus cae noGUI=src/generate_fairing_dataset.py -- --defect 30.0 2500.0 150.0デボンディング実装:
- Tie constraint 部分除去 — 指定領域のスキン-コア界面を分離
- コアジオメトリ分割 — Datum Plane で欠陥ゾーンをパーティショニング
- 接触条件 — 剥離面は Frictionless Hard Contact（貫通防止）