エレベータ用ワイヤロープ疲労損傷メカニズム解明に向けた有限要素法解析東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻寺田偉紀、泉聡志三菱電機株式会社との共同研究背景１ワイヤロープの概要ワイヤロープの特長繊維芯ストランドワイヤロープの構造用途  クレーン  エレベータ  ロープウェイ  水産  橋梁（一般鉄鋼製品と比較して）  引張強度が高い  柔軟性に富む  衝撃に強い  繰り返し疲労に強い  めっき加工が可能  長尺物の製造が可能など 2 背景２エレベータ用ワイヤロープ乗用エレベータのワイヤロープ静止時の荷重に対して安全率１０で運用静止状態 Fcr （建築基準法） W 繰り返し曲げによる強度低下が的確に評価されていないワイヤロープの破断例：有楽町線平和台駅における事故 2011年7月26日３本のロープが破断して緊急停止１人軽傷破断したロープエレベータの構造（一例）引用元：日本エレベーター協会適切な設計基準・メンテナンス基準が必要 3 研究目的解析機械特性の把握（引張特性・応力分布など） Costello, Raoof ほか疲労試験課題摩擦・塑性等を考慮することが困難寿命、断線部位の傾向、破断面の様子を調査課題コストがかかる内部の過渡観察が不可能応力・ひずみ計測が困難 S曲げ疲労試験機有限要素法解析内部の接触や応力状態の可視化が可能多数ケースの解析が可能非線形挙動のモデル化実際の型、実際の使用環境を模擬した解析ロープ損傷メカニズムの解明へメンテナンス基準や機構設計の改善につなげる 4 ワイヤロープ形状作成形状作成作業の大幅な簡略化 Excel Excel VBA SolidWorks 5 手法ズーミング解析全体解析計算負荷の緩和変位を推定する詳細解析素線の接触を解析 ① ストランドを均質とみなして全体解析変位を推定 ② 一部を抜き出し、ストランドの１本を詳細モデルに置換詳細モデルストランドを詳細にモデル化 ③ 全体解析の変位を、強制変位として与えて詳細解析 6 全体解析動画 7 [MPa ] 解析結果（最大主応力） U溝モデル S (19) ：最外層素線と中心素線 Fi (25) ：最外層素線と内層素線 S (19 ) z = 152 mm z = 154 mm z = 156 mm z = 158 mm Fi (25) y x 8 結論と今後の展望結論 • 2 種類のエレベータ用ワイヤロープを対象として，引っ張り曲げの有限要素法解析を，ズーミングの手法を用いて行った • 素線の接触状態，主応力やミーゼス応力について考察を行った • 本手法を用いれば，様々な条件における解析を簡便に行うことが可能となり，ワイヤロープ損傷メカニズム解明への糸口となりうる今後の展望  シーブ溝径の見直し  種々の条件での解析  メッシュサイズの見直し  製造時の撚り加工による残留応力の考慮  異方性・塑性の考慮 9