JP2002215680A - 構造物の設計方法及び記録媒体 - Google Patents
構造物の設計方法及び記録媒体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンピュータを用いた構造物の設計におい
て、効率的に設計変数を選択して最適化計算を実行す
る。 【解決手段】 車両ボディなどの構造物の計算モデルを
作成し（Ｓ２０１）、この計算モデルから剛性評価モデ
ルを作成する（Ｓ２０２）。この剛性評価モデルにおい
て、感度を算出し（Ｓ２０３）、感度が相対的に大きい
部位を抽出する（Ｓ２０４）。抽出された部位の剛性や
それに関連する特性を設計変数に設定し、最適化計算を
実行する（Ｓ２０５）。感度を用いて設計変数を自動選
択するので、ユーザ側の負担が軽減されるとともに効率
的な最適化計算が可能となる。
て、効率的に設計変数を選択して最適化計算を実行す
る。 【解決手段】 車両ボディなどの構造物の計算モデルを
作成し（Ｓ２０１）、この計算モデルから剛性評価モデ
ルを作成する（Ｓ２０２）。この剛性評価モデルにおい
て、感度を算出し（Ｓ２０３）、感度が相対的に大きい
部位を抽出する（Ｓ２０４）。抽出された部位の剛性や
それに関連する特性を設計変数に設定し、最適化計算を
実行する（Ｓ２０５）。感度を用いて設計変数を自動選
択するので、ユーザ側の負担が軽減されるとともに効率
的な最適化計算が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の設計方法
及び記録媒体、特に車両ボデーなどの構造物をコンピュ
ータを用いて設計する技術に関する。
及び記録媒体、特に車両ボデーなどの構造物をコンピュ
ータを用いて設計する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、コンピュータを用いて構造物
の計算モデルを作成し、この計算モデルに基づき構造物
の剛性などを最適化する技術が知られている。この技術
においては、たとえば問題となる周波数の振動モードか
ら振幅の大きい部位等を基準としてユーザが設計変数と
する部位を構造物中から選択し、選択した部位における
剛性や断面寸法などの属性を用いて最適化計算を実行し
ていた。計算モデルが大規模となる場合には、モデルの
要素を適宜グループ化して設計変数を決定する技術も提
案されている。
の計算モデルを作成し、この計算モデルに基づき構造物
の剛性などを最適化する技術が知られている。この技術
においては、たとえば問題となる周波数の振動モードか
ら振幅の大きい部位等を基準としてユーザが設計変数と
する部位を構造物中から選択し、選択した部位における
剛性や断面寸法などの属性を用いて最適化計算を実行し
ていた。計算モデルが大規模となる場合には、モデルの
要素を適宜グループ化して設計変数を決定する技術も提
案されている。
【０００３】また、自動車技術Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．１
３，１９８７には、初期状態の伝達関数合成により予測
した式を一次近似することにより、付加したマスやばね
の寄与度（敏感度）を予測する式を算出し、この敏感度
を考慮して設計する技術が記載されている。例えば、ロ
ードノイズに対して車両ボデーのどの部位の寄与が大き
いかを見い出し、この部位のパラメータを調整すること
で車内音を低減している。
３，１９８７には、初期状態の伝達関数合成により予測
した式を一次近似することにより、付加したマスやばね
の寄与度（敏感度）を予測する式を算出し、この敏感度
を考慮して設計する技術が記載されている。例えば、ロ
ードノイズに対して車両ボデーのどの部位の寄与が大き
いかを見い出し、この部位のパラメータを調整すること
で車内音を低減している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、振幅の
大きい部位等を基準にユーザ側で設計変数とする部位を
選択する場合、ユーザ側の負担が大きいだけでなく、必
ずしも振幅の大きい部位の寄与が大きいとは限らないの
で、選択された設計変数が必ずしも最適ではないおそれ
があり、効率的な計算が保証されない問題があった。
大きい部位等を基準にユーザ側で設計変数とする部位を
選択する場合、ユーザ側の負担が大きいだけでなく、必
ずしも振幅の大きい部位の寄与が大きいとは限らないの
で、選択された設計変数が必ずしも最適ではないおそれ
があり、効率的な計算が保証されない問題があった。
【０００５】また、大規模モデルにおいてモデルの要素
をグループ化して設計変数を決める場合、計算時間は短
縮化されるものの、グループ化を粗くすると得られる最
適部位も粗くなり、結果として設計変更の回数が増大す
る問題があった。もちろん、グループ化を詳細にする
と、計算すべきパラメータが膨大となり、計算時間が増
大してグループ化した意義が薄れることになる。
をグループ化して設計変数を決める場合、計算時間は短
縮化されるものの、グループ化を粗くすると得られる最
適部位も粗くなり、結果として設計変更の回数が増大す
る問題があった。もちろん、グループ化を詳細にする
と、計算すべきパラメータが膨大となり、計算時間が増
大してグループ化した意義が薄れることになる。
【０００６】さらに、上記文献に記載された技術におい
ては、ばねとマスの付加に特化した場合の感度を用いて
おり、したがってばねとマス以外の要素、例えば断面寸
法等には直ちには適応できず、汎用性に欠ける問題があ
る。また、敏感度から寄与が大きい部位を算出しても、
その部位を考慮してユーザがパラメータを種々変更させ
ているにすぎず、ユーザ側の負担は依然として大きく、
効率的な計算処理とは言い難い問題があった。
ては、ばねとマスの付加に特化した場合の感度を用いて
おり、したがってばねとマス以外の要素、例えば断面寸
法等には直ちには適応できず、汎用性に欠ける問題があ
る。また、敏感度から寄与が大きい部位を算出しても、
その部位を考慮してユーザがパラメータを種々変更させ
ているにすぎず、ユーザ側の負担は依然として大きく、
効率的な計算処理とは言い難い問題があった。
【０００７】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、コンピュータを用
いて構造物を設計する際に、設計変数となり得る部位を
自動的に選択することができ、これにより設計変数を自
動的に設定して効率的に構造物を設計することができる
方法及び記憶媒体を提供することにある。
みなされたものであり、その目的は、コンピュータを用
いて構造物を設計する際に、設計変数となり得る部位を
自動的に選択することができ、これにより設計変数を自
動的に設定して効率的に構造物を設計することができる
方法及び記憶媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構造物設計方法は、構造物の計算モデルの
応答計算を行うことにより前記構造物の各部位における
感度を算出するステップと、所定感度以上の感度を有す
る部位を抽出するステップと、抽出された部位の属性を
設計変数に設定して所定の最適化計算を実行するステッ
プとを有することを特徴とする。
に、本発明の構造物設計方法は、構造物の計算モデルの
応答計算を行うことにより前記構造物の各部位における
感度を算出するステップと、所定感度以上の感度を有す
る部位を抽出するステップと、抽出された部位の属性を
設計変数に設定して所定の最適化計算を実行するステッ
プとを有することを特徴とする。
【０００９】ここで、前記感度を算出するステップで
は、前記構造物の剛性に関する感度を算出することが好
適である。この場合、加振入力に対する応答結果から前
記剛性に関する感度を算出することが好適である。
は、前記構造物の剛性に関する感度を算出することが好
適である。この場合、加振入力に対する応答結果から前
記剛性に関する感度を算出することが好適である。
【００１０】また、本方法において、前記抽出するステ
ップでは、前記感度の最大値に対する前記各部位の感度
の比率に基づいて抽出することが好適である。
ップでは、前記感度の最大値に対する前記各部位の感度
の比率に基づいて抽出することが好適である。
【００１１】また、本発明は、構造物を最適化するプロ
グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
を提供する。前記プログラムはコンピュータに対して、
少なくとも、構造物の計算モデルを作成させ、前記計算
モデルの応答計算を行わせることで前記構造物の各部位
における感度を算出させ、前記感度を互いに比較するこ
とで相対的に大なる感度を有する部位を抽出させ、抽出
された部位の属性を設計変数として所定の最適化計算を
実行させることを特徴とする。
グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
を提供する。前記プログラムはコンピュータに対して、
少なくとも、構造物の計算モデルを作成させ、前記計算
モデルの応答計算を行わせることで前記構造物の各部位
における感度を算出させ、前記感度を互いに比較するこ
とで相対的に大なる感度を有する部位を抽出させ、抽出
された部位の属性を設計変数として所定の最適化計算を
実行させることを特徴とする。
【００１２】ここで、前記プログラムは、前記コンピュ
ータに対して前記構造物の剛性に関する感度を算出させ
ることが好適であり、具体的には加振入力に対する応答
結果から算出することが好適である。
ータに対して前記構造物の剛性に関する感度を算出させ
ることが好適であり、具体的には加振入力に対する応答
結果から算出することが好適である。
【００１３】また、前記プログラムは、前記コンピュー
タに対して前記感度の最大値に対する前記各部位の感度
の比率に基づいて前記相対的に大なる感度を有する部位
を抽出させることが好適である。
タに対して前記感度の最大値に対する前記各部位の感度
の比率に基づいて前記相対的に大なる感度を有する部位
を抽出させることが好適である。
【００１４】このように、本発明においては、従来のよ
うに設計変数をユーザが選択するのではなく、コンピュ
ータ側で自動的に選択し、選択した設計変数を用いて公
知の最適化計算を実行する。設計変数の選択は、寄与の
大きい部位を抽出することで行われるため、少ない変数
で効率的な最適化計算が可能となる。
うに設計変数をユーザが選択するのではなく、コンピュ
ータ側で自動的に選択し、選択した設計変数を用いて公
知の最適化計算を実行する。設計変数の選択は、寄与の
大きい部位を抽出することで行われるため、少ない変数
で効率的な最適化計算が可能となる。
【００１５】図１には、本発明に係る設計方法の処理フ
ローチャートが概念的に示されている。本発明では、コ
ンピュータを用いて構造物の各部位における感度を解析
し（Ｓ１０１）、この感度を用いて設計変数を決定する
（Ｓ１０２）。そして、この設計変数を用いて最適化計
算を実行するので（Ｓ１０３）、ユーザの負担は軽減さ
れ、かつ、有効な最適な計算を実現できる。
ローチャートが概念的に示されている。本発明では、コ
ンピュータを用いて構造物の各部位における感度を解析
し（Ｓ１０１）、この感度を用いて設計変数を決定する
（Ｓ１０２）。そして、この設計変数を用いて最適化計
算を実行するので（Ｓ１０３）、ユーザの負担は軽減さ
れ、かつ、有効な最適な計算を実現できる。
【００１６】本発明の１つの実施態様は、構造物の剛性
の最適化であり、この場合には各部位の剛性に関する感
度が算出される。感度の大きい部位が寄与の大きい部位
として抽出される。
の最適化であり、この場合には各部位の剛性に関する感
度が算出される。感度の大きい部位が寄与の大きい部位
として抽出される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について、車両のボデーを設計する場合を例に取り
説明する。なお、本実施形態の設計方法は、具体的には
パーソナルコンピュータやワークステーションなどのコ
ンピュータに処理プログラムをインストールし、コンピ
ュータ上で実行することが可能である。かかる処理プロ
グラムはＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、ハードディスク、半導
体メモリなどの任意の媒体に記録することができる。処
理プログラムのインストールは、ＣＤ−ＲＯＭに処理プ
ログラムを記録し、ＣＤ−ＲＯＭからコンピュータのハ
ードディスクに処理プログラムを供給することで行うこ
とができる。もちろん、当初からコンピュータのハード
ディスクあるいはＲＯＭに処理プログラムを記録させ、
構造物モデル設計専用のコンピュータ、あるいはＣＡＥ
システムとして用いることも可能である。
形態について、車両のボデーを設計する場合を例に取り
説明する。なお、本実施形態の設計方法は、具体的には
パーソナルコンピュータやワークステーションなどのコ
ンピュータに処理プログラムをインストールし、コンピ
ュータ上で実行することが可能である。かかる処理プロ
グラムはＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、ハードディスク、半導
体メモリなどの任意の媒体に記録することができる。処
理プログラムのインストールは、ＣＤ−ＲＯＭに処理プ
ログラムを記録し、ＣＤ−ＲＯＭからコンピュータのハ
ードディスクに処理プログラムを供給することで行うこ
とができる。もちろん、当初からコンピュータのハード
ディスクあるいはＲＯＭに処理プログラムを記録させ、
構造物モデル設計専用のコンピュータ、あるいはＣＡＥ
システムとして用いることも可能である。
【００１８】図２には、本実施形態に係る車両ボデーの
設計処理フローチャートが示されている。まず、ユーザ
は設計に必要なデータをコンピュータに入力し、コンピ
ュータ上で車両ボデーの計算モデルを作成する（Ｓ２０
１）。この計算モデルは、一般にＣＡＥで用いられる計
算モデルを利用することができ、例えば複数のメッシュ
からなるＦＥＭ（有限要素法）モデルを用いることがで
きる。計算モデルを作成した後、コンピュータはこの計
算モデルから車両ボデーの剛性評価のためのモデル（剛
性評価モデル）を作成する（Ｓ２０２）。剛性評価モデ
ルは、具体的にはばねを付加し、計算モデルを節点とこ
れら節点間を接続するばねで置換することで作成でき
る。剛性評価モデルは、基本的には計算モデルを基本と
するが、計算モデルにおいて存在しない部位についても
その感度を算出するために拡張することが好適である。
剛性評価モデルを作成した後、この剛性評価モデルを用
いて剛性に関する感度を計算する（Ｓ２０３）。剛性の
感度は、具体的には相互平均コンプライアンスを用いる
ことで行われるが、その詳細については後述する。剛性
に関する感度を算出した後、この感度に基づき車両ボデ
ーにおける寄与部を決定する（Ｓ２０４）。すなわち、
Ｓ２０３で算出された感度が相対的に大きい部位を抽出
し、これらの部位の属性、例えば剛性やそれに関連する
特性を設計変数に選択する。設計変数の選択は、システ
ム側が自動的に行う。設計変数を自動選択した後、この
設計変数を用いて最適化計算を実行し（Ｓ２０５）、最
適値つまり剛性が極大となる値を算出する。
設計処理フローチャートが示されている。まず、ユーザ
は設計に必要なデータをコンピュータに入力し、コンピ
ュータ上で車両ボデーの計算モデルを作成する（Ｓ２０
１）。この計算モデルは、一般にＣＡＥで用いられる計
算モデルを利用することができ、例えば複数のメッシュ
からなるＦＥＭ（有限要素法）モデルを用いることがで
きる。計算モデルを作成した後、コンピュータはこの計
算モデルから車両ボデーの剛性評価のためのモデル（剛
性評価モデル）を作成する（Ｓ２０２）。剛性評価モデ
ルは、具体的にはばねを付加し、計算モデルを節点とこ
れら節点間を接続するばねで置換することで作成でき
る。剛性評価モデルは、基本的には計算モデルを基本と
するが、計算モデルにおいて存在しない部位についても
その感度を算出するために拡張することが好適である。
剛性評価モデルを作成した後、この剛性評価モデルを用
いて剛性に関する感度を計算する（Ｓ２０３）。剛性の
感度は、具体的には相互平均コンプライアンスを用いる
ことで行われるが、その詳細については後述する。剛性
に関する感度を算出した後、この感度に基づき車両ボデ
ーにおける寄与部を決定する（Ｓ２０４）。すなわち、
Ｓ２０３で算出された感度が相対的に大きい部位を抽出
し、これらの部位の属性、例えば剛性やそれに関連する
特性を設計変数に選択する。設計変数の選択は、システ
ム側が自動的に行う。設計変数を自動選択した後、この
設計変数を用いて最適化計算を実行し（Ｓ２０５）、最
適値つまり剛性が極大となる値を算出する。
【００１９】図３には、Ｓ２０１で作成される計算モデ
ル（ＦＥＭモデル）の一例が示されている。この計算モ
デルの所定部位に外部から振動Ｆを入力し（図において
加振入力Ｆとして示される）、任意の部位（評価点）に
おける出力（振れやすさ）を算出する。
ル（ＦＥＭモデル）の一例が示されている。この計算モ
デルの所定部位に外部から振動Ｆを入力し（図において
加振入力Ｆとして示される）、任意の部位（評価点）に
おける出力（振れやすさ）を算出する。
【００２０】また、図４には、Ｓ２０２の処理において
計算モデルから剛性評価モデルを作成する際の要素が模
式的に示されている。構造物の設計領域、すなわち図３
に示されたＦＥＭモデルを複数の節点で分割し、隣接節
点ｉ、ｊをばねで結合する。
計算モデルから剛性評価モデルを作成する際の要素が模
式的に示されている。構造物の設計領域、すなわち図３
に示されたＦＥＭモデルを複数の節点で分割し、隣接節
点ｉ、ｊをばねで結合する。
【００２１】図５には、このようにして作成される剛性
評価モデルの一例が示されている。図５の剛性評価モデ
ルは、ＦＥＭモデルから作成されるが、さらに節点間の
長さＬと既存の要素からの角度θにより構造が存在しな
い部位にも新たにばねを付加し、剛性評価モデルを拡張
することができる。
評価モデルの一例が示されている。図５の剛性評価モデ
ルは、ＦＥＭモデルから作成されるが、さらに節点間の
長さＬと既存の要素からの角度θにより構造が存在しな
い部位にも新たにばねを付加し、剛性評価モデルを拡張
することができる。
【００２２】図６には、このようにして拡張された剛性
評価モデルが示されている。図において、（ａ）は拡張
された剛性評価モデルであり、（ｂ）はその一部拡大
図、具体的には構造が存在しない部分の拡大図である。
Ｌ及びθで規定される仮想的な構造が付加されており、
この仮想的な部位の剛性も評価の対象とすることができ
る。剛性評価モデルを拡張するのは、より高精度に剛性
の感度を算出するためである。もちろん、図５に示され
た基本的な剛性評価モデルをそのまま用いることもでき
る。そして、この剛性評価モデルを用いて各部位におけ
る剛性に関する感度を算出する。
評価モデルが示されている。図において、（ａ）は拡張
された剛性評価モデルであり、（ｂ）はその一部拡大
図、具体的には構造が存在しない部分の拡大図である。
Ｌ及びθで規定される仮想的な構造が付加されており、
この仮想的な部位の剛性も評価の対象とすることができ
る。剛性評価モデルを拡張するのは、より高精度に剛性
の感度を算出するためである。もちろん、図５に示され
た基本的な剛性評価モデルをそのまま用いることもでき
る。そして、この剛性評価モデルを用いて各部位におけ
る剛性に関する感度を算出する。
【００２３】以下、車両ボデーの各部位において剛性に
関する感度を算出する処理について説明する。
関する感度を算出する処理について説明する。
【００２４】構造物の特性は、一般に離散化された運動
方程式で記述することができる。この運動方程式は、具
体的には
方程式で記述することができる。この運動方程式は、具
体的には
【数１】 で記述される。ここで、ＫｄはマスＭと剛性Ｋ及び減衰
Ｃの影響を陰に含んだ動剛性マトリクスであり、周波数
ωの関数であって複素数の値をとる。周波数ω＝０の場
合には、Ｆ＝ＫＵであり静的な力（Ｆ）−変位（Ｕ）関
係を示す。なお、上記の（１）式は、単に力−変位関係
だけでなく、力−加速度、力−速度、音圧−加速度、音
圧−速度といった関係にも適用することができる。この
運動方程式を解析することで、原理的には構造物を解析
することが可能であるが、車両ボデーのようにモデルが
膨大である場合、モデルのどこに注目すべきか不明であ
り、全体を対象として最適化計算を行った場合には、設
計変数が多すぎるため実用的な時間内で計算を終了させ
ることが極めて困難となる。そこで、本実施形態におい
ては、実用的な時間内で最適化計算を実行すべく、設計
変数を効率的に自動選択する。
Ｃの影響を陰に含んだ動剛性マトリクスであり、周波数
ωの関数であって複素数の値をとる。周波数ω＝０の場
合には、Ｆ＝ＫＵであり静的な力（Ｆ）−変位（Ｕ）関
係を示す。なお、上記の（１）式は、単に力−変位関係
だけでなく、力−加速度、力−速度、音圧−加速度、音
圧−速度といった関係にも適用することができる。この
運動方程式を解析することで、原理的には構造物を解析
することが可能であるが、車両ボデーのようにモデルが
膨大である場合、モデルのどこに注目すべきか不明であ
り、全体を対象として最適化計算を行った場合には、設
計変数が多すぎるため実用的な時間内で計算を終了させ
ることが極めて困難となる。そこで、本実施形態におい
ては、実用的な時間内で最適化計算を実行すべく、設計
変数を効率的に自動選択する。
【００２５】（１）式における加振入力ベクトルＦ及び
変位応答ベクトルＵをそれぞれ以下の式で記述する。
変位応答ベクトルＵをそれぞれ以下の式で記述する。
【００２６】
【数２】
【数３】 そして、変位を評価する自由度をｒとし、仮想的に評価
自由度ｒに与えた単位入力ベクトルＦｖとそれにより励
起される変位応答ベクトルＶをそれぞれ次式で仮定す
る。
自由度ｒに与えた単位入力ベクトルＦｖとそれにより励
起される変位応答ベクトルＶをそれぞれ次式で仮定す
る。
【００２７】
【数４】
【数５】 この場合の相互平均コンプライアンスＬは、
【数６】 となり、この相互平均コンプライアンスＬが加振入力に
対する評価点の剛性を示す尺度となる。すなわち、評価
点の変位を最小化することと、（６）式を最小化するこ
ととは等価である。相互平均コンプライアンスの感度を
算出するために、（６）式を各要素の剛性値で偏微分す
ると以下の式となる。
対する評価点の剛性を示す尺度となる。すなわち、評価
点の変位を最小化することと、（６）式を最小化するこ
ととは等価である。相互平均コンプライアンスの感度を
算出するために、（６）式を各要素の剛性値で偏微分す
ると以下の式となる。
【００２８】
【数７】 一方、力と変位の関係から算出される式
【数８】
【数９】 と動剛性マトリクスの対称性を示す式
【数１０】 を上記の（７）式に代入すると、平均コンプライアン
ス、すなわち剛性の尺度の感度について、
ス、すなわち剛性の尺度の感度について、
【数１１】 が得られる。
【００２９】この（１１）式から、評価点の変位に対す
るｋｉｊの剛性の感度は、実際の入力に対するｊ点の応
答ｕｊと仮想的に評価自由度に与えた単位入力に対する
ｉ点の応答ｖｉの積で計算できることがわかる。すなわ
ち、（１１）式を適用することで、剛性値Ｋそのものが
不明であっても、実際の入力と仮想的に評価点に与えた
入力に対する応答の周波数応答計算結果から、剛性の感
度を解析的に計算することができる。感度の大小は各部
位の剛性に対する評価したい特性の変動割合を示すか
ら、この感度の大小により出力に対する設計変数の影響
の度合い、あるいは寄与度を推定することができる。
るｋｉｊの剛性の感度は、実際の入力に対するｊ点の応
答ｕｊと仮想的に評価自由度に与えた単位入力に対する
ｉ点の応答ｖｉの積で計算できることがわかる。すなわ
ち、（１１）式を適用することで、剛性値Ｋそのものが
不明であっても、実際の入力と仮想的に評価点に与えた
入力に対する応答の周波数応答計算結果から、剛性の感
度を解析的に計算することができる。感度の大小は各部
位の剛性に対する評価したい特性の変動割合を示すか
ら、この感度の大小により出力に対する設計変数の影響
の度合い、あるいは寄与度を推定することができる。
【００３０】なお、（１１）式で示される剛性感度が得
られると、ばね、質量、梁構造といった特性を設計変数
とした場合にも同様に適用することが可能であり、この
意味で汎用性を有することになる。例えば、付加するば
ね定数ｋｘを設計変数として感度を算出すると、（１
１）式から次式が得られる。
られると、ばね、質量、梁構造といった特性を設計変数
とした場合にも同様に適用することが可能であり、この
意味で汎用性を有することになる。例えば、付加するば
ね定数ｋｘを設計変数として感度を算出すると、（１
１）式から次式が得られる。
【００３１】
【数１２】 また、（１１）式や（１２）式で示される感度は、既存
の構造がある節点の間だけでなく、構造が存在しない節
点の感度も算出することができるから、図６に示された
拡張された剛性評価モデルを用いて構造の存在しない部
位の感度も算出できる。
の構造がある節点の間だけでなく、構造が存在しない節
点の感度も算出することができるから、図６に示された
拡張された剛性評価モデルを用いて構造の存在しない部
位の感度も算出できる。
【００３２】以上のようにして（１１）式あるいは（１
２）式を用いて各部位ｉｊ間の感度を算出することがで
きるが、各部位の感度を算出した後、コンピュータは既
述したように算出された感度を用いて寄与部位を決定す
る処理を行う。この処理は、以下のように行われる。す
なわち、まず感度の最大値Ｓｍａｘを抽出し、次にこの
感度の最大値Ｓｍａｘに対する各部位の感度の比率Ｓｘ
／Ｓｍａｘを算出する。ここで、Ｓｘは各部位の感度で
ある。そして、感度の最大値に対する各部位の感度の比
率Ｓｘ／Ｓｍａｘが所定のしきい値より大きいか否かを
判定することで、相対的に感度の大きい部位を抽出す
る。しきい値はユーザが適宜入力してもよく、コンピュ
ータのＲＯＭ等に予め記憶しておいても良い。
２）式を用いて各部位ｉｊ間の感度を算出することがで
きるが、各部位の感度を算出した後、コンピュータは既
述したように算出された感度を用いて寄与部位を決定す
る処理を行う。この処理は、以下のように行われる。す
なわち、まず感度の最大値Ｓｍａｘを抽出し、次にこの
感度の最大値Ｓｍａｘに対する各部位の感度の比率Ｓｘ
／Ｓｍａｘを算出する。ここで、Ｓｘは各部位の感度で
ある。そして、感度の最大値に対する各部位の感度の比
率Ｓｘ／Ｓｍａｘが所定のしきい値より大きいか否かを
判定することで、相対的に感度の大きい部位を抽出す
る。しきい値はユーザが適宜入力してもよく、コンピュ
ータのＲＯＭ等に予め記憶しておいても良い。
【００３３】図７には、このようにして相対的に感度の
大きい部位が抽出された結果が示されている。図におい
て、太線で示される部分が相対的に感度が大きい抽出部
位を示している。感度の高い部位、すなわち寄与の大き
い部位を抽出した後、コンピュータは抽出した部位の剛
性やそれに関連する特性（断面寸法等）を設計変数に設
定し、この設計変数を用いて所定の最適化計算を実行す
ることで、効率的に最適値を算出することができる。
大きい部位が抽出された結果が示されている。図におい
て、太線で示される部分が相対的に感度が大きい抽出部
位を示している。感度の高い部位、すなわち寄与の大き
い部位を抽出した後、コンピュータは抽出した部位の剛
性やそれに関連する特性（断面寸法等）を設計変数に設
定し、この設計変数を用いて所定の最適化計算を実行す
ることで、効率的に最適値を算出することができる。
【００３４】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変
更が可能である。
が、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変
更が可能である。
【００３５】例えば、本実施形態では車両のボデー剛性
を最適化する場合を例にとり説明したが、他の構造の他
の解析にも同様に適用することができる。
を最適化する場合を例にとり説明したが、他の構造の他
の解析にも同様に適用することができる。
【００３６】また、本実施形態では感度の大きい寄与部
位を抽出し、この部位の属性を設計変数に設定して最適
化計算に移行しているが、寄与部位を抽出した時点でコ
ンピュータが抽出部位を表示装置などに出力してもよ
い。
位を抽出し、この部位の属性を設計変数に設定して最適
化計算に移行しているが、寄与部位を抽出した時点でコ
ンピュータが抽出部位を表示装置などに出力してもよ
い。
【００３７】また、本実施形態では、感度の大きい部位
を抽出する方法として、Ｓｘ/Ｓｍａｘを所定のしきい
値と比較しているが、単にＳｘを所定のしきい値と比較
してもよく、あるいは感度の大きい部位の上位数％を抽
出してもよい。
を抽出する方法として、Ｓｘ/Ｓｍａｘを所定のしきい
値と比較しているが、単にＳｘを所定のしきい値と比較
してもよく、あるいは感度の大きい部位の上位数％を抽
出してもよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、構造物の設計に際し、
寄与あるいは感度の高い部位を自動選定し、この部位の
属性を設計変数に用いることでユーザ側の負担を軽減で
きるとともに、効率的に最適化計算を実行して短時間に
構造物を設計することができる。
寄与あるいは感度の高い部位を自動選定し、この部位の
属性を設計変数に用いることでユーザ側の負担を軽減で
きるとともに、効率的に最適化計算を実行して短時間に
構造物を設計することができる。
【図１】 本発明の処理フローチャートである。
【図２】 実施形態における処理フローチャートであ
る。
る。
【図３】 ＦＥＭモデル説明図である。
【図４】 節点及び節点間の梁要素を示す説明図であ
る。
る。
【図５】 剛性評価モデル説明図である。
【図６】 拡張された剛性評価モデル説明図である。
【図７】 抽出された部位の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西脇 眞二 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 3D114 AA03 BA01 BA40 CA20 5B046 AA04 BA01 CA04 DA02 GA01 JA01 JA08
Claims (8)
- 【請求項１】 構造物の計算モデルの応答計算を行うこ
とにより前記構造物の各部位における感度を算出するス
テップと、 所定感度以上の感度を有する部位を抽出するステップ
と、 抽出された部位の属性を設計変数に設定して所定の最適
化計算を実行するステップと、 を有することを特徴とする構造物の設計方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、 前記感度を算出するステップでは、前記構造物の剛性に
関する感度を算出することを特徴とする構造物の設計方
法。 - 【請求項３】 請求項２記載の方法において、 前記感度を算出するステップでは、加振入力に対する応
答結果から前記剛性に関する感度を算出することを特徴
とする構造物の設計方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の方法に
おいて、 前記抽出するステップでは、前記感度の最大値に対する
前記各部位の感度の比率に基づいて抽出することを特徴
とする構造物の設計方法。 - 【請求項５】 構造物を最適化するプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記
プログラムはコンピュータに対して、少なくとも、 構造物の計算モデルを作成させ、 前記計算モデルの応答計算を行わせることで前記構造物
の各部位における感度を算出させ、 前記感度を互いに比較することで相対的に大なる感度を
有する部位を抽出させ、 抽出された部位の属性を設計変数として所定の最適化計
算を実行させることを特徴とする記録媒体。 - 【請求項６】 請求項５記載の記録媒体において、 前記プログラムは、前記コンピュータに対して前記構造
物の剛性に関する感度を算出させることを特徴とする記
録媒体。 - 【請求項７】 請求項６記載の記録媒体において、 前記プログラムは、前記コンピュータに対して所定の加
振入力に対する応答結果に基づいて前記剛性に関する感
度を算出させることを特徴とする記録媒体。 - 【請求項８】 請求項５〜７のいずれかに記載の記録媒
体において、 前記プログラムは、前記コンピュータに対して前記感度
の最大値に対する前記各部位の感度の比率に基づいて前
記相対的に大なる感度を有する部位を抽出させることを
特徴とする記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001007975A JP2002215680A (ja) | 2001-01-16 | 2001-01-16 | 構造物の設計方法及び記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001007975A JP2002215680A (ja) | 2001-01-16 | 2001-01-16 | 構造物の設計方法及び記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002215680A true JP2002215680A (ja) | 2002-08-02 |
Family
ID=18875640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001007975A Pending JP2002215680A (ja) | 2001-01-16 | 2001-01-16 | 構造物の設計方法及び記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002215680A (ja) |
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-
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- 2001-01-16 JP JP2001007975A patent/JP2002215680A/ja active Pending
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