JP2002342694A - Method and device for structural analysis of elastic material - Google Patents

Method and device for structural analysis of elastic material

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JP2002342694A
JP2002342694A JP2001148084A JP2001148084A JP2002342694A JP 2002342694 A JP2002342694 A JP 2002342694A JP 2001148084 A JP2001148084 A JP 2001148084A JP 2001148084 A JP2001148084 A JP 2001148084A JP 2002342694 A JP2002342694 A JP 2002342694A
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JP
Japan
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elastic material
stress
time
strain
external force
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Application number
JP2001148084A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruyuki Kondo
輝之 近藤
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Araco Co Ltd
Original Assignee
Araco Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analyzing technique capable of precisely simulating the behavior of an elastic material when external force is applied to the elastic material being an analyzing object. SOLUTION: In order to simulate the behavior of the elastic material to the external force when the external force is applied to the elastic material, this method for structural analysis of the elastic material has a step for differentiating stress σ, which is generated at the elastic material at a prescribed time(t) when the external force is applied to the elastic material, by distortion ε; a step for obtaining a reference stress value σ0 corresponding to the static deformation of the elastic material; a step for obtaining a difference stress Δσ (t) by integrating a variable f (ε) concerning the compression rigidity of the elastic material by a prescribed time increment; and a step for obtaining a stress value σ(T) at an analyzing time T by adding a value obtained by accumulating the difference stress Δσ (t) since the time of starting loading of the external force until a prescribed analyzing time T to the reference stress value σ0 .

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、弾性材料の構造を
解析する技術に関し、詳しくは、弾性材料に外力が加え
られた際に当該弾性材料が示す挙動特性を精度よくシミ
ュレーションする技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for analyzing the structure of an elastic material, and more particularly to a technique for accurately simulating the behavior characteristics of the elastic material when an external force is applied to the elastic material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、弾性材料に外力が加えられた際の
当該弾性材料の挙動について、有限要素法を用いてシミ
ュレーション解析する場合、弾性材料を有限の要素に分
割するとともに、図17に示すように、各有限要素にお
ける力学的モデルとして、作用外力,バネ要素(圧縮剛
性要素)および減衰要素からなる等価回路を構成し、当
該等価回路における運動方程式として、図18に示すい
わゆるFoigtモデルを用いて解析作業を行っている。こ
のモデルでは、バネ要素についてバネ定数Kを、減衰係
数について定数Cを用いることによって、弾性材料に生
じる応力σ(t)を算出する。ところで上記運動方程式
におけるバネ要素Kε(t)の取り扱いにつき、従来の
解析技術では、図19に示すように、弾性材料に作用す
る静的な荷重に対応した領域(図19にて「静的なたわ
み量」として示される領域)の境界値における応力およ
び歪みの割合からバネ定数Kを一次関数として近似的・
簡易的に設定し、これを上記運動方程式に当て嵌めて運
用するという手法が知られていた。しかしながら、弾性
材料における応力および歪みの関係は、図19に示すよ
うに、実際には非線形的に推移する上、更に、弾性材料
に対し負荷と除荷とが繰り返し作用するといったよう
に、弾性材料における動的な剛性を考慮する必要がある
場合には、静的なたわみ領域に対して「応力―歪み」の
変動幅が大きく異なるため、上記手法では、動的な剛性
を考慮した解析が精度良く行えないという問題が生じ
る。図19に示すように、弾性材料の「応力―歪み」の
変動は、静的なたわみ領域と、それ以外の領域とで大き
く異なるとともに、当該相違は、弾性材料の圧縮剛性の
誤差に直接影響する結果となっている。とりわけ、弾性
材料に振動が作用する場合には、弾性材料における振動
伝達特性につき、図20に示すように、シミュレーショ
ン値と実験値(実測値)との間に大きな誤差が生じる結
果となり、例えば弾性材料の共振特性が正しく解析でき
ないという問題が生じる。
2. Description of the Related Art Conventionally, when the behavior of an elastic material when an external force is applied to the elastic material is analyzed by simulation using the finite element method, the elastic material is divided into finite elements and shown in FIG. As described above, an equivalent circuit composed of an external force acting, a spring element (compression stiffness element), and a damping element is configured as a dynamic model for each finite element, and a so-called Foigt model shown in FIG. Analysis work. In this model, a stress σ (t) generated in an elastic material is calculated by using a spring constant K for a spring element and a constant C for a damping coefficient. By the way, regarding the handling of the spring element Kε (t) in the above equation of motion, in the conventional analysis technique, as shown in FIG. 19, a region corresponding to a static load acting on the elastic material (“static in FIG. From the ratio of stress and strain at the boundary value of the area shown as “deflection amount”, the spring constant K is approximated as a linear function.
There has been known a method of simply setting and applying this to the above equation of motion for operation. However, the relationship between stress and strain in the elastic material actually changes nonlinearly as shown in FIG. 19, and furthermore, the load and unloading repeatedly act on the elastic material. When it is necessary to consider the dynamic stiffness in the above, the fluctuation range of “stress-strain” differs greatly from the static deflection area, so the analysis using the dynamic stiffness There is a problem that it cannot be performed well. As shown in FIG. 19, the fluctuation of the “stress-strain” of the elastic material is largely different between the static bending region and the other regions, and the difference directly affects the compression rigidity error of the elastic material. Results. In particular, when vibration acts on the elastic material, a large error occurs between the simulation value and the experimental value (actually measured value) as shown in FIG. There is a problem that the resonance characteristics of the material cannot be correctly analyzed.

【0003】一方、上記バネ要素Kε(t)の取り扱い
につき、図21に示すように、弾性材料における動的な
剛性領域(図19にて「静的なたわみ」よりも右側に示
される領域)における応力および歪みの割合からバネ定
数Kを一次関数として近似的・簡易的に設定し、これを
上記運動方程式に当て嵌めて運用する解析手法も知られ
ている。この手法によれば、負荷と除荷とが繰り返し入
力される振動が弾性材料に作用する場合に、弾性材料の
振動伝達特性を比較的精度よくシミュレートすることが
可能である。しかしながら、弾性材料の「応力―歪み」
の関係は、静的たわみに対応する領域における場合と動
的剛性に対応する領域における場合とで大きく異なるた
め、この手法によれば、図22に示すように、弾性材料
の静的なたわみ量に関し、シミュレーション値と実験値
(実測値)との間に大きな誤差が生じる結果となる。
On the other hand, regarding the handling of the spring element Kε (t), as shown in FIG. 21, a dynamic rigid region in the elastic material (a region shown on the right side of “static deflection” in FIG. 19). There is also known an analysis method in which the spring constant K is approximately and simply set as a linear function from the ratio of stress and strain in the above, and is applied to the above equation of motion for operation. According to this method, when vibration in which load and unloading are repeatedly input acts on the elastic material, it is possible to relatively accurately simulate the vibration transmission characteristics of the elastic material. However, the "stress-strain" of elastic materials
Is significantly different between the region corresponding to the static deflection and the region corresponding to the dynamic stiffness. Therefore, according to this method, as shown in FIG. As a result, a large error occurs between the simulation value and the experimental value (actually measured value).

【0004】上記の問題は、例えば車両用シートの構造
解析に関し、乗員の体重および車両の振動に対する当該
車両用シートの挙動をシミュレーション解析し、その乗
り心地を検証するといった場合に、実際の車両用シート
の変形ないし振動特性をうまくシミュレートできないと
いう問題につながることになる。とりわけ乗員の体重
は、背部あるいは尻部といった非定型的な乗員の体型ラ
インを経由して弾性材料に入力されるため、上記のごと
き簡易な設定のバネ定数Kの運用では、かかる非定型的
な乗員の体重による車両用シートの変形をうまくシミュ
レーションできないという問題が生じ易い。
[0004] The above problem relates to, for example, a structural analysis of a vehicle seat, in which the behavior of the vehicle seat with respect to the weight of an occupant and the vibration of the vehicle is analyzed by simulation to verify the riding comfort. This leads to a problem that the deformation or vibration characteristics of the seat cannot be simulated well. In particular, since the weight of the occupant is input to the elastic material via the atypical occupant's body line such as the back or buttocks, the operation of the simple setting of the spring constant K as described above requires such an atypical form. The problem that deformation of the vehicle seat due to the weight of the occupant cannot be simulated well tends to occur.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来の問題に鑑み、解析対象たる弾性材料に外力が加えら
れた際の当該弾性材料の挙動を一層正確にシミュレーシ
ョンすることが可能な解析技術を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides an analysis method capable of more accurately simulating the behavior of an elastic material to be analyzed when an external force is applied to the elastic material. It aims to provide technology.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、各請求項記載の発明が構成される。請求項1記載の
発明では、解析対象たる弾性材料に外力が加えられた際
に、当該弾性材料の外力に対する挙動をシミュレーショ
ンするべく、所定の単位時間毎における弾性材料の応力
と歪みとの相対的変化量に基づいて、解析時間Tでの応
力値を算出する。従って、外力作用による時々刻々の応
力と歪みとの関係を反映しつつ、弾性材料における応力
が算出され、弾性材料の外力に対する挙動をより正確に
シミュレーションすることが可能である。「所定の単位
時間毎」に関しては、単位時間の間隔、すなわち解析時
の刻み幅を短くする程、応力σ(T)がより正確に算出
されることになるが、合理的な算出時間の見地より、単
位時間の間隔(刻み幅)を適宜設定することが好まし
い。ここで所定の単位時間毎における弾性材料に生じる
応力と歪みの相対的変化量は、弾性材料に外力が加えら
れた際に当該弾性材料に生じる応力および歪みを、所定
のサンプリング時間ごとに実測し、かかる実測値に基づ
いて所定の単位時間毎における両者の相対的変化量を求
めてもよいし、あるいは実測値に基づいて所定の単位時
間毎における応力および歪みの値を近似的に算出し、か
かる算出値に基づいて両者の相対的変化量を求めてもよ
い。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above objects, the inventions described in the respective claims are constituted. According to the first aspect of the present invention, when an external force is applied to the elastic material to be analyzed, the relative stress and strain of the elastic material at a predetermined unit time are simulated to simulate the behavior of the elastic material with respect to the external force. A stress value at the analysis time T is calculated based on the amount of change. Therefore, the stress in the elastic material is calculated while reflecting the relationship between the momentary stress and the strain due to the external force, and the behavior of the elastic material with respect to the external force can be more accurately simulated. Regarding “every predetermined unit time”, the stress σ (T) can be calculated more accurately as the interval of the unit time, that is, the step size at the time of analysis is shortened. More preferably, the unit time interval (step width) is appropriately set. Here, the relative change amount of stress and strain generated in the elastic material every predetermined unit time is obtained by actually measuring the stress and strain generated in the elastic material when an external force is applied to the elastic material every predetermined sampling time. It is also possible to calculate the relative change between the two at each predetermined unit time based on the actual measurement value, or to approximately calculate the value of stress and strain at each predetermined unit time based on the actual measurement value, The relative change between the two may be determined based on the calculated value.

【0007】請求項2の発明によれば、所定の単位時間
毎における弾性材料の応力と歪みとの相対的変化量とし
て、該弾性材料の圧縮剛性に関する変数f(ε)が用い
られる。そして変数f(ε)より求められる差分応力Δ
σ(t)を、外力負荷開始時より所望の解析時間Tに至
るまで累積し、これを基準応力値σ0に加えることによ
り、時々刻々における弾性材料の圧縮剛性の変遷を反映
した応力値σ(T)が算出されることになる。
According to the second aspect of the present invention, the variable f (ε) relating to the compression stiffness of the elastic material is used as the relative change between the stress and the strain of the elastic material every predetermined unit time. And the differential stress Δ obtained from the variable f (ε)
By accumulating σ (t) from the start of external force loading to the desired analysis time T and adding this to the reference stress value σ0, the stress value σ ( T) will be calculated.

【0008】請求項3の発明によれば、作用する外力の
種類に応じて、弾性材料の応力と歪みを求めるための基
準を異ならしめている。すなわち、弾性材料に静的圧縮
力が作用する場合には、当該弾性材料に静的圧縮力を加
えた際の当該弾性材料の応力および歪みに関する測定デ
ータに基づいて、単位時間毎の応力と歪みとが求められ
る。また、弾性材料に振動が作用する場合には、当該弾
性材料に加えられた圧縮荷重を除荷する際の応力および
歪みに関する測定データに基づいて、単位時間毎の応力
と歪みとが求められる。なお「静的圧縮」とは、弾性材
料に載置荷重を作用させるといったように、弾性材料に
対し静止状に圧縮荷重が作用する状態をいう。
According to the third aspect of the present invention, the criteria for obtaining the stress and strain of the elastic material differ according to the type of external force that acts. That is, when a static compressive force is applied to the elastic material, the stress and the strain per unit time are determined based on the measurement data on the stress and the strain of the elastic material when the static compressive force is applied to the elastic material. Is required. Further, when a vibration acts on the elastic material, the stress and the strain per unit time are obtained based on the measurement data on the stress and the strain when the compressive load applied to the elastic material is removed. Note that “static compression” refers to a state in which a compressive load acts on the elastic material in a static state, such as applying a placing load to the elastic material.

【0009】請求項4に記載の発明によれば、少なくと
も発泡性基材を有する車両用シートにつき上記構造解析
が行われる。解析対象たる車両用シートは、具体的に
は、発泡性基材とともにスプリングを表皮材で覆った構
造とされる場合が多いが、いずれの場合にも本発明を好
適に適用することができる。とりわけ車両用シートにつ
いては、乗員が非定型的な形状の背部ないし尻部を介し
て体重をシートに作用させることよって生じる非定型的
な荷重が作用し、さらに車両におけるエンジン等の内的
振動あるいは走行中の車両外部から車両に伝達される外
的振動が作用するため、時々刻々の圧縮剛性の変化を考
慮しつつ応力を求めることにより、双方の外力を考慮し
た精密な構造解析が可能とされ、特に車両用シートにお
ける乗員の乗り心地を定量的にシミュレーションするよ
うな場合に効果的である。なお、発泡性基材の材料とし
ては、例えば、ウレタン,ゴム等の材料、ないしこれら
を適宜組合わせた材料を主成分として構成することが好
ましい。
According to the fourth aspect of the present invention, the structural analysis is performed on a vehicle seat having at least a foamable base material. Specifically, the vehicle seat to be analyzed has a structure in which a spring is covered with a skin material together with a foamable base material in many cases, but the present invention can be suitably applied to any case. Especially for vehicle seats, an atypical load generated by the occupant applying weight to the seat through the atypical shaped back or buttocks acts, and further, internal vibration of the engine or the like in the vehicle or Since external vibration transmitted from the outside of the running vehicle to the vehicle acts, it is possible to perform precise structural analysis that considers both external forces by calculating stress while considering the change in compression rigidity every moment. This is particularly effective when quantitatively simulating the riding comfort of an occupant in a vehicle seat. In addition, as a material of the foamable base material, for example, it is preferable that a material such as urethane or rubber, or a material obtained by appropriately combining these materials is used as a main component.

【0010】請求項5に記載の発明によれば、いわゆる
有限要素法を用いた構造解析の分野に本発明を好適に適
用することができる。具体的には、有限の要素毎に算出
された応力値σ(T)を総和的に出力することにより、
弾性材料の挙動を正確にシミュレートする等といった利
用形態が可能である。
According to the invention described in claim 5, the present invention can be suitably applied to the field of structural analysis using a so-called finite element method. Specifically, by outputting the stress value σ (T) calculated for each finite element in total,
A use form such as accurately simulating the behavior of the elastic material is possible.

【0011】請求項6に記載の発明では、解析対象たる
弾性材料に外力が加えられた際に、当該弾性材料につ
き、所定の単位時間毎における応力と歪みとの相対的変
化量に基づいて、解析時間Tでの応力値が算出される。
単位時間を設定するための時間幅Δtおよび解析時間T
は入力部を介して入力される。時間幅Δtは、細かく刻
む程に詳細な解析が行える一方、計算に多くの時間を要
する関係にある。従って解析の確度と処理時間のバラン
スを考慮しつつ適宜設定することが好ましい。本発明に
よれば、外力作用による時々刻々の応力と歪みとの関係
を反映しつつ、弾性材料における応力が算出され、これ
によって弾性材料の外力に対する挙動のシミュレーショ
ンが一層正確に行われることとなる。
In the invention according to claim 6, when an external force is applied to the elastic material to be analyzed, the elastic material is determined based on a relative change amount of stress and strain per predetermined unit time for the elastic material. The stress value at the analysis time T is calculated.
Time width Δt and analysis time T for setting unit time
Is input via the input unit. The time width Δt has such a relationship that a more detailed analysis can be performed as the time width Δt is finely divided, but the calculation requires much time. Therefore, it is preferable to set appropriately while considering the balance between the accuracy of analysis and the processing time. According to the present invention, the stress in the elastic material is calculated while reflecting the relationship between the momentary stress and the strain caused by the external force, and the behavior of the elastic material with respect to the external force is more accurately simulated. .

【0012】請求項7の発明によれば、構造解析装置の
演算部において、単位時間毎における弾性材料の応力と
歪みとの相対的変化量として、該弾性材料の圧縮剛性に
関する変数f(ε)が算出され、時々刻々における弾性
材料の圧縮剛性の変遷を反映した応力値σ(T)が算出
されることになる。
According to the seventh aspect of the present invention, in the calculation unit of the structural analysis apparatus, the variable f (ε) relating to the compression stiffness of the elastic material is used as the relative change between the stress and the strain of the elastic material per unit time. Is calculated, and the stress value σ (T) reflecting the change of the compression stiffness of the elastic material every moment is calculated.

【0013】請求項8の発明によれば、作用する外力の
種類に応じて、弾性材料の応力と歪みを求めるための異
なる基準データが解析装置のデータ格納部に保持されて
いる。そして、演算部は、弾性材料に静的圧縮力が作用
する場合には、当弾性材料に静的圧縮力を加えた際の当
該弾性材料の応力および歪みに関する測定データに基づ
いて、単位時間毎の応力と歪みを求める。また、演算部
は、弾性材料に振動が作用する場合には、当該弾性材料
に加えられた圧縮荷重を除荷する際の応力および歪みに
関する測定データに基づいて、単位時間毎の応力と歪み
を求める。
According to the eighth aspect of the present invention, different reference data for obtaining the stress and strain of the elastic material are stored in the data storage section of the analyzer according to the type of the external force acting. Then, when a static compressive force acts on the elastic material, the arithmetic unit performs, for each unit time, based on the measurement data regarding the stress and strain of the elastic material when the static compressive force is applied to the elastic material. Find the stress and strain of Further, when vibration is applied to the elastic material, the calculation unit calculates the stress and strain per unit time based on the measurement data on the stress and strain when the compressive load applied to the elastic material is removed. Ask.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明の実施の
形態である弾性材料の構造解析装置100の構成が図1
に示される。構造解析装置100は、入力部110と、
演算部120と、出力部130と、プログラムメモリ1
40およびデータメモリ150とを有する。入力部11
0はキーボード・スキャナ・マウス等によって構成さ
れ、演算部120はCPU等によって構成され、出力部
はCRT・プリンタ等によって構成される。プログラム
メモリ140内には、FEM(有限要素法)メインプロ
グラム141および応力算出プログラム143が格納さ
れ、さらに応力算出プログラム143内には第1の応力
算出サブルーチン145および第2の応力算出サブルー
チン147が格納されている。データメモリ150内に
は、入力データメモリ151および実測データメモリ1
53が格納され、さらに実測データメモリ153内に
は、静的圧縮試験データ155,除荷試験データおよび
動的圧縮試験データ159とが格納されている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of an elastic material structure analyzing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
Is shown in The structural analysis device 100 includes an input unit 110,
The operation unit 120, the output unit 130, and the program memory 1
40 and a data memory 150. Input unit 11
Reference numeral 0 denotes a keyboard / scanner / mouse or the like, the arithmetic unit 120 includes a CPU or the like, and the output unit includes a CRT / printer or the like. A FEM (finite element method) main program 141 and a stress calculation program 143 are stored in the program memory 140, and a first stress calculation subroutine 145 and a second stress calculation subroutine 147 are stored in the stress calculation program 143. Have been. The data memory 150 includes an input data memory 151 and an actual measurement data memory 1.
53, and the actual measurement data memory 153 stores static compression test data 155, unloading test data, and dynamic compression test data 159.

【0015】本実施の形態では、上記の構造解析装置1
00を、図2に示す車両用シートのシートクッション2
00における乗り心地予測のためのシミュレーション解
析に用いた例を示す。図2に示すように、シートクッシ
ョン200は、有限の要素E1,E2,E3…Ex…E
n(x,nはともに整数であり、x<nである)に区分
される。以下に述べる構造解析作業は分割された各有限
の要素毎に行われ、算出された各有限要素毎の解析結果
を統合して出力することで、シートクッション200全
体におけるシミュレーション解析結果が示されることに
なる。なお、有限要素法自体の概要や、有限要素毎の解
析結果を統合する手法自体については、有限要素法を用
いた材料の構造解析の分野において周知の事項ゆえ、便
宜上、詳細な説明を省略する。
In the present embodiment, the above-described structural analysis device 1
00 is the seat cushion 2 of the vehicle seat shown in FIG.
An example used for simulation analysis for ride comfort prediction at 00 is shown. As shown in FIG. 2, the seat cushion 200 includes finite elements E1, E2, E3.
n (x and n are both integers and x <n). The structural analysis work described below is performed for each of the divided finite elements, and the simulation analysis results for the entire seat cushion 200 are shown by integrating and outputting the calculated analysis results for each of the finite elements. become. Since the outline of the finite element method itself and the method itself for integrating the analysis results for each finite element are well known in the field of structural analysis of materials using the finite element method, detailed descriptions thereof are omitted for convenience. .

【0016】本実施の形態における構造解析装置100
(図1参照)では、解析シミュレーションを実施するた
めの準備作業として、静的圧縮試験データ155,除荷
試験データ157,動的圧縮試験データ159の各実測
データが測定されるとともに、構造解析装置100のデ
ータメモリ150内に設定された実測データメモリ15
3に格納される。まず実測データの測定の詳細につい
て、以下詳述する。
Structural analysis apparatus 100 according to the present embodiment
In (see FIG. 1), as preparatory work for carrying out the analysis simulation, the actual measurement data of the static compression test data 155, the unloading test data 157, and the dynamic compression test data 159 are measured, and the structure analysis device 100 measured data memory 15 set in data memory 150
3 is stored. First, details of the measurement of the actually measured data will be described in detail below.

【0017】図3に示すように、試料201を用いて静
的圧縮試験が行われる。試料201は、解析対象たる車
両用シート200と同等の材料によって構成されてい
る。静的圧縮試験では、試料201に対して静的圧縮荷
重を作用させ、これに対する試料201の歪みεが定さ
れる。ここで「静的圧縮」とは、弾性材料に荷重を載置
するとともに、当該荷重を自重によって作用させるとい
ったように、弾性材料に対し静止状に圧縮荷重が作用す
る状態をいう。静的圧縮試験の結果得られた静的圧縮試
験データ155が図4に示される。図4では、縦軸に試
料201に生じた応力σ(ε)が、横軸に試料201に
生じた歪みεが表示されている。こうして得られた静的
圧縮試験データ155は、適宜A/D変換等の処理を経
た上で、実測データメモリ153(図1参照)に格納さ
れる。
As shown in FIG. 3, a static compression test is performed using the sample 201. The sample 201 is made of the same material as the vehicle seat 200 to be analyzed. In the static compression test, a static compression load is applied to the sample 201, and the strain ε of the sample 201 with respect to the static compression load is determined. Here, “static compression” refers to a state in which a compressive load is applied to the elastic material in a static state, such as placing a load on the elastic material and applying the load by its own weight. FIG. 4 shows the static compression test data 155 obtained as a result of the static compression test. In FIG. 4, the vertical axis indicates the stress σ (ε) generated in the sample 201, and the horizontal axis indicates the strain ε generated in the sample 201. The static compression test data 155 thus obtained is stored in an actual measurement data memory 153 (see FIG. 1) after being appropriately subjected to processing such as A / D conversion.

【0018】さらに本実施の形態では、試料201に作
用する静的圧縮荷重によって得られた終局的な歪み値
(静的圧縮荷重を受けた試料201の最終的な変形量)
につき、当該歪み値に対応する応力値が特定され、この
応力値が「基準応力値σ0」として、上記静的圧縮試験
データ155に包含されている。
Further, in the present embodiment, the ultimate strain value obtained by the static compressive load acting on the sample 201 (the final deformation amount of the sample 201 subjected to the static compressive load)
, A stress value corresponding to the strain value is specified, and this stress value is included in the static compression test data 155 as “reference stress value σ0”.

【0019】次に、図5に示すように、解析対象たる車
両用シート200と同等の材料が用いられた試料201
に対して除荷試験が行われる。この試験では、圧縮荷重
が作用した試料201につき、当該圧縮荷重を除荷する
際の弾性復元特性が測定される。すなわち試料201の
除荷時における弾性的な復元性能が測定されるものであ
り、試料201に作用する振動による当該試料201の
変形特性を反映する試験である。本実施の形態では、歪
み量が試料201の厚みに対する10%ないし70%の
範囲において、歪み量10%刻みで、負荷時の応力、除
荷時の応力が測定される。除荷試験の結果得られた除荷
試験データ157が図6に示される。図6では、縦軸に
応力σ(ε)、横軸に試料201の厚みに対する歪み量
をパーセンテージにて表示している。これによると、歪
みに対する応力σ(ε)は負荷時と除荷時とで差を生
じ、いわゆるヒステリシスカーブを描くことが理解され
る。こうして得られた除荷試験データ157は、適宜A
/D変換等の処理を経た上で、実測データメモリ153
(図1参照)に格納される。
Next, as shown in FIG. 5, a sample 201 made of the same material as the vehicle seat 200 to be analyzed is used.
Is subjected to an unloading test. In this test, the elastic recovery characteristic of the sample 201 to which the compressive load has been applied when the compressive load is removed is measured. That is, the elastic recovery performance when the sample 201 is unloaded is measured, and the test reflects the deformation characteristics of the sample 201 due to the vibration acting on the sample 201. In the present embodiment, the stress at the time of loading and the stress at the time of unloading are measured in the range of 10% to 70% of the thickness of the sample 201 for each 10% of the strain. FIG. 6 shows unloading test data 157 obtained as a result of the unloading test. In FIG. 6, the vertical axis indicates stress σ (ε), and the horizontal axis indicates the amount of strain with respect to the thickness of the sample 201 as a percentage. According to this, it is understood that the stress σ (ε) with respect to the strain is different between when the load is applied and when the load is unloaded, and a so-called hysteresis curve is drawn. The unloading test data 157 obtained in this manner is
After processing such as / D conversion, the actual measurement data memory 153
(See FIG. 1).

【0020】次に、図7に示すように、試料201を用
いて動的圧縮試験が行われる。動的圧縮試験は、試料2
01に対して所定の圧縮加重が作用した場合の、試料2
01における減衰特性を反映するための試験である。試
料201には、解析対象たる車両用シート200と同等
の材料が用いられている。この試験では、試料201に
対して動的な圧縮荷重を作用させる。ここで「動的な圧
縮荷重」とは、弾性材料に対し所定の速度を伴って圧縮
荷重が作用する形態をいい、上記した静的な圧縮荷重と
対をなす。本実施の形態では、毎秒1mの速度で圧縮荷
重を作用させている。そして静的圧縮時の応力に対する
動的圧縮時の応力の増加分を圧縮による歪み速度で除し
た値が、減衰係数Cとして算出される。これは、試料2
01における減衰特性が、圧縮による歪み速度と圧縮剛
性の増大との相対的関係によって定められることに基づ
く。動的圧縮試験の結果につき、静的圧縮時との対比で
図8に示す。グラフの縦軸に応力σ(ε)、横軸に歪み
εが表示されている。こうして得られた動的圧縮試験デ
ータ159は、上述のごとく実測データメモリ153
(図1参照)に格納される。
Next, as shown in FIG. 7, a dynamic compression test is performed using the sample 201. For the dynamic compression test, sample 2
Sample 2 when a predetermined compression load is applied to 01
This is a test for reflecting the damping characteristics in No. 01. For the sample 201, a material equivalent to the vehicle seat 200 to be analyzed is used. In this test, a dynamic compressive load is applied to the sample 201. Here, the term "dynamic compression load" refers to a form in which a compression load is applied to an elastic material at a predetermined speed, and forms a pair with the above-mentioned static compression load. In the present embodiment, a compressive load is applied at a speed of 1 m per second. Then, a value obtained by dividing an increase in stress during dynamic compression with respect to stress during static compression by a strain rate due to compression is calculated as a damping coefficient C. This is sample 2
01 is based on the fact that the damping characteristic is determined by the relative relationship between the strain rate due to compression and the increase in compression stiffness. FIG. 8 shows the result of the dynamic compression test in comparison with the result of the static compression. The vertical axis of the graph indicates stress σ (ε), and the horizontal axis indicates strain ε. The dynamic compression test data 159 thus obtained is stored in the actual measurement data memory 153 as described above.
(See FIG. 1).

【0021】図9に、構造解析装置100において実行
される構造解析ステップの一例として、FEMメインプ
ログラム141における解析手順のフローチャートが示
される。FEMメインプログラム141がスタートする
と、まず初期設定が行われ(ステップS101)、次に
データΔtおよびTの入力が行われる(ステップS10
3)。Δtは、車両用シートの応力を解析する際の、単
位時間設定のための刻み幅(時間幅)を表すパラメータ
である。またTは、所定の解析時間における応力を算出
しようとした際の、当該解析時間を表すパラメータであ
る。これらの値は、図1に示す入力部110から入力さ
れ、データメモリ150内の入力データメモリ151に
格納される。
FIG. 9 shows a flowchart of an analysis procedure in the FEM main program 141 as an example of a structural analysis step executed in the structural analysis apparatus 100. When the FEM main program 141 starts, first, initialization is performed (step S101), and then data Δt and T are input (step S10).
3). Δt is a parameter representing a step width (time width) for setting a unit time when analyzing the stress of the vehicle seat. T is a parameter representing the analysis time when trying to calculate stress at a predetermined analysis time. These values are input from the input unit 110 shown in FIG. 1 and stored in the input data memory 151 in the data memory 150.

【0022】次に、実測データの呼出(ステップS10
5)が行われる。ここでは、上述の静的圧縮試験データ
155,除荷試験データ157,動的圧縮試験データ1
59がそれぞれデータメモリ150から呼出される。
Next, the actual measurement data is called (step S10).
5) is performed. Here, the above-mentioned static compression test data 155, unloading test data 157, and dynamic compression test data 1
59 are respectively called from the data memory 150.

【0023】本実施の形態では、試料201に生じる歪
み増分Δεの正負の判断に応じて、異なる2種類の応力
算出手順が準備されている(ステップS107,S10
9,S115)。ステップS107において歪み増分Δ
εが正であると判断される場合、試料201に作用する
外力は静的な圧縮荷重であると判断し(この場合、試料
201の圧縮方向を正の歪みと定義している)、その場
合にはステップS109において、静的圧縮荷重に対応
した第1の応力算出サブルーチンが実行される(ステッ
プS109)。またステップS107において歪み増分
Δεが負と判断される場合、試料201が、作用外力に
よって反圧縮方向(除荷方向)へ応力を受ける形態、す
なわち外力として振動が作用する形態と判断し、ステッ
プS115において、振動(負荷と除荷が繰返される作
用形態)に対応した第2の応力算出サブルーチンが実行
される。
In the present embodiment, two different types of stress calculation procedures are prepared according to the positive / negative determination of the strain increment Δε generated in the sample 201 (steps S107 and S10).
9, S115). In step S107, the distortion increment Δ
When it is determined that ε is positive, it is determined that the external force acting on the sample 201 is a static compressive load (in this case, the compression direction of the sample 201 is defined as positive strain). In step S109, a first stress calculation subroutine corresponding to the static compressive load is executed (step S109). If it is determined in step S107 that the strain increment Δε is negative, the sample 201 is determined to be in a form in which the sample 201 receives a stress in the anti-compression direction (unloading direction) due to an external force, that is, in a form in which vibration acts as an external force, and step S115 , A second stress calculation subroutine corresponding to vibration (an operation mode in which load and unloading are repeated) is executed.

【0024】図10に、第1の応力算出サブルーチン1
45における解析手順のフローチャートが示される。第
1の応力算出サブルーチン145がスタートすると、静
的圧縮試験データ155が呼出される(ステップS20
1)。この静的圧縮試験データ155は、試料201に
対する静的な圧縮による「応力―歪み」の関係に対応し
ている。同様に、動的圧縮試験データ159が呼出され
る(ステップS203)。この動的圧縮試験データ15
9は、試料201に対する減衰特性に対応している。
FIG. 10 shows a first stress calculation subroutine 1
A flowchart of the analysis procedure at 45 is shown. When the first stress calculation subroutine 145 starts, the static compression test data 155 is called up (step S20).
1). The static compression test data 155 corresponds to the “stress-strain” relationship due to static compression on the sample 201. Similarly, the dynamic compression test data 159 is called (step S203). This dynamic compression test data 15
9 corresponds to the attenuation characteristic for the sample 201.

【0025】ステップS205において、時間tにおけ
る応力σおよび歪みεが特定される。応力σおよび歪み
εのいずれも、上記静的圧縮試験データ155から特定
される。そして特定された応力σおよび歪みεを用い、
ステップS207において圧縮剛性f(ε)が算出され
る。圧縮剛性f(ε)は、時間tにおける応力値σを歪
み値εで微分した値であり、図12に示される式3を用
いて算出される。
In step S205, stress σ and strain ε at time t are specified. Both the stress σ and the strain ε are specified from the static compression test data 155. Then, using the specified stress σ and strain ε,
In step S207, the compression rigidity f (ε) is calculated. The compression stiffness f (ε) is a value obtained by differentiating the stress value σ at the time t with the strain value ε, and is calculated using Expression 3 shown in FIG.

【0026】次に、ステップS209において、差分応
力Δσ(t)が算出される。差分応力Δσ(t)は、上
記f(ε)を、所定の時間増分Δtについて積分して得
られるものであり、図12に示される式2を用いて算出
される。そして、ステップS211において、時間tに
おける試料201の応力値σ(t)が算出される。応力
値σ(t)は、図12に示される式1を用いて算出され
る。応力値σ(t)は、上記差分応力Δσ(t)を経過
時間に関して総和した値と、基準応力値σ0と、歪みの
微分値に減衰係数Cを乗じた値とをそれぞれ加算するこ
とで算出される。ここで差分応力Δσ(t)は、図12
の式2を用いて算出され、基準応力値σ0は、静的圧縮
試験データ155を測定する際に特定されており、また
減衰係数Cは、上記動的圧縮試験データ159に基づい
て特定される。以上により、所定の時間tにおける試料
201の応力値σ(t)が算出されると、第1の応力算
出サブルーチン145は終了し、図9に示すFEMメイ
ンプログラム141に戻る。
Next, in step S209, a differential stress Δσ (t) is calculated. The differential stress Δσ (t) is obtained by integrating f (ε) with respect to a predetermined time increment Δt, and is calculated using Expression 2 shown in FIG. Then, in step S211, the stress value σ (t) of the sample 201 at the time t is calculated. The stress value σ (t) is calculated using Expression 1 shown in FIG. The stress value σ (t) is calculated by adding a value obtained by summing the differential stress Δσ (t) with respect to elapsed time, a reference stress value σ0, and a value obtained by multiplying a differential value of strain by a damping coefficient C. Is done. Here, the differential stress Δσ (t) is calculated as shown in FIG.
The reference stress value σ0 is specified when measuring the static compression test data 155, and the damping coefficient C is specified based on the dynamic compression test data 159. . As described above, when the stress value σ (t) of the sample 201 at the predetermined time t is calculated, the first stress calculation subroutine 145 ends, and the process returns to the FEM main program 141 shown in FIG.

【0027】図11に、第2の応力算出サブルーチン1
47における解析手順のフローチャートが示される。第
2の応力算出サブルーチン147がスタートすると、除
荷試験データ157が呼出される(ステップS30
1)。この除荷試験データ157は、試料201に作用
する振動(負荷と除荷の繰返し)に基づく「応力―歪
み」の関係に対応している。同様に、動的圧縮試験デー
タ159が呼出される(ステップS303)。この動的
圧縮試験データ159は、試料201に対する減衰特性
に対応するものであり、上記第1の応力算出サブルーチ
ン147における場合と同等である。
FIG. 11 shows a second stress calculation subroutine 1
A flowchart of the analysis procedure at 47 is shown. When the second stress calculation subroutine 147 starts, the unloading test data 157 is called up (step S30).
1). The unloading test data 157 corresponds to a “stress-strain” relationship based on vibration (repetition of load and unloading) acting on the sample 201. Similarly, the dynamic compression test data 159 is called (step S303). The dynamic compression test data 159 corresponds to the damping characteristic for the sample 201, and is equivalent to that in the first stress calculation subroutine 147.

【0028】ステップS305において、時間tにおけ
る応力σおよび歪みεが特定される。応力σおよび歪み
εのいずれも、上記除荷試験データ157から特定され
る。そして特定された応力σおよび歪みεを用い、ステ
ップS307において圧縮剛性f(ε)が算出される。
圧縮剛性f(ε)は、時間tにおける応力値σを歪み値
εで微分した変数であり、図12に示される式3を用い
て算出される。
In step S305, stress σ and strain ε at time t are specified. Both the stress σ and the strain ε are specified from the unloading test data 157. Then, using the specified stress σ and strain ε, the compression stiffness f (ε) is calculated in step S307.
The compression stiffness f (ε) is a variable obtained by differentiating the stress value σ at the time t with the strain value ε, and is calculated using Expression 3 shown in FIG.

【0029】次に、ステップS309において、差分応
力Δσ(t)が算出される。差分応力Δσ(t)は、上
記f(ε)を、所定の時間増分Δtについて積分して得
られるものであり、図12に示される式2を用いて算出
される。そして、ステップS311において、時間tに
おける試料201の応力値σ(t)が算出される。応力
値σ(t)は、図12に示される式1を用いて算出され
る。なお応力値σ(t)を算出する際の差分応力Δσ
(t),基準応力値σ0,減衰係数Cの意義は、上記し
た第1の応力算出サブルーチン145の場合と同等であ
るので、詳細な説明を省略する。以上により、所定の時
間tにおける試料201の応力値σ(t)が算出される
と、第2の応力算出サブルーチン147は終了し、図9
に示すFEMメインプレグラム141に戻る。
Next, in step S309, a differential stress Δσ (t) is calculated. The differential stress Δσ (t) is obtained by integrating f (ε) with respect to a predetermined time increment Δt, and is calculated using Expression 2 shown in FIG. Then, in step S311, the stress value σ (t) of the sample 201 at the time t is calculated. The stress value σ (t) is calculated using Expression 1 shown in FIG. The differential stress Δσ when calculating the stress value σ (t)
The meaning of (t), the reference stress value σ0, and the damping coefficient C are the same as in the case of the above-described first stress calculation subroutine 145, and thus detailed description is omitted. As described above, when the stress value σ (t) of the sample 201 at the predetermined time t is calculated, the second stress calculation subroutine 147 ends, and FIG.
Return to the FEM main program 141 shown in FIG.

【0030】図9に示すように、第1の応力算出サブル
ーチン145が終了すると、FEMメインプログラム1
41では、t<Tか否かが判断され(ステップS11
1)、算出目標である応力値σ(T)に対応した解析時
間Tに至ったか否かが判断される。未だ解析時間Tに至
っていないと判断される場合、時間刻み、すなわち解析
時間幅であるΔtをtに加算した値を新たな時間tに設
定した上で、ステップS107に戻る。
As shown in FIG. 9, when the first stress calculation subroutine 145 is completed, the FEM main program 1
At 41, it is determined whether t <T (step S11).
1) It is determined whether or not the analysis time T corresponding to the stress value σ (T) as the calculation target has been reached. If it is determined that the analysis time T has not yet been reached, the time interval, that is, a value obtained by adding Δt, which is the analysis time width, to t is set as a new time t, and the process returns to step S107.

【0031】同様に、図9に示すように、第2の応力算
出サブルーチン147が終了すると、FEMメインプロ
グラム141では、t<Tか否かが判断され(ステップ
S117)、目標応力値であるσ(T)に対応した解析
時間Tに至るまで単位時間毎に応力(t)が算出された
か否かが判断される。未だ解析時間Tに至っていないと
判断される場合、時間刻みであるΔtをtに加算した値
を新たな時間tに設定し、ステップS115に戻る。な
お、ステップS107に戻らないため、第2の応力算出
サブルーチン147が起動されると、以降の解析作業で
は常に第2の応力算出サブルーチン147が用いられる
設定となっている。換言すれば、静的圧縮荷重が作用し
ていた試料201に対し振動が作用した場合には、応力
算出に用いるデータを静的圧縮試験データ155から除
荷試験データ157に切り替えるとともに、以降の応力
算出では除荷試験データ157が用いられる構成になっ
ている。
Similarly, as shown in FIG. 9, when the second stress calculation subroutine 147 ends, the FEM main program 141 determines whether t <T (step S117), and the target stress value σ It is determined whether or not the stress (t) has been calculated for each unit time until the analysis time T corresponding to (T). If it is determined that the analysis time T has not yet been reached, a value obtained by adding Δt, which is a time step, to t is set as a new time t, and the process returns to step S115. Since the process does not return to step S107, the setting is such that when the second stress calculation subroutine 147 is started, the second stress calculation subroutine 147 is always used in the subsequent analysis work. In other words, when vibration is applied to the sample 201 on which the static compression load is applied, the data used for the stress calculation is switched from the static compression test data 155 to the unloading test data 157, and the subsequent stress is applied. In the calculation, the unloading test data 157 is used.

【0032】上記ステップS111ないしS117にお
いて「No」と判断される場合、すなわち解析時間Tに
至ったと判断される場合、第1ないし第2の応力算出サ
ブルーチン145,147で算出された応力値σ(t)
を、目標算出値σ(T)として出力部130(図1参
照)より出力する(ステップS121)。なお本実施の
形態では、図2に示す各要素E1〜Ex〜Enに渡っ
て、各有限要素毎に算出される応力値σ1(T)〜σx
(T)〜σn(T)を総合して、シートクッション20
0全体における解析結果として出力部130より出力し
ている。かくしてFEMプログラム141が終了する。
When it is determined “No” in the above steps S111 to S117, that is, when it is determined that the analysis time T has been reached, the stress value σ (σ) calculated in the first or second stress calculation subroutine 145,147. t)
Is output from the output unit 130 (see FIG. 1) as the target calculated value σ (T) (step S121). In this embodiment, the stress values σ1 (T) to σx calculated for each finite element over the elements E1 to Ex to En shown in FIG.
(T) to σn (T), the seat cushion 20
The result is output from the output unit 130 as the analysis result for the entirety. Thus, the FEM program 141 ends.

【0033】図13に、静的圧縮試験データと除荷試験
データとの切り替えのタイミングが示される。すなわち
静的圧縮荷重が作用していた試料に対し振動が作用した
場合には、該振動による負の方向への歪み(ないし負の
方向への応力)が作用することを契機に、除荷試験デー
タに基づいて応力σ(ε)および歪みεが求められる。
さらに周期的振動等の場合に、再度負荷が作用した場合
には、引き続き、当該除荷試験データ157に基づいて
応力σ(ε)および歪みεが求められる。
FIG. 13 shows the timing of switching between the static compression test data and the unloading test data. That is, when a vibration is applied to a sample to which a static compressive load has been applied, a strain in a negative direction (or a stress in a negative direction) due to the vibration acts to trigger an unloading test. The stress σ (ε) and the strain ε are obtained based on the data.
Further, when a load is applied again in the case of periodic vibration or the like, the stress σ (ε) and the strain ε are continuously obtained based on the unloading test data 157.

【0034】なお図14に振動が作用する際の圧縮剛性
の特性が示される。すなわち、除荷試験データ157に
基づいて求められる応力σ(ε)およびひずみεとに基
づいて算出された圧縮剛性f(ε)が求められる。図1
4では、縦軸に圧縮剛性f(ε)、横軸に歪みεが表示
されている。
FIG. 14 shows the characteristics of the compression rigidity when the vibration acts. That is, the compression stiffness f (ε) calculated based on the stress σ (ε) and the strain ε obtained based on the unloading test data 157 is obtained. FIG.
In FIG. 4, the vertical axis indicates the compression rigidity f (ε), and the horizontal axis indicates the strain ε.

【0035】図15に示すように、本実施の形態におけ
る解析対象たるシートクッション200に対しては、車
両シートに着座する乗員の体重が、その体型(尻部ない
し腰部)に対応してシートクッション200の上方から
作用し、さら車両等の振動がシートクッション200の
下方から作用する。このような場合であっても、本実施
の形態による構造解析では精度のよい解析結果を得るこ
とができた。解析結果の具体的な検証作業の一つとし
て、図16に示すように、シートクッションの変位加速
度(振動加速度)につき、本実施の形態による解析結果
と、実測値とを対比した。図16から理解されるよう
に、解析結果と実測値とは、ほぼ一致する結果となり、
良好なシミュレーションが遂行されたことが示されてい
る。
As shown in FIG. 15, with respect to the seat cushion 200 to be analyzed in the present embodiment, the weight of the occupant sitting on the vehicle seat is adjusted according to the body type (buttock or waist). Acting from above, the vibration of the vehicle and the like acts from below seat cushion 200. Even in such a case, an accurate analysis result could be obtained in the structural analysis according to the present embodiment. As one specific verification work of the analysis result, as shown in FIG. 16, the analysis result according to the present embodiment was compared with the actually measured value for the displacement acceleration (vibration acceleration) of the seat cushion. As understood from FIG. 16, the analysis result and the measured value are almost the same,
It is shown that a good simulation has been performed.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によれば、解析対象たる弾性材料
に外力が加えられた際の当該弾性材料の外力に対する挙
動を一層正確にシミュレーションすることが可能な解析
技術が提供されることとなった。
According to the present invention, there is provided an analysis technique capable of more accurately simulating the behavior of an elastic material to be analyzed when an external force is applied to the elastic material. Was.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施の形態における構造解析装置の全体構造
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall structure of a structural analysis device according to the present embodiment.

【図2】解析対象たる車両用シートのシートクッション
の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a seat cushion of a vehicle seat to be analyzed.

【図3】静的圧縮試験の態様を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an aspect of a static compression test.

【図4】静的圧縮試験の結果得られた静的圧縮試験デー
タを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing static compression test data obtained as a result of a static compression test.

【図5】除荷試験の態様を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an aspect of an unloading test.

【図6】除荷試験の結果得られた除荷試験データを示す
グラフである。
FIG. 6 is a graph showing unloading test data obtained as a result of the unloading test.

【図7】動的圧縮試験の態様を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an aspect of a dynamic compression test.

【図8】動的圧縮試験の結果得られた動的圧縮試験デー
タを示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing dynamic compression test data obtained as a result of the dynamic compression test.

【図9】構造解析装置におけるFEM解析手順を示すフ
ローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing an FEM analysis procedure in the structural analysis apparatus.

【図10】第1の応力算出サブルーチンでの解析手順を
示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing an analysis procedure in a first stress calculation subroutine.

【図11】第2の応力算出サブルーチンでの解析手順を
示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing an analysis procedure in a second stress calculation subroutine.

【図12】圧縮剛性f(ε),差分応力Δσ(t)およ
び所定の時間tにおける応力値σ(t)を算出するため
の各理論式を示す。
FIG. 12 shows theoretical formulas for calculating a compression rigidity f (ε), a differential stress Δσ (t), and a stress value σ (t) at a predetermined time t.

【図13】静的圧縮試験データと除荷試験データとの切
り替えのタイミングを示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the timing of switching between static compression test data and unloading test data.

【図14】振動が作用する際の圧縮剛性の特性を示すグ
ラフである。
FIG. 14 is a graph showing characteristics of compression stiffness when vibration is applied.

【図15】解析対象たるシートクッションに対し、乗員
の体重が体型に合わせて上方から作用し、振動が下方か
ら作用する状態を示した図である。
FIG. 15 is a diagram showing a state in which the weight of the occupant acts on the seat cushion to be analyzed from above according to the body shape, and vibration acts from below.

【図16】シートクッションの変位加速度(振動加速
度)に関する、本実施の形態による解析結果と、実測値
との対比グラフである。
FIG. 16 is a graph showing a comparison between an analysis result according to the present embodiment and an actually measured value of a displacement acceleration (vibration acceleration) of a seat cushion.

【図17】従来の弾性材料の構造解析における等価モデ
ルを示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an equivalent model in a structural analysis of a conventional elastic material.

【図18】従来の弾性材料の構造解析に用いられていた
応力算出式を示す。
FIG. 18 shows a stress calculation formula used for a structural analysis of a conventional elastic material.

【図19】従来の構造解析における応力―歪み曲線、お
よび圧縮剛性を静的な圧縮荷重に対する定数によって処
理した状態を示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing a state where a stress-strain curve and a compression stiffness in a conventional structural analysis are processed by a constant with respect to a static compression load.

【図20】静的な圧縮荷重によって圧縮剛性を定めた場
合の、振動特性の誤差を示すグラフである。
FIG. 20 is a graph showing an error in vibration characteristics when the compression stiffness is determined by a static compression load.

【図21】従来の構造解析における応力―歪み曲線、お
よび圧縮剛性を動的剛性における定数によって処理した
状態を示すグラフである。
FIG. 21 is a graph showing a stress-strain curve in a conventional structural analysis and a state in which compression stiffness is processed by a constant in dynamic stiffness.

【図22】動的剛性によって圧縮剛性を定めた場合の、
変形特性に関する誤差を示す図である。
FIG. 22 shows a case where compression stiffness is determined by dynamic stiffness.
FIG. 9 is a diagram illustrating an error relating to deformation characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 構造解析装置 110 入力部 120 演算部 130 出力部 140 プログラムメモリ 141 FEMメインプログラム 143 応力算出プログラム 145 第1の応力算出サブルーチン 147 第2の応力算出サブルーチン 150 データメモリ 151 入力データメモリ 153 実測データメモリ 155 静的圧縮試験データ 157 除荷試験データ 159 動的圧縮試験データ 200 シートクッション 201 試料 REFERENCE SIGNS LIST 100 Structural analysis device 110 Input unit 120 Operation unit 130 Output unit 140 Program memory 141 FEM main program 143 Stress calculation program 145 First stress calculation subroutine 147 Second stress calculation subroutine 150 Data memory 151 Input data memory 153 Actual measurement data memory 155 Static compression test data 157 Unloading test data 159 Dynamic compression test data 200 Seat cushion 201 Sample

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】弾性材料に外力が加えられた際に、前記弾
性材料の外力に対する挙動をシミュレーションするべ
く、所定の単位時間毎における当該弾性材料に生じる応
力と歪みとの相対的変化量に基づいて、所定の解析時間
Tにおける前記弾性材料に生じた応力σ(T)を算出す
ることを特徴とする弾性材料の構造解析方法。
1. A method for simulating a behavior of an elastic material with respect to an external force when an external force is applied to the elastic material, based on a relative change amount of stress and strain generated in the elastic material every predetermined unit time. Calculating the stress σ (T) generated in the elastic material at a predetermined analysis time T.
【請求項2】請求項1に記載の弾性材料の構造解析方法
であって、前記応力σ(T)の算出につき、 弾性材料に外力が加えられた場合に、所定の時間におい
て前記弾性材料に生じる応力σを、当該所定時間におい
て前記弾性材料に生じる歪みεで微分することにより、
前記所定時間における前記弾性材料の圧縮剛性に関する
変数f(ε)を得る第1のステップと、 前記弾性材料の静的な変形量に対応した基準応力値σ0
を得る第2のステップと、 前記弾性材料の圧縮剛性に関する変数f(ε)を所定の
時間増分だけ積分することによって、差分応力Δσ
(t)を得る第3のステップと、 前記差分応力Δσ(t)を外力負荷開始時から所定の解
析時間Tに至るまで累積した値を前記基準応力値σ0に
加えることによって、前記解析時間Tにおける応力値σ
(T)を得る第4のステップとを有することを特徴とす
る弾性材料の構造解析方法。
2. The method for analyzing a structure of an elastic material according to claim 1, wherein the calculation of the stress σ (T) is performed when a predetermined external time is applied to the elastic material. By differentiating the generated stress σ with the strain ε generated in the elastic material at the predetermined time,
A first step of obtaining a variable f (ε) relating to the compression stiffness of the elastic material at the predetermined time; and a reference stress value σ0 corresponding to a static deformation amount of the elastic material.
And a variable f (ε) relating to the compression stiffness of the elastic material is integrated over a predetermined time increment to obtain a differential stress Δσ
(T), and adding a value obtained by accumulating the differential stress Δσ (t) from the start of the external force load to a predetermined analysis time T to the reference stress value σ0, thereby obtaining the analysis time T Stress value at
A fourth step of obtaining (T).
【請求項3】請求項1または2に記載の弾性材料の構造
解析方法であって、弾性材料に静的圧縮力を加えた際の
当該弾性材料の応力および歪みに関する第1の測定デー
タと、弾性材料に加えられた圧縮荷重を除荷する際の当
該弾性材料の応力および歪みに関する第2の測定データ
とを準備するステップを更に有し、 前記所定の単位時間毎において弾性材料に生じる応力と
歪みは、前記弾性材料に作用する静的圧縮力に対して
は、前記第1の測定データに基づいて求められ、前記弾
性材料に作用する振動に対しては、前記第2の測定デー
タに基づいて求められることを特徴とする弾性材料の構
造解析方法。
3. The method for analyzing the structure of an elastic material according to claim 1, wherein the first measurement data relating to the stress and strain of the elastic material when a static compressive force is applied to the elastic material; Further comprising preparing second measurement data relating to stress and strain of the elastic material when unloading the compressive load applied to the elastic material; The strain is determined based on the first measurement data for the static compressive force acting on the elastic material, and is determined based on the second measurement data for the vibration acting on the elastic material. A structural analysis method for an elastic material, characterized by being obtained by:
【請求項4】請求項1から3までのいずれかに記載の弾
性材料の構造解析方法であって、解析対象たる前記弾性
材料は、少なくとも発泡性基材を有する車両用シートで
あることを特徴とする弾性材料の構造解析方法。
4. A method for analyzing the structure of an elastic material according to claim 1, wherein the elastic material to be analyzed is a vehicle seat having at least a foamable base material. Analysis method of elastic material.
【請求項5】請求項1から4までのいずれかに記載の弾
性材料の構造解析方法であって、 前記所定の解析時間Tにおける応力値σ(T)の算出
は、前記弾性材料の有限要素毎に行われることを特徴と
する弾性材料の構造解析方法。
5. The method for analyzing the structure of an elastic material according to claim 1, wherein the calculation of the stress value σ (T) at the predetermined analysis time T is performed using a finite element of the elastic material. A structural analysis method for an elastic material, wherein the method is performed every time.
【請求項6】入力部と演算部と出力部とを有し、 前記入力部には、弾性材料の構造解析に際し単位時間を
設定するための時間幅Δtおよび解析時間Tが入力さ
れ、 前記演算部は、弾性材料に外力が加えられた際に、入力
された前記時間幅Δtに基づいて設定された単位時間毎
において当該弾性材料に生じる応力と歪みとの相対的変
化量に基づいて、入力された前記解析時間Tにおける前
記弾性材料に生じた応力σ(T)を算出し、 前記出力部には、前記算出された応力σ(T)が出力さ
れ、これによって前記弾性材料の外力に対する挙動のシ
ミュレーションが行われることを特徴とする弾性材料の
構造解析装置。
6. An input unit, a calculation unit, and an output unit, wherein the input unit is supplied with a time width Δt and an analysis time T for setting a unit time in structural analysis of the elastic material. The unit is configured to input an external force based on a relative change amount of stress and strain generated in the elastic material per unit time set based on the input time width Δt when an external force is applied to the elastic material. The stress σ (T) generated in the elastic material at the calculated analysis time T is calculated. The calculated stress σ (T) is output to the output unit, whereby the behavior of the elastic material with respect to an external force is calculated. An apparatus for analyzing the structure of an elastic material, wherein a simulation is performed.
【請求項7】請求項6に記載の弾性材料の構造解析装置
であって、前記演算部は、 弾性材料に外力が加えられた場合に、所定の時間におい
て前記弾性材料に生じる応力σを、当該所定時間におい
て前記弾性材料に生じる歪みεで微分することにより、
前記所定時間における前記弾性材料の圧縮剛性に関する
変数f(ε)を算出し、 前記弾性材料の圧縮剛性に関する変数f(ε)を所定の
時間増分だけ積分することによって、差分応力Δσ
(t)を算出し、 前記弾性材料の静的な変形量に対応した基準応力値σ0
に対し、前記差分応力Δσ(t)を外力負荷開始時から
所定の解析時間Tに至るまで累積した値を前記基準応力
値σ0に加えることによって、前記解析時間Tにおける
応力値σ(T)を算出することを特徴とする弾性材料の
構造解析装置。
7. An apparatus for analyzing the structure of an elastic material according to claim 6, wherein said calculating section calculates a stress σ generated in said elastic material in a predetermined time when an external force is applied to said elastic material. By differentiating the strain ε generated in the elastic material at the predetermined time,
By calculating a variable f (ε) relating to the compression stiffness of the elastic material at the predetermined time and integrating the variable f (ε) relating to the compression stiffness of the elastic material by a predetermined time increment, the differential stress Δσ
(T) is calculated, and a reference stress value σ0 corresponding to a static deformation amount of the elastic material is calculated.
By adding a value obtained by accumulating the differential stress Δσ (t) from the start of the external force load to the predetermined analysis time T to the reference stress value σ0, the stress value σ (T) at the analysis time T is calculated. A structural analysis device for an elastic material, wherein the structural analysis is performed.
【請求項8】請求項6または7に記載の弾性材料の構造
解析装置であって、弾性材料に静的圧縮力を加えた際の
当該弾性材料の応力および歪みに関する第1の測定デー
タと、弾性材料に加えられた圧縮荷重を除荷する際の当
該弾性材料の応力および歪みに関する第2の測定データ
とを保持するデータ格納部を更に有し、 前記演算部は、前記所定の単位時間毎において弾性材料
に生じる応力と歪みにつき、前記弾性材料に作用する静
的圧縮力に対しては、前記第1の測定データに基づいて
求め、前記弾性材料に作用する振動に対しては、前記第
2の測定データに基づいて求めることを特徴とする弾性
材料の構造解析装置。
8. An apparatus for analyzing the structure of an elastic material according to claim 6, wherein the first measurement data relating to stress and strain of the elastic material when a static compressive force is applied to the elastic material; A data storage unit configured to hold second measurement data relating to stress and strain of the elastic material when the compression load applied to the elastic material is released; For the stress and strain generated in the elastic material, the static compression force acting on the elastic material is determined based on the first measurement data, and the vibration acting on the elastic material is determined based on the first measurement data. An apparatus for analyzing the structure of an elastic material, wherein the apparatus is obtained based on the measurement data of 2.
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