JP2003256484A

JP2003256484A - 多層構造体の設計方法、設計装置、プログラムおよび製造方法

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Publication number: JP2003256484A
Application number: JP2002058503A
Authority: JP
Inventors: Akihito Okawa; 彰人大川
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】遮音性能を向上させる多層構造体設計方法を
提供する。【解決手段】コンピュータを用いて２層以上の層から
なる多層構造体を設計する方法であって、少なくとも１
つの層に対して２種類以上の材料データを設定する工程
と、該２種類以上の材料データから１種類の材料データ
を選択する工程と、選択された材料データに基づいて多
層構造体の音響特性を計算する工程と、前記２種類以上
の材料データから前回とは異なる１種類の材料データを
選択する工程と、多層構造体の音響特性を再計算する工
程とを有することを特徴とする多層構造体の設計方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層構造体の設計
方法、多層構造体の設計装置、ソフトウェアおよび記憶
媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】防音壁等の遮音性能を向上させる構造と
しては多層構造が挙げられ、空気層、粘弾性材料層、多
孔質材層、粉体層を設けることにより、音響透過損失を
向上することができる。

【０００３】しかし、安易にこれらの層を設けた場合、
対象とする周波数帯で共振が発生して遮音性能が低下し
たり、剛性が低下する、重量が希望する範囲内に収まら
ない等の問題が発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、遮音
性能を向上させる多層構造体設計方法を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、コンピ
ュータを用いて２層以上の層からなる多層構造体を設計
する方法であって、少なくとも１つの層に対して２種類
以上の材料データを設定する工程と、該２種類以上の材
料データから１種類の材料データを選択する工程と、選
択された材料データに基づいて多層構造体の音響特性を
計算する工程と、前記２種類以上の材料データから前回
とは異なる１種類の材料データを選択する工程と、多層
構造体の音響特性を再計算する工程とを有することを特
徴とする多層構造体の設計方法によって達成される。

【０００６】また、本発明の目的は、コンピュータを用
いて２層以上の層からなる多層構造体を設計する装置で
あって、少なくとも１つの層に対して２種類以上の材料
データを設定する材料データ設定手段と、該２種類以上
の材料データから１種類の材料データを選択する材料デ
ータ選択手段と、材料データに基づいて多層構造体の音
響特性を計算する音響特性計算手段とを有することを特
徴とする多層構造体の設計装置によって達成される。

【０００７】また、本発明の目的は、上記の設計方法の
各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムに
よって達成される。

【０００８】また、本発明の目的は、上記の設計方法を
用いて多層構造体を解析し、解析結果に基づいて各層の
材料および厚さを最終決定し、最終決定された材料およ
び厚さに基づいて多層構造体を製造する多層構造体の製
造方法によって達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】発明者らは、多層構造体の遮音性
能を向上させるために、コンピュータを用いて多層構造
体の音響特性を計算する方法について鋭意検討した。音
響特性としては、遮音性能を表すパラメータであれば、
どのような特性について計算しても良いが、入射音の音
圧レベルから透過音の音圧レベルを引いた音響透過損失
について計算することが、遮音性能をもっとも良く表す
ことができ好ましい。発明者らは、検討の結果、隣接す
る層の音響インピーダンス比が層の界面における音の透
過率に与える影響がきわめて大きいことを見出した。す
なわち、多層構造体の少なくとも１つの層に対して２種
類以上の材料データを設定し、該２種類以上の材料デー
タから１種類の材料データを選択して計算をくり返すこ
とにより、隣接する層の音響インピーダンス比を変化に
よる音の透過率の変化を計算することができる。

【００１０】

【数１】

【００１１】界面における音の透過率に加えて、さらに
各層の厚みや密度などから質量則による音の減衰などを
計算する。ここで質量則は、以下の式で与えられる。音響透過損失＝１８ｌｏｇ（周波数×面密度）−４４単一材料の板の場合は、音響透過損失は質量則で決ま
る。これらのファクターを加味し、最終的には音響透過
損失を算出する。

【００１２】ここで、各層に対して設定する２種類以上
の材料データとしては、各材料の音響インピーダンスそ
のものを用いても良いし、他のデータから音響インピー
ダンスを算出するようにしてもよい。例えば、音響イン
ピーダンス＝密度×音速である。さらに、音速と弾性率
の関係は以下のとおりである。縦波音速Ｖ_l、縦波弾性
率Ｍ、せん断弾性率Ｇ、体積弾性率Ｋ、密度ρとする
と、

【００１３】

【数２】

【００１４】よって、

【００１５】

【数３】

【００１６】また、上式のＫ、Ｇはヤング率Ｅ、ポアソ
ン比σを用いて以下の２式より求められる。

【００１７】Ｅ＝９ＫＧ／（３Ｋ＋Ｇ） σ＝（３Ｋ−２Ｇ）／２（３Ｋ＋Ｇ）以上より、音響インピーダンスは材料の(1)密度ρおよ
び音速Ｖ_l、(2) 密度ρ、せん断弾性率および体積弾性
率、(3) 密度ρ、ヤング率Ｅおよびポアソン比σなどの
組み合わせから計算できることが分かる。せん断弾性率
や体積弾性率よりも、データの入手が容易なヤング率お
よびポアソン比を用い、密度、ヤング率およびポアソン
比から計算することが好ましい。

【００１８】以下、本発明の多層構造体設計方法、設計
装置、および、プログラム記憶媒体の好ましい実施形態
の一例について添付の図面を参照しながら説明する。

【００１９】図１に、本実施形態のハードウェア構成を
示す。

【００２０】この多層構造体の設計パラメータ決定装置
は、補助記憶装置２、入力装置３および表示装置４が接
続されたコンピュータ１で構成されており、このコンピ
ュータ１のメモリ上には計算用モデル作成手段を含む計
算用モデル作成手段５、最適化手段６、音響透過損失解
析手段を含む音響特性計算手段７、変形量解析手段を含
む力学特性計算手段８、重量算出手段９が記憶されてい
る。これらの各手段は、一つのソフトとして統合して設
けてもよいし、さらに細かいモジュールに分割して設け
ても良い。

【００２１】計算用モデル作成手段５にはモデル作成手
段５１、モデル体積計算手段５２が含まれている。

【００２２】このモデル作成手段５１は、多層構造体の
形状を微小な要素に分割した計算用モデルを前記設計パ
ラメータとして入力された各層の厚みに従って作成し、
そのデータを補助記憶装置２に格納する。

【００２３】また、モデル体積計算手段５２は作成され
た計算用モデルの各層の体積を算出し、そのデータを補
助記憶装置２に格納する。

【００２４】最適化手段６は、最適化計算条件の設定お
よび最適化計算を行なう。最適化手段６には、設計パラ
メータ設定手段６１、設計条件設定手段６２、目的関数
設定手段６３、目的条件設定手段６４、判定手段６５、
工程制御手段６６等が含まれている。

【００２５】この設計パラメータ設定手段６１は、オペ
レータの入力操作により、最適化する設計パラメータと
して、各層に使用されている材料の物性データから少な
くとも一つの変数を選択する。本発明においては、最適
化する変数として、音響インピーダンス、または、音響
インピーダンスを算出できる変数を少なくとも選択す
る。このような変数としては、密度、ヤング率、ポアソ
ン比が含まれる。さらに厚さを設計パラメータとして選
択してもよい。そのデータを補助記憶装置２に格納す
る。

【００２６】また、設計条件設定手段６２は、オペレー
タの入力操作により、設計パラメータの変化可能幅等の
設計条件を設定し、そのデータを補助記憶装置２に格納
する。

【００２７】目的関数設定手段６３は、オペレータの入
力操作により、目的関数を設定し、それらのデータを補
助記憶装置２に格納する。例えば、上記の構成例におい
ては、音響特性計算手段７から出力されたデータのう
ち、最適化計算に用いるデータを目的関数として設定す
ればよい。さらに力学特性計算手段８や重量算出手段９
からのアウトプットのいずれかもしくは複数を目的関数
として選択してもよい。目的条件設定手段６４は、オペ
レータの入力操作により、前記目的関数の目的条件設定
する。音響透過損失に対してはその値を増加することを
目的条件として設定し、重量や変形量に対してはその値
を減少することを目的条件として設定し、そのデータを
補助記憶装置２に格納する。

【００２８】判定手段６５は、解析値が目的条件を満た
しているか否かを判定する。工程制御手段６６は、各手
段の実行順序および実行回数を制御する。

【００２９】音響特性計算手段７は、物性データおよび
計算用モデルを用いて、計算用モデルの音響特性を算出
し、そのデータを補助記憶装置２に格納する。音響特性
計算手段７は、少なくとも音響透過損失解析手段を含む
ことが好ましい。音響透過損失解析手段は、各層の界面
における音の透過率や音の減衰などを計算することによ
り、入射音の音圧レベルに対応する透過音の音圧レベル
を求め、入射音の音圧レベルから透過音の音圧レベルを
引いた音響透過損失について計算する。

【００３０】力学特性計算手段８は、物性データおよび
計算用モデルを用いて、計算用モデルの力学特性を算出
し、そのデータを補助記憶装置２に格納する。力学特性
計算手段８は、少なくとも変形量解析手段を含むことが
好ましい。変形量解析手段は、例えば図４に示すような
特定の加重条件下における計算用モデルの変形を、せん
断弾性率、体積弾性率、ヤング率、ポアソン比などの材
料データから計算する。せん断弾性率や体積弾性率より
も、データの入手が容易なヤング率およびポアソン比を
用いて計算することが好ましい。変形量は、図６に示す
ように加重位置の変位量として算出される。

【００３１】重量算出手段９は、各層に使用される材料
の密度に各層の体積を乗じて和を取ることにより計算用
モデル全体の重量を算出し、そのデータを補助記憶装置
２に格納する。

【００３２】そして、コンピュータ１が計算用モデルと
最適化手法から計算された設計パラメータを内部のラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に読み込み解析を行い、
目的関数が任意の範囲内に収まるまで繰り返し行う最適
化計算を実行する。

【００３３】最適化計算の結果は、表示装置４により表
示される。必要に応じて最適化条件を変更して再び最適
化計算を行うことができる。また、最適化計算結果の出
力は、別途用意したプリンタ装置に対して行っても良
く、補助記憶装置２に格納しても良い。

【００３４】そして、最適化計算の結果次第であるが、
必要に応じて最適化条件を変更して再び最適化計算を行
うことができる。

【００３５】次に上記の多層構造体の設計装置における
動作、即ち、多層構造体の設計方法の一例について、図
２のフローチャートに沿って説明する。

【００３６】この図２のフローチャートは、本発明の設
計パラメータ決定のために最適化計算を実行する際の手
順と大筋で合致するように配列されているが、実行順を
規定するものではなく、実状に応じた手順で実行するこ
とができる。

【００３７】まず、ステップＳ１００の計算用モデル作
成工程において、多層構造体の二次元的または三次元的
な形状を作成し、微小な要素に分割して計算用モデルを
作成する。ここで、微小な要素とは、図３に示すように
棒要素１０１、三角形要素１０２、、四角形要素１０
３、四面体要素１０４、六面体要素１０５などの形状を
した計算の空間的な単位となる要素である。各要素の頂
点は、節点と呼ばれる。この計算用モデル作成作業に
は、汎用の計算用モデル作成ソフト（たとえばＭＳＣ社
の「ＰＡＴＲＡＮ」）を用いることができる。

【００３８】ステップＳ２００の設計パラメータ入力フ
ァイル作成工程において、層の材料物性、各層の厚さの
初期設計パラメータを入力して設計パラメータ入力ファ
イルを作る。

【００３９】ステップＳ３００の最適化計算条件設定開
始工程において、最適化手段と音響特性計算手段、力学
特性計算手段とのリンクを行い、最適化条件の設定を行
う。また、最大計算回数、最大計算時間等の事件的計算
終了条件の設定も行う。

【００４０】この最適化手法の技術は、設計条件下で目
的の条件を最も満足するような設計パラメータを、コン
ピュータにより自動的に求める技術であり、たとえば局
所勾配を利用して最適解となる極小、極大点を探索する
２次計画法（最適化の手法、茨木俊秀ら、共立出版発
行）、生物の進化過程をまねて、再生、交差、突然変異
という過程を繰り返しながら最適な解を探索する遺伝的
アルゴリズム（遺伝的アルゴリズムと最適化、三宮信夫
ら、朝倉書店発行）等がある。

【００４１】音響特性計算手段としては、市販の音響解
析ソフトウェア（例えばＬＭＳ社製「ＳＹＳＮＯＩＳ
Ｅ」，「ＶＩＯＬＩＮＳ」など）を用いることができ
る。また、力学特性計算手段としては汎用構造解析ソル
バー（例えばＨＫＳ社製「ＡＢＡＱＵＳ」など）を用い
ることができる。最適化ソルバーと他シミュレーション
とのリンク、最適化計算条件の設定、最適化計算を行な
う最適化手段としては、汎用最適化ソフト（例えばＥｎ
ｇｉｎｅｏｕｓ社製「ｉＳＩＧＨＴ」など）を用いるこ
とができる。

【００４２】ステップＳ４００の設計パラメータ設定工
程において、最適化する設計パラメータとして、各層に
使用されている材料の物性データから少なくとも一つ音
響インピーダンスの変数となるものを選択する。この変
数には、密度、ヤング率、ポアソン比が含まれる。さら
に厚さを設計パラメータとして選択してもよい。

【００４３】ステップＳ５００の設計条件設定工程にお
いてステップＳ４００で選択した設計パラメータの変化
可能範囲、即ち、設計条件を設定する。

【００４４】ステップＳ６００の目的関数設定工程にお
いて、音響透過損失を目的関数として選択する。さらに
共振周波数、重量、加重を与えた場合の変形量、発生応
力のいずれかもしくは複数を目的関数として選択しても
よい。

【００４５】ステップＳ７００の目的条件設定工程にお
いて、前記目的関数の目的条件を設定する。前記音響透
過損失に対してはその値を増加することを、前記重量、
変形量、発生応力に対してはその値を減少することを目
的条件として設定する。また、前記共振周波数に関して
は所望の値以上、以下、もしくはある範囲内に収まるこ
とを目的条件として設定する。つまり、遮音性能、共振
周波数、重量、剛性に関する目的関数が適正となる目的
条件を設定する。

【００４６】ステップＳ８００の最適化計算開始工程に
おいて、最適化手法によって目的条件を最もよく満足さ
せる設計パラメータを探索する最適化計算を開始する。

【００４７】ステップＳ９００の音響解析、構造解析工
程において、設計パラメータおよび計算用モデルを用い
て、目的関数の解析値を算出する音響特性解析、力学特
性解析を実行する。

【００４８】ステップＳ１０００の判定工程において、
目的関数の解析値が設定された目的条件を満たしている
か判定する。この判定で目的条件を満足している場合に
は、ステップＳ１１００の最適設計パラメータ算出工程
において、最適設計パラメータが得られ、また、目的条
件を満たしていない場合は、ステップＳ１２００の計算
回数判定工程において、最大計算回数、最大計算時間等
の時間的計算終了条件を満たしているか否かを判定す
る。

【００４９】このステップＳ１２００において、時間的
計算終了条件を満たしていない場合には、ステップＳ１
３００の設計パラメータ制御工程において、最適化手法
の数値理論に基づいて設計パラメータを変更する。

【００５０】そして、ステップＳ１４００のモデル変更
判定工程において、計算用モデルの変更の必要があるか
否か判定し、計算用モデルの変更が必要ない場合は、そ
のままステップＳ８００の最適化計算開始工程に戻り、
計算用モデルの変更が必要である場合は、ステップＳ１
５００の計算用モデル再作成工程において、計算用モデ
ルの変更を行った後に、ステップＳ８００に戻る。

【００５１】また、ステップＳ１２００において、時間
的計算終了条件を満たした場合には、ステップＳ１６０
０の仮最適パラメータ算出工程において、この工程まで
に得られている設計パラメータの中で、目的条件に最も
近い目的関数の解析値を与えるものを最適条件として選
択する。

【００５２】そして、最適化計算の結果次第であるが、
必要に応じてこの仮最適パラメータを初期条件として再
び最適化計算を行うことができる。

【００５３】上述のとおり、本実施の形態の多層構造体
設計装置は、コンピュータによって構成され、多層構造
体設計方法はこのコンピュータにロードされたソフトウ
ェアによって実現されている。かかるプログラムは、フ
レキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の有形記憶媒体や
有線もしくは無線のネットワーク等の電送線路を通じて
流通される。

【００５４】

【実施例】上述した多層構造体設計装置を用いて、図４
に示すような遮音板の設計パラメータを決定した。材料
は５種類、板厚は３０ｍｍ、層数は３層とする。各材料
の物性データは表１のとおりである。材料は、可能な限
り音響インピーダンスが異なるものを用意した。

【００５５】

【表１】

【００５６】既存の遮音板としてヤング率８×１０⁸Ｐ
ａ、ポアソン比０．３、密度１７００ｋｇ／ｍ³の材料
を使用した図４に示すサイズの均質板がある。１次元音
響解析によって求められた音響透過損失は図５のとおり
であり、この図５より共振周波数は１４５００Ｈｚ付近
ということが分かる。また重量は５１ｋｇ、図４に示す
加重状態での変形量は９２ｍｍである。この均質板を多
層構造とすることにより音響透過損失、共振周波数、重
量、変形量を改善することを目的とした。

【００５７】この実施例では設計パラメータとして、各
層の材料、厚みを選択した。材料を変更することにより
ヤング率、ポアソン比、密度が変わり、音響インピーダ
ンスが変化する。また、目的関数として、音響透過損
失、共振周波数、重量、図４に示す加重状態での変形量
を採用し、音響透過損失を増加し、重量、変形量を低減
することを目的条件とする。

【００５８】まず図２のステップＳ１００において計算
用モデル作成手段（ＭＳＣ社の“ＰＡＴＲＡＮ”）で射
出成形品Ｘの形状を作成し、複数の要素に分割すること
によって図４のような計算用モデルを構築した。

【００５９】続いてステップＳ２００において、図４に
示す層α〜γの初期設計パラメータ（層α：材料Ａ、厚
み１０ｍｍ、層β：材料Ａ、厚み１０ｍｍ、層γ：材料
Ａ、厚み１０ｍｍ）を入力して設計パラメータ入力ファ
イルを作成した。

【００６０】続いてステップＳ３００において、最適化
手段上に設計パラメータ入力ファイルを読み込み、設計
パラメータの書き換えを可能にした。最適化手段として
は、汎用最適化ソフト（Ｅｎｇｉｎｅｏｕｓ社製「ｉＳ
ＩＧＨＴ」）、音響特性解析手段としては、音響解析ソ
フト（ＬＭＳ社製「ＳＹＳＮＯＩＳＥ」，「ＶＩＯＬＩ
ＮＳ」）、力学特性解析手段としては、構造解析ソフト
（ＨＫＳ社製「ＡＢＡＱＵＳ」）を使用した。さらに最
適化手法は遺伝的アルゴリズムを選択した。また、最大
計算回数を５００回、最大計算時間を２０時間とした。

【００６１】続いてステップＳ４００において、設計パ
ラメータとして各層の材料データ（ヤング率、ポアソン
比、密度）および厚みを選択した。各層の材料に関して
は、音響特性解析手段および力学特性解析手段の、各層
の厚みに関しては、計算用モデル作成手段の設計パラメ
ータ入力ファイル内の当該データを書き換えることとし
た。

【００６２】続いてステップＳ５００において、設計パ
ラメータの設計条件として、各層の材料データに関して
は、表１に示す５種類の中から選択すると設定し、各層
厚みに関しては、図４に示すα層の厚みをｘ（ｍｍ）、
β層の厚みをｙ（ｍｍ）、γ層の厚みをｚ（ｍｍ）とす
ると以下のように設定した。１ｘ２８１ｙ２９−ｘｚ＝３０−ｘ−ｙ続いてステップＳ６００において、音響特性計算手段か
ら得られた音響透過損失および共振周波数、計算用モデ
ル作成手段から得られた計算用モデルの体積に各層材料
の密度を乗じることによって算出された重量、構造解析
結果から得られた変形量を目的関数として読み込むこと
とした。

【００６３】続いてステップＳ７００において、音響透
過損失の増加、重量、変形量の減少、共振周波数を１４
５００Ｈｚ以上とすることを目的条件として設定した。

【００６４】続いて、ステップＳ８００において最適化
手段により最適化計算を開始し、ステップＳ９００にお
いて、音響特性解析手段による音響解析、力学特性解析
手段による構造解析を行った。

【００６５】続いてステップＳ１０００において、目的
条件を満たしているか判定を行なった。しかし、満足の
いく結果ではなかったため、ステップＳ１２００に進ん
だ。

【００６６】続いてステップＳ１２００において、最大
計算回数、最大計算時間を超えているか判定を行なっ
た。両条件を超えていなかったため、ステップＳ１３０
０に進んだ。

【００６７】ステップＳ１３００において、遺伝的アル
ゴリズムの理論に基づいて、各層の材料データおよび厚
みを変化させた。

【００６８】続いてステップＳ１４００において、計算
用モデルの変更が必要か判定した。各層の厚みを変化さ
せたことにより計算用モデルの変更が必要となったため
ステップＳ１５００に進んだ。

【００６９】続いてステップＳ１５００において、計算
用モデルの変更を計算用モデル作成手段で行い、さら
に、各層の体積も算出した。

【００７０】続いてステップＳ８００〜Ｓ１５００を繰
り返して最適化計算を行なった。

【００７１】続いてステップＳ１１００においてステッ
プＳ９００の最適化計算の結果から、図７の各層材料構
成および厚みを得た。この最適化された多層板レイアウ
トによる、音響透過損失は図５に示す値となり、共振周
波数は、前記既存の遮音板とほぼ同じであることが分か
る。重量は５０．５ｋｇ、加重による変形量は１．４３
ｍｍとなり、どの目的関数も既存の遮音板より改善され
た。ここで、図６より、最適化計算により設計された多
層板は、ほぼ同一面密度の均質板からなる既存の遮音板
より音響透過損失が向上しており、多層構造体において
は、各層の材料を入れ替えて音響インピーダンス比を変
化させ、音の透過率を減少させることにより、質量則以
上の遮音効果を得られることが分かる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
層構造体の音響特性を安定して精度良く計算することが
でき、遮音性能を向上させた多層構造体を効率的に設計
することができる。さらに、解析値の算出と、設計パラ
メータの変更とを、音響透過損失、重量および力学特性
が適正であると判定されるまで繰り返す構成にした場
合、所望する音響透過損失、重量および力学特性となる
多層構造体の設計パラメータを安定して精度良く自動的
に計算することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態からなる多層構造体の設計パ
ラメータ決定装置のハードウェア構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の多層構造体の設計パラメータ決定方法
の一例を示すフローチャートである。

【図３】計算モデルにおける要素と節点を示す図であ
る。

【図４】遮音板の計算用モデルを示す図である。

【図５】遮音板の最適化前、後の透過損失のグラフであ
る。

【図６】遮音板の加重時の変形モードおよび最適化前、
後の最大変形量である

【図７】最適化後の多層板レイアウトを表す図である。

【符号の説明】

１コンピュータ２補助記憶装置３入力装置４表示装置５計算用モデル作成手段６最適化手段７音響特性解析手段８力学特性解析手段５１モデル作成手段５２モデル体積算出手段６１設計パラメータ設定手段６２設計条件設定手段６３目的関数設定手段６４目的条件設定手段６５重量算出手段６５判定手段６６工程制御手段１０１棒要素１０２三角形要素１０３四角形要素１０４四面体要素１０５六面体要素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンピュータを用いて２層以上の層からな
る多層構造体を設計する方法であって、少なくとも１つ
の層に対して２種類以上の材料データを設定する工程
と、該２種類以上の材料データから１種類の材料データ
を選択する工程と、選択された材料データに基づいて多
層構造体の音響特性を計算する工程と、前記２種類以上
の材料データから前回とは異なる１種類の材料データを
選択する工程と、多層構造体の音響特性を再計算する工
程とを有することを特徴とする多層構造体の設計方法。
【請求項２】材料データが少なくとも音速、ヤング率、
ポアソン比、せん断弾性率および体積弾性率から選ばれ
た１つ以上のデータと密度とを含む請求項１に記載の多
層構造体の設計方法。
【請求項３】音響特性が音響透過損失である請求項１ま
たは２に記載の多層構造体の設計方法。
【請求項４】音響特性を計算するに際して、多層構造体
の力学特性および／または多層構造体の重量も計算する
請求項１〜３のいずれかに記載の多層構造体の設計方
法。
【請求項５】多層構造体の力学特性が、所定の加重をか
けた際の変形量である請求項４に記載の多層構造体の設
計方法。
【請求項６】音響特性を計算する工程の前に、音響特性
の目標値を設定する工程を有し、該目標値を達成するま
で、前記２種類以上の材料データから前回とは異なる１
種類の材料データを選択する工程と、多層構造体の音響
特性を再計算する工程とをくり返す請求項１〜５のいず
れかに記載の多層構造体の設計方法。
【請求項７】音響特性を計算する工程の前に、音響特性
の目標値を設定する工程並びに力学特性および／または
重量の目標値を設定する工程を有し、該音響特性の目標
値並びに力学特性および／または重量の目標値の全てを
達成するまで、前記２種類以上の材料データから前回と
は異なる１種類の材料データを選択して、多層構造体の
音響特性を再計算する工程をくり返す請求項４または５
に記載の多層構造体の設計方法。
【請求項８】前記２種類以上の材料データから前回とは
異なる１種類の材料データを選択する工程において、数
値最適化手法を用いて材料データの選択を行なう請求項
１〜７のいずれかに記載の多層構造体の設計方法。
【請求項９】音響特性を計算する工程の前に、各層の厚
さの変化の許容範囲を設定する工程および各層の厚さを
設定された変化の許容範囲内で変更する工程をさらに有
する請求項１〜８のいずれかに記載の多層構造体の設計
方法。
【請求項１０】各層の厚さを設定された変化の許容範囲
内で変更する際に数値最適化手法を用いて変更後の各層
の厚さを決定する請求項９に記載の多層構造体の設計方
法。
【請求項１１】コンピュータを用いて２層以上の層から
なる多層構造体を設計する装置であって、少なくとも１
つの層に対して２種類以上の材料データを設定する材料
データ設定手段と、該２種類以上の材料データから１種
類の材料データを選択する材料データ選択手段と、材料
データに基づいて多層構造体の音響特性を計算する音響
特性計算手段とを有することを特徴とする多層構造体の
設計装置。
【請求項１２】材料データが少なくとも音速、ヤング
率、ポアソン比、せん断弾性率および体積弾性率から選
ばれた１つ以上のデータと密度とを含む請求項１１に記
載の多層構造体の設計装置。
【請求項１３】音響特性計算手段が音響透過損失解析手
段を含む請求項１１または１２に記載の多層構造体の設
計装置。
【請求項１４】多層構造体の力学特性を計算する力学特
性計算手段および／または多層構造体の重量を計算する
重量計算手段をさらに有する請求項１１〜１３のいずれ
かに記載の多層構造体の設計装置。
【請求項１５】力学特性計算手段が、所定の加重をかけ
た際の変形量を計算する変形量解析手段を含む請求項１
４に記載の多層構造体の設計装置。
【請求項１６】音響特性の目標値を設定する目的条件設
定手段を有し、設定された目標値を達成するまで、材料
データ選択手段により２種類以上の材料データから１種
類の材料データを選択する工程と、音響特性計算手段に
より材料データに基づいて多層構造体の音響特性を計算
する工程とがくり返されるように構成された請求項１１
〜１５のいずれかに記載の多層構造体の設計装置。
【請求項１７】音響特性の目標値並びに力学特性および
／または重量の目標値を設定する目的条件設定手段を有
し、設定された目標値を達成するまで、材料データ選択
手段により２種類以上の材料データから１種類の材料デ
ータを選択する工程と、音響特性計算手段により材料デ
ータに基づいて多層構造体の音響特性を計算する工程と
がくり返されるように構成された請求項１４または１５
に記載の多層構造体の設計装置。
【請求項１８】前記材料データ選択手段が数値最適化手
法を用いて材料データの組み合わせを決定するものであ
る請求項１１〜１７のいずれかに記載の多層構造体の設
計装置。
【請求項１９】各層の厚さの変化の許容範囲を設定する
厚さ範囲設定手段および設定された変化の許容範囲内で
各層の厚さを変更する厚さ変更手段をさらに有する請求
項１１〜１８のいずれかに記載の多層構造体の設計装
置。
【請求項２０】前記厚さ変更手段が数値最適化手法を用
いて変更後の各層の厚さを決定するものである請求項１
９に記載の多層構造体の設計装置。
【請求項２１】請求項１〜１０のいずれかに記載の設計
方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログ
ラム。
【請求項２２】請求項２１に記載のプログラムを記憶し
たコンピュータ読みとり可能な記憶媒体。
【請求項２３】請求項１〜１０のいずれかに記載の設計
方法を用いて多層構造体を解析し、解析結果に基づいて
各層の材料および厚さを最終決定し、最終決定された材
料および厚さに基づいて多層構造体を製造する多層構造
体の製造方法。