JP2003345780A - Purony series approximating method for relaxation elastic modulus - Google Patents

Purony series approximating method for relaxation elastic modulus

Info

Publication number
JP2003345780A
JP2003345780A JP2002156820A JP2002156820A JP2003345780A JP 2003345780 A JP2003345780 A JP 2003345780A JP 2002156820 A JP2002156820 A JP 2002156820A JP 2002156820 A JP2002156820 A JP 2002156820A JP 2003345780 A JP2003345780 A JP 2003345780A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
relaxation
coefficient
prony
calculating
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002156820A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Yamagata
弘明 山縣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2002156820A priority Critical patent/JP2003345780A/en
Publication of JP2003345780A publication Critical patent/JP2003345780A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for calculating a relaxation elastic modulus being a prony coefficient as input data when a linear viscoelastic material is simulated in a versatile finite element analyzing program. <P>SOLUTION: The method includes: a part 1 for reading relaxation elastic modulus data in time reliability, and an initial relaxation time τi for the portion of N terms in prony series; an initial prony coefficient calculating part 2; a part 3 for re-calculating the prony coefficient with higher approximate precision by a non-linear least square by using an initial value, and calculating the evaluation function of the approximate precision; a part 4 for deciding the increase/ decrease of the evaluation function calculated in the part 3, and determining whether calculation is repeated or not; and a part 5 for outputting the final prony coefficient. Calculation is performed from the part 1 in ascending order. When the evaluation function is being decreased in the part 4, calculation is continued after returning to the part 3. When the decrease is stopped, the calculation is advanced to the part 5 to output a result. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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】プラスチック、ゴム、ガラス
などの線形粘弾性シミュレーション。
BACKGROUND OF THE INVENTION Linear viscoelastic simulation of plastic, rubber, glass, etc.

【0002】[0002]

【従来の技術】MARC,ABAQUSなどの汎用有限
要素解析プログラムでは線形粘弾性材料のシミュレーシ
ョンを行うことができる。その際、時間依存の緩和弾性
率をプロニー級数に展開し、プロニー係数を入力データ
として与える必要がある。
2. Description of the Related Art General purpose finite element analysis programs such as MARC and ABAQUS can simulate linear viscoelastic materials. At this time, it is necessary to develop the time-dependent relaxation modulus into a Prony series and to provide a Prony coefficient as input data.

【0003】しかしながら、緩和弾性率からプロニー級
数を算出する手段は提供されておらず、何らかの方法で
係数を算出する必要があり、その算出手法としては、図
式解法などが提案されている。
[0003] However, means for calculating the Prony series from the relaxation modulus is not provided, and it is necessary to calculate the coefficient by some method. As a calculation method, a graphical solution method or the like has been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の手法としては、
図式解法などが提案されているが、非常に時間がかかる
こと、やり方が人によって異なり、得られる値がばらつ
くという問題があった。本発明は、前述の問題を非線形
最小2乗法を用いプロニー係数を算出することで解決し
ようとするものである。非線形最小2乗法を用いる場
合、初期値の設定によって正解が得られるかどうかに大
きく影響するので、その与え方をも提供しようとするも
のである。
[0005] Conventional techniques include:
Although a graphical solution method has been proposed, there are problems that it takes a very long time, that the method differs depending on the person, and that the obtained value varies. The present invention is intended to solve the above-mentioned problem by calculating a Plonie coefficient using a nonlinear least squares method. When the non-linear least squares method is used, the setting of the initial value greatly affects whether or not a correct answer can be obtained.

【0005】また、非線形最小2乗法を用いる際の近似
パラメーターの取り方も正解が得られるかどうかに大き
く影響するので、その方法をも提供しようとするもので
ある。
[0005] In addition, the method of obtaining approximate parameters when using the nonlinear least squares method greatly affects whether or not a correct answer can be obtained. Therefore, an attempt is also made to provide such a method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】緩和弾性率Gt(t)は
式1のようにプロニー級数に展開して現される。このプ
ロニー係数Gi,τiの算出法を図1にしたがって説明
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The relaxation modulus Gt (t) is expressed by expanding into a Prony series as shown in the following equation (1). The method of calculating the knee coefficients Gi and τi will be described with reference to FIG.

【0007】1は入力データであり、時間依存性の緩和
弾性率をテーブル形式で現したものである。入力データ
としては同時に、近似するプロニー級数の項数N個分の
初期の緩和時間τiを与える。
Reference numeral 1 denotes input data, which represents a time-dependent relaxation modulus in a table format. At the same time, an initial relaxation time τi corresponding to the number N of terms of the approximating Prony series is given as input data.

【0008】2は初期プロニー係数算出部である。ここ
で、非線形最小2乗法を用いて緩和弾性率Gt(t)の
プロニー係数を算出する際の初期値を計算する。初期値
の算出方法を図2にフローチャートで示す。以下図2の
フローチャートについて説明する。
Reference numeral 2 denotes an initial Prony coefficient calculation unit. Here, an initial value for calculating the Plonie coefficient of the relaxation modulus Gt (t) is calculated using the nonlinear least squares method. FIG. 2 is a flowchart showing a method of calculating the initial value. Hereinafter, the flowchart of FIG. 2 will be described.

【0009】(1)入力データとして用意された緩和時
間τと対応する緩和弾性率Gを1組としたデータを
プロニー級数の項数分読み込む。
(1) Data of a set of relaxation time τ k and corresponding relaxation elastic modulus G k prepared as input data is read for the number of terms of the Plonie series.

【0010】(2)次に入力されたデータは緩和時間の
大きい順にτ、τ、・・・と並び替えを行なう。
(2) Next, the input data is rearranged as τ 1 , τ 2 ,... In descending order of the relaxation time.

【0011】(3)次にk=1とする。(3) Next, k = 1.

【0012】(4)次に式2によってGを計算する。
得られた緩和弾性係数のプロニー係数Gが0以下とな
った場合には物理的に弾性率が負になることがありえな
いため、式4を仮定し、式3によってGk−1を再計算
する。同時に式4によってG も再計算する。
(4) Next, GkIs calculated.
Prony coefficient G of the obtained relaxation moduluskIs less than 0
The elastic modulus may be negative physically
Therefore, assuming Equation 4, Gk-1Recalculate
I do. At the same time, G kIs also recalculated.

【0013】(5)kがプロニー級数の項数Nより小さ
い場合は、k=k+1として(4)へ戻り計算を続け
る。kがプロニー級数の項数Nになれば全ての緩和係数
がもとまっているので、全ての緩和時間τ、緩和係数
を出力する。
(5) If k is smaller than the number N of the Prony series, the process returns to (4) with k = k + 1 and the calculation is continued. If k becomes the number N of terms in the Prony series, all the relaxation coefficients are obtained, so that all the relaxation times τ k and the relaxation coefficients G k are output.

【0014】3は2で得られたプロニー係数(全ての緩
和時間τ、緩和係数G)の初期値である。
Reference numeral 3 denotes an initial value of the Proney coefficient (all relaxation times τ k and relaxation coefficients G k ) obtained in 2.

【0015】4は3で得られた初期値を用いて非線形最
小2乗法により、もっと近似精度の高いプロニー係数を
再算出する部分である。なお、非線形最小2乗法を適用
する際の評価関数は式5に示す通りである。
Reference numeral 4 denotes a portion for recalculating a Pony coefficient with higher approximation accuracy by the nonlinear least square method using the initial value obtained in 3. The evaluation function when the nonlinear least squares method is applied is as shown in Expression 5.

【0016】5は3で得られた評価関数の増減を判定す
る部分である。前回の評価関数と今回の評価関数を比較
して減少していれば3に戻り、許容限度以上増加してい
れば前回得られたプロニー係数を最終のプロニー係数と
する。
Reference numeral 5 denotes a portion for determining whether the evaluation function obtained in step 3 has increased or decreased. When the previous evaluation function is compared with the current evaluation function, if it has decreased, the process returns to 3. If it has increased beyond the allowable limit, the previously obtained prony coefficient is used as the final prony coefficient.

【0017】6は最終のプロニー係数を出力する部分で
ある。またプロニー係数によって近似した緩和弾性率G
t(t)と入力された時間tでの緩和弾性率Gt
(t)もグラフ、テーブル表示する。
Reference numeral 6 denotes a portion for outputting the final Proney coefficient. Also, the relaxation modulus G approximated by the Proney coefficient
Relaxation modulus Gt at time t i input with t (t i )
(T i ) is also displayed as a graph and a table.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下に、実際の樹脂の緩和弾性率
を本発明によってプロニー級数で近似した例を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following is an example in which the actual relaxation modulus of a resin is approximated by a Plonie series according to the present invention.

【0019】図3は樹脂の緩和弾性率をグラフ表示した
ものであり、図4に示す緩和時間を用いてプロニー係数
の初期値を求めたものが図5である。得られたプロニー
係数を用いて緩和弾性率を2で示した手法で近似すると
図6のようになる。このグラフで示されたように緩和弾
性率は、かなり一致しているが、一部ずれているところ
がある。4に示した非線形最小2乗法を用いてプロニー
係数を再算出したものを図7に示す。非線形最小2乗法
を用いて算出されたプロニー係数によって緩和弾性係数
を算出すると図8のようになる。図8のほうが図6に比
べ緩和弾性率を精度良く近似できている。
FIG. 3 is a graph showing the relaxation elastic modulus of the resin, and FIG. 5 shows the initial value of the Proney coefficient obtained using the relaxation time shown in FIG. FIG. 6 shows an approximated relaxation elastic modulus using the obtained Prony coefficient by the method indicated by 2. As shown in this graph, the relaxation elasticities are quite consistent, but there are some deviations. FIG. 7 shows a result of recalculation of the Proney coefficient using the nonlinear least square method shown in FIG. FIG. 8 shows the results of calculating the relaxation elastic modulus based on the Prony coefficient calculated using the nonlinear least squares method. FIG. 8 can more accurately approximate the relaxation modulus than FIG.

【0020】図9は測定された複素弾性率の実部の値
と、それをプロニー級数近似したものを示している。プ
ロニー級数に展開すると測定域全体に渡り良く近似でき
ている。緩和弾性率の実部から実時間での緩和弾性率を
算出するには式6を使用する。式6で得られた実時間で
の緩和弾性率は図3である。
FIG. 9 shows the value of the real part of the measured complex elastic modulus and the value obtained by approximating the value of the real part with the Plonie series. When expanded to a Prony series, it is well approximated over the entire measurement range. Equation 6 is used to calculate the real-time relaxation modulus from the real part of the relaxation modulus. FIG. 3 shows the real-time relaxation modulus obtained by the equation (6).

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明により、測定された実時間での緩
和弾性率から実時間での緩和弾性率が得られ、実時間で
の緩和弾性率から容易に高精度近似されたプロニー係数
を算出することができる。本発明により、測定された時
間依存性の緩和弾性率から容易に高精度近似されたプロ
ニー係数を算出することができる。
According to the present invention, the real-time relaxation modulus can be obtained from the measured real-time relaxation modulus, and the Plonie coefficient easily and highly accurately approximated from the real-time relaxation modulus can be calculated. can do. According to the present invention, it is possible to easily calculate a highly accurate Plonie coefficient from the measured time-dependent relaxation elastic modulus.

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

【図1】 制御フロー図FIG. 1 Control flow diagram

【図2A】 初期プロニー係数の算出の流れを示した図
(緩和弾性率の係数Giが負にならないという物理的な
条件を満たすように係数を決定する。)
FIG. 2A is a diagram showing a flow of calculation of an initial Prony coefficient (coefficients are determined so as to satisfy a physical condition that a coefficient Gi of a relaxation modulus does not become negative)

【図2B】 式1から式3の説明図FIG. 2B is an explanatory diagram of Expressions 1 to 3

【図2C】 式4から式6の説明図FIG. 2C is an explanatory diagram of Expressions 4 to 6.

【図3】 樹脂の緩和弾性率FIG. 3 Relaxation modulus of resin

【図4】 緩和時間の初期値(入力データ)Fig. 4 Initial value of relaxation time (input data)

【図5】 プロニー係数の初期値Fig. 5 Initial value of Proney coefficient

【図6】 初期プロニー係数を用いて緩和弾性率を算出
したグラフ
FIG. 6 is a graph in which a relaxation modulus is calculated using an initial Prony coefficient.

【図7】 非線形最小2乗法により算出したプロニー係
FIG. 7 shows a Prony coefficient calculated by a nonlinear least squares method.

【図8】 非線形最小2乗法により算出したプロニー係
数を用いて緩和弾性率を算出したグラフ
FIG. 8 is a graph in which a relaxation modulus is calculated using a Prony coefficient calculated by a non-linear least square method.

【図9】 複素弾性率の実部をプロニー級数で近似した
グラフ
FIG. 9 is a graph in which the real part of a complex elastic modulus is approximated by a Prony series.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:入力データ 時間t,とその時の緩和弾性率Gt(t)を1組と
したテーブルデータおよび近似するプロニー係数の項数
分の緩和時間τ 2:初期プロニー係数算出部 入力データとして与えた緩和時間τの時の緩和弾性率
Gt(τ)からプロニー係数を算出する部分。緩和弾
性率の係数Giが負にならないという条件を満たすよう
に係数を決定する。入力データとして与えた緩和時間τ
以外の時間で近似誤差が発生する。 3:プロニー係数の初期値 2.によって得られたプロニー係数の初期値。この値を
用いてプロニー係数から緩和弾性率を計算すると、1.
で与えた緩和時間τでの緩和弾性率Gt(τ )は正
しく近似されているが、それ以外の緩和時間での緩和弾
性率を計算すると誤差が発生する。 4:非線形最小2乗法によるプロニー係数算出部 非線形最小2乗法により、プロニー係数を算出する部
分。最初にプロニー係数のうち緩和時間を固定して、緩
和係数の項のみを算出する。次に緩和係数を固定して緩
和時間を算出する。 5:評価関数の判定部 非線形最小2乗法を行う際に用いる評価関数を調べ、前
回の評価関数と今回の評価関数の増減を判定する。 6:結果出力部 4.によって算出されたプロニー係数を出力する部分。
プロニー係数によって近似した緩和弾性率Gt(t
と入力された時間tでの緩和弾性率Gt(t )もグ
ラフ、テーブル表示する。
1: Input data Time ti, And the relaxation modulus Gt (ti) And one set
Table data and the approximate number of terms of the Prony coefficient
Min relaxation time τi 2: Initial Prony coefficient calculation unit Relaxation time τ given as input dataiRelaxation modulus at
Gt (τi) To calculate the Prony coefficient. Mitigation bullet
To satisfy the condition that the coefficient Gi of the power factor does not become negative.
To determine the coefficient. Relaxation time τ given as input data
iAn approximation error occurs at times other than. 3: Initial value of Proney coefficient 2. Initial value of the Prony coefficient obtained by This value
When the relaxation modulus is calculated from the Plonie coefficient using
Relaxation time τ given byiRelaxation modulus Gt (τ i) Is positive
Approximately, but relaxed bullets with other relaxation times
An error occurs when calculating the power factor. 4: Prony coefficient calculator by nonlinear least squares method A section that calculates the Plonie coefficient using the nonlinear least squares method
Minutes. First, fix the relaxation time of the
Only the sum coefficient term is calculated. Next, fix the relaxation coefficient
Calculate the sum time. 5: Evaluation function judgment unit Examine the evaluation function used when performing the nonlinear least squares method.
The increase / decrease of the evaluation function and the current evaluation function are determined. 6: Result output section 4. Outputs the Prony coefficient calculated by
Relaxation modulus Gt (ti)
Time t enterediRelaxation modulus Gt (t i)
Rough, table display.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】緩和弾性率の時間依存データをもとに、プ
ロニー係数を算出する手法において、緩和時間τiを入
力データとして与え、その緩和時間での緩和弾性率の近
似誤差がなくなるように緩和弾性率のプロニー係数Gi
を近似する手法。
In a method of calculating a Plonie coefficient based on time-dependent data of a relaxation modulus, a relaxation time τi is given as input data, and relaxation is performed so that an approximation error of the relaxation modulus at the relaxation time is eliminated. Prony coefficient Gi of elastic modulus
A technique for approximating.
【請求項2】緩和弾性率の時間依存データをもとに、プ
ロニー係数を算出する手法において、緩和弾性率から、
非線形最小2乗法を用いて緩和時間τi,プロニー係数
Giを算出する手法。
2. A method for calculating a Plonie coefficient based on time-dependent data of a relaxation elastic modulus, comprising:
A method of calculating the relaxation time τi and the Prony coefficient Gi using the nonlinear least squares method.
【請求項3】請求項2において初期値として、請求項1
によって得られた緩和時間τi、プロニー係数Giを使
用し、プロニー級数近似の誤差を最小とする手法。
3. The method according to claim 2, wherein the initial value is set as the initial value.
Using the relaxation time τi and the Prony coefficient Gi obtained by the above method to minimize the error of the Prony series approximation.
【請求項4】請求項2において、緩和時間τiを固定し
てプロニー係数Giを非線形最小2乗法により算出する
方法とプロニー係数Giを固定して緩和時間緩和時間τ
iを非線形最小2乗法により算出する方法を交互に行い
最適なプロニー級数近似を行う手法。
4. The method according to claim 2, wherein the relaxation time τi is fixed, and the Ploney coefficient Gi is calculated by the nonlinear least squares method.
A method of performing an optimal Ploney series approximation by alternately performing a method of calculating i by a nonlinear least squares method.
JP2002156820A 2002-05-30 2002-05-30 Purony series approximating method for relaxation elastic modulus Pending JP2003345780A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002156820A JP2003345780A (en) 2002-05-30 2002-05-30 Purony series approximating method for relaxation elastic modulus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002156820A JP2003345780A (en) 2002-05-30 2002-05-30 Purony series approximating method for relaxation elastic modulus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003345780A true JP2003345780A (en) 2003-12-05

Family

ID=29772906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002156820A Pending JP2003345780A (en) 2002-05-30 2002-05-30 Purony series approximating method for relaxation elastic modulus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003345780A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015201009A (en) * 2014-04-07 2015-11-12 東洋ゴム工業株式会社 Device, method and computer program, for analyzing relaxation modulus of polymer model
CN106159875A (en) * 2015-04-27 2016-11-23 华中科技大学 A kind of short circuit current zero predicting method and short circuit current phase selection disjunction control method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015201009A (en) * 2014-04-07 2015-11-12 東洋ゴム工業株式会社 Device, method and computer program, for analyzing relaxation modulus of polymer model
CN106159875A (en) * 2015-04-27 2016-11-23 华中科技大学 A kind of short circuit current zero predicting method and short circuit current phase selection disjunction control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tompsett et al. On the use of the not‐at‐random fully conditional specification (NARFCS) procedure in practice
US5825673A (en) Device, method, and software products for extracting circuit-simulation parameters
US20150154331A1 (en) Estimating delay deterioration due to device degradation in integrated circuits
KR101984671B1 (en) Method of automatically calibrating sensor output characteristic of gas detector
JP2003345780A (en) Purony series approximating method for relaxation elastic modulus
US9668075B2 (en) Estimating parameter values for a lumped parameter model of a loudspeaker
JP3586671B2 (en) Method and apparatus for estimating concentration of air pollutants
US20080177517A1 (en) Techniques for calculating circuit block delay and transition times including transistor gate capacitance loading effects
US20100262412A1 (en) Integrated circuit modeling based on empirical test data
CN112348408A (en) Online teachers and materials training and evaluation method
CN108446451A (en) A kind of low-noise amplifier temperature characterisitic modeling method based on ELM
Klauer et al. " Measurement error in subliminal perception experiments: Simulation analyses of two regression methods"—comment on Miller (2000).
Jakubiec et al. Error model application in neural reconstruction of nonlinear sensor input signal
Pavese The definition of the measurand in key comparisons: lessons learnt with thermal standards
Xiang et al. Comment on “Optimum absorption and aperture parameters for realistic coupled volume spaces determined from computational analysis and subjective testing results”[J. Acoust. Soc. Am. 127, 223–232 (2010)]
JP2008070956A5 (en)
US20030125914A1 (en) System simulation using dynamic step size and iterative model
Yanchukovich Screening the critical locations of a fatigue-loaded welded structure using the energy-based approach
Chutiman et al. Epidemic peaks forecasting on re-emerging diseases in elderly people using the grey disaster model
CN113643754B (en) Missense variant gene scoring processing method, optimization scoring method and optimization scoring device
JP2024002164A (en) Generation support device, method and program for elastoplasticity fracture resistance curve
CN117131774A (en) Inversion method and device for material parameters
JPH07334070A (en) Process simulator
Oprzędkiewicz et al. Check for updates Modeling of Thermal Processes in a Microcontroller System with the Use of Hybrid, Fractional Order Transfer Functions
Abodonya Verification methodology for computational wind engineering prediction of wind loads on structures