JP2006201089A - Model characteristic generation method - Google Patents

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JP2006201089A JP2005014736A JP2005014736A JP2006201089A JP 2006201089 A JP2006201089 A JP 2006201089A JP 2005014736 A JP2005014736 A JP 2005014736A JP 2005014736 A JP2005014736 A JP 2005014736A JP 2006201089 A JP2006201089 A JP 2006201089A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of creating a proper behavior simulation model with a load applied onto a measured object taken into consideration. <P>SOLUTION: In a behavior simulation model creating system 100, a component force measuring instrument 110 oscillates the measured object by a prescribed input wave, and detects the load and a displacement of the measured object under the oscillated condition. A computing part 130 finds a hexa-axial matrix operation expression as to a relation between the load and the displacement as the behavior simulation model, using a method of least squares, a neural network or the like, based on the load and the displacement of the measured object. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被測定物の挙動シミュレーションモデルを創生する方法に関する。   The present invention relates to a method for creating a behavior simulation model of an object to be measured.

従来、車両開発等において、部品を被測定物として挙動のシミュレーションを行う数々の技術が提案されている。例えば、特許文献1では、任意の周波数特性を持つばね・減衰要素と、任意の非線形性を持つばね・減衰要素が共存するシステムより得られたばね定数を基にシステムの挙動を解析する技術が開示されている。
特開2004−101304号公報 特開2003−287461号公報 特開2004−132901号公報 特開2003−139669号公報 特開平10−260999号公報
Conventionally, in vehicle development and the like, a number of techniques for simulating behavior using parts as objects to be measured have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a technique for analyzing system behavior based on a spring constant obtained from a system in which a spring / damping element having an arbitrary frequency characteristic and a spring / damping element having an arbitrary nonlinearity coexist. Has been.
JP 2004-101304 A JP 2003-287461 A JP 2004-132901 A JP 2003-139669 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-260999

しかしながら、上述した技術において採用される、ばね・減衰モデルでは、被測定物の形状や被測定物に用いられるゴム等の部材の特性を適切にモデル化することができず、正確なシミュレーションが妨げられるという問題があった。   However, in the spring / damping model employed in the above-described technology, the shape of the object to be measured and the characteristics of the member such as rubber used for the object to be measured cannot be appropriately modeled, preventing accurate simulation. There was a problem of being.

例えば、車両に用いられるゴム部品であるサスペンションブッシュ(以下、「ブッシュ」と称する)の挙動のシミュレーションを行う場合を考える。図1に、ブッシュを軸方向に横断したときの断面図を示す。同図に示すブッシュ500は、中心に軸穴502が形成されるとともに、当該軸穴502の外側にX軸を挟んで対向する2つの空洞であるすぐり504が形成される。ここで、X軸は、図1の右方向に定義される。   For example, consider the case of simulating the behavior of a suspension bush (hereinafter referred to as “bush”), which is a rubber component used in a vehicle. FIG. 1 shows a cross-sectional view when the bush is crossed in the axial direction. In the bush 500 shown in the figure, a shaft hole 502 is formed at the center, and a tickling 504 that is two cavities facing each other across the X axis is formed outside the shaft hole 502. Here, the X axis is defined in the right direction of FIG.

このようなブッシュ500の挙動のシミュレーションを行う場合、非線形領域では、実際の特性が正確に表現されない場合がある。図2に、図1のブッシュ500のX方向(中実方向)の入力特性、図3に、Y軸方向(すぐりを横断する方向)の入力特性、図4に、45度方向(X軸とY軸の中間方向)の入力特性のシミュレーション結果をそれぞれ示す。図2と図3の比較により明らかなように、ブッシュ500のすぐり方向は中実方向に比べて軟らかく変形しやすい。そして、図4に示す中間方向の入力特性のシミュレーション結果は、中実方向の入力特性と、すぐり方向の入力特性との合成により得られる。しかし、実際には、中間方向の入力特性は、非線形領域では、中実方向の入力特性とすぐり方向の入力特性の中間の特性であり、正確にシミュレーションされていない。すなわち、実測では、中間方向の入力特性を示す曲線は、中実方向の入力特性とすぐり方向の入力特性の中間に現れるが、シミュレーション結果では、すぐり方向よりもさらに柔らかい方向に現れる。   When the behavior of the bush 500 is simulated, the actual characteristics may not be accurately expressed in the nonlinear region. 2 shows an input characteristic in the X direction (solid direction) of the bush 500 in FIG. 1, FIG. 3 shows an input characteristic in the Y axis direction (a direction crossing the curl), and FIG. 4 shows a 45 degree direction (with the X axis). The simulation results of the input characteristics in the middle direction of the Y axis are shown. As is clear from a comparison between FIG. 2 and FIG. 3, the straight direction of the bush 500 is softer and more easily deformed than the solid direction. The simulation result of the input characteristic in the intermediate direction shown in FIG. 4 is obtained by combining the input characteristic in the solid direction and the input characteristic in the fast direction. However, in practice, the input characteristic in the intermediate direction is an intermediate characteristic between the input characteristic in the solid direction and the input characteristic in the fast direction in the nonlinear region, and is not accurately simulated. That is, in the actual measurement, the curve indicating the input characteristics in the intermediate direction appears in the middle of the input characteristics in the solid direction and the input characteristics in the straight direction, but in the simulation result, it appears in a softer direction than the straight direction.

また、ハンドルの回転加速度のシミュレーションでは、シミュレーション結果と実測値との一致度が低下する場合がある。図5に、第1のブッシュ(ブッシュ対策前と呼ぶ)のシミュレーション結果と実測値、図6に、ばね定数の異なる第2のブッシュ(ブッシュ対策後と呼ぶ)のシミュレーション結果と実測値を示す。このシミュレーションは、いずれも、ブッシュをばね要素でモデル化するとともに、そのばね定数として静荷重により得られたばね定数を用いている。ブッシュ対策前は、図5に示すようにシミュレーション結果と実測値との一致度が高いのに対し、ブッシュ対策後は、図6に示すようにシミュレーション結果と実測値との一致度が低い。そして、図7に示すように、ブッシュ対策後は、ば
ね定数を実際の2倍程度とした場合に、シミュレーション結果と実測値との一致度が高くなる。これは、ブッシュのばね定数の変位依存性により、ブッシュのばね定数が変化すると振動時の変位が変化し、さらに、振動時のばね定数が変化する結果、実際のブッシュの動作をシミュレートできていないためと推測される。このように、ブッシュの特性の変位依存性がブッシュの個性に応じて異なるため、静荷重でのばね定数から振動する荷重でのばね定数を特定することは困難である。
Further, in the simulation of the rotational acceleration of the handle, the degree of coincidence between the simulation result and the actual measurement value may be reduced. FIG. 5 shows the simulation results and actual measurement values of the first bush (referred to as before bushing countermeasures), and FIG. 6 shows the simulation results and actual measurement values of the second bushing (referred to as after bushing countermeasures) with different spring constants. In any of these simulations, the bush is modeled by a spring element, and the spring constant obtained by a static load is used as the spring constant. Before the countermeasure against bushing, the degree of coincidence between the simulation result and the actual measurement value is high as shown in FIG. 5, whereas after the countermeasure against bushing, the degree of coincidence between the simulation result and the actual measurement value is low as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 7, after the bush countermeasure, the degree of coincidence between the simulation result and the actual measurement value is increased when the spring constant is about twice the actual value. This is because the displacement at the time of vibration changes when the spring constant of the bush changes due to the displacement dependency of the spring constant of the bush, and further, the actual operation of the bush can be simulated as a result of the change of the spring constant at the time of vibration. It is speculated that it is not. As described above, since the displacement dependency of the characteristics of the bush varies depending on the individuality of the bush, it is difficult to specify the spring constant at the load that vibrates from the spring constant at the static load.

また、図8は、予め負荷(以下、プレロードという)をかけておいた状態で、ブッシュを装着したハンドルを加振した場合のハンドルの加速度の加振周波数特性の実測値を示す。実測値では、プレロードが第1の値の場合(実線)と、第1の値よりも大きな第2の値(点線)の場合とで、ピーク(共振点に相当)がずれて測定される。図9に、同一条件でのシミュレーション結果を示す。シミュレーションでは、プレロードの量に応じて加速度の周波数特性のピークが変化する特性とはならず、プレロード時の実際のブッシュの共振特性を再現することが困難となっている。   FIG. 8 shows measured values of the acceleration frequency characteristics of the acceleration of the handle when the handle equipped with the bush is vibrated in a state where a load (hereinafter referred to as preload) is applied in advance. In the actual measurement value, the peak (corresponding to the resonance point) is measured with a difference between the case where the preload is the first value (solid line) and the case where the preload is the second value (dotted line) larger than the first value. FIG. 9 shows a simulation result under the same conditions. In the simulation, the peak of the frequency characteristic of acceleration does not change according to the amount of preload, and it is difficult to reproduce the actual resonance characteristic of the bush at the time of preload.

更には、トーコレクトブッシュ等の形状が複雑なブッシュのシミュレーションを適切に行うことができない場合もある。図10に、トーコレクトブッシュの一例であるブッシュ500を軸方向に縦断した断面図を示す。図5において、斜線部分がブッシュ500である。このブッシュ500は、軸512の外周に配置される内筒514と、外筒516との間に嵌合される。このブッシュ500における弾性主軸は、図11における実測弾性主軸に示すように、荷重に応じて弾性主軸が変位し、これに伴ってトーコレクト量も変動する(図11で、第2の荷重は第1の荷重より大きな値である)。しかし、シミュレーションでは、図11における設計諸元弾性主軸のまま、荷重に応じて弾性主軸が変位するということがなく、トーコレクト量も変動しない。以上のように、静荷重に対するばね定数を用いてブッシュをばね要素としてモデル化したのでは、実際のブッシュの動きと整合するシミュレーションを実行することは困難である。   Furthermore, there is a case where simulation of a bush having a complicated shape such as a to-collect bush cannot be appropriately performed. FIG. 10 is a cross-sectional view of a bush 500, which is an example of a toe collect bush, vertically cut in the axial direction. In FIG. 5, the hatched portion is the bush 500. The bush 500 is fitted between an inner cylinder 514 disposed on the outer periphery of the shaft 512 and an outer cylinder 516. As shown in the actually measured elastic main shaft in FIG. 11, the elastic main shaft in the bush 500 is displaced in accordance with the load, and the to-collect amount fluctuates accordingly (in FIG. 11, the second load is the second load). It is a value larger than the load of 1). However, in the simulation, the elastic main shaft is not displaced according to the load while maintaining the design specification elastic main shaft in FIG. 11, and the to-collect amount does not change. As described above, if the bush is modeled as a spring element using the spring constant for the static load, it is difficult to execute a simulation that matches the actual movement of the bush.

本発明の目的は、ブッシュ等の被測定物に加わる荷重と変位との関係を捉え、実際の被測定物の動作に整合する挙動シミュレーションモデルの創生を可能とした技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique that enables the creation of a behavior simulation model that captures the relationship between the load and displacement applied to an object to be measured such as a bush and matches the actual operation of the object to be measured. And

本発明は上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、被測定物に対し、所定の入力波で加振する加振ステップと、被測定物の荷重及び変位を検出する検出ステップと、荷重及び変位の関係について、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸の行列演算式を求める演算ステップとを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is, the present invention relates to the relationship between the vibration step for exciting the object to be measured with a predetermined input wave, the detection step for detecting the load and displacement of the object to be measured, and the load and displacement. And an arithmetic step for obtaining a six-axis matrix arithmetic expression composed of a direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the axis and the Z axis and a rotation direction around each axis.

このような構成とすることで、被測定物に加わる荷重と、その荷重による被測定物の変位との関係を6軸の行列演算式で表すことができ、被測定物に加わる荷重を考慮した適切なモデル特性の生成が可能となる。   By adopting such a configuration, the relationship between the load applied to the object to be measured and the displacement of the object to be measured due to the load can be expressed by a six-axis matrix arithmetic expression, taking into account the load applied to the object to be measured. Appropriate model characteristics can be generated.

また、本発明は、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸に対する被測定物の外力に対する力学的特性を示す係数行列を求めるモデル特性生成方法であり、前記6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を所定の入力波で加振する加振ステップと、前記加振時に前記6軸方向の荷重と前記4軸方向の変位とを測定する測定ステップと、前記6軸方向の荷重と前記4軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める解析ステップとを有することを特徴とする。
このような構成とすることで、前記4軸への加振による変位と、その結果生じる6軸方
向の荷重とが測定され、その変位と荷重との関係を示す係数行列を求めることができる。
前記モデル特性生成方法は、前記6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を組み合わせてなる3個の組み合わせの各々において得られる係数行列を組み合わせて前記6軸方向の荷重と6軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める合成ステップをさらに有するものでもよい。このような構成とすることで、4軸への加振による測定結果を組み合わせて、6軸方向の荷重と6軸方向の変位との関係を示す係数行列を求めることができる。
また、本発明は、被測定物に対して、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸を加振し、前記加振時に前記6軸方向の荷重と前記6軸方向の変位とを測定し、前記6軸方向の荷重と前記6軸方向の変位との関係を示す係数行列を求めることにより、被測定物の外力に対する力学的特性を示す係数行列を求める、そのようなモデル特性生成方法であってもよい。また、本発明は、そのような機能を実現するモデル解析装置であってもよい。本発明によれば、被測定物に対して、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸を略同時に加振し、前記6軸方向の荷重と前記6軸方向の変位とを測定し、前記6軸方向の荷重と前記6軸方向の変位との関係を示す係数行列を求めることができる。
前記モデル特性生成方法において、前記設計対象物がコンピュータ上の形状モデルで構成され、前記形状モデルが有限要素に分割され、前記加振ステップおよび測定ステップが、前記被測定物の物性情報に基づいて前記有限要素間の力学的関係が定義された、前記形状モデルに対して実行されるようにしてもよい。
このような構成とすることで、被測定物の加振状態を有限要素法によりシミュレーションした場合には、そのシミュレーションの結果から導き出される被測定物に加わる荷重と、その荷重による被測定物の変位との関係を6軸の行列演算式で表すことができ、被測定物の特性の変位依存性を考慮した適切なモデル特性の生成が可能となる。
Further, the present invention is directed to the external force of the object to be measured with respect to six axes including a direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis and a rotation direction around each axis. A model characteristic generation method for obtaining a coefficient matrix indicating a mechanical characteristic, and among the six axes, any four axes including three axes parallel to an X axis, a Y axis, and a Z axis are vibrated with a predetermined input wave. A coefficient indicating a relationship between the vibration step to be performed, a measurement step for measuring the load in the six-axis direction and the displacement in the four-axis direction during the vibration, and the load in the six-axis direction and the displacement in the four-axis direction And an analysis step for obtaining a matrix.
With such a configuration, the displacement due to the vibration to the four axes and the resulting load in the six axes are measured, and a coefficient matrix indicating the relationship between the displacement and the load can be obtained.
The model characteristic generation method combines coefficient matrices obtained in each of the three combinations obtained by combining any of the six axes including three axes parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis. And a synthesis step for obtaining a coefficient matrix indicating the relationship between the load in the six-axis direction and the displacement in the six-axis direction. With such a configuration, it is possible to obtain a coefficient matrix indicating the relationship between the load in the 6-axis direction and the displacement in the 6-axis direction by combining the measurement results obtained by exciting the 4-axis.
In addition, the present invention relates to the object to be measured, six axes comprising a direction parallel to the respective axes in a three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis, and a rotational direction around the respective axes. The 6-axis direction load and the 6-axis direction displacement are measured during the excitation, and a coefficient matrix indicating the relationship between the 6-axis direction load and the 6-axis direction displacement is obtained. Thus, such a model characteristic generation method may be used in which a coefficient matrix indicating a dynamic characteristic with respect to the external force of the object to be measured is obtained. Further, the present invention may be a model analysis device that realizes such a function. According to the present invention, with respect to the object to be measured, six axes comprising a direction parallel to the respective axes in a three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis, and a rotational direction around the respective axes. The six-axis direction load and the six-axis direction displacement are measured, and a coefficient matrix indicating the relationship between the six-axis direction load and the six-axis direction displacement can be obtained. .
In the model characteristic generation method, the design object is constituted by a shape model on a computer, the shape model is divided into finite elements, and the excitation step and the measurement step are based on physical property information of the object to be measured. It may be performed on the shape model in which a mechanical relationship between the finite elements is defined.
With this configuration, when the vibration state of the measurement object is simulated by the finite element method, the load applied to the measurement object derived from the simulation result and the displacement of the measurement object due to the load Can be expressed by a six-axis matrix calculation expression, and appropriate model characteristics can be generated in consideration of the displacement dependency of the characteristics of the object to be measured.

上記モデル特性生成方法において、被測定物は弾性部材であるように構成しても良い。   In the model characteristic generation method, the object to be measured may be an elastic member.

このような構成とすることで、荷重と変位との関係が一様ではない弾性部材の挙動シミュレーションモデルを適切に生成することが可能となる。更には、上記モデル特性生成方法において、前記弾性部材はブッシュであるように構成しても良い。   With such a configuration, it is possible to appropriately generate a behavior simulation model of an elastic member in which the relationship between the load and the displacement is not uniform. Furthermore, in the model characteristic generation method, the elastic member may be a bush.

また、本発明は、被測定物に対し、所定の入力波で加振する加振手段と、前記被測定物の荷重及び変位を測定する測定手段と、前記荷重及び変位の関係について、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸の行列演算式を求める解析手段とを備えることを特徴とするモデル特性生成装置であってもよい。
また、本発明は、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸に対する被測定物の外力に対する力学的特性を示す係数行列を求めるモデル特性生成装置であり、前記6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を所定の入力波で加振する加振手段と、前記加振時に前記6軸方向の荷重を測定する荷重測定手段と、前記加振時に前記4軸方向の変位を測定する変位測定手段と、前記6軸方向の荷重と前記4軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める解析手段とを有するモデル特性生成装置であってもよい。
また、本発明は、コンピュータに、以上のいずれかの機能を実現させるプログラムであってもよい。ここで、コンピュータは、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を所定の入力波で加振する加振手段と、前記加振時に前記6軸方向の荷重を測定する荷重測定手段と、前記加振時に前記4軸方向の変位を測定する変位測定手段とを備える装置に接続可能なものでよい。
また、前記コンピュータが前記設計対象物をコンピュータ上の形状モデルで構成し、前記形状モデルが有限要素に分割され、前記加振ステップおよび測定ステップが、前記被測定物の物性情報に基づいて前記有限要素間の力学的関係が定義された、前記形状モデルについて実行されるようにしてもよい。
また、本発明は、そのようなプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体でもよい。
ここで、コンピュータが読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータから読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータから取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R/W、DVD、DAT、8mmテープ、メモリカード等がある。
また、コンピュータに固定された記録媒体としてハードディスクやROM(リードオンリーメモリ)等がある。
Further, the present invention relates to a vibration means for vibrating a measured object with a predetermined input wave, a measuring means for measuring the load and displacement of the measured object, and the relationship between the load and displacement in the X axis. Analyzing means for obtaining a 6-axis matrix operation formula consisting of a direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the Y axis and the Z axis and a rotation direction around each axis. It may be a model characteristic generation device.
Further, the present invention is directed to the external force of the object to be measured with respect to six axes including a direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis and a rotation direction around each axis. A model characteristic generating apparatus for obtaining a coefficient matrix indicating a mechanical characteristic, and among the six axes, any four axes including three axes parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis are vibrated with a predetermined input wave. Excitation means, load measurement means for measuring the load in the six axes during the vibration, displacement measurement means for measuring the displacement in the four axes during the vibration, the load in the six axes, and the It may be a model characteristic generation device having analysis means for obtaining a coefficient matrix indicating a relationship with displacement in the four axial directions.
Further, the present invention may be a program that causes a computer to realize any one of the above functions. Here, the computer uses the X axis, the Y axis among the six axes including the direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis and the rotation direction around each axis. An excitation means for exciting any four axes including a shaft and three axes parallel to the Z axis with a predetermined input wave, a load measurement means for measuring a load in the six-axis direction during the excitation, and the excitation It may be connectable to an apparatus provided with a displacement measuring means for measuring the displacement in the four axial directions during shaking.
Further, the computer constitutes the design object by a shape model on the computer, the shape model is divided into finite elements, and the excitation step and the measurement step are performed based on the physical property information of the object to be measured. It may be performed on the shape model in which the mechanical relationship between elements is defined.
The present invention may also be a computer-readable recording medium that records such a program.
Here, the computer-readable recording medium refers to a recording medium that accumulates information such as data and programs by electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action and can be read from the computer. . Examples of such a recording medium that can be removed from the computer include a flexible disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R / W, a DVD, a DAT, an 8 mm tape, and a memory card.
Further, there are a hard disk, a ROM (read only memory), and the like as a recording medium fixed to the computer.

本発明によれば、被測定物に加わる荷重を考慮した適切な挙動シミュレーションモデルの創生が可能となる。   According to the present invention, it is possible to create an appropriate behavior simulation model in consideration of the load applied to the object to be measured.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」と称する)に係る挙動シミュレーションモデル創生システムについて説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されるものではない。   A behavior simulation model creation system according to the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure of the following embodiment is an illustration and this invention is not limited to the structure of embodiment.

図12に、本発明の実施形態に係る第1の挙動シミュレーションモデル創生システムの構成図を示す。図12に示す挙動シミュレーションモデル創生システム100は、被測定物であるゴム製のブッシュ等(以下、「測定部品」と称する、本発明の被測定物に相当)の挙動シミュレーションモデルを行列演算式として求めるものである。   FIG. 12 shows a configuration diagram of the first behavior simulation model creation system according to the embodiment of the present invention. The behavior simulation model creation system 100 shown in FIG. 12 is a matrix calculation formula for a behavior simulation model of a rubber bush or the like to be measured (hereinafter referred to as “measurement part”, which corresponds to the measurement object of the present invention). Is what you want.

この挙動シミュレーションモデル創生システム100は、加振部112(本は発明の加振手段に相当)を内蔵し、被測定物であるゴム製のブッシュ等に対し加振を行い、当該測定部品の荷重及び変位を検出する分力測定装置110と、この分力測定装置110により検出された測定部品の荷重及び変位のデータを記憶する荷重・変位データ記憶部120と、測定部品の荷重と変位との関係についての行列演算式を求める演算部130と、この演算部130により求められた行列演算式を記憶する行列演算式記憶部140とにより構成される。
このうち、荷重・変位データ記憶部120、演算部130、および行列演算式記憶部140は、不図示のCPU、メモリ、ハードディスク等を含むコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される。また、分力測定装置110は、不図示のインターフェースを介して、上記CPUと接続され、CPU上で実行されるコンピュータプログラムにより制御され、加振および測定を実行する。
This behavior simulation model creation system 100 includes a vibration unit 112 (this corresponds to the vibration unit of the present invention), and performs vibration on a rubber bush or the like to be measured. A component force measuring device 110 that detects a load and a displacement, a load / displacement data storage unit 120 that stores load and displacement data of the measurement component detected by the component force measuring device 110, and a load and displacement of the measurement component And a matrix operation expression storage unit 140 that stores the matrix operation expression obtained by the operation unit 130.
Among these, the load / displacement data storage unit 120, the calculation unit 130, and the matrix calculation formula storage unit 140 are realized by a computer program executed on a computer including a CPU, a memory, a hard disk, and the like (not shown). The component force measuring device 110 is connected to the CPU via an interface (not shown), and is controlled by a computer program executed on the CPU to perform vibration and measurement.

以下、挙動シミュレーションモデル創生システム100による挙動シミュレーションモデルの創生、及び、これに続く測定部品の挙動シミュレーションの動作について説明する。図13に、挙動シミュレーションモデルの創生及び挙動シミュレーションの動作のフローチャートを示す。   Hereinafter, the creation of a behavior simulation model by the behavior simulation model creation system 100 and the operation of the behavior simulation of the measurement component following this will be described. FIG. 13 shows a flowchart of behavior simulation model creation and behavior simulation operations.

まず、挙動シミュレーションの対象となる測定部品が選択され、分力測定装置110内の加振部112に配置される(S101)。   First, a measurement part to be subjected to behavior simulation is selected and placed on the vibration unit 112 in the component force measuring device 110 (S101).

分力測定装置110は、加振部112に測定部品が配置されると、当該加振部112を
駆動して所定の入力ランダム波により測定部品を加振する(S102)。加振部112は、測定部品について定められる互いに直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)の方向に移動することにより、測定部品をこれら3軸の方向に加振する。図14に、測定部品に加えられるX軸、Y軸、Z軸方向の荷重の一例を示す。同図に示すように、X軸、Y軸、Z軸の方向の荷重であるFx、Fy、Fzはランダム波となる。また、加振部112は、鉛直方向の軸を回転軸として回転することにより、測定部品を回転させる。すなわち、加振部112による加振では、測定部品に対して3軸の方向の加振と鉛直方向の周りの回転方向の加振との合計4軸の加振が行われる。なお、加振は略同時期に4軸に実施することもできるし、4軸各々について時間をずらせて行うことも可能である。
When the measurement component is arranged in the vibration unit 112, the component force measuring apparatus 110 drives the vibration unit 112 to vibrate the measurement component with a predetermined input random wave (S102). The vibration unit 112 vibrates the measurement component in the directions of these three axes by moving in the directions of three axes (X axis, Y axis, and Z axis) orthogonal to each other determined for the measurement component. FIG. 14 shows an example of loads in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions applied to the measurement component. As shown in the figure, Fx, Fy, and Fz, which are loads in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, are random waves. Further, the excitation unit 112 rotates the measurement component by rotating about the axis in the vertical direction as the rotation axis. That is, in the excitation by the excitation unit 112, a total of four axes of excitation in the direction of three axes and excitation in the rotational direction around the vertical direction are performed on the measurement component. It should be noted that the vibration can be performed on the four axes at substantially the same time, or can be performed by shifting the time for each of the four axes.

本実施形態では、測定対象物である測定部品の向きを変えて、X軸が鉛直方向のとき、Y軸が鉛直方向のとき、Z軸が鉛直方向のときのそれぞれについて加振が行われるようにすることで、測定部品のX軸、Y軸、Z軸のいずれについても、その軸の周りの回転方向の加振がなされるようにする。これにより、測定部品に対して、X軸、Y軸、Z軸と、これら各軸の周りの回転方向の合計6軸について加振が行われることになる。   In the present embodiment, the direction of the measurement component that is the object to be measured is changed, so that the vibration is performed when the X axis is in the vertical direction, when the Y axis is in the vertical direction, and when the Z axis is in the vertical direction. By doing so, the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the measurement component are excited in the rotational direction around the axis. As a result, the measurement component is vibrated on the X axis, the Y axis, the Z axis, and a total of six axes in the rotational direction around these axes.

そして、分力測定装置110(本発明の荷重測定手段および変位測定手段に相当)は、加振部112による加振が行われている状態で、内蔵する加速度ピックアップ(図示せず)、歪みセンサ(図示せず)等を用いて、測定部品の6軸のそれぞれの荷重と、その荷重による測定部品の6軸のそれぞれの変位のデータを検出する。分力測定装置110によって検出された測定部品の荷重及び変位のデータは、荷重・変位データ記憶部120に送られ、記憶される(S103)。   The component force measuring device 110 (corresponding to the load measuring means and the displacement measuring means of the present invention) is a state in which the vibration pickup unit 112 is vibrated, and a built-in acceleration pickup (not shown), strain sensor (Not shown) or the like is used to detect the respective loads of the six axes of the measurement component and the respective displacement data of the six axes of the measurement component due to the load. The load and displacement data of the measurement component detected by the component force measuring device 110 is sent to and stored in the load / displacement data storage unit 120 (S103).

次に、演算部130は、荷重・変位データ記憶部120に記憶された荷重データ及び変位データを読み出し、例えば、最小二乗法を用いて、挙動シミュレーションモデルとしての荷重と変位との関係についての6軸の行列演算式を求める(S104)。なお、本発明の実施において、この行列演算式を求める手順は、最小二乗法に限定されるものではない。すなわち、最小二乗法による計算に代えて、ニューラルネットワークによって算出するようにしてもよい。
ここで、測定部品の荷重に対応する6行1列の行列である荷重ベクトルF、測定部品の変位に対応する42行1列の行列である運動状態ベクトルD、荷重と変位との関係についての6行42列の6軸の行列である係数マトリクスH、及び、測定部品における摩擦等に対応する6行1列の行列である定数ベクトルbは、
(数1)
(6×1)= H(6×42)・D(42×1)+ b(6×1)
という関係がある。ここで、荷重ベクトルFは、X軸、Y軸、Z軸方向の荷重であるFx、Fy、Fz等を用いて、
(数2)
(6×1)=(Fx Fy Fz ・・・)T
で表され、運動状態ベクトルDは、変位δx、当該変位δxを微分して得られる速度、当該速度を微分して得られる加速度、変位δxのべき乗を用いて、
(数3)
D(42×1)=(δx・・・δx’・・・δx’’・・・δx2・・・δx3・・・δx4・・・δx5・・・)
で表される。ここに、δxは、X方向の変位、δx’は、X方向の速度、δx’’は、X方向の加速度であり、δx2等は、変位のべき乗の項である。演算部130は、上述した数1の関係により、6軸の行列である係数マトリクスHを求めることができる。このような関係式を求めることにより、従来、ブッシュ等の測定部品を単純な静荷重のばね定数によりモデル化していた場合と比較して、変位に対する高次の項を含めた運動状態ベクトルと荷重との関係を係数マトリクスHにより求めることができる。また、この関係式では、従来
、6軸の各々において、個々に変位と荷重の関係を求めていたのに対し、異方要素間の関係、例えば、X方向に平行な荷重と、X方向に平行な方向以外の変位(Y、Z方向に平行な変位、X、Y、Z軸の回りの回転方向の変位)との関係が係数マトリクスHにより数値化される。
Next, the calculation unit 130 reads the load data and the displacement data stored in the load / displacement data storage unit 120, and uses, for example, the least square method to calculate the relationship between the load and the displacement as a behavior simulation model. An axis matrix calculation formula is obtained (S104). In the implementation of the present invention, the procedure for obtaining the matrix arithmetic expression is not limited to the least square method. That is, instead of the calculation by the least square method, the calculation may be performed by a neural network.
Here, a load vector F which is a 6 × 1 matrix corresponding to the load of the measurement component, a motion state vector D which is a 42 × 1 matrix corresponding to the displacement of the measurement component, and the relationship between the load and the displacement A coefficient matrix H, which is a 6-axis by 42-column 6-axis matrix, and a constant vector b, which is a 6-by-1 matrix corresponding to friction and the like in the measurement component,
(Equation 1)
F (6 × 1) = H (6 × 42)・ D (42 × 1) + b (6 × 1)
There is a relationship. Here, the load vector F uses Fx, Fy, Fz, etc., which are loads in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions,
(Equation 2)
F (6 × 1) = (Fx Fy Fz ...) T
The motion state vector D is represented by the displacement δx, the speed obtained by differentiating the displacement δx, the acceleration obtained by differentiating the speed, and the power of the displacement δx,
(Equation 3)
D (42 × 1) = (δx ... δx '... δx''... δx 2 ... δx 3 ... δx 4 ... δx 5 ...)
It is represented by Here, δx is a displacement in the X direction, δx ′ is a velocity in the X direction, δx ″ is an acceleration in the X direction, δx 2 and the like are terms of a power of displacement. The arithmetic unit 130 can obtain a coefficient matrix H that is a six-axis matrix based on the relationship of Equation 1 described above. By obtaining such a relational expression, compared to the conventional case where a measuring part such as a bush is modeled by a simple spring constant of a static load, the motion state vector and load including a higher-order term for the displacement are compared. With the coefficient matrix H. Also, in this relational expression, the relationship between the displacement and the load is conventionally obtained for each of the six axes, whereas the relationship between the anisotropic elements, for example, the load parallel to the X direction and the X direction A relationship with a displacement other than the parallel direction (a displacement parallel to the Y and Z directions, a displacement in the rotational direction around the X, Y, and Z axes) is quantified by the coefficient matrix H.

以下、挙動シミュレーションモデルとしての荷重と変位との関係についての6軸の行列である係数マトリクスHの導出の一例について説明する。なお、以下においては、説明の簡単のため、係数マトリクスHが6行6列の行列、運動状態ベクトルDが6行1列の行列であり、定数ベクトルbが存在しない場合を例に説明する。   Hereinafter, an example of derivation of the coefficient matrix H that is a six-axis matrix regarding the relationship between the load and the displacement as the behavior simulation model will be described. In the following, for the sake of simplicity of explanation, an example will be described in which the coefficient matrix H is a 6 × 6 matrix, the motion state vector D is a 6 × 1 matrix, and the constant vector b does not exist.

図15に、測定部品であるブッシュを示す。同図に示すブッシュ300において、X軸、Y軸、Z軸の方向と、これらX軸、Y軸、Z軸の周りの回転方向の合計6軸についての荷重及び変位が得られることにより、係数マトリクスHが求まる。   FIG. 15 shows a bush which is a measurement part. In the bush 300 shown in the figure, the load and displacement are obtained for a total of six axes in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions and the rotational directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis. A matrix H is obtained.

具体的には、X軸、Y軸、Z軸の方向と、これらX軸、Y軸、Z軸の周りの回転方向の6軸について、荷重をそれぞれFx、Fy、Fz、Mx、My、Mzとし、変位をそれぞれDx、Dy、Dz、Ax、Ay、Azとすると、上述した数1に基づいて、運動状態ベクトルDを求めるための式は、図16(a)に示すように係数マトリクスHの逆行列を用いた式で表され、荷重ベクトルFを求めるための式は、図16(a)に示すように係数マトリクスHの逆行列の更に逆行列、すなわち、係数マトリクスHを用いた式で表される。従って、X軸、Y軸、Z軸の方向と、これらX軸、Y軸、Z軸の周りの回転方向の6軸について、荷重及び変位の複数の測定値を得て、図16(a)の式や図16(b)の式から最小二乗法、ニューラルネットワーク等により係数マトリクスHを求めればよい。   Specifically, the load is set to Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz for the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions and the six rotation axes around the X-axis, Y-axis, and Z-axis, respectively. Assuming that the displacements are Dx, Dy, Dz, Ax, Ay, and Az, respectively, the equation for obtaining the motion state vector D based on the above equation 1 is a coefficient matrix H as shown in FIG. As shown in FIG. 16A, the equation for obtaining the load vector F is a further inverse matrix of the inverse matrix of the coefficient matrix H, that is, an expression using the coefficient matrix H. It is represented by Accordingly, a plurality of measured values of load and displacement are obtained for the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and the six rotation axes around the X-axis, Y-axis, and Z-axis. The coefficient matrix H may be obtained by the least square method, a neural network, or the like from the above equation or the equation in FIG.

しかしながら、上述したように、分力測定装置110内の加振部112は、1回の加振において、X軸、Y軸、Z軸の方向の加振と、鉛直方向の周りの回転の加振との合計4軸の加振しか行うことができない。このため、測定部品であるブッシュ300の向きを変えて、3回の加振が行われるようにすることで、X軸、Y軸、Z軸の方向と、これらX軸、Y軸、Z軸の周りの回転方向との6軸について、荷重及び変位が得られるようにする。   However, as described above, the excitation unit 112 in the component force measuring device 110 can apply excitation in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions and rotation around the vertical direction in one excitation. Only a total of 4 axes of vibration can be performed. For this reason, by changing the direction of the bushing 300 as the measurement component so that the vibration is performed three times, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and these X-axis, Y-axis, and Z-axis The load and displacement are obtained with respect to the six axes with the rotation direction around.

すなわち、まず、図17に示すように、X軸が鉛直方向となるようにブッシュ300が加振部112に配置され、ブッシュのX軸、Y軸、およびZ軸に平行な方向と、X軸回りの回転方向の4軸が加振される。この加振時に、6軸のそれぞれの方向の荷重Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mzと、6軸のうちX軸、Y軸、Z軸の方向と、X軸の周りの回転方向の4軸の変位Dx、Dy、Dz、Axとが分力測定装置110によって検出される。そして、演算部130は、図18に示すように、係数マトリクスHの1行目から4行目によって構成される4行6列の係数行列を用いた式に、これら荷重Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mzと変位Dx、Dy、Dz、Axとを代入することにより、係数マトリクスHの1行目から4行目の係数を最小二乗法、ニューラルネットワーク等により求める(この処理を実行する演算部130が解析手段に相当する)。   That is, first, as shown in FIG. 17, the bush 300 is disposed in the vibration portion 112 so that the X axis is in the vertical direction, and the direction parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis of the bush, Four axes in the direction of rotation are vibrated. During this excitation, the loads Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz in the respective directions of the six axes, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the six axes, and the rotational directions around the X-axis The four-axis displacements Dx, Dy, Dz, and Ax are detected by the component force measuring device 110. Then, as shown in FIG. 18, the calculation unit 130 converts these loads Fx, Fy, Fz, and the like into an equation using a coefficient matrix of 4 rows and 6 columns composed of the first row to the fourth row of the coefficient matrix H. By substituting Mx, My, Mz and displacements Dx, Dy, Dz, Ax, the coefficients in the first to fourth lines of the coefficient matrix H are obtained by the least square method, a neural network, or the like (this processing is executed). The calculation unit 130 corresponds to an analysis unit).

次に、図19に示すように、Y軸が鉛直方向となるようにブッシュ300が加振部112に配置され、加振される。この加振により、6軸のそれぞれの方向の荷重Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mzと、6軸のうちX軸、Y軸、Z軸の方向と、Y軸の周りの回転方向の4軸の変位Dx、Dy、Dz、Ayとが分力測定装置110によって検出される。そして、演算部130は、図20に示すように、係数マトリクスHの1行目から3行目と5行目とによって構成される4行6列の係数行列を用いた式に、これら荷重Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mzと変位Dx、Dy、Dz、Ayとの測定値を代入することにより、係数マトリクスHの1行目から3行目の係数と5行目の係数とを最小二乗法、ニューラルネットワーク等で求める。なお、ここで求まる係数マトリクスHの1行目から3行目の係
数は、上述したX軸が鉛直方向となる場合に求まる係数と測定誤差の範囲でほぼ同一である。
Next, as shown in FIG. 19, the bush 300 is arranged in the vibration unit 112 so that the Y axis is in the vertical direction, and is vibrated. By this vibration, the loads Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz in the respective directions of the six axes, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the six axes, and the rotational directions around the Y-axis The four-axis displacements Dx, Dy, Dz, and Ay are detected by the component force measuring device 110. Then, as shown in FIG. 20, the calculation unit 130 converts these loads Fx into an equation using a coefficient matrix of 4 rows and 6 columns composed of the first row to the third row and the fifth row of the coefficient matrix H. , Fy, Fz, Mx, My, Mz and displacements Dx, Dy, Dz, Ay are substituted to obtain the coefficients of the first to third lines and the fifth line of the coefficient matrix H. Obtained by least square method, neural network, etc. Note that the coefficients in the first to third lines of the coefficient matrix H obtained here are substantially the same as the coefficients obtained when the X-axis is in the vertical direction, in the range of measurement errors.

更に、図21に示すように、Z軸が鉛直方向となるようにブッシュ300が加振部112に配置され、加振される。この加振により、6軸のそれぞれの方向の荷重Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mzと、6軸のうちX軸、Y軸、Z軸の方向と、Z軸の周りの回転方向の4軸の変位Dx、Dy、Dz、Azとが分力測定装置110によって検出される。そして、演算部130は、図22に示すように、係数マトリクスHの1行目から3行目と6行目とによって構成される4行6列の係数行列を用いた式に、これら荷重Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mzと変位Dx、Dy、Dz、Azとを代入することにより、係数マトリクスHの1行目から3行目の係数と6行目の係数とを最小二乗法、ニューラルネットワーク等で求める。なお、ここで求まる係数マトリクスHの1行目から3行目の係数は、上述したX軸が鉛直方向となる場合及びY軸が鉛直方向となる場合に求まる係数と測定誤差の範囲でほぼ同一である。   Further, as shown in FIG. 21, the bush 300 is arranged in the vibration unit 112 so that the Z-axis is in the vertical direction, and is vibrated. By this vibration, the loads Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz in the respective directions of the six axes, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the six axes, and the rotational directions around the Z-axis The four-axis displacements Dx, Dy, Dz, and Az are detected by the component force measuring device 110. Then, as shown in FIG. 22, the calculation unit 130 converts these loads Fx into an equation using a coefficient matrix of 4 rows and 6 columns composed of the first row to the third row and the sixth row of the coefficient matrix H. , Fy, Fz, Mx, My, Mz and displacements Dx, Dy, Dz, Az are substituted to obtain the coefficients of the first to third lines and the sixth line of the coefficient matrix H as the least square method. Calculate with a neural network. Note that the coefficients in the first to third lines of the coefficient matrix H obtained here are substantially the same as the coefficients obtained when the X axis is in the vertical direction and the Y axis is in the vertical direction, in the range of measurement errors. It is.

なお、高次項、微分項等を追加し、係数マトリクスHを構成する係数の数を増やすことにより、より正確な挙動シミュレーションモデルを表す係数マトリクスHの導出が可能となる。   By adding higher order terms, differential terms, etc. and increasing the number of coefficients constituting the coefficient matrix H, it is possible to derive a more accurate coefficient matrix H that represents a behavior simulation model.

再び、図13に戻って説明する。演算部130によって求められた、挙動シミュレーションモデルとしての荷重と変位との関係についての6軸の行列演算式は、行列演算式記憶部140に送られ、記憶される(S105、この処理を実行する演算部130が合成手段に相当する)。   Returning to FIG. 13, the description will be continued. The six-axis matrix calculation formula regarding the relationship between the load and the displacement as the behavior simulation model obtained by the calculation unit 130 is sent to and stored in the matrix calculation formula storage unit 140 (S105, this processing is executed). The calculation unit 130 corresponds to a combining unit).

その後は、この6軸の行列演算式を用いたシミュレーションが行われる。すなわち、図示しないシミュレーション装置は、行列演算式記憶部140に記憶された6軸の行列演算式を読み出し、汎用有限要素法プログラムのユーザ定義要素形式に設定し(S106)、この汎用有限要素法プログラムを実行し、測定部品を含む構造についてのシミュレーションを行う(S107)。具体的には、ブッシュ部分を上記測定結果の解析に基づいて得られた係数行列の特性を有するばね要素で記述し、ブッシュ以外の車両部分(本体側と、本体側にブッシュで接続されるサスペンション側)を有限要素に分割し、車両全体の剛性がシミュレートされる。   Thereafter, a simulation is performed using the six-axis matrix arithmetic expression. That is, the simulation apparatus (not shown) reads out the six-axis matrix arithmetic expression stored in the matrix arithmetic expression storage unit 140, sets it to the user-defined element format of the general-purpose finite element method program (S106), and this general-purpose finite element method program To perform a simulation of the structure including the measurement component (S107). Specifically, the bush portion is described by a spring element having the characteristics of the coefficient matrix obtained based on the analysis of the measurement result, and the vehicle portion other than the bush (the main body side and the suspension connected to the main body side by the bush) Side) is divided into finite elements, and the rigidity of the entire vehicle is simulated.

このように、挙動シミュレーションモデル創生システム100は、測定部品に対し、所定の入力ランダム波で加振して、その測定部品の荷重及び変位を検出し、これら荷重及び変位の関係についての6軸の行列演算式を挙動シミュレーションモデルとして求める。従って、測定部品に加わる荷重および荷重と変位との関係を従来よりも正確に反映した適切な挙動シミュレーションモデルの創生が可能となる。特に、測定部品がゴム等の弾性部材である場合には、荷重によって変形しやすいため、荷重と変位との関係を考慮することにより、より適切な挙動シミュレーションモデルを創生することが可能となる。
すなわち、挙動シミュレーションモデル創生システム100は、変位に対する高次の項を含めた運動状態ベクトルと荷重との関係を係数マトリクスHにより求めて測定部品をモデル化することができる。また、挙動シミュレーションモデル創生システム100は、異方向特性、例えば、X方向に平行な荷重と、X方向に平行な方向以外の変位(Y、Z方向に平行な変位、X、Y、Z軸の回りの回転方向の変位)との関係を係数マトリクスHにより求めて測定部品をモデル化することができる。Y、Z方向に平行な方向、およびX、Y、Z軸回りの回転についても同様である。
In this way, the behavior simulation model creation system 100 vibrates the measurement component with a predetermined input random wave, detects the load and displacement of the measurement component, and determines six axes about the relationship between the load and displacement. Is calculated as a behavior simulation model. Therefore, it is possible to create an appropriate behavior simulation model that reflects the load applied to the measurement component and the relationship between the load and the displacement more accurately than in the past. In particular, when the measurement component is an elastic member such as rubber, it is easily deformed by a load. Therefore, a more appropriate behavior simulation model can be created by considering the relationship between the load and the displacement. .
That is, the behavior simulation model creation system 100 can model the measurement component by obtaining the relationship between the motion state vector including a higher-order term for the displacement and the load using the coefficient matrix H. The behavior simulation model creation system 100 also has different characteristics, for example, a load parallel to the X direction and a displacement other than a direction parallel to the X direction (displacement parallel to the Y and Z directions, X, Y, and Z axes). And the measurement component can be modeled by obtaining the relationship with the coefficient matrix H. The same applies to rotation in the direction parallel to the Y and Z directions and around the X, Y and Z axes.

なお、上記実施形態では、ブッシュのX軸、Y軸、およびZ軸の3つの座標軸に平行な方向の加振と、1つの固定軸、例えば、鉛直方向(例えば、ブッシュのX軸方向)の周り
の回転の加振とを実行した。そして、この加振時に、6軸のそれぞれの方向の荷重Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mzと、6軸のうちX軸、Y軸、Z軸に平行な方向および鉛直方向(例えば、ブッシュのX軸方向)の周りの回転からなる4軸の変位Dx、Dy、Dz、Axとを分力測定装置110によって検出した。そして、その測定結果により、係数マトリクスHの対応部分の係数を求めた。
同様に、ブッシュの向きを変え、このようなX軸周りの加振に代えてY軸周りに加振し、係数マトリクスHの対応部分の係数を求めた。さらに、ブッシュの向きを変え、Y軸周りの加振に代えてZ軸周りに加振することで係数マトリクスHの対応部分の係数を求めた。このようにして、異なる3組の4軸に対する測定を行い、係数マトリクスHの部分マトリクスを求め、これらの部分マトリクスを組み合わせることで、係数マトリクスHを求めた。
しかし、本発明の実施はこのような部分的な方向の加振と測定とを組み合わせる手順には限定されない。例えば、X軸、Y軸、Z軸に平行な方向の加振と、これらの軸と所定の傾きを持つ他の2軸に平行な加振と、鉛直方向(例えば、X軸方向に一致)の周りの加振とを、加振部を通じてブッシュに加え、その6軸方向(X軸、Y軸、Z軸、および他の2軸に平行な成分、および鉛直軸周り)の変位と加速度との関係を求めればよい。さらに、これら6軸の方向の成分をX軸、Y軸、Z軸に平行な方向の成分と、X軸、Y軸、Z軸周りの成分とに座標変換し、その変位と加速度との関係から係数マトリクスHを求めればよい。
また、例えば、6軸方向の加振(X軸、Y軸、Z軸の方向の加振およびその各軸の周りの加振)を略同時に実行し、6軸方向の変位と加速度を測定し、1回の測定で係数マトリクスHを求めるようにしてもよい。
そのため、回転方向して、1つの軸に固定されるのではなく、X軸、Y軸、Z軸の周りの回転成分が時間とともに擬似的にランダムに変動する回転運動を発生させればよい。そのため、例えば、図17に示したような加振において、図中でX軸(鉛直方向の軸)の周りの加振として示される回転運動の回転軸をX軸周りに固定せず、回転軸を(δx、δy、δz)で示されるランダムな方向に移動すればよい。
したがって、加振部は、回転軸周りの加振を実行する第1の回動部と、その回転軸そのものを所定の支点周りに回動する第2の回動部とを設ければよい。このような構成により、そのような回転軸を前記支点周りに揺動させてもよい。そのような回転軸を所定の支点周りに旋回させて、回転軸の先端を円運動させてもよい。さらに、前記支点周りの回動時に、その旋回面(または揺動時に第1の回動部の回転軸がなす揺動面)の傾きを変動させる、第3の動力源を設けてもよい。第3の動力源は、上記第1の回動部の回転軸を旋回面に対して略直交する方向に回動するように構成すればよい。
また、この場合の変位の測定としては、ブッシュに予め6軸方向の歪みセンサを設けておけばよい。この場合、上記第1の回動部、第2の回動部、および(または)第3の回動部の回動によりブッシュの向き自体が刻々変化するため、各歪みセンサの測定方向がそれぞれX軸、Y軸、Z軸に一致するタイミングをブッシュの回動運動(第1の回動部から第3の回動部の回動状態)から検知し、そのタイミングで各軸に平行な方向および各軸周りの変位を測定すればよい。また、各加速度ピックアップの測定方向がそれぞれX軸、Y軸、Z軸に一致するタイミングをブッシュの回動運動から検知し、そのタインミングで各軸に平行な方向および各軸の周りの加速度を測定すればよい。
ところで、上述した挙動シミュレーションモデル創生システム100は、実際に測定部品を加振して、その測定部品の荷重及び変位を検出したが、シミュレーションにより測定部品の荷重及び変位を推定するようにしても良い。
In the above-described embodiment, vibration in a direction parallel to the three coordinate axes of the bush, the X axis, the Y axis, and the Z axis, and one fixed axis, for example, a vertical direction (for example, the X axis direction of the bush) The rotation of the surrounding rotation was performed. During this vibration, the loads Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz in the respective directions of the six axes, the directions parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis among the six axes, and the vertical direction (for example, Four-axis displacements Dx, Dy, Dz, Ax consisting of rotation around the bush (X-axis direction) were detected by the component force measuring device 110. And the coefficient of the corresponding part of the coefficient matrix H was calculated | required from the measurement result.
Similarly, the direction of the bush was changed, and instead of such excitation around the X axis, excitation was performed around the Y axis, and the coefficient of the corresponding portion of the coefficient matrix H was obtained. Further, the coefficient of the corresponding portion of the coefficient matrix H was obtained by changing the direction of the bush and oscillating around the Z axis instead of oscillating around the Y axis. In this way, measurement was performed on three different sets of four axes, a partial matrix of the coefficient matrix H was obtained, and the coefficient matrix H was obtained by combining these partial matrices.
However, the implementation of the present invention is not limited to a procedure that combines such partial direction excitation and measurement. For example, excitation in directions parallel to the X axis, Y axis, and Z axis, excitation in parallel to these two axes having a predetermined inclination with these axes, and vertical direction (for example, coincident with the X axis direction) Is applied to the bush through the excitation unit, and the displacement and acceleration in the six-axis directions (X-axis, Y-axis, Z-axis, and other components parallel to the other two axes and the vertical axis) Find the relationship. Furthermore, these 6-axis components are transformed into components parallel to the X, Y, and Z axes and components around the X, Y, and Z axes, and the relationship between the displacement and acceleration. The coefficient matrix H may be obtained from
In addition, for example, 6-axis vibration (X-axis, Y-axis, Z-axis vibration and vibration around each axis) is executed almost simultaneously, and the displacement and acceleration in 6-axis direction are measured. The coefficient matrix H may be obtained by one measurement.
Therefore, instead of being fixed to a single axis in the rotational direction, it is only necessary to generate a rotational motion in which the rotational components around the X, Y, and Z axes vary pseudo-randomly with time. Therefore, for example, in the excitation as shown in FIG. 17, the rotation axis of the rotary motion shown as the excitation around the X axis (vertical axis) in the figure is not fixed around the X axis, and the rotation axis May be moved in a random direction indicated by (δx, δy, δz).
Therefore, the excitation unit may be provided with a first rotation unit that performs excitation around the rotation axis and a second rotation unit that rotates the rotation axis itself around a predetermined fulcrum. With such a configuration, such a rotation shaft may be swung around the fulcrum. Such a rotating shaft may be swung around a predetermined fulcrum, and the tip of the rotating shaft may be moved circularly. Furthermore, a third power source that varies the inclination of the turning surface (or the swinging surface formed by the rotation shaft of the first rotating unit when swinging) when rotating around the fulcrum may be provided. What is necessary is just to comprise a 3rd power source so that the rotating shaft of a said 1st rotation part may be rotated in the direction substantially orthogonal to a turning surface.
In this case, the displacement may be measured by providing a six-axis strain sensor on the bush in advance. In this case, since the direction of the bush itself changes every moment due to the rotation of the first rotation unit, the second rotation unit, and / or the third rotation unit, the measurement directions of the respective strain sensors are respectively changed. The timing that coincides with the X axis, Y axis, and Z axis is detected from the rotating motion of the bush (the rotating state of the first rotating portion to the third rotating portion), and the direction parallel to each axis at that timing What is necessary is just to measure the displacement around each axis. In addition, the timing when the measurement direction of each acceleration pickup coincides with the X, Y, and Z axes is detected from the rotational movement of the bush, and the acceleration parallel to each axis and the acceleration around each axis is measured by the timing. do it.
Incidentally, the behavior simulation model creation system 100 described above actually vibrates the measurement component and detects the load and displacement of the measurement component. However, the load and displacement of the measurement component may be estimated by simulation. good.

図23に、本発明の実施形態に係る第2の挙動シミュレーションモデル創生システムの構成図を示す。図23に示す挙動シミュレーションモデル創生システム200は、上述したシミュレーションモデル創生システム100と同様、被測定物であるゴム製のブッシュ等の測定部品の挙動シミュレーションモデルを行列演算式として求めるものである。   FIG. 23 shows a configuration diagram of a second behavior simulation model creation system according to the embodiment of the present invention. Similar to the simulation model creation system 100 described above, the behavior simulation model creation system 200 shown in FIG. 23 obtains a behavior simulation model of a measurement part such as a rubber bush as a measurement object as a matrix operation expression. .

この挙動シミュレーションモデル創生システム200は、測定部品の加振状態のシミュレーションを行い、推定荷重及び推定変位を検出する加振状態シミュレーション部210と、物性情報としての測定部品の材料の特性データを記憶する材料特性データベース(DB)212と、加振状態シミュレーション部210により検出された測定部品の推定荷重及び推定変位のデータを記憶する荷重・変位データ記憶部220と、測定部品の推定荷重と推定変位との関係についての行列演算式を求める演算部230と、この演算部230により求められた行列演算式を記憶する記憶部240とにより構成される。   The behavior simulation model creation system 200 performs simulation of the vibration state of the measurement part, and stores the vibration state simulation unit 210 that detects the estimated load and the estimated displacement, and the characteristic data of the material of the measurement part as physical property information. Material property database (DB) 212, load / displacement data storage unit 220 for storing estimated load and estimated displacement data of the measurement component detected by the vibration state simulation unit 210, and estimated load and estimated displacement of the measurement component And a storage unit 240 for storing the matrix operation expression obtained by the operation unit 230.

以下、挙動シミュレーションモデル創生システム200による挙動シミュレーションモデルの創生、及び、これに続く測定部品の挙動シミュレーションの動作について説明する。図24に、挙動シミュレーションモデルの創生及び挙動シミュレーションの動作のフローチャートを示す。   Hereinafter, the creation of a behavior simulation model by the behavior simulation model creation system 200 and the subsequent behavior simulation operation of the measurement component will be described. FIG. 24 shows a flowchart of behavior simulation model creation and behavior simulation operations.

まず、加振状態シミュレーション部210は、作業者の操作指示等に応じて、挙動シミュレーションの対象となる測定部品の形状の3次元(3D)CAD(Computer Aided Design)データを作成する(S201)。次に、加振状態シミュレーション部210は、市販の有限要素法モデル作成のソフトウェアを実行する。このソフトウェアの実行により、加振状態シミュレーション部210は、3DCADデータで表される解析対象物をメッシュに分割し、更に各メッシュについて、有限要素法モデルを作成する(S202)。   First, the vibration state simulation unit 210 creates three-dimensional (3D) CAD (Computer Aided Design) data of the shape of a measurement part to be subjected to behavior simulation in accordance with an operator's operation instruction or the like (S201). Next, the vibration state simulation unit 210 executes commercially available software for creating a finite element method model. By executing this software, the vibration state simulation unit 210 divides the analysis object represented by the 3D CAD data into meshes, and further creates a finite element method model for each mesh (S202).

次に、加振状態シミュレーション部210は、市販の有限要素解析のソフトウェアを実行する。このソフトウェアの実行により、加振状態シミュレーション部210は、材料特性データベース212に記憶された、測定部品の材料に対応する特性データと、有限要素法モデルのデータとを利用し、所定の入力ランダム波により測定部品を加振した状態のシミュレーションを行う(S203)。   Next, the vibration state simulation unit 210 executes commercially available software for finite element analysis. By executing this software, the vibration state simulation unit 210 uses the characteristic data corresponding to the material of the measurement part and the data of the finite element method model stored in the material characteristic database 212 to generate a predetermined input random wave. A simulation of the state in which the measurement component is vibrated is performed (S203).

更に、加振状態シミュレーション部210は、この加振状態のシミュレーションの結果に基づいて、測定部品の6軸のそれぞれの荷重の推定値(以下、「推定荷重」と称する)と、その荷重による測定部品の6軸のそれぞれの変位の推定値(以下、「推定変位」と称する)のデータを検出する。加振状態シミュレーション部210によって検出された測定部品の推定荷重及び推定変位のデータは、荷重・変位データ220に送られ、記憶される(S204)。   Further, the vibration state simulation unit 210, based on the result of the vibration state simulation, estimates the load of each of the six axes of the measurement component (hereinafter referred to as “estimated load”) and the measurement based on the load. Data of estimated values (hereinafter referred to as “estimated displacements”) of displacements of the six axes of the part is detected. The estimated load and estimated displacement data of the measurement component detected by the vibration state simulation unit 210 is sent to and stored in the load / displacement data 220 (S204).

その後は、図13のS104以降と同様の動作が行われる。すなわち、演算部230は、荷重・変位データ記憶部220に記憶された推定荷重データ及び推定変位データを読み出し、最小二乗法、ニューラルネットワーク等を用いて、挙動シミュレーションモデルとしての推定荷重と推定変位との関係についての6軸の行列演算式を求める(S205)。具体的な6軸の行列演算式の導出方法は、図13のS104と同様である。演算部230によって求められた、挙動シミュレーションモデルとしての推定荷重と推定変位との関係についての6軸の行列演算式は、行列演算式記憶部240に送られ、記憶される(S206)。   Thereafter, the same operations as those after S104 in FIG. 13 are performed. That is, the calculation unit 230 reads the estimated load data and the estimated displacement data stored in the load / displacement data storage unit 220, and uses the least square method, a neural network, or the like to estimate the estimated load and the estimated displacement as a behavior simulation model. A six-axis matrix calculation formula for the relationship is obtained (S205). A specific method for deriving a 6-axis matrix calculation formula is the same as S104 in FIG. The six-axis matrix calculation formula regarding the relationship between the estimated load and the estimated displacement as the behavior simulation model obtained by the calculation unit 230 is sent to and stored in the matrix calculation formula storage unit 240 (S206).

次に、図示しないシミュレーション装置は、行列演算式記憶部240に記憶された6軸の行列演算式を読み出し、汎用有限要素法プログラムのユーザ定義要素形式に設定し(S207)、この汎用有限要素法プログラムを実行し、測定部品を含む構造についてのシミュレーションを行う(S208)。   Next, the simulation apparatus (not shown) reads out the 6-axis matrix arithmetic expression stored in the matrix arithmetic expression storage unit 240 and sets it in the user-defined element format of the general-purpose finite element method program (S207). The program is executed, and a simulation for the structure including the measurement component is performed (S208).

このように、挙動シミュレーションモデル創生システム200は、測定部品の加振状態のシミュレーションを行って、その測定部品の推定荷重及び推定変位を検出し、これら推
定荷重及び推定変位の関係についての6軸の行列演算式を挙動シミュレーションモデルとして求める。従って、測定部品が存在しない場合においても、挙動シミュレーションモデル創生システム100と同様、その測定部品に加わる荷重を考慮した適切な挙動シミュレーションモデルの創生が可能となる。
また、ブッシュは、車両内で多数使用されるものであるため、ブッシュを含めて車両全体を有限要素に分割してシミュレーションする場合と比較して、計算量を低減し、CPU負荷を軽減できる。
As described above, the behavior simulation model creation system 200 performs the simulation of the vibration state of the measurement component, detects the estimated load and the estimated displacement of the measurement component, and has six axes about the relationship between the estimated load and the estimated displacement. Is calculated as a behavior simulation model. Accordingly, even when there is no measurement part, as in the behavior simulation model creation system 100, it is possible to create an appropriate behavior simulation model in consideration of the load applied to the measurement part.
Further, since many bushes are used in the vehicle, the amount of calculation can be reduced and the CPU load can be reduced as compared with the case where the entire vehicle including the bushes is divided into finite elements for simulation.

被測定物に加わる荷重を考慮した適切な挙動シミュレーションモデルの創生が行われるため、特に被測定物が荷重によって変形しやすい弾性部材である場合には、より適切な挙動シミュレーションモデルを創生することが可能となる。   Since an appropriate behavior simulation model is created in consideration of the load applied to the object to be measured, a more appropriate behavior simulation model is created especially when the object to be measured is an elastic member that is easily deformed by the load. It becomes possible.

ブッシュ500の上方断面図である。3 is an upper cross-sectional view of a bush 500. FIG. ブッシュ500の中実方向の入力特性を示す図である。It is a figure which shows the input characteristic of the solid direction of the bush. ブッシュ500のすぐり方向の入力特性を示す図である。It is a figure which shows the input characteristic of the right direction of the bush. ブッシュ500の中間方向の入力特性を示す図である。It is a figure which shows the input characteristic of the intermediate direction of the bush. ブッシュ対策前のハンドルの回転加速度のシミュレーション結果と実測値を示す図である。It is a figure which shows the simulation result and measured value of the rotational acceleration of the handle | steering-wheel before a bush countermeasure. ブッシュ対策後のハンドルの回転加速度のシミュレーション結果と実測値を示す図である。It is a figure which shows the simulation result and measured value of the rotational acceleration of the handle | steering-wheel after a bush countermeasure. ブッシュ対策後の各ばね定数に対応するハンドルの回転加速度のシミュレーション結果と実測値を示す図である。It is a figure which shows the simulation result and measured value of the rotational acceleration of a handle | steering-wheel corresponding to each spring constant after a bush countermeasure. 予め負荷をかけておいた場合のハンドルの回転加速度の第1のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the 1st simulation result of the rotational acceleration of a steering wheel when loaded beforehand. 予め負荷をかけておいた場合のハンドルの回転加速度の第2のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the 2nd simulation result of the rotational acceleration of a steering wheel when loaded beforehand. 形状が複雑なブッシュ500の側方断面図である。It is side sectional drawing of the bush 500 with a complicated shape. 設計諸元弾性主軸と実測弾性主軸との対応を示す図である。It is a figure which shows a response | compatibility with a design specification elastic principal axis and a measurement elastic principal axis. 本発明の実施の形態に係る第1の挙動シミュレーションモデル創生システム100の構成図である。1 is a configuration diagram of a first behavior simulation model creation system 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施の形態に係る第1の挙動シミュレーションモデル創生システム100による挙動シミュレーションモデルの創生及びその後の挙動シミュレーションの動作のフローチャートである。It is a flowchart of operation | movement of creation of the behavior simulation model by the 1st behavior simulation model creation system 100 which concerns on embodiment of this invention, and subsequent behavior simulation. 測定部品に加わる荷重の時間経過を示す図である。It is a figure which shows the time passage of the load added to a measurement component. 測定部品であるブッシュ300の外観図である。It is an external view of the bush 300 which is a measurement component. 運動状態ベクトルD及び荷重ベクトルFを求めるための式を示す図である。It is a figure which shows the type | formula for calculating | requiring the motion state vector D and the load vector F. FIG. ブッシュ300の第1の配置状態を示す図である。It is a figure which shows the 1st arrangement | positioning state of the bush. 第1の配置状態における運動状態ベクトルDを求めるための式を示す図である。It is a figure which shows the type | formula for calculating | requiring the motion state vector D in a 1st arrangement | positioning state. ブッシュ300の第2の配置状態を示す図である。It is a figure which shows the 2nd arrangement | positioning state of the bush. 第2の配置状態における運動状態ベクトルDを求めるための式を示す図である。It is a figure which shows the type | formula for calculating | requiring the motion state vector D in a 2nd arrangement | positioning state. ブッシュ300の第3の配置状態を示す図である。It is a figure which shows the 3rd arrangement | positioning state of the bush. 第3の配置状態における運動状態ベクトルDを求めるための式を示す図である。It is a figure which shows the type | formula for calculating | requiring the motion state vector D in a 3rd arrangement | positioning state. 本発明の実施の形態に係る第2の挙動シミュレーションモデル創生システム200の構成図である。It is a block diagram of the 2nd behavior simulation model creation system 200 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る第2の挙動シミュレーションモデル創生システム200による挙動シミュレーションモデルの創生及びその後の挙動シミュレーションの動作のフローチャートである。It is a flowchart of operation | movement of creation of the behavior simulation model by the 2nd behavior simulation model creation system 200 which concerns on embodiment of this invention, and subsequent behavior simulation.

符号の説明Explanation of symbols

100、200 挙動シミュレーションモデル創生システム
110 分力測定装置
112 加振部
120、220 荷重・変位データ記憶部
130、230 演算部
140,240 行列演算式記憶部
210 加振状態シミュレーション部
212 材料特性DB、 300 ブッシュ
100, 200 Behavior simulation model creation system 110 Component force measurement device 112 Excitation unit 120, 220 Load / displacement data storage unit 130, 230 Calculation unit 140, 240 Matrix calculation expression storage unit 210 Excitation state simulation unit 212 Material property DB 300 bush

Claims (16)

被測定物に対し、所定の入力波で加振する加振ステップと、
前記被測定物の荷重及び変位を測定する測定ステップと、
前記荷重及び変位の関係についてX軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸の行列演算式を求める解析ステップとを備えることを特徴とするモデル特性生成方法。
An excitation step for exciting the object to be measured with a predetermined input wave;
A measuring step for measuring the load and displacement of the object to be measured;
As for the relationship between the load and the displacement, a six-axis matrix calculation formula is obtained which includes a direction parallel to the respective axes in the three-dimensional space defined by the X, Y, and Z axes and a rotational direction around each of the axes. A model characteristic generation method comprising: an analysis step.
X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸に対する被測定物の外力に対する力学的特性を示す係数行列を求めるモデル特性生成方法であり、
前記6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を所定の入力波で加振する加振ステップと、
前記加振時に前記6軸方向の荷重と前記4軸方向の変位とを測定する測定ステップと、
前記6軸方向の荷重と前記4軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める解析ステップとを有することを特徴とするモデル特性生成方法。
A coefficient indicating the mechanical characteristics with respect to the external force of the object to be measured with respect to six axes including a direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis and a rotation direction around each axis. A model property generation method for obtaining a matrix,
Of the six axes, an excitation step of exciting any four axes including three axes parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis with a predetermined input wave;
A measurement step of measuring the load in the six-axis direction and the displacement in the four-axis direction during the vibration;
An analysis step of obtaining a coefficient matrix indicating a relationship between the load in the six-axis direction and the displacement in the four-axis direction.
請求項2に記載のモデル特性生成方法において、
前記6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を組み合わせてなる3個の組み合わせの各々において得られる係数行列を組み合わせて前記6軸方向の荷重と6軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める合成ステップをさらに有することを特徴とするモデル特性生成方法。
The model characteristic generation method according to claim 2,
Among the six axes, the load in the six-axis direction is obtained by combining coefficient matrices obtained in each of the three combinations formed by combining any four axes including three axes parallel to the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. And a synthesis step for obtaining a coefficient matrix indicating the relationship between the displacement in the six-axis direction.
請求項1から3のいずれかに記載のモデル特性生成方法において、
前記設計対象物がコンピュータ上の形状モデルで構成され、前記形状モデルが有限要素に分割され、前記加振ステップおよび測定ステップが、前記被測定物の物性情報に基づいて前記有限要素間の力学的関係が定義された、前記形状モデルに対して実行されることを特徴とするモデル特性生成方法。
In the model characteristic generation method according to any one of claims 1 to 3,
The design object is composed of a shape model on a computer, the shape model is divided into finite elements, and the excitation step and the measurement step are performed based on physical property information of the object to be measured. A model characteristic generation method, which is executed on the shape model for which a relationship is defined.
請求項1から4のいずれかに記載のモデル特性生成方法において、
前記被測定物は弾性部材であることを特徴とするモデル特性生成方法。
In the model characteristic generation method according to any one of claims 1 to 4,
A method for generating a model characteristic, wherein the object to be measured is an elastic member.
請求項5に記載のモデル特性生成方法において、
前記弾性部材はブッシュであることを特徴とするモデル特性生成方法。
The model characteristic generation method according to claim 5,
The method for generating a model characteristic, wherein the elastic member is a bush.
被測定物に対し、所定の入力波で加振する加振手段と、
前記被測定物の荷重及び変位を測定する測定手段と、
前記荷重及び変位の関係について、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸の行列演算式を求める解析手段とを備えることを特徴とするモデル特性生成装置。
Vibration means for vibrating the object to be measured with a predetermined input wave;
Measuring means for measuring the load and displacement of the object to be measured;
Regarding the relationship between the load and the displacement, a six-axis matrix operation formula consisting of a direction parallel to the respective axes in a three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis and a rotational direction around the respective axes. A model characteristic generating apparatus comprising: an analyzing means to be obtained.
X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸に対する被測定物の外力に対する力学的特性を示す係数行列を求めるモデル特性生成装置であり、
前記6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を所定の入力波で加振する加振手段と、
前記加振時に前記6軸方向の荷重を測定する測定手段と、
前記加振時に前記4軸方向の変位を測定する測定手段と、
前記6軸方向の荷重と前記4軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める解析手段とを有することを特徴とするモデル特性生成装置。
A coefficient indicating the mechanical characteristics with respect to the external force of the object to be measured with respect to six axes including a direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis and a rotation direction around each axis. A model property generation device for obtaining a matrix,
Among the six axes, vibration means for exciting any four axes including three axes parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis with a predetermined input wave;
Measuring means for measuring the load in the six-axis directions during the excitation;
Measuring means for measuring the displacement in the four-axis direction during the excitation;
An apparatus for generating a model characteristic, comprising: an analysis unit for obtaining a coefficient matrix indicating a relationship between the load in the six-axis direction and the displacement in the four-axis direction.
請求項8に記載のモデル特性生成装置において、
前記6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を組み合わせてなる3個の組み合わせの各々において得られる係数行列を組み合わせて前記6軸方向の荷重と6軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める合成手段をさらに有することを特徴とするモデル特性生成装置。
The model characteristic generation device according to claim 8, wherein
Among the six axes, the load in the six-axis direction is obtained by combining coefficient matrices obtained in each of the three combinations formed by combining any four axes including three axes parallel to the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. And a model characteristic generation apparatus characterized by further comprising synthesis means for obtaining a coefficient matrix indicating the relationship between the displacement in the six-axis direction.
請求項7から9のいずれかに記載のモデル特性生成装置において、
前記設計対象物がコンピュータ上の形状モデルで構成され、前記形状モデルが有限要素に分割され、前記加振手段および測定手段が、前記被測定物の物性情報に基づいて前記有限要素間の力学的関係が定義された、前記形状モデルから前記荷重および変位を測定することを特徴とするモデル特性生成装置。
In the model characteristic generation device according to any one of claims 7 to 9,
The design object is composed of a shape model on a computer, the shape model is divided into finite elements, and the vibration means and the measurement means are mechanically connected between the finite elements based on physical property information of the object to be measured. A model characteristic generating apparatus for measuring the load and displacement from the shape model in which a relationship is defined.
コンピュータに、被測定物に対し、所定の入力波で加振する加振ステップと、
前記被測定物の荷重及び変位を測定する測定ステップと、
前記荷重及び変位の関係についてX軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸の行列演算式を求める解析ステップとを実行させることを特徴とするモデル特性生成プログラム。
An excitation step for exciting a measured object with a predetermined input wave to a computer;
A measuring step for measuring the load and displacement of the object to be measured;
As for the relationship between the load and the displacement, a six-axis matrix calculation formula is obtained which includes a direction parallel to the respective axes in the three-dimensional space defined by the X, Y, and Z axes and a rotational direction around each of the axes. A model characteristic generation program characterized by causing an analysis step to be executed.
コンピュータに、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸に対する被測定物の外力に対する力学的特性を示す係数行列を求めさせるモデル特性生成プログラムであり、
前記6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を所定の入力波で加振する加振ステップと、
前記加振時に前記6軸方向の荷重と前記4軸方向の変位とを測定する測定ステップと、
前記6軸方向の荷重と前記4軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める解析ステップとを有することを特徴とするモデル特性生成プログラム。
The computer has a mechanical characteristic with respect to the external force of the object to be measured with respect to six axes composed of a direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis and a rotation direction around each axis. Is a model characteristic generation program for obtaining a coefficient matrix indicating
Of the six axes, an excitation step of exciting any four axes including three axes parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis with a predetermined input wave;
A measurement step of measuring the load in the six-axis direction and the displacement in the four-axis direction during the vibration;
An analysis step of obtaining a coefficient matrix indicating a relationship between the load in the six-axis direction and the displacement in the four-axis direction.
請求項12に記載のモデル特性生成プログラムにおいて、
前記6軸のうち、X軸、Y軸、およびZ軸に平行な3軸を含むいずれか4軸を組み合わせてなる3個の組み合わせの各々において得られる係数行列を組み合わせて前記6軸方向の荷重と6軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める合成ステップをさらに有することを特徴とするモデル特性生成プログラム。
In the model characteristic generation program according to claim 12,
Among the six axes, the load in the six-axis direction is obtained by combining coefficient matrices obtained in each of the three combinations formed by combining any four axes including three axes parallel to the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. And a synthesis step for obtaining a coefficient matrix indicating the relationship between the displacement in the six-axis direction.
請求項11から13のいずれかに記載のモデル特性生成プログラムにおいて、
前記設計対象物がコンピュータ上の形状モデルで構成され、前記形状モデルが有限要素に分割され、前記加振ステップおよび測定ステップが、前記被測定物の物性情報に基づいて前記有限要素間の力学的関係が定義された、前記形状モデルに対して実行されることを特徴とするモデル特性生成プログラム。
In the model characteristic generation program according to any one of claims 11 to 13,
The design object is composed of a shape model on a computer, the shape model is divided into finite elements, and the excitation step and the measurement step are performed based on physical property information of the object to be measured. A model characteristic generation program which is executed for the shape model in which a relationship is defined.
被測定物に対して、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸を加振するステップと、
前記加振時に前記6軸方向の荷重と前記6軸方向の変位とを測定する測定ステップと、
前記加振時に前記6軸方向の荷重と前記6軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める解析ステップとを有することを特徴とする被測定物の外力に対する力学的特性を示す係数行列を求める、モデル特性生成方法。
Exciting to the object to be measured six axes comprising a direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis, and a rotational direction around each axis; ,
A measurement step of measuring the load in the six-axis direction and the displacement in the six-axis direction during the vibration;
A coefficient matrix indicating a mechanical characteristic with respect to an external force of the object to be measured, comprising: an analysis step for obtaining a coefficient matrix indicating a relationship between the load in the six-axis direction and the displacement in the six-axis direction during the vibration. The model characteristic generation method to be obtained.
被測定物に対して、X軸、Y軸、およびZ軸によって定義される3次元空間の前記各軸に平行な方向と前記各軸の回りの回転方向からなる6軸を加振する手段と、
前記加振時に前記6軸方向の荷重を測定する手段と、
前記加振時に前記6軸方向の変位を測定する測定手段と、
前記6軸方向の荷重と前記6軸方向の変位との関係を示す係数行列を求める解析手段とを有することを特徴とする被測定物の外力に対する力学的特性を示す係数行列を求める、モデル特性生成装置。
Means for exciting the object to be measured with six axes composed of a direction parallel to each axis of the three-dimensional space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis and a rotational direction around each axis; ,
Means for measuring the load in the six-axis direction during the vibration;
Measuring means for measuring displacement in the six-axis directions during the excitation;
A model characteristic for obtaining a coefficient matrix indicating a mechanical characteristic with respect to an external force of the object to be measured, comprising: an analysis unit for obtaining a coefficient matrix indicating a relationship between the load in the six-axis direction and the displacement in the six-axis direction Generator.
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