JP2006275926A

JP2006275926A - 製品の性能を予測可能なシミュレーション方法

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Publication number: JP2006275926A
Application number: JP2005098571A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Teranishi; 幸弘寺西
Original assignee: Mizuno Corp
Current assignee: Mizuno Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】シミュレーション結果の精度を確保しつつ、入力を簡易に行なうことができる製品の性能を予測可能なシミュレーション方法を提供する。
【解決手段】粘弾性材料の製品と、衝突対象が衝突した際の製品の性能を予測可能なシミュレーション方法で、解析対象として複数の層に分割された製品モデル１０と衝突対象モデル１１とを設定し、制御因子として、各層の層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度とを選択し、複数の水準を設定し、複数の水準に従って層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度との複数の組み合わせを設定し、誤差因子として、弾性係数と密度とを選択し、複数の水準を設定し、信号因子として衝突速度を選択し、制御因子の組み合わせごとに、該制御因子と、各水準の誤差因子と、信号因子とに基づいて演算し、制御因子の少なくとも１つを同定し、同定された層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度とを製品モデル１０の入力値として用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、製品の性能を予測可能なシミュレーション方法に関する。

一般に、粘弾性材料からなる製品について、試作の費用と時間節約等のために、シミュレーションを用いた製品開発が多方面で行なわれている。

例えば、特許第３４６６５８３号公報、特許第３４６６５８４号公報、特許第３４６６５８５号公報、特許第３４６６５９０号公報には、ゴルフボールの性能予測を行なうためのシミュレーション方法が記載されている。

このシミュレーション方法においては、まず、ゴルフボールの実使用状態を想定した測定条件下で、ゴルフボールに生じるひずみ、ひずみ速度、応力の時々刻々の値を実測する。そして、これらひずみと、ひずみ速度と、応力との時々刻々のデータと、粘弾性材料の粘性を考慮した粘弾性モデルとから、粘弾性材料の粘性抵抗の時刻歴データを算出する。

そして、ゴルフボールのモデルに時々刻々のひずみと、ひずみ速度と、粘性抵抗の関係を入力して、粘性材料からなる製品の反発係数を算出して、ゴルフボールの性能を予測する。
特許第３４６６５８３号公報特許第３４６６５８４号公報特許第３４６６５８５号公報特許第３４６６５９０号公報

しかし、上記従来のシミュレーション方法においては、製品のモデルの入力値として、ひずみと、ひずみ速度と、粘性抵抗との時々刻々のデータを入力する必要があり、入力に手間と時間とを要するものとなっていた。さらに、入力値のデータ量が多いため、反発係数等を算出するために要する時間も長くなるという問題があった。本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シミュレーションによる結果の精度を確保しつつ、入力量を抑えることができるシミュレーション方法を提供することである。

本発明に係る製品の性能を予測可能なシミュレーション方法は、１つの局面では、粘弾性材料からなる製品と、該製品と衝突する衝突対象とが衝突した際の製品の性能を予測可能なシミュレーション方法であって、解析対象として、複数の層に分割された製品モデルと衝突対象モデルとを設定し、制御因子として、各層の層厚と、各層のポアソン比と、各層の弾性係数と、各層の密度とを選択し、層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度とについて複数の水準を設定し、複数の水準に従って層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度との複数の組み合わせを設定し、誤差因子として、弾性係数と密度とを選択し、誤差因子に複数の水準を設定し、信号因子として製品と衝突対象との衝突速度を選択し、制御因子の組み合わせごとに、該制御因子と、各水準の誤差因子と、信号因子とに基づいて演算を行い、演算結果を、実測値に近づけるように、層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度とのうち、少なくとも１つを同定し、同定された層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度とを製品モデルの入力値として用いる。好ましくは、ポアソン比と、弾性係数と、密度との水準数は、層厚の水準数より多く設定する。好ましくは、演算により、製品モデルと衝突モデルと、衝突対象モデルとの接触時間が得られ、製品と衝突対象との接触時間の実測値により、層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度とのうち、少なくとも１つを同定する。好ましくは、演算結果から感度と、ＳＮ比を算出して、感度と、ＳＮ比とに基づいて層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度とを同定する。好ましくは、信号因子として、複数の水準を設定し、水準ごとの信号因子について、演算を行い、演算結果を実測値に近づけるように、層厚と、ポアソン比と、弾性係数と、密度とのうち、少なくとも１つを同定する。

本発明に係るシミュレーション方法によれば、シミュレーション結果の精度を確保しつつ、入力量を低減することができ、入力を簡易に行なうことができる。

図１から図７を用いて、本発明に係る実施の形態について説明する。本実施の形態に係るシミュレーション方法は、粘弾性材料からなる製品と、この製品と衝突する衝突対象とが衝突した際に生ずる接触力を予測可能なシミュレーション方法である。粘弾性材料からなる製品としては、例えば、ゴルフボール等があり、また、衝突対象としては、例えば、ゴルフクラブヘッド等がある。そして、図１は、解析対象としての製品モデルと、衝突対象モデルとを示した斜視図である。この図１に示されるように、衝突対象モデルとしては、剛体壁モデル１１が設定されている。この剛体壁モデル１１は、複数の要素１６に分割されており、要素１６は、外表面に露出した面の一辺が４ｍｍとされた四角形の平面要素とされている。製品モデルとしては、径が４２．７ｍｍとされた球体状のゴルフボールモデル１０が設定されている。ここで、略４ｍｍとしたのは、製品の最外層の要素の大きさと略一致させたためである。また、図２は、製品モデルの内部構造を示す斜視図である。この図２に示されるように、ゴルフボールモデル１０は、複数の層に分割されており、表面を覆うカバー層１２と、このカバー層１２の内側に配置されたミッド層１３と、このミッド層１３の内側に配置された球体状のコア層１４とを備えている。

そして、カバー層１２と、ミッド層１３とは、いずれも厚さ方向に２層に分割されており、カバー層１２と、ミッド層１３との厚さは、２ｍｍ程度とされている。これら、カバー層１２と、ミッド層１３と、コア層１４とは、いずれも複数の要素１２ａ，１３ａ，１４ａから構成されており、この要素１２ａ，１３ａ，１４ａは、６面体とされている。また、最外層に位置する要素１２ａは、一辺が４ｍｍの６面体とされており、この要素１２ａ，１３ａ、１４ａの要素種別は、ムーニーリブリン超弾性要素とされている。このように複数の要素１２ａ，１３ａ，１４ａに分割されたゴルフボールモデル１０は、節点数が９６１８とされ、要素数が９３４４とされている。なお、本実施の形態においては、ゴルフボールモデル１０は、３層構造とされているが、これに限られず、さらに複数の層に分割してもよく、また、単層構造または２層構造であってもよい。また、ゴルフボールモデル１０の要素数は、今後計算機の能力が向上するにつれ、解析時間が短縮されるため、上記の数に限られないことは、容易に想像できる。

ゴルフボールモデル１０の入力値としては、カバー層１２の厚さｔ１と、ミッド層１３の厚さｔ２と、コア層１４のポアソン比ν１と、ミッド層１３のポアソン比ν２とカバー層１２のポアソン比ν３と、カバー層１２の弾性係数Ｅ１と、ミッド層１３の弾性係数Ｅ２と、コア層１４の弾性係数Ｅ３と、カバー層１２の密度ρ１と、ミッド層１３密度ρ２と、コア層１４の密度ρ３とがある。

ここで、ゴルフボールモデルの入力値を算出する方法について説明する。図３は、ゴルフボールモデル１０の入力値の算出方法を示す、フローチャート図である。まず、カバー層１２の厚さｔ１とミッド層１３の厚さｔ２との組み合わせをｔ（ｔ１、ｔ２）とし、コア層１４のポアソン比ν１とミッド層１３のポアソン比ν２とカバー層１２のポアソン比ν３の組み合わせをν（ν１、ν２、ν３）とする。そして、制御因子として、厚さｔ（ｔ１、ｔ２）と、ポアソン比ν（ν１、ν２、ν３）と、コア層１４の弾性係数Ｅ３と、ミッド層１３の弾性係数Ｅ２と、カバー層１２の弾性係数Ｅ１と、コア層１４の密度ρ３と、ミッド層１３の密度ρ２と、カバー層１２の密度ρ１とを選択する。そして、ｔ（ｔ１、ｔ２）について２水準を設定しν（ν１、ν２、ν３）と、Ｅ３と、Ｅ２と、Ｅ１と、ρ３と、ρ２とρ１とについて、３水準を設定する。

すなわち、厚さｔについて、第１水準としてｔ０１（ｔ１、ｔ２）＝ｔ０１（２．０、１．７）を設定し、第２水準としてｔ０２（ｔ１、ｔ２）＝ｔ０２（２．６５、２．６５）を設定する。なお、ｔ０１（ｔ１、ｔ２）は、実験で用いたゴルフボールの肉厚を用いており、第２水準ｔ０２（ｔ１、ｔ２）は、カバー層１２およびコア層１４の層厚を上記第１水準ｔ０１（ｔ１、ｔ２）より厚く設定している。

また、ポアソン比νについて、第１水準ν０１（ν１、ν２、ν３）＝ν０１（０．４４、０．４４、０．３９）、第２水準ν０２（ν１、ν２、ν３）＝ν０２（０．４６、０．４６、０．４１）、第３水準ν０３（ν１、ν２、ν３）＝ν０３（０．４９、０．４９、０．４５）を設定する。金属材料は、一般にポアソン比νは、０．３程度とされている一方で、ゴルフボールを構成する材料は、金属材料よりもポアソン比が大きい。また、ゴルフボールに一般に用いられるブタジエンラバーのポアソン比が０．５の近傍である。そこで、本実施の形態においては、ポアソン比νを０．５〜０．３の範囲内で、０．５の近傍で３水準設定することにした。

そして、カバー層１２の弾性係数Ｅ１について、第１水準Ｅ１１＝１４７、第２水準Ｅ１２＝２９４、第３水準Ｅ１３＝５８８を設定した。弾性係数Ｅ１についての上記３水準は、ゴルフボールのカバー層を構成する材料の文献やカタログに開示されている材料の代表的な弾性係数を第２水準Ｅ１２とし、この第２水準Ｅ１２の１／２を第１水準Ｅ１１とし、第２水準の２倍を第３水準Ｅ１３とした。

さらに、ミッド層１３の弾性係数Ｅ２について、第１水準Ｅ２１＝９．８、第２水準Ｅ２２＝１９．６、第３水準Ｅ２３＝３９．２を設定した。弾性係数Ｅ２についての上記３水準は、ゴルフボールのカバー層およびミッド層を構成する材料の弾性係数に近似する値を第２水準Ｅ２２とし、この第２水準Ｅ２２の１／２を第１水準Ｅ１２とし、さらに、この第２水準Ｅ２２の２倍を第３水準Ｅ２３とした。

また、コア層１４の弾性係数Ｅ３について、第１水準Ｅ３１＝１９．６、第２水準Ｅ３２＝３９．２、第３水準Ｅ３３＝７８．４を設定する。コア層１４の弾性係数Ｅ３の上記３水準は、ゴルフボールで一般的に用いられているブタジエンラバーの文献やカタログに開示されている材料の代表的な弾性係数を第２水準Ｅ３２とし、この第２水準Ｅ３２の１／２を第１水準Ｅ３１とし、第２水準Ｅ３２の２倍を第３水準Ｅ３３とする。

カバー層１２の密度ρ１について、第１水準ρ１１＝４７５、ρ１２＝９５０、ρ１３＝１９００を設定する。カバー層１２の密度ρ１の上記３水準は、ゴルフボールのカバー層を構成する材料の密度を第２水準ρ２とし、この第２水準ρ２の１／２を第１水準ρ１とし、第２水準ρ２の２倍を第３水準ρ３とする。

ミッド層１３の密度ρ２について、第１水準ρ２１＝５７５、ρ２２＝１１５０、ρ２３＝２３００を設定する。ミッド層１３の上記３水準は、ゴルフボールのミッド層を構成する材料の密度に近似する値を第２水準ρ２とし、この第２水準ρ２の１／２を第１水準ρ１とし、第２水準ρ２の２倍を第３水準ρ３とした。

コア層１４の密度ρ３について、第１水準ρ３１＝５７５、第２水準ρ３２＝１１５０、第３水準ρ３３＝２３００を設定する。このコア層１４の上記３水準は、ゴルフボールを構成するブタジエンラバーの密度を第２水準ρ３２とし、この第２水準ρ２の１／２を第１水準ρ１とし、そして、第２水準ρ２の２倍を第３水準ρ３とした。

このように、制御因子としての、カバー層１２の厚さｔ１と、ミッド層１３の厚さｔ２と、コア層１４のポアソン比ν１と、ミッド層１３のポアソン比ν２とカバー層１２のポアソン比ν３と、カバー層１２の弾性係数Ｅ１と、ミッド層１３の弾性係数Ｅ２と、コア層１４の弾性係数Ｅ３と、カバー層１２の密度ρ１と、ミッド層１３密度ρ２と、コア層１４の密度ρ３とについて、複数の水準を設定する。ここで、各層の層厚ｔ１、ｔ２、ｔ３は、他の制御因子より出力結果に与える影響が小さいため、各層の層厚ｔ１、ｔ２、ｔ３の水準数は、他の制御因子の水準数より小さく設定されている。このように、水準数を低減することにより、演算量が低減される。そして、下記表１に示すように、Ｌ１８直交表に割りつけを行なう。

そして、図３に示されるように、誤差因子の設定を行なう。誤差因子は、各層の弾性係数Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と密度ρ１、ρ２、ρ３との±２０％としている。すなわち、誤差因子についても、３水準を設定している。そして、下記表２に示されるように、外側直交表の割り付けを行なう。なお、本実施の形態においては、信号因子として、図１に示されたゴルフボールモデル１０と、剛体壁モデル１１との衝突速度が設定されており、２６ｍ／Ｓと、３６ｍ／Ｓと、４６ｍ／Ｓとの３水準が設定されている。

この表２に基づいて、順次、ゴルフボールモデル１０と剛体壁モデルとの衝突シミュレーションを行い、ゴルフボールモデル１０と、剛体壁モデルとの接触時間を算出する。なお、接触時間や接触力の解析には、有限要素法を用いて算出する。ここで、ゴルフボールモデル１０と、剛体壁モデルとの接触時間とは、ゴルフボールモデル１０と剛体壁モデルとが接触し始めてから、ゴルフボールモデル１０が剛体壁モデルから離間するまでの時間のことである。

なお、このシミュレーションのソルバーとしては、ＰＡＭＣＲＳＨ（ＥＳＩ社）を用い、ムーニリブソン係数Ａ０１およびＡ１０は、弾性係数とポアソン比とから、下記換算式から算出する。
［Ａ０１］≒［Ａ１０］／４
Ｅ≒６・（［Ａ０１］＋［Ａ１０］）
そして、図３に示されるように、接触時間に関する動特性について、ＳＮ比と、感度Ｓを算出する。下記表３は、接触時間に関する動特性としてのＳＮ比を示す表であり、表４は、接触時間に関する動特性としての感度Ｓを表す表である。ここでＳＮ比とは、通信工学などで使用する信号雑音比と同じ意味を持つものであり、測定したデータが、理想とする入力と出力との直線関係にどれだけ近いかを示したものであり、実際には、ばらつきの大きさを信号の大きさで割ったものの逆数により示される。さらに、感度Ｓとは、入力信号により出力がどのように影響を受けているのかを表す尺度で、入出力の直線関係の傾きを意味する。

そして、図３に示されるように、同定条件に基づいて、各制御因子の調整を行なう。ここで、同定条件としては、各層の厚さｔや各層の密度ρ１、ρ２、ρ３については、測定値を優先し、他の制御因子に基づいて調整を行い、実測の接触時間と、シミュレーションにより算出された接触時間とを近似させる。なお、本実施の形態においては、表４に示されるように、感度の大きいコア層１４の弾性係数Ｅ３と、カバー層１２の弾性係数Ｅ１とに基づいて調整を行なう。この調整の結果、カバー層１２の厚さｔ１は、２．０ｍｍ、ミッド層１３の厚さは、１．７ｍｍ、コア層１４のポアソン比ν１は、４．５、ミッド層１３のポアソン比ν２は、４．９、カバー層１２のポアソン比ν３は、４．９、コア層１４の弾性係数Ｅ３は、３９．２×１．８ＭＰａ、ミッド層１３の弾性係数Ｅ２は、３９．２ＭＰａ、カバー層１２の弾性係数Ｅ１は、１４９×０．７ＭＰａ、コア層１４の密度ρ３は、１１５０Ｋｇ／ｍ^３、ミッド層１３の密度ρ２は、１１５０Ｋｇ／ｍ３、カバー層１２の密度ρ１は、９５０ｋｇ／ｍ^３となる。なお、同定方法としては、一般的な品質工学的手法により同定する。

表５は、上記のように算出されたゴルフボールモデル１０の入力値を用いて、衝突速度、２６ｍ／Ｓと、３６ｍ／Ｓと、４６ｍ／Ｓにおけるゴルフボール１０と、剛体壁モデル１１との接触時間（ｍＳ）と、最大接触力（Ｎ）とのシミュレーション結果を示したものである。また、この表５には、ゴルフボールの衝突速度が２６ｍ／Ｓ、３６ｍ／Ｓ、４６ｍ／Ｓにおいて、ゴルフボールの接触時間と、最大接触力との測定結果が示されている。

この表５に示されるように、シミュレーションの最大接触力と、実測による最大接触力とは、近似しており、また、シミュレーションにより算出された接触時間と、実測により測定された接触時間とは、近似している。具体的には、衝突速度が２６ｍ／Ｓにおいては、実測の接触力の最大値は７０７４ＭＰａであり、シミュレーションにより算出された最大接触力は、７７４０ＭＰａとなる。また、衝突速度が３６ｍ／Ｓにおいては、実測の接触力の最大値は、９４７７ＭＰａであり、シミュレーションにより算出された接触力の最大値は、１１１００ＭＰａである。さらに、衝突速度が４６ｍ／Ｓにおいては、実測の接触力の最大値は、１２７５２ＭＰａとなり、シミュレーションにより算出された接触力の最大値は、１４８００ＭＰａとなっている。また、接触時間においては、シミュレーションにおいては、衝突速度が２６ｍ／Ｓにおいては、実測の接触時間は、０．５３（ｍＳ）であり、シミュレーションにより算出された接触時間は、０．５５（ｍＳ）となる。衝突速度が３６ｍ／Ｓにおいては、実測の接触時間は、０．５１（ｍＳ）であり、シミュレーションにより算出された接触時間は、０．５１（ｍＳ）となる。衝突速度が４６ｍ／Ｓにおいては、実測の接触時間は、０．４７（ｍＳ）であり、シミュレーションにより算出された接触時間は、０．４８（ｍＳ）となる。

図４は、衝突速度が２６ｍ／Ｓにおける時々刻々の接触力について、シミュレーション結果と、実測値とを示したグラフである。また、図５は、衝突速度が３６ｍ／Ｓにおける時々刻々の接触力について、シミュレーション結果と、実測値とを示したグラフである。さらに、図６は、衝突速度が４６ｍ／Ｓにおける時々刻々の接触力について、シミュレーション結果と、実測値とを示したグラフである。これら図４から図６に示されるように、衝突速度が、２６ｍ／Ｓ、３６ｍ／Ｓ、４６ｍ／Ｓにおけるシミュレーション結果の時々刻々の接触力の形状は、２６ｍ／Ｓ、３６ｍ／Ｓ、４６ｍ／Ｓにおける測定値の時々刻々の接触力の形状の相似形となっている。具体的には、シミュレーション結果の接触力は、測定値の接触力よりも、１０％以上１５％以下程度大きいものの、シミュレーション結果の接触力がピーク値をとるときの接触時間と、測定値の接触力がピーク値をとる接触時間とが略一致している。このため、接触力が最大値となる発現のタイミングがシミュレーションの場合と、実測との場合とが近似しており、シミュレーションにより、接触力が最大値となる発現のタイミングを予測することができる。

なお、ゴルフボールの接触力と、接触時間との測定は、ホプキンソンバー試験機を用いて行なう。図７は、ホプキンソンバー試験機の概略構成を示す図である。図７に示されるように、ホプキンソンバー試験機５０は、ホプキンソンバー５１と、ゴルフボール６０を打ち出すエアーガン５２と、ゴルフボール６０の速度を測定する速度測定器５３と、ゴルフボール６０の状態を撮影するカメラ５７とを備えている。この速度測定器５３は、レーザ光を発射するレーザ発射装置５５と、レーザを検出する検出器５６とを備えている。ホプキンソンバー５１は、Ｓｔｅｅｌ製の長さ２ｍの棒を備え、その長手方向の中央部には、ひずみゲージ５４が貼着されている。このように構成されたホプキンソンバー試験機５０を用いて、ゴルフボール６０の衝突実験を行なう。なお、ゴルフボール６０としては、一般に市販されているゴルフボール（ブリヂストンスポーツ（株）製：商品名ニューイング「ＮＥＷＩＮＧ」）を用いた。

エアーガン５２は、ゴルフボール６０をホプキンソンバー５１の先端部に向けて発射する。そして、ホプキンソンバー５１の先端部にゴルフボール６０が当接して、ゴルフボール６０が跳ね返るまでの間をカメラ５７が記録する。この記録に基づいて、ゴルフボール６０がホプキンソンバー５１の先端部に当接した瞬間から、離間するまでの接触時間が測定される。このように、接触時間は、ゴルフボールがホプキンソンバー５１の先端部に接触状態、非接触から検出されるため、接触時間は、高精度かつ容易に実測することができる。そして、この高精度に実測された接触時間に基づいて、制御因子を設定している。このため、実際のゴルフボールの動作に近似するように、制御因子を設定することができる。

カメラ５７の記録に基づいて、時々刻々のゴルフボール６０の変形量が測定される。その上、ゴルフボール６０がホプキンソンバー５１の先端部に当接することにより、ホプキンソンバー５１に歪みが生じる。そして、ひずみゲージ５４がホプキンソンバー５１に生じる時々刻々の歪み量を検出する。この検出された時々刻々の歪み量に基づいて、ゴルフボール６０がホプキンソンバー５１に加えた時々刻々の接触力を算出する。

そして、図８は、このホプキンソンバー試験機５０を用いて、時々刻々の接触力を測定したグラフである。この図８においては、同一条件で８個のゴルフボールを用いて、各接触力を算出したものであり、横軸に時間（Ｓ）、縦軸に接触力（Ｎ）を示したものである。また、図９は、図４に示されたカメラ５７の記録により測定されたゴルフボール６０の変形量と、測定された接触力との時々刻々の関係を示したグラフである。この図９においては、縦軸に接触力（Ｎ）、横軸に変形量（％）を示したものである。

本実施の形態に係るシミュレーション方法においては、衝突速度が、２６ｍ／Ｓ以上４６ｍ／Ｓ以下の範囲においては、ゴルフボールに生じる時々刻々の接触力を予測することができる。また、接触力が最大値となる発現のタイミングを正確に予測することができる。さらに、ゴルフボールと衝突対象としてのゴルフクラブヘッドとの接触時間を正確に予測することができる。その上、本実施の形態においては、シミュレーションを行なう際に入力する入力値は、カバー層１２の厚さｔ１と、ミッド層１３の厚さｔ２と、コア層１４のポアソン比ν１と、ミッド層１３のポアソン比ν２と、カバー層１２のポアソン比ν３と、カバー層１２の弾性係数Ｅ１と、ミッド層１３の弾性係数Ｅ２と、コア層１４の弾性係数Ｅ３と、カバー層１２の密度ρ１と、ミッド層１３密度ρ２と、コア層１４の密度ρ３とについての、定数値であり、入力が簡易かつ容易なものとなっている。このため、シミュレーションを簡易に行なうことができ、かつ、一般的に粘弾性材料の弾性係数、ポアソン比等の物性値は、歪みの大きさや衝突速度（歪速度）によって大きく変化しているにもかかわらず、入力値が定数であるので、計算に時間を要さず、短時間にシミュレーションの結果を得ることができる。このように、本実施の形態に係るシミュレーション方法は、製品と、衝突対象との接触力の予測に好適である。なお、本実施の形態においては、接触力と、接触時間について、シミュレーションを行い、測定値を予測する場合について、説明を行なったが、これに限られない。例えば、反発係数、反発速度などについても、同様に実測値を予測することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、製品の性能を予測可能なシミュレーション方法に好適である。

解析対象としての製品モデルと、衝突対象モデルとを示した斜視図である。製品モデル内部構造を示す斜視図である。ゴルフボールモデルの入力値を算出方法を示す、フローチャート図である。衝突速度が２６ｍ／Ｓにおける時々刻々の接触力について、シミュレーション結果と、実測値とを示したグラフである。衝突速度が３６ｍ／Ｓにおける時々刻々の接触力について、シミュレーション結果と、実測値とを示したグラフである。衝突速度が４６ｍ／Ｓにおける時々刻々の接触力について、シミュレーション結果と、実測値とを示したグラフである。ホプキンソンバー試験機の概略構成を示す図である。ホプキンソンバー試験機を用いて、時々刻々の接触力を測定したグラフである。ゴルフボールの変形量と、測定された接触力との時々刻々の関係を示したグラフである。

符号の説明

１０ゴルフボールモデル、１１剛体壁モデル、１２カバー層、１３ミッド層、１４コア層、５０ホプキンソンバー試験機、６０ゴルフボール。

Claims

粘弾性材料からなる製品と、該製品と衝突する衝突対象とが衝突した際の前記製品の性能を予測可能なシミュレーション方法であって、
解析対象として、複数の層に分割された製品モデルと衝突対象モデルとを設定し、
制御因子として、前記各層の層厚と、前記各層のポアソン比と、前記各層の弾性係数と、前記各層の前記密度とを選択し、
前記層厚と、前記ポアソン比と、前記弾性係数と、前記密度とについて複数の水準を設定し、
前記複数の水準に従って前記層厚と、前記ポアソン比と、前記弾性係数と、前記密度との複数の組み合わせを設定し、
誤差因子として、前記弾性係数と前記密度とを選択し、
前記誤差因子に複数の水準を設定し、
信号因子として前記製品と前記衝突対象との衝突速度を選択し、
前記制御因子の組み合わせごとに、該制御因子と、各水準の前記誤差因子と、前記信号因子とに基づいて演算を行い、
前記演算結果を、実測値に近づけるように、前記層厚と、前記ポアソン比と、前記弾性係数と、前記密度とのうち、少なくとも１つを同定し、
同定された前記層厚と、前記ポアソン比と、前記弾性係数と、前記密度とを前記製品モデルの入力値として用いる、
製品の性能を予測可能なシミュレーション方法。
前記ポアソン比と、前記弾性係数と、前記密度との前記水準数は、前記層厚の水準数より多い、請求項１に記載の製品の性能を予測可能なシミュレーション方法。
演算により、前記製品モデルと前記衝突モデルと、前記衝突対象モデルとの接触時間が得られ、前記製品と前記衝突対象との接触時間の実測値により、前記層厚と、前記ポアソン比と、前記弾性係数と、前記密度とのうち、少なくとも１つを同定する、請求項１または請求項２に記載の製品の性能を予測可能なシミュレーション方法。
前記演算結果から感度と、ＳＮ比を算出して、前記感度と、前記ＳＮ比とに基づいて前記層厚と、前記ポアソン比と、前記弾性係数と、前記密度とを同定した、請求項１から請求項３のいずれかに記載の製品の性能を予測可能なシミュレーション方法。
前記信号因子として、複数の水準を設定し、
水準ごとの前記信号因子について、前記演算を行い、前記演算結果を前記実測値に近づけるように、前記層厚と、前記ポアソン比と、前記弾性係数と、前記密度とのうち、少なくとも１つを同定した、請求項１から請求項４のいずれかに記載の製品の性能を予測可能なシミュレーション方法。