JP2007188164A - 音響構造連成最適設計解析方法とその最適設計システム、およびその解析プログラム、ならびにその解析プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンピュータにより構造物の音響騒音問題を改善する目的で、構造物の音響構造連成応答を最適化する構造形状を計算する解法を実用化する。
【解決手段】構造物の音響構造連成応答(音圧ピーク値、音圧レベル積分、加振点変形、共振解消等)を最適化するために、モーダル周波数応答解析9により音響構造連成応答の周波数分布とモード寄与率分布41,42を分析して支配的なモード次数を算出する。構造物の設計対象領域に補強位相部材をモデル化して、これらの支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を変更する音響構造連成の補強位相最適設計解析11を実行する。この補強位相最適構造より形状最適化設計データを生成して、音響構造連成の構造形状最適設計解析13により最適な構造物形状を計算する。
【選択図】図4
【解決手段】構造物の音響構造連成応答(音圧ピーク値、音圧レベル積分、加振点変形、共振解消等)を最適化するために、モーダル周波数応答解析9により音響構造連成応答の周波数分布とモード寄与率分布41,42を分析して支配的なモード次数を算出する。構造物の設計対象領域に補強位相部材をモデル化して、これらの支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を変更する音響構造連成の補強位相最適設計解析11を実行する。この補強位相最適構造より形状最適化設計データを生成して、音響構造連成の構造形状最適設計解析13により最適な構造物形状を計算する。
【選択図】図4
Description
本発明は、コンピュータを用いて構造物の最適設計解析を行う技術に係わり、特に、構造物の音響構造連成応答を最適化する構造音響連成解析とその計算処理の高速化、およびその解析での周波数応答特性の分析と支配的モード次数を算出する解析方法、音響構造周波数分析システム、支配的なモード次数に対する固有振動数と固有モード成分を変更する音響構造補強位相最適設計システム、音響構造形状最適設計システム、およびそれを用いた解析プログラム、ならびにその解析プログラムを記録した記録媒体に関する。
新しい製品開発やモデルチェンジを行う場合の設計作業の過程は、設計要求としてのニーズの把握と機能記述、概念設計での設計コンセプトの創製、基本設計での機器構成レイアウトの決定、詳細設計での詳細構造や構成部品、詳細レイアウトの決定等からなる。これらの設計作業の前半は設計条件を決める過程であり、後半は設計条件を満足する最適設計を求める過程である。ここで、最適な設計とは、与えられた設計条件を満足する環境を考えた経済的で信頼性の高い設計を意味し、特に最適な音響特性構造を求める設計は、製品性能とユーザの満足度および環境対策を要求される構造設計では重要である。
このように、基本設計から詳細設計までの作業は、信頼性と経済性および騒音環境対策などの製品満足度や意匠デザイン等の設計条件を満足する最適設計を、どのようにして求めるかが重要な問題である。このような問題に対処して、開発もしくはモデルチェンジする製品の信頼性と製品満足度および経済性を確保するために、コンピュータプログラムでの数値シミュレーションが用いられる。数値シミュレーションは、有限要素法や無限要素法などの数値解析プログラムを用いて、設計モデルの構造挙動や音響特性を解析する技術として利用されている。
しかし、この技術だけでは、最適設計の意味での改良された、最適な設計モデルが直接的に得られるものではない。すなわち、最適な設計モデルを得るためには、設計者が指定した設計モデルをコンピュータでの数値解析や実験、実測などの技術で評価検討し、設計者の判断により設計モデルを改良するプロセスを繰り返すことになる。この改良過程は、設計モデルの応力や固有振動数等の構造応答や音響応答などの構造特性を設計条件に沿う形に設計モデルを改良する過程である。
この場合、設計者は、変更可能な設計パラメータを表す設計変数と構造応答および音響応答との相関性を総合的に判断して設計モデルの最適化を行うが、一般的には考慮すべき設計変数が多く、相互の干渉が複雑であるので、ここでもコンピュータを利用した設計が行われている。コンピュータを用いて設計モデルの最適化、すなわち、最適設計が迅速に得られると、試作や評価実験などを大幅に軽減することが可能となるので、大規模な構造や複雑な形状などの設計では、設計作業に伴う経費とマンパワーを節約でき、開発期間を短縮することが可能となる。
このように、最適設計をコンピュータで解析する技術としては、数理計画法による最適設計解析プログラムが開発されている。この最適設計解析では、初期設計をプログラムへ入力するためのモデル化を行い、最適化の対象とする設計変数、設計条件からの制約条件と目的関数を数値データとして与え、最適な設計モデルを数理計画法と構造解析などを組み合わせて求めるものである。
このような最適設計問題の重要な課題として、騒音環境対策としての音響構造連成最適設計問題がある。一方、コンピュータを利用して構造物の音響構造連成応答を最適化する解析方法と解析技術が、実用化していない問題がある。従来、このような音響構造連成最適化問題は、コンピュータで計算することが技術的に困難なことから、構造特性と音響特性を別個にコンピュータ解析して、設計者の知的作業により総合化する設計が行われている。しかし、このような手法では、音響構造の連成効果が考慮されない点や、設計者の知的作業で補うことが必要ことで、実機設計などでの相互干渉が複雑な構造設計では、実施に困難な問題がある。
このように、解決しようとする問題点は、従来の技術では、コンピュータによる構造物の音響騒音問題を改善する音響構造連成最適設計の解析方法が確立していない点である。
このように、解決しようとする問題点は、従来の技術では、コンピュータによる構造物の音響騒音問題を改善する音響構造連成最適設計の解析方法が確立していない点である。
(目的)
本発明の目的は、これら従来の技術課題を解決し、コンピュータによる構造物の音響構造連成最適設計計算を、高精度且つ経済的に行うことを可能とする解析方法と、その最適設計システムと、それを用いる解析プログラムと、その解析プログラムを記録した記録媒体とを提供することである。
本発明の目的は、これら従来の技術課題を解決し、コンピュータによる構造物の音響構造連成最適設計計算を、高精度且つ経済的に行うことを可能とする解析方法と、その最適設計システムと、それを用いる解析プログラムと、その解析プログラムを記録した記録媒体とを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の音響構造連成最適設計システムは、騒音の原因となる音響構造連成応答(音圧ピーク値、音圧レベル積分、加振点変形、共振解消等)を最適化する構造物形状を解析する。すなわち、操作者からの指示により構造物の初期解析モデルを読込み、モーダル周波数応答解析を実行して、着目応答に関する応答分布、周波数分析、音圧モード寄与率、変形モード寄与率等の分析より支配的役割を果すモード次数を算出する。この構造物の支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を調整することで、着目応答を最適化する補強位相部材配置を数理計画法の繰返し計算で解析する。この補強位相部材構造より構造形状の設計変数を生成して、構造物の支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を変更する事により、着目応答を最適化する詳細な構造形状を数理計画法の繰返し計算で解析する。最適構造形状は、初期モデル形状と繰り返し計算での形状変化との積和形式で計算する。
本発明によれば、設計者はコンピュータにより音響騒音問題の構造最適設計を行うことが可能となり、音響構造連成メカニズムの解明と併せて、構造物の最適設計解析を高精度に且つ経済的に行うことが可能となり、環境に配慮した完成度の高い製品設計を実現することができる。
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
図1は、本発明の構造物の音響騒音特性改善を目的とした音響構造連成最適設計システムの一実施例を示すブロック図である。
本図において、1はキィーボード、マウス、CD−ROM等の外部入力機器からなる入力デバイス装置、2はコンピュータからの表示装置と外部記憶装置等からなる出力表示デバイス装置、3は単一CPU(Central Processing Unit)または複数CPUを具備して種々のコンピュータ処理を行うコンピュータシステムである。
図1は、本発明の構造物の音響騒音特性改善を目的とした音響構造連成最適設計システムの一実施例を示すブロック図である。
本図において、1はキィーボード、マウス、CD−ROM等の外部入力機器からなる入力デバイス装置、2はコンピュータからの表示装置と外部記憶装置等からなる出力表示デバイス装置、3は単一CPU(Central Processing Unit)または複数CPUを具備して種々のコンピュータ処理を行うコンピュータシステムである。
コンピュータシステム3は、プリプロセッサからなる解析モデルデータ作成支援部4と、解析計算部5と、ポストプロセッサからなる解析結果表示・評価支援部15とを有し、また、解析計算部5は、音響構造連成最適設計プログラム6の解析制御部7と、本発明の音響構造連成最適設計部8、音響構造最適設計用データベース14とを有している。この解析計算部5で解析された計算結果などは、解析結果表示・評価支援部15により、出力表示デバイス装置2に対話形式でグラフィックス表示され、操作者に評価検討される。
解析モデルデータ作成支援部4、音響構造連成最適設計プログラム5、解析結果表示・評価支援部15のそれぞれは、これらを記録した記憶媒体より入力デバイス装置2より、コンピュータ3の図示していないメインメモリに読込まれるプログラムにより構成されるものである。
解析モデルデータ作成支援部4、音響構造連成最適設計プログラム5、解析結果表示・評価支援部15のそれぞれは、これらを記録した記憶媒体より入力デバイス装置2より、コンピュータ3の図示していないメインメモリに読込まれるプログラムにより構成されるものである。
また、音響構造連成最適設計部8は、構造物のモーダル周波数応答解析9を実行し、この応答結果の周波数分析とモード寄与率分析より着目応答を支配するモード次数算出10を実行し、この構造物の支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を変更する補強位相最適設計解析11を実行し、この最適位相構造結果より構造形状最適設計解析を実行する場合は、11の補強位相構造より出願人が以前に提案している形状設計変数生成計算12(特開平11−203330号公報参照)を実行し、この形状設計変数を用いて構造形状最適設計解析13を実行し、音響構造特性を最適化する構造物形状を計算する。
本実施例の音響構造連成最適設計システムでは、音響構造の着目応答の支配的モード算出解析10で求めたモード次数に対する構造物の固有振動数と固有モード成分を変更することで、補強位相最適設計解析11と構造形状最適設計解析13により構造物の最適形状を解析する。解析モデルデータ作成支援部4は、解析計算部5で音響構造最適設計形状をコンピュータ3上で、計算して求めるために必要な解析モデルデータや、音響構造最適設計構造を計算するための設計変数(補強位相構造、補強用板厚の変更範囲等)、制約条件(応答値の上限下限値、固有振動数の制限値等)、目的関数(音圧ピーク値の最小化、音圧レベル積分値の最小化、加振点変形の最小化、固有振動数レンジの最大化、共振解消等)の最適化モデルデータを操作者との対話形式で設定する。
解析計算部5は、解析制御部7と音響構造最適設計部8からなる音響構造連成最適設計プログラム6と音響構造最適設計用データベース14により、解析モデルデータ作成支援部4で入力する解析モデルデータをコンピュータ3上で解析計算する。解析計算部5における音響構造連成最適設計部8は、解析モデルの着目応答の音響構造連成特性に関する最適設計形状を自動的に解析する。解析結果表示・評価支援部15は、解析計算部6より得られた最適設計形状を含めた計算結果を対話形式で表示デバイス装置2にグラフィックス表示し、操作者が評価検討する。
このような構成の音響構造連成最適設計解析システムを用いて、構造物や部品の騒音環境問題に関する音響構造連成最適設計を解析する場合、設計者は、まず設計構造を有限要素法の数値解析データ形式でモデル化し、音響構造特性最適化のために最適設計データとして設計変数、制約条件、目的関数を定義する。このように設計者により解析モデルデータの定義が行われると、音響構造連成設計部8が、解析モデルのモーダル周波数応答解析9を実行して、応答支配モード算出解析10で制約条件や目的関数で指定した応答に対する支配的なモード次数を算出する。そして、構造物の支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を変更する方法で、音響構造連成最適設計解析11〜13により音響構造連成系に関する最適設計を求める。
図2は、図1における音響構造連成最適設計解析システムで処理される、最適設計解析モデルの数値解析データの構成例を示す説明図である。
音響構造連成最適設計解析データ21は、音響構造解析のためのデータであるモーダル周波数応答解析データ22と、音響構造連成最適設計解析のための最適設計解析データ23とで構成されている。モーダル周波数応答解析データ22は、音響構造解析モデルを表す各種数値データで構成される。コンピュータでの音響構造解析は、有限要素法などの解析アルゴリズムをプログラム化して実行する。
音響構造連成最適設計解析データ21は、音響構造解析のためのデータであるモーダル周波数応答解析データ22と、音響構造連成最適設計解析のための最適設計解析データ23とで構成されている。モーダル周波数応答解析データ22は、音響構造解析モデルを表す各種数値データで構成される。コンピュータでの音響構造解析は、有限要素法などの解析アルゴリズムをプログラム化して実行する。
モーダル周波数応答解析データ22の数値データとしては、構造物の数値モデル化のためのメッシュ分割データ、構造物の構造幾何形状データ、構造物の材料特性や減衰特性を表す材料特性データ、設計条件で指定する加振条件データ、構造応答を規定する各種境界条件データ、固有値計算とモーダル周波数応答をどのようなアルゴリズムで計算するかを指定する解析条件データ、音響構造連成のための音響伝達関数または音響応答を計算するための音響特性データと音響境界条件データ等で構成される。なお、有限要素などの数値解析の計算原理は、例えば、O.C.Zienkiewiz and R.L.Taylor,“The Finite Element Method”(McGRAW-HILL BOOK COMPANY,1991)等に記載されている。
最適設計解析データ23は、設計モデルを最適設計解析するための数値データであり、設計変数データ、制約条件データ、目的関数データの形式で定義する。設計変数は最適設計で調整するパラメータを意味し、制約条件は設計上の制約負荷を意味するもので、目的関数は最適設計で要求される目標値を意味している。制約条件や目的関数で参照する着目応答データとしては、音圧ピーク値、音圧レベル積分、加振点変形、固有振動数等の音響構造解析からの応答タイプを指定する。設計変数データでは、補強位相配置構造や補強部材板厚の変動範囲等を指定する。制約条件データは、着目応答の範囲や上限値下限値等を指定する。目的関数データは、関数の定義とその最小化または最大化を指定する。なお、数理計画法などの数値最適設計解析の計算原理は、例えば、R.H.Haftka and Gurdal,“Elements of Structural Optimization”(KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS,1992)等に記載されている。
次に、音響構造連成最適設計システムでの数値解析手順と定式化を説明する。
図3は、図1における音圧構造連成最適設計システムによる計算手順を示すフローチャートである。
まずステップ21では、構造物の数値解析モデルデータを有限要素集合体として表す離散化モデルによる音響構造解析データと、数理計画法による最適設計モデルとして最適設計解析データを取り込む。有限要素モデルは、要素を構成する節点で結合したメッシュモデルにより、解析モデルが数値モデルとして表現される。構造全体の幾何形状はメッシュモデルの節点座標ベクトル{X}をで表すと、個々の有限要素の幾何形状を表す要素節点座標ベクトル{xi}は、次のように表される。
図3は、図1における音圧構造連成最適設計システムによる計算手順を示すフローチャートである。
まずステップ21では、構造物の数値解析モデルデータを有限要素集合体として表す離散化モデルによる音響構造解析データと、数理計画法による最適設計モデルとして最適設計解析データを取り込む。有限要素モデルは、要素を構成する節点で結合したメッシュモデルにより、解析モデルが数値モデルとして表現される。構造全体の幾何形状はメッシュモデルの節点座標ベクトル{X}をで表すと、個々の有限要素の幾何形状を表す要素節点座標ベクトル{xi}は、次のように表される。
ステップ9の音響構造モーダル周波数応答解析では、節点変位応答と節点加振力と節点音圧応答を調和振動として、次のように仮定する。
次に、ステップ10では、ステップ9で計算した周波数応答についての支配的なモード次数を算出する。この目的のために、ステップ33では、着目する変位応答や音響応答に関する各応答周波数ポイントのモード寄与率を計算する。応答周波数ωにおける、節点自由度の周波数応答変位の実部と虚部は、次式で表される。
ステップ11の音響構造連成の補強位相最適設計解析において、最適設計モデルは次の数値データにより定義される。
ステップ11により、音響構造連成問題での補強位相部材の最適構造が計算される。この最適補強構造により、音響構造問題の概念的な意味での最適設計案が得られる。次のステップ31は、ステップ11の結果より、詳細な構造形状最適化を実行するか否かを判定する。構造形状最適設計を実行する場合は、ステップ12においてステップ11の補強構造より形状最適化データを生成して、ステップ13によりステップ11と同様の手順で最適設計解析を行い、音響問題に関する詳細な構造形状設計案が得られる。
次に、図4を用いて、音響構造連成最適設計解析の具体的例を説明する。
図4は、図1における音響構造連成最適設計システムの動作例を示す説明図である。
まず、ステップ9において操作者の指定に基づき、解析モデルについて音響構造系のモーダル周波数応答解析を行う。ステップ10では、この周波数応答結果より着目応答に関する支配的なモード寄与率の周波数分布を算出する。ステップ41は加振点変形応答のモード寄与率分布を図化したものである。また、ステップ42は観測点の音圧モード寄与率分布を図化したものである。これらより、音圧ピーク点での周波数に対する支配的モード次数が、39次と42次と算出される。
図4は、図1における音響構造連成最適設計システムの動作例を示す説明図である。
まず、ステップ9において操作者の指定に基づき、解析モデルについて音響構造系のモーダル周波数応答解析を行う。ステップ10では、この周波数応答結果より着目応答に関する支配的なモード寄与率の周波数分布を算出する。ステップ41は加振点変形応答のモード寄与率分布を図化したものである。また、ステップ42は観測点の音圧モード寄与率分布を図化したものである。これらより、音圧ピーク点での周波数に対する支配的モード次数が、39次と42次と算出される。
ステップ11では、ステップ10で求めた、構造物の支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を変更することで、補強位相部材最適設計解析を行う。ここでの最適化の目的関数としては、音圧ピーク値の最小化、または、代案として加振点最大変形の最小化、および支配的モード次数(42次と39次)の固有振動数差の最大化による共振点応答の低減化の方法で解析した。ステップ43は、初期構造と最適構造での観測点音圧の周波数分布を比較図化したものである。また、ステップ44は補強位相の最適構造を図化したもので、黒色が最適化で補強した構造部分を示し、薄黒色は補強が必要ない構造部分を示している。この最適設計結果を用いて、設計者は音響騒音対策を考えた構造設計を考案することができる。また、ステップ11の最適補強位相構造より、形状最適化データを生成して、形状最適設計解析により詳細な最適構造形状を求めることができる。
以上、図1〜図4を用いて説明したように、本実施例の音響構造連成最適設計システムでは、騒音などの音響問題の最適設計対策をコンピュータシミュレーションで解析することができる。このことにより、設計者の経験や考察に依存せずに、環境対策を考えた構造設計の質と製品の満足度を向上することができる。また、試作や実験に要する経費やマンパワーを大幅に軽減できるので、開発期間と開発費用を大幅に低減することが可能となる。
また、複雑な音響構造連成現象を数値シミュレーションにより解明することができるので、単純な構造形状から大規模で複雑な構造形状まで幅広く適用が可能である。
また、複雑な音響構造連成現象を数値シミュレーションにより解明することができるので、単純な構造形状から大規模で複雑な構造形状まで幅広く適用が可能である。
尚、本発明は、図1〜図4を用いて説明した実施例に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本実施の形態では、単一および複数CPUを内蔵したコンピュータを用いる構成としたが、ネットワークコンピュータやクラスターコンピュータ等を用いる構成でも良い。また、1台のコンピュータ上に、プリプロセッサ、解析計算部、ポストプロセッサを置いた構成としているが、解析計算部をサーバに置き、プリプロセッサとポストプロセッサをクライアントに置いたクライアントサーバ形態での実施も可能である。
本実施例のコンピュータシステム3は、機能的に分割することが可能であって、図3に示す全体の手順のうち、ステップ21の音響構造連成最適設計モデルからステップ10の音響構造着目応答の支配的モード次数の算出までの手順を実行する音響構造周波数応答分析システムと、ステップ11の音響構造連成の補強位相最適設計解析の手順を実行する音響構造補強位相最適設計解析システムと、ステップ31の構造形状の最適設計解析の実行判定からステップ13の音響構造連成の構造形状最適設計解析までの手順を実行する音響構造形状最適設計解析システムの3つのシステムに分割される(請求項1〜3参照)。
なお、図4においては、ステップ9と10の動作を実行する部分が音響構造周波数応答分析システムであり、ステップ11の動作を実行する部分が音響構造補強位相最適設計解析システムであり、ステップ13の動作を実行する部分が音響構造形状最適設計解析システムである。
なお、図4においては、ステップ9と10の動作を実行する部分が音響構造周波数応答分析システムであり、ステップ11の動作を実行する部分が音響構造補強位相最適設計解析システムであり、ステップ13の動作を実行する部分が音響構造形状最適設計解析システムである。
また、複数CPUを内蔵したコンピュータとしては、例えば、複数CPU内蔵型コンピュータを用いた音響構造形状最適設計解析システムにおいて、構造物の解析モデルの構造領域を部分構造に分割化し、あるいは、周波数応答領域を分割化する手段Aと、該手段Aにより分割化した各部分の解析計算処理を各CPUに割り当てるプログラムロジックを組み立てる手段Bと、該手段Bのプログラムロジックにより複数CPUを同時並列に計算実行することで、大規模解析モデルの解析時間を高速化する手段Cとを有する構成にすることも可能である(請求項4参照)。
また、図3に示す動作フローをプログラム化することで、完成したプログラムをCD−ROMなどの記録媒体に格納しておけば、図1に示すコンピュータシステムの単一CPUまたは複数CPUに上記記録媒体を装着して、格納されているプログラムをCPUにインストールして実行させることにより、本発明を容易に実現することが可能である。さらに、プログラムを装着しているCPUからネットワークを介して他のプロセッサにそのプログラムをダウンロードすることで、プログラムの汎用化も可能となる。
1:入力デバイス装置、
2:出力デバイス装置、
3:コンピュータシステム(単一CPU内蔵型、複数CPU内蔵型)、
4:解析モデルデータ作成支援部(プリプロセッサ)、
5:解析計算部、
6:音響構造連成最適設計プログラム、
7:解析制御部、
8:音響構造連成最適設計部、
9:モーダル周波数応答解析、
10:応答支配モード算出解析、
11:補強位相最適設計解析、
12:形状設計変数生成計算、
13:構造形状最適設計解析、
15:解析結果・評価支援部(ポストプロセッサ)、
21:音響構造連成最適設計解析データ、
22:モーダル周波数応答解析データ、
23:最適設計解析データ、
31:構造形状の最適設計解析の実行判定、
32:固有値計算プログラム、
33:周波数応答分析プログラムと応答モード寄与分析プログラム、
34:感度解析プログラムと最適化探査プログラム、
41:加振点変形モード寄与率分布例、
42:観測点(マイク)の音圧モード寄与率分布例、
43:最適化前後の音圧分布例、
44:最適化補強位相部材の配置例、
2:出力デバイス装置、
3:コンピュータシステム(単一CPU内蔵型、複数CPU内蔵型)、
4:解析モデルデータ作成支援部(プリプロセッサ)、
5:解析計算部、
6:音響構造連成最適設計プログラム、
7:解析制御部、
8:音響構造連成最適設計部、
9:モーダル周波数応答解析、
10:応答支配モード算出解析、
11:補強位相最適設計解析、
12:形状設計変数生成計算、
13:構造形状最適設計解析、
15:解析結果・評価支援部(ポストプロセッサ)、
21:音響構造連成最適設計解析データ、
22:モーダル周波数応答解析データ、
23:最適設計解析データ、
31:構造形状の最適設計解析の実行判定、
32:固有値計算プログラム、
33:周波数応答分析プログラムと応答モード寄与分析プログラム、
34:感度解析プログラムと最適化探査プログラム、
41:加振点変形モード寄与率分布例、
42:観測点(マイク)の音圧モード寄与率分布例、
43:最適化前後の音圧分布例、
44:最適化補強位相部材の配置例、
Claims (7)
- コンピュータを用いた構造物の音響構造連成応答の周波数特性分析システムであって、
上記構造物の解析用モデルにより、操作者の指示に基づきモーダル周波数応答解析を実施する第1の手段と、該第1の手段により計算した音響構造応答について周波数応答分析を実施する第2の手段と、該第2の手段で分析した周波数応答について、モード寄与率分析により支配的モード次数を算出する第3の手段とを有することを特徴とする音響構造周波数応答分析システム。 - コンピュータを用いた構造物の位相補強構造の最適設計システムであって、
請求項1記載の音響構造周波数応答分析システムで予め算出した音響構造応答に関する支配的モード次数により、構造モード特性を最適化するために解析条件を設定する第4の手段と、操作者の指示に基づき構造物に位相最適化用の補強部材をモデル化する第5の手段と、第4の手段および第5の手段で定義した解析データにより位相補強構造を計算する第6の手段とを有することを特徴とする音響構造補強位相最適設計解析システム。 - コンピュータを用いた構造物の構造形状の最適設計システムであって、
請求項1で予め算出した音響構造応答に関する支配的モード次数により、構造モード特性を最適化するために解析条件を設定する第7の手段と、請求項2で予め計算した最適補強位相構造より形状最適化データを生成する第8の手段と、第7の手段および第8の手段で定義した解析データにより構造形状を計算する第9の手段とを有することを特徴とする音響構造形状最適設計解析システム。 - 複数CPU内蔵型コンピュータを用いた音響構造最適設計解析システムであって、
構造物の解析モデルの構造領域を部分構造に分割化し、あるいは、周波数応答領域を分割化する手段Aと、該手段Aにより分割化した各部分の解析計算処理を各CPUに割り当てるプログラムロジックを組み立てる手段Bと、該手段Bのプログラムロジックにより複数CPUを同時並列に計算実行することで、大規模解析モデルの解析時間を高速化する手段Cとを有することを特徴とする音響構造最適設計解析システム。 - コンピュータを用いた音響構造最適設計解析方法であって、
操作者からの指示により構造物の初期解析モデルを読込み、モーダル周波数応答解析を実行して、着目応答に関する応答分布、周波数分析、音圧モード寄与率、変形モード寄与率を含む各分析により支配的役割を果すモード次数を算出し、該構造物の支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を調整することで、着目応答を最適化する補強位相部材配置を数理計画法の繰返し計算で解析し、前記補強位相部材構造より構造形状の設計変数を生成して、該構造物の支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を変更することにより、着目応答を最適化する詳細な構造形状を、初期モデル形状と繰り返し計算での形状変化との積和形式で計算することを特徴とする音響構造最適設計解析方法。 - コンピュータに、操作者からの指示により構造物の初期解析モデルを読込む手順、モーダル周波数応答解析を実行して、着目応答に関する応答分布、周波数分析、音圧モード寄与率、変形モード寄与率を含む各分析により支配的役割を果すモード次数を算出する手順、該構造物の支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を調整することで、着目応答を最適化する補強位相部材配置を数理計画法の繰返し計算で解析する手順、前記補強位相部材構造より構造形状の設計変数を生成する手順、該構造物の支配的モード次数に対する固有振動数と固有モード成分を変更することにより、着目応答を最適化する詳細な構造形状を、初期モデル形状と繰り返し計算での形状変化との積和形式で計算する手順を、実行させる音響構造最適設計解析プログラム。
- 請求項6に記載の音響構造最適設計解析プログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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