JP2008059274A - Vibration analysis system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物の振動現象の解析を支援する技術に関する。 The present invention relates to a technique for supporting analysis of a vibration phenomenon of a structure.
車両開発においては、車体の振動や騒音の低減が重要な課題の一つである。しかし振動現象は目に見えないため、その発生要因を的確に捉えることは難しい。そこでかねてより、三次元構造物における振動エネルギ(運動エネルギ、歪エネルギ)の分布、位相毎の変化、伝達経路などを、コンピュータによって高精度に解析し、可視化するシステムの登場が望まれていた。 In vehicle development, reduction of body vibration and noise is one of the important issues. However, since the vibration phenomenon is invisible, it is difficult to accurately grasp the cause of the phenomenon. Accordingly, there has been a demand for the emergence of a system that analyzes and visualizes vibration energy (kinetic energy, strain energy) distribution, phase-by-phase change, transmission path, and the like in a three-dimensional structure with high accuracy by a computer.
非特許文献1には、インテンシティ法を用いて乗用車の外板における過渡振動エネルギ流れを計測し、計測した結果を矢印により表示するシステムが開示されている。非特許文献1のシステムのように、従来は、振動エネルギの大きさ(伝達量)を矢印の線長で表し、振動エネルギの伝達方向を矢印の向きで表すという表示方法が一般的であった。
Non-Patent
しかし従来の表示方法には次のような問題がある。エネルギの伝達量が小さいところでは矢印が非常に細かくなるので、矢印の向きを判別しづらい。その一方で、伝達量が大きいところでは、長い矢印が密集し、それらが互いに重なったり錯綜したりするので、全体としてエネルギの伝達方向を把握しづらい。したがって、振動エネルギの伝達の様子を直感的に理解するのが難しく、主伝達経路の特定が困難であった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、振動エネルギの伝達の様子を正確に且つ分かり易く可視化できる技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of accurately and easily visualizing the state of vibration energy transmission.
上記目的を達成するために本発明では、以下の構成を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
本発明の第1態様は、モデルを構成する複数の要素のそれぞれについて、前記要素を伝わる振動エネルギの大きさ及びその伝達方向を表す伝達ベクトルを算出する伝達ベクトル算出手段と、算出された伝達ベクトルを前記モデルとともに表示する出力手段と、を備える振動解析システムである。ここで、前記出力手段は、前記各要素の伝達ベクトルを同じサイズの矢尻図形で表す。 According to a first aspect of the present invention, for each of a plurality of elements constituting a model, a transmission vector calculation means for calculating a transmission vector representing the magnitude of vibration energy transmitted through the element and its transmission direction, and the calculated transmission vector A vibration analysis system comprising: output means for displaying the model together with the model. Here, the output means represents the transmission vector of each element with an arrowhead figure of the same size.
この構成によれば、振動エネルギの大小によらず同サイズの矢尻図形で伝達ベクトルが表示される。よって、エネルギ伝達量が小さい箇所でも伝達方向を正確且つ容易に判別できるし、エネルギ伝達量が大きい箇所でも伝達ベクトル同士の重なりが無くなる(若しくは可及的に少なくなる)ので、伝達方向の把握が容易になる。したがって、振動エネルギの伝達の様子を直感的に理解でき、主伝達経路の特定が容易になる。 According to this configuration, the transmission vector is displayed as an arrowhead figure of the same size regardless of the magnitude of vibration energy. Therefore, the transmission direction can be accurately and easily determined even at a location where the amount of energy transmission is small, and the overlapping of transmission vectors is eliminated (or as small as possible) even at a location where the amount of energy transmission is large. It becomes easy. Therefore, the state of vibration energy transmission can be intuitively understood, and the main transmission path can be easily identified.
前記出力手段は、前記矢尻図形の先端の向きで、振動エネルギの伝達方向を表すことが
好ましい。
The output means preferably represents the transmission direction of vibration energy by the direction of the tip of the arrowhead figure.
前記出力手段は、前記矢尻図形の色で、振動エネルギの大きさを表すことが好ましい。例えば、出力手段は、振動エネルギの大きさに応じて連続的若しくは段階的に矢尻図形の色を変化させるとよい。このとき、出力手段は、矢尻図形の色を、振動エネルギの大きさに対して線形に変化させてもよいし、振動エネルギの大きさに対して非線形に変化させてもよい。非線形なスケールとしては、例えば対数スケールを用いることができる。 The output means preferably represents the magnitude of vibration energy by the color of the arrowhead figure. For example, the output means may change the color of the arrowhead figure continuously or stepwise according to the magnitude of vibration energy. At this time, the output means may change the color of the arrowhead figure linearly with respect to the magnitude of vibration energy, or may change non-linearly with respect to the magnitude of vibration energy. For example, a logarithmic scale can be used as the non-linear scale.
前記出力手段は、振動エネルギの大きさが表示条件を満たさない伝達ベクトルを非表示にすることが好ましい。注目すべき伝達ベクトルのみを表示状態にすることで、主伝達経路の特定が容易になる。表示条件としては、振動エネルギの値の下限値や上限値などを好ましく採用できる。出力手段が、表示条件をユーザに入力させることも好ましい。 The output means preferably hides a transmission vector whose vibration energy does not satisfy the display condition. By specifying only a noticeable transmission vector, the main transmission path can be easily identified. As the display condition, a lower limit value or an upper limit value of the vibration energy value can be preferably adopted. It is also preferable that the output means allows the user to input display conditions.
なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を有する振動解析システムとして捉えることができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む振動解析方法、又は、かかる方法を実現するためのプログラム、又は、そのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。 The present invention can be understood as a vibration analysis system having at least a part of the above means. The present invention can also be understood as a vibration analysis method including at least a part of the above processing, a program for realizing the method, or a computer-readable recording medium storing the program. Each of the above means and processes can be combined with each other as much as possible to constitute the present invention.
例えば、本発明の第2態様としての振動解析方法は、コンピュータが、モデルを構成する複数の要素のそれぞれについて、前記要素を伝わる振動エネルギの大きさ及びその伝達方向を表す伝達ベクトルを算出する算出処理と、算出された伝達ベクトルを前記モデルとともに表示する出力処理と、を実行し、前記出力処理において、前記各要素の伝達ベクトルを同じサイズの矢尻図形で表すものである。 For example, in the vibration analysis method according to the second aspect of the present invention, the computer calculates, for each of a plurality of elements constituting the model, a transmission vector representing the magnitude of vibration energy transmitted through the element and its transmission direction. Processing and output processing for displaying the calculated transmission vector together with the model are executed, and in the output processing, the transmission vector of each element is represented by an arrowhead figure of the same size.
また、本発明の第3態様としてのプログラムは、コンピュータを、モデルを構成する複数の要素のそれぞれについて、前記要素を伝わる振動エネルギの大きさ及びその伝達方向を表す伝達ベクトルを算出する伝達ベクトル算出手段と、算出された伝達ベクトルを前記モデルとともに表示する出力手段と、して機能させるプログラムであって、前記出力手段は、前記各要素の伝達ベクトルを同じサイズの矢尻図形で表すものである。 The program as the third aspect of the present invention is a program for calculating a transfer vector for calculating a transfer vector representing the magnitude of vibration energy transmitted through the element and the transfer direction for each of a plurality of elements constituting the model. A program that functions as a means and an output means for displaying the calculated transfer vector together with the model, wherein the output means represents the transfer vector of each element as an arrowhead figure of the same size.
本発明によれば、振動エネルギの伝達の様子を正確に且つ分かり易く可視化することができる。これにより、振動エネルギの主伝達経路の特定が容易になり、振動の発生要因の究明や対策の立案に役立てることができる。 According to the present invention, the state of vibration energy transmission can be visualized accurately and easily. As a result, it becomes easy to specify the main transmission path of vibration energy, which can be used for investigating the cause of vibration and planning countermeasures.
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
本発明の実施形態に係る振動解析システムは、車体などの三次元構造物における振動エネルギの状態を解析し、その振動エネルギの伝達経路を可視化することによって、振動の発生要因の究明や対策立案を支援するためのものである。 The vibration analysis system according to the embodiment of the present invention analyzes the state of vibration energy in a three-dimensional structure such as a vehicle body and visualizes the transmission path of the vibration energy, thereby investigating the cause of vibration and planning countermeasures. It is for support.
<伝達ベクトルの算出手法>
振動解析システムの具体的構成の説明に入る前に、本実施形態における伝達ベクトルの算出手法の基本的な考え方について説明を行う。
<Transmission vector calculation method>
Before describing the specific configuration of the vibration analysis system, the basic concept of the transfer vector calculation method in this embodiment will be described.
三次元構造物における振動エネルギを高精度に解析するには、構造内部の状態量(変位)や内力(軸力、せん断力、モーメント)を用いることが望ましい。ところが、そのような内部状態量や内力は実験で計測することが極めて困難である。そこで本実施形態では、
コンピュータによる構造解析によって内部状態量及び内力の算出を行う。
In order to analyze vibration energy in a three-dimensional structure with high accuracy, it is desirable to use state quantities (displacement) and internal forces (axial force, shear force, moment) inside the structure. However, it is extremely difficult to measure such internal state quantities and internal forces by experiments. Therefore, in this embodiment,
The internal state quantity and internal force are calculated by structural analysis using a computer.
構造解析手法としては、有限要素法(FEM:Finite Element Method)を用いる。有
限要素法では、三次元構造物が多数の要素(板要素、梁要素等)から構成されるFEモデルで表される。例えば車体であれば百万個程度の要素からなるFEモデルが用いられる。そのFEモデルに対して加振点や角振動数などの加振条件を与えると、各要素に作用する内力、各要素の節点の変位などが算出される。また、FEモデルの各要素は体積や材質の情報も有しており、これらの情報から要素毎の剛性行列及び質量行列も算出される。
As a structural analysis method, a finite element method (FEM) is used. In the finite element method, a three-dimensional structure is represented by an FE model composed of a large number of elements (plate elements, beam elements, etc.). For example, in the case of a vehicle body, an FE model composed of about one million elements is used. When an excitation condition such as an excitation point or an angular frequency is given to the FE model, an internal force acting on each element, a displacement of a node of each element, and the like are calculated. Each element of the FE model also has volume and material information, and a stiffness matrix and a mass matrix for each element are calculated from the information.
振動解析システムは、有限要素解析の結果として得られた、各要素の節点の変位及び各要素に作用する内力を用いて、要素内を伝わる振動エネルギを表す伝達ベクトルを算出する。内力としては、軸力、せん断力、横せん断力、曲げモーメント、ねじりモーメントを考慮する。 The vibration analysis system calculates a transfer vector representing vibration energy transmitted through the element by using the displacement of the node of each element and the internal force acting on each element obtained as a result of the finite element analysis. As the internal force, axial force, shear force, lateral shear force, bending moment and torsion moment are taken into consideration.
本実施形態では、「エネルギ平衡状態を保つために、振動エネルギは仕事が大きい方から小さい方へ伝達する」との仮定の下、伝達ベクトルを2点間の仕事率の差として定義した。これにより、比較的簡単な計算で高精度に伝達ベクトルを算出することができる。なお、仕事率は、単位時間当たりの仕事であり、具体的には内力に速度(変位の時間微分)を乗じることで算出できる。「仕事率の差」としたのは、「仕事の差」とした場合、減衰が無い系(若しくは減衰が極めて小さい系)においては、1周期で考えたときに、2点間の仕事の差が0(若しくはほぼ0)となり、2点間のエネルギ伝達を正確に捉えることができなくなってしまうからである。 In this embodiment, the transmission vector is defined as the difference in power between two points under the assumption that “vibration energy is transmitted from the larger work to the smaller work in order to maintain an energy equilibrium state”. As a result, the transfer vector can be calculated with high accuracy by a relatively simple calculation. The work rate is the work per unit time, and can be calculated by multiplying the internal force by the speed (time derivative of displacement). The difference in work rate is the difference in work between two points when considered in one cycle in a system with no attenuation (or a system with extremely small attenuation). This is because it becomes 0 (or almost 0), and energy transfer between two points cannot be accurately captured.
以下、図1に示すように、xy平面が矩形をなし、且つ、z軸方向に厚みを有する板要素を例にとり、伝達ベクトルの算出手法を説明する。板要素は4つの節点P1〜P4をもち、各節点はx、y、z軸方向の移動とx、y、z軸回りの回転(角変位)の6自由度を有している。よって、板要素の変位uは下記式のように24個の成分からなるベクトルで表される。なお、ここでいうところのx,y,zは要素座標系である。もし有限要素解析の結果が全体座標系で得られている場合には、全体座標から要素座標への座標変換を行う必要がある。
節点の速度は変位を時間微分することによって下記の通り求まる。
ここで、x軸方向に向かい合う2つの側面をそれぞれ面A、面Bとし、x軸での軸力Fx、横せん断力Fxy、x軸のせん断力Vx、x軸周りの曲げモーメントMy、及び、ねじりモーメントMxyが面A,Bのそれぞれの重心である点(質点)PA,PBに作用するものとする。同様に、y軸方向に向かい合う2つの側面をそれぞれ面C、面Dとし、y軸での軸力Fy、横せん断力Fxy、y軸のせん断力Vy、y軸周りの曲げモーメントMx、及び、ねじりモーメントMxyが面C,Dのそれぞれの重心である点(質点)PC,PDに作用するものとする。 Here, two side surfaces facing in the x-axis direction are referred to as a surface A and a surface B, respectively, an axial force Fx on the x-axis, a transverse shear force Fxy, a shear force Vx on the x-axis, a bending moment My around the x-axis, and It is assumed that the torsional moment Mxy acts on points (mass points) PA and PB that are the centers of gravity of the surfaces A and B, respectively. Similarly, the two side surfaces facing in the y-axis direction are plane C and plane D, respectively, an axial force Fy on the y axis, a transverse shear force Fxy, a shear force Vy on the y axis, a bending moment Mx around the y axis, and It is assumed that the torsional moment Mxy acts on the points (mass points) PC and PD which are the centers of gravity of the surfaces C and D, respectively.
点PAの速度は、節点P1とP3の速度を線形補間することにより次のように求まる。
同様に、点PBの速度は節点P2とP4の速度から、点PCの速度は節点P1とP2の速度から、点PDの速度は節点P3とP4の速度から求まる。 Similarly, the speed of the point PB is obtained from the speeds of the nodes P2 and P4, the speed of the point PC is obtained from the speeds of the nodes P1 and P2, and the speed of the point PD is obtained from the speeds of the nodes P3 and P4.
(1)軸力
図2は、x軸での軸力Fxが作用した場合の振動エネルギの伝達方向を模式的に示したものである。点PA,PBに図示のように軸力Fxが作用した場合、その振動エネルギはx軸方向(点PAとPBを結ぶ方向)に伝達すると考えられる。そして、単位時間当たりに伝達される振動エネルギの大きさは、点PAと点PB間での軸力Fxによる仕事率の差として定義することができ、具体的には下記式で表すことができる。
(2)横せん断力
図3は、横せん断力Fxyが作用した場合の振動エネルギの伝達方向を模式的に示したものである。点PA,PBに図示のように横せん断力Fxyが作用した場合、その振動エネルギはx軸方向に伝達すると考えられる。そして、単位時間当たりに伝達される振動エネルギの大きさは、点PAと点PB間での横せん断力Fxyによる仕事率の差として定義することができ、具体的には下記式で表すことができる。
(3)せん断力
図4は、x軸のせん断力Vxが作用した場合の振動エネルギの伝達方向を模式的に示したものである。点PA,PBに図示のようにせん断力Vxが作用した場合、その振動エネルギはx軸方向に伝達すると考えられる。そして、単位時間当たりに伝達される振動エネルギの大きさは、点PAと点PB間でのせん断力Vxによる仕事率の差として定義することができ、具体的には下記式で表すことができる。
(4)曲げモーメント
図5は、x軸周りの曲げモーメントMyが作用した場合の振動エネルギの伝達方向を模式的に示したものである。点PA,PBに図示のように曲げモーメントMyが作用した場合、その振動エネルギはx軸方向に伝達すると考えられる。そして、単位時間当たりに伝
達される振動エネルギの大きさは、点PAと点PB間での曲げモーメントMyによる仕事率の差として定義することができ、具体的には下記式で表すことができる。
(5)ねじりモーメント
図6は、ねじりモーメントMxyが作用した場合の振動エネルギの伝達方向を模式的に示したものである。点PA,PBに図示のようにねじりモーメントMxyが作用した場合、その振動エネルギはx軸方向に伝達すると考えられる。そして、単位時間当たりに伝達される振動エネルギの大きさは、点PAと点PB間でのねじりモーメントMxyによる仕事率の差として定義することができ、具体的には下記式で表すことができる。
以上より、伝達ベクトルのx軸方向成分VIxは、式4で表すことができる。
同様にして、伝達ベクトルのy軸方向成分VIyは、式5で表すことができる。
なお、ここでは、図1に示す板要素を例にとり説明を行ったが、他の形状の要素についても、質点PA〜PDを適宜設定すれば上記式4、式5を用いて伝達ベクトルを算出することができる。
Although the description has been given here taking the plate element shown in FIG. 1 as an example, the transmission vector is calculated using the
では次に、上記式4及び式5を利用する振動解析システムの一構成例を具体的に説明する。
Next, a configuration example of the vibration analysis system using the
<システム構成>
図7は、振動解析システムの機能構成を示すブロック図である。
<System configuration>
FIG. 7 is a block diagram illustrating a functional configuration of the vibration analysis system.
振動解析システムは、伝達ベクトルを算出する伝達ベクトル算出部1と、算出結果を記憶する特性値データベース2と、算出結果を出力する出力部3とから構成される。
The vibration analysis system includes a transmission
この振動解析システムは、典型的には、演算処理装置(CPU)、主記憶装置(メモリ)、補助記憶装置(ハードディスクなど)、表示装置、入力装置(マウス、キーボードなど)を備えた汎用のコンピュータと、このコンピュータで動作するプログラムから構成可能である。図7に示す機能要素は、演算処理装置がプログラムを実行し、必要に応じて主
記憶装置、補助記憶装置、表示装置、入力装置などのハードウエア資源を制御することで実現されるものである。ただし、これらの機能要素の一部を専用のチップで代替しても構わない。また、これらの機能要素の全てが単一のコンピュータで実行される必要はなく、複数のコンピュータが協働して振動解析システムを構成してもよい。
This vibration analysis system typically includes a general-purpose computer including an arithmetic processing unit (CPU), a main storage device (memory), an auxiliary storage device (hard disk, etc.), a display device, and an input device (mouse, keyboard, etc.). And a program that runs on this computer. The functional elements shown in FIG. 7 are realized by an arithmetic processing unit executing a program and controlling hardware resources such as a main storage device, an auxiliary storage device, a display device, and an input device as necessary. . However, a part of these functional elements may be replaced with a dedicated chip. Further, not all of these functional elements need to be executed by a single computer, and a plurality of computers may cooperate to constitute a vibration analysis system.
<伝達ベクトルの算出処理>
図8は、伝達ベクトルの算出処理の流れを示すフローチャートである。
<Transmission vector calculation process>
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of a transfer vector calculation process.
伝達ベクトル算出部1は、有限要素解析の結果を、記憶媒体若しくはネットワークを介して取得する(ステップS10)。ここで取得する情報には、少なくとも、FEモデルを所定の角振動数ωで加振した場合の各要素の変位と各要素に作用する内力(軸力、せん断力、横せん断力、曲げモーメント、ねじりモーメント)とが含まれている。
The transfer
次に、伝達ベクトル算出部1は、各要素の節点の変位から節点の速度を算出する(ステップS11)。変位から速度への変換は、時間微分を行えばよい(式2参照)。
Next, the transmission
次に、伝達ベクトル算出部1は、節点の速度から、内力の作用点PA〜PDにおける速度を算出する(ステップS12)。作用点における速度は、節点の速度を線形補間することにより算出することができる(式3参照)。
Next, the transmission
次に、伝達ベクトル算出部1は、ステップS12で算出した作用点の速度を全体座標系から要素座標系に変換する(ステップS13)。ただし、ステップS10で取得した変位が元々要素座標系であったなら、ここでの座標変換処理は不要である。なお、ステップS11〜S13の処理はどのような順番で行っても同様の結果を得ることができる。
Next, the transfer
次に、伝達ベクトル算出部1は、ステップS10で取得した各要素の内力と、ステップS13で算出した各要素の各作用点の速度とから、式4及び式5に従って各要素の伝達ベクトルを算出する(ステップS14)。この算出結果は、特性値データベース2に順次格納される。
Next, the transfer
<伝達ベクトルの出力処理>
伝達ベクトルの算出処理が終了した後は、ポストプロセッサである出力部3にて、FEモデル全体の振動エネルギの伝達状態を表示、確認することができる。
<Transmission vector output processing>
After the transmission vector calculation process is completed, the vibration energy transmission state of the entire FE model can be displayed and confirmed by the
図9に、平板における伝達ベクトルの表示例を示す。また比較例として、図10に、従来の矢印を用いた表示例を示す。 FIG. 9 shows a display example of the transmission vector on the flat plate. As a comparative example, FIG. 10 shows a display example using conventional arrows.
図10の従来の表示例では、矢印の向きが振動エネルギの伝達方向を、矢印線の長さが振動エネルギの大きさ(伝達量)を表している。しかし、この表示方法では、エネルギ伝達量が小さいところでは矢印が非常に細かくなる(不鮮明になる)ため、またエネルギ伝達量が大きいところでは矢印同士が重なったり錯綜したりするため、全体的にエネルギの伝達方向を把握しづらい。 In the conventional display example of FIG. 10, the direction of the arrow indicates the transmission direction of vibration energy, and the length of the arrow line indicates the magnitude (transmission amount) of vibration energy. However, in this display method, the arrow becomes very fine (unclear) when the energy transmission amount is small, and the arrows overlap or become complicated when the energy transmission amount is large. Difficult to grasp the direction of transmission.
これに対して、本実施形態の出力部3は、図9に示すように、各要素の伝達ベクトルを同サイズの矢尻図形で表し、それらをFEモデルに重ねて表示する、という表示方法を採る。ここで、矢尻図形の先端の向きが振動エネルギの伝達方向を表している。また、矢尻図形はいわゆる疑似色表示されており、振動エネルギの大きさに応じて連続的若しくは段階的に色が変化している。つまり、矢尻図形の色は振動エネルギの伝達量を表している。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the
このような表示方法によれば、エネルギ伝達量が小さい箇所でも伝達方向を正確且つ容
易に判別できるし、エネルギ伝達量が大きい箇所でも伝達ベクトル同士の重なりが無くなるので、伝達方向の把握が容易になる。また矢尻形状の色を見ることでエネルギ伝達量の大小を把握できる。したがって、振動エネルギの伝達の様子を直感的に理解でき、主伝達経路の特定が容易になる。
According to such a display method, the transmission direction can be accurately and easily determined even at a location where the amount of energy transmission is small, and transmission vectors do not overlap each other even at a location where the amount of energy transmission is large. Become. The amount of energy transfer can be grasped by looking at the color of the arrowhead shape. Therefore, the state of vibration energy transmission can be intuitively understood, and the main transmission path can be easily identified.
さらに、本実施形態の出力部3は、伝達ベクトルの表示態様を変更するための表示設定機能を有している。図11は、表示設定機能の設定画面の一例である。
Furthermore, the
この設定画面において、「角度」は矢尻図形の先端の角度を指定するための入力欄であり、「サイズ」は矢尻図形の大きさを指定するための入力欄である(図12参照)。これらの入力欄に希望の値を入力することで、ユーザは矢尻図形の形状及び大きさを自由に変更することができる。これにより、伝達ベクトルの出力画面(図9参照)の見やすさの向上を図ることができる。 In this setting screen, “angle” is an input field for designating the angle of the tip of the arrowhead graphic, and “size” is an input field for designating the size of the arrowhead graphic (see FIG. 12). By inputting desired values in these input fields, the user can freely change the shape and size of the arrowhead figure. As a result, the visibility of the transmission vector output screen (see FIG. 9) can be improved.
また、図11の設定画面における「対数」は、矢尻図形の色と振動エネルギの大きさの相関を変更するためのチェックボックスである。チェック無しの場合、矢尻図形の色は、振動エネルギの大きさに対して線形に変化する。一方、チェック有りの場合、振動エネルギの大きさが対数スケールをとり、振動エネルギの大きさに対して矢尻図形の色が非線形に変化する。振動エネルギのダイナミックレンジが広い場合に前者(リニアスケール)で疑似色表示すると、矢尻図形の色が同じような色相に偏ってしまい、エネルギ伝達量の分布を把握しづらいことがある。このような場合には、対数スケールでの表示が有利である。 Further, “logarithm” in the setting screen of FIG. 11 is a check box for changing the correlation between the color of the arrowhead figure and the magnitude of vibration energy. When unchecked, the color of the arrowhead shape changes linearly with the magnitude of vibration energy. On the other hand, when checked, the magnitude of vibration energy takes a logarithmic scale, and the color of the arrowhead figure changes nonlinearly with respect to the magnitude of vibration energy. When the dynamic range of vibration energy is wide, if the pseudo color is displayed in the former (linear scale), the arrowhead figure color is biased to the same hue, and it may be difficult to grasp the distribution of energy transmission amount. In such a case, display on a logarithmic scale is advantageous.
また、図11の設定画面における「表示条件」は、表示状態とする矢尻図形の条件を指定するための入力欄である。具体的には、振動エネルギの下限値や上限値を入力することができる。例えば、表示条件として下限値「3」が入力されると、出力部3は振動エネルギの値が3以下の矢尻図形(伝達ベクトル)を非表示にする。図13は振動エネルギの小さな矢尻図形を非表示にした表示例である。図9と図13の比較から分かるように、振動エネルギがある程度大きい伝達ベクトルのみを表示状態にすることで、主伝達経路の特定が極めて容易になる。
Further, the “display condition” in the setting screen of FIG. 11 is an input field for designating the condition of the arrowhead figure to be displayed. Specifically, a lower limit value and an upper limit value of vibration energy can be input. For example, when the lower limit “3” is input as the display condition, the
図14は、車体モデルにおける伝達ベクトルの表示例である。このような表示を見ることで、加振点で発生した振動がどのような経路をたどって構造物の各部位に伝達されていくのかを直感的且つ容易に把握できる。例えば、ルーフパネルの振動音が問題となっていたときに図14の解析結果が得られたとする。図14の表示を見ると、エンジンコンパートメント内の振動エネルギがフロントピラーを経由して、ルーフパネルまで伝達し、ルーフパネルの一部分を振動させていることが分かる。これによりルーフパネルの振動音が発生するメカニズムを容易に推測可能である。かかる考察が得られれば、対策として、エンジンコンパートメントからルーフパネルに至る伝達経路のどこかを補強したり、制振材を取り付けたりすればよいことが分かり、適切な対策をとることが容易になる。しかも、伝達経路及び伝達メカニズムが明らかになっていることから、例えば、エンジンコンパートメント内の接合部位の補強、フロントピラーの形状変更、ルーフパネルの肉厚化といったように、対策箇所やその対策内容の自由度が増すため、最も対応(設計変更)が容易な対策をとればよくなる、という利点もある。 FIG. 14 is a display example of a transmission vector in the vehicle body model. By viewing such a display, it is possible to intuitively and easily grasp what path the vibration generated at the excitation point is transmitted to each part of the structure. For example, assume that the analysis result of FIG. 14 is obtained when the vibration sound of the roof panel is a problem. From the display of FIG. 14, it can be seen that vibration energy in the engine compartment is transmitted to the roof panel via the front pillar and vibrates a part of the roof panel. As a result, it is possible to easily guess the mechanism by which the vibration noise of the roof panel is generated. If such consideration is obtained, it will be understood that it is only necessary to reinforce somewhere in the transmission path from the engine compartment to the roof panel or to attach damping materials as countermeasures, and it becomes easy to take appropriate countermeasures. . In addition, since the transmission path and transmission mechanism have been clarified, for example, the location of the countermeasures and the contents of the countermeasures such as reinforcement of the joint part in the engine compartment, change of the shape of the front pillar, and thickening of the roof panel. Since the degree of freedom increases, there is also an advantage that it is only necessary to take measures that are the easiest to cope with (design change).
以上述べた本実施形態の構成によれば、振動エネルギの伝達の様子を正確に且つ分かり易く可視化することができる。これにより、振動エネルギの主伝達経路の特定が容易になり、振動の発生要因の究明や対策の立案に役立てることができる。 According to the configuration of the present embodiment described above, the state of vibration energy transmission can be visualized accurately and easily. As a result, it becomes easy to specify the main transmission path of vibration energy, which can be used for investigating the cause of vibration and planning countermeasures.
しかも、本実施形態では、解析対象とする構造物のモデルを複数の要素から構成し、個
々の要素について変位と内力から伝達ベクトルを求めているので、計算(コンピュータ・シミュレーション)により、複雑な構造物(特に三次元構造物)の内部における振動エネルギの伝達経路を精度良く推定することができる。
In addition, in this embodiment, the structure model to be analyzed is composed of a plurality of elements, and the transfer vector is obtained from the displacement and internal force for each element. Therefore, a complicated structure is obtained by calculation (computer simulation). It is possible to accurately estimate the vibration energy transmission path inside an object (particularly a three-dimensional structure).
なお、上記実施形態は本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。 The above embodiment is merely an example of the present invention. The scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば、他の方法を用いて算出された伝達ベクトル(振動エネルギの伝達量及び伝達方向)についても、矢尻図形を用いた本発明に係る表示方法で表示することができる。 For example, a transmission vector (a transmission amount and a transmission direction of vibration energy) calculated using another method can also be displayed by the display method according to the present invention using an arrowhead figure.
1 伝達ベクトル算出部
2 特性値データベース
3 出力部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
算出された伝達ベクトルを前記モデルとともに表示する出力手段と、を備え、
前記出力手段は、前記各要素の伝達ベクトルを同じサイズの矢尻図形で表すことを特徴とする振動解析システム。 For each of a plurality of elements constituting the model, transmission vector calculation means for calculating a transmission vector representing the magnitude of vibration energy transmitted through the element and its transmission direction;
Output means for displaying the calculated transmission vector together with the model,
The output means represents the transmission vector of each element as an arrowhead figure of the same size.
モデルを構成する複数の要素のそれぞれについて、前記要素を伝わる振動エネルギの大きさ及びその伝達方向を表す伝達ベクトルを算出する算出処理と、
算出された伝達ベクトルを前記モデルとともに表示する出力処理と、を実行し、
前記出力処理において、前記各要素の伝達ベクトルを同じサイズの矢尻図形で表すことを特徴とする振動解析方法。 Computer
For each of a plurality of elements constituting the model, a calculation process for calculating a transmission vector representing the magnitude of vibration energy transmitted through the element and its transmission direction;
An output process for displaying the calculated transfer vector together with the model; and
In the output processing, the vibration analysis method, wherein the transmission vector of each element is represented by an arrowhead figure of the same size.
モデルを構成する複数の要素のそれぞれについて、前記要素を伝わる振動エネルギの大きさ及びその伝達方向を表す伝達ベクトルを算出する伝達ベクトル算出手段と、
算出された伝達ベクトルを前記モデルとともに表示する出力手段と、して機能させるプログラムであって、
前記出力手段は、前記各要素の伝達ベクトルを同じサイズの矢尻図形で表すことを特徴とするプログラム。 Computer
For each of a plurality of elements constituting the model, transmission vector calculation means for calculating a transmission vector representing the magnitude of vibration energy transmitted through the element and its transmission direction;
A program for functioning as an output means for displaying the calculated transmission vector together with the model,
The said output means represents the transmission vector of each said element by the arrowhead figure of the same size, The program characterized by the above-mentioned.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012159923A (en) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Nippon Steel Corp | Support system for presentation of structural vibration reduction design guideline, support method for presentation of vibration design guideline, panel structure, computer program for supporting presentation of vibration reduction design guideline and computer-readable recording medium |
JP2016076154A (en) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | トヨタ自動車株式会社 | Analyzer |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05101150A (en) * | 1991-10-04 | 1993-04-23 | Oki Electric Ind Co Ltd | Analytic result data display system |
JPH0654830A (en) * | 1992-08-06 | 1994-03-01 | Hitachi Ltd | Display method for diffusion coefficient distribution image |
JPH0736360A (en) * | 1993-07-21 | 1995-02-07 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Lighting operation simulating device |
JPH095375A (en) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Fujitsu Ltd | System for calculating strength of electromagnetic field |
JPH096990A (en) * | 1995-06-20 | 1997-01-10 | Canon Inc | Information processor and output method |
JP2000314741A (en) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Furuno Electric Co Ltd | Power flow display device |
JP2003108612A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-11 | Mazda Motor Corp | Morphing method for structural shape and its computer program and computer readable storage medium |
JP2003271678A (en) * | 2002-03-18 | 2003-09-26 | Toray Ind Inc | Numerical analysis method and device |
JP2007298324A (en) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Toyota Motor Corp | Vibration analysis system |
-
2006
- 2006-08-31 JP JP2006235355A patent/JP2008059274A/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05101150A (en) * | 1991-10-04 | 1993-04-23 | Oki Electric Ind Co Ltd | Analytic result data display system |
JPH0654830A (en) * | 1992-08-06 | 1994-03-01 | Hitachi Ltd | Display method for diffusion coefficient distribution image |
JPH0736360A (en) * | 1993-07-21 | 1995-02-07 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Lighting operation simulating device |
JPH095375A (en) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Fujitsu Ltd | System for calculating strength of electromagnetic field |
JPH096990A (en) * | 1995-06-20 | 1997-01-10 | Canon Inc | Information processor and output method |
JP2000314741A (en) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Furuno Electric Co Ltd | Power flow display device |
JP2003108612A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-11 | Mazda Motor Corp | Morphing method for structural shape and its computer program and computer readable storage medium |
JP2003271678A (en) * | 2002-03-18 | 2003-09-26 | Toray Ind Inc | Numerical analysis method and device |
JP2007298324A (en) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Toyota Motor Corp | Vibration analysis system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012159923A (en) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Nippon Steel Corp | Support system for presentation of structural vibration reduction design guideline, support method for presentation of vibration design guideline, panel structure, computer program for supporting presentation of vibration reduction design guideline and computer-readable recording medium |
JP2016076154A (en) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | トヨタ自動車株式会社 | Analyzer |
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