JP2012163398A - 解析装置およびシミュレーション方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】解析装置100は、RMD法を使用して弾性体とみなされる対象を解析する解析装置である。解析装置100は、対象を記述する複数の粒子を含む系を生成するモデル生成部110と、ポテンシャルエネルギ関数を使用して粒子に働く力を演算する際、その粒子に力を及ぼす粒子をその粒子との距離が所定のカットオフ距離よりも小さな粒子に制限する力演算部130と、離散化された粒子の運動方程式に力演算部130によって演算された力を適用することによって粒子の位置および速度のうちの少なくともひとつを演算する粒子状態演算部122と、を備える。カットオフ距離は、ポテンシャルエネルギ関数の極小値を与える粒子間の距離の2倍よりも小さい値に設定される。
【選択図】図1
Description
以下では粒子系Sの粒子は全て同質または同等なものとして設定され、かつ、ポテンシャルエネルギ関数は2体のポテンシャルであって粒子によらずに同じ形を有するものとして設定される場合について説明する。しかしながら、他の場合にも本実施の形態に係る技術的思想を適用できることは、本明細書に触れた当業者には明らかである。
力合算部134は、近接粒子決定部132によって決定された各近接粒子について、その近接粒子とi番目の粒子との間のポテンシャルエネルギ関数およびその近接粒子とi番目の粒子との距離に基づいて、その近接粒子がi番目の粒子に及ぼす力を演算する。特に力合算部134は、その近接粒子とi番目の粒子との距離の値におけるポテンシャルエネルギ関数のグラジエント(Gradient)の値から力を算出する。力合算部134は、近接粒子がi番目の粒子に及ぼす力を全ての近接粒子について足し合わせることによって、i番目の粒子に働く力を算出する。
図5は、解析装置100における一連の処理の一例を示すフローチャートである。モデル生成部110は、弾性体とみなされる対象を記述する粒子系を生成する(S202)。近接粒子決定部132は、短いカットオフ距離を使用して近接粒子を決定する(S204)。力合算部134は、粒子間の距離から粒子に働く力を演算する(S206)。粒子状態演算部122は、演算された力を含む粒子の運動方程式から速度を演算する(S208)。粒子状態演算部122は、演算された速度から粒子の位置を算出する(S210)。状態更新部124は、記憶部150に記憶される粒子の位置を算出された位置で更新する(S212)。終了条件判定部126は、終了条件が満たされるか否かを判定する(S214)。終了条件が満たされない場合(S214のN)、処理はS204に戻される。終了条件が満たされる場合(S214のY)、結果提示部140は演算結果をユーザに提示する(S216)。
材料:アルミニウム
球体直径:0.0755(m)
球質量:0.614(kg)
球体初速:100(m/s)
繰り込みの回数:23回
繰り込み操作後の粒子数:46430個
図7、図8を比較すると、2種類のカットオフ距離でほぼ同等の結果が得られ2球の接触した時間もほぼ同じである。
図9、図10より衝突時の応力分布を比較しても同等の結果が得られている。
図11は、表1に示されるデータをプロットしたグラフである。
Claims (7)
- 繰り込み群分子動力学法を使用して弾性体とみなされる対象を解析する解析装置であって、
前記対象を記述する複数の粒子を含む系を生成するモデル生成部と、
ポテンシャルエネルギ関数を使用して粒子に働く力を演算する際、その粒子に力を及ぼす粒子をその粒子との距離が所定のカットオフ距離よりも小さな粒子に制限する力演算部と、
離散化された粒子の運動方程式に前記力演算部によって演算された力を適用することによって粒子の位置および速度のうちの少なくともひとつを演算する粒子状態演算部と、を備え、
前記カットオフ距離は、前記ポテンシャルエネルギ関数の極小値を与える粒子間の距離の2倍よりも小さい値に設定されることを特徴とする解析装置。 - 前記モデル生成部は、前記対象を記述する系として規則的に配置された複数の粒子を含む系を生成し、
前記モデル生成部によって生成される系について、ある粒子とその粒子に3番目に近い粒子との距離を第3近接距離と呼ぶとき、前記カットオフ距離は前記第3近接距離よりも小さい値に設定されることを特徴とする請求項1に記載の解析装置。 - 前記モデル生成部は、前記対象を記述する系として面心立方格子状に配置された複数の粒子を含む系を生成し、
前記ポテンシャルエネルギ関数はモース型のポテンシャルエネルギ関数であることを特徴とする請求項2に記載の解析装置。 - 前記モデル生成部によって生成される系について、ある粒子とその粒子に2番目に近い粒子との距離を第2近接距離と呼ぶとき、前記カットオフ距離は前記第3近接距離よりも小さく前記第2近接距離よりも大きい値に設定されることを特徴とする請求項3に記載の解析装置。
- 前記対象はマクロスケールの対象であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の解析装置。
- 繰り込み群分子動力学法を使用して対象を解析する際、粒子間の相互作用が及ぶ範囲を規定する所定の距離を、前記対象が弾性体とみなされる場合はそうでない場合よりも短く設定することを特徴とするシミュレーション方法。
- 繰り込み群分子動力学法を使用して弾性体とみなされる対象を解析する機能をコンピュータに実現させるコンピュータプログラムであって、
前記対象を記述する複数の粒子を含む系を生成する機能と、
ポテンシャルエネルギ関数を使用して粒子に働く力を演算する際、その粒子に力を及ぼす粒子をその粒子との距離が所定のカットオフ距離よりも小さな粒子に制限する機能と、
離散化された粒子の運動方程式に演算された力を適用することによって粒子の位置および速度のうちの少なくともひとつを演算する機能と、を前記コンピュータに実現させ、
前記カットオフ距離は、前記ポテンシャルエネルギ関数の極小値を与える粒子間の距離の2倍よりも小さい値に設定されることを特徴とするコンピュータプログラム。
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