JP2016076154A - Analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、解析装置に関し、特に、有限要素法により構造物の振動を解析する装置に関する。 The present invention relates to an analysis apparatus, and more particularly to an apparatus for analyzing vibration of a structure by a finite element method.
構造物の振動を解析する手法として、有限要素法を用いた解析技術がある。例えば、複数の要素から構成されるモデルに対して、各要素の変位および各要素に作用する内力を計算することにより、要素内を伝わる振動エネルギを表す伝達ベクトルが導出される(例えば、特許文献1参照)。 As a technique for analyzing the vibration of the structure, there is an analysis technique using a finite element method. For example, by calculating the displacement of each element and the internal force acting on each element for a model composed of a plurality of elements, a transfer vector representing vibration energy transmitted in the element is derived (for example, Patent Literature 1).
構造物の振動解析において、弾性力、減衰力、慣性力のそれぞれに起因する成分を個別に導出できることが望ましい。 In the vibration analysis of a structure, it is desirable that components caused by elastic force, damping force, and inertial force can be derived individually.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造物を伝達する振動エネルギを精度良く解析できる技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of accurately analyzing vibration energy transmitted through a structure.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の解析装置は、節点を境界とする有限数の要素に分割されたモデルに条件を付し、要素毎の節点について算出される値として、変位ベクトル、速度ベクトル、加速度ベクトル、弾性力ベクトル、減衰力ベクトルおよび慣性力ベクトルを算出する第1計算部と、ある節点に隣接する複数の要素毎に算出される値から、当該節点における節点力ベクトルを算出する第2計算部と、前記節点力ベクトルと前記速度ベクトルの内積により振動エネルギの大きさを計算し、隣接する節点間の振動エネルギの大きさの勾配から振動エネルギのベクトル方向を計算して、振動エネルギベクトルを算出する第3計算部と、算出された前記節点力ベクトルおよび前記振動エネルギベクトルを表示する表示部と、を備える。前記第2計算部は、ある節点に隣接する要素毎に算出される弾性力ベクトルを、当該節点の変位ベクトルの方向に投影される成分について正の成分のみを足し合わせることにより、当該節点における節点弾性力ベクトルを算出し、ある節点に隣接する要素毎に算出される減衰力ベクトルを、当該節点の速度ベクトルの方向に投影される成分について正の成分のみを足し合わせることにより、当該節点における節点減衰力ベクトルを算出し、ある節点に隣接する要素毎に算出される慣性力ベクトルを、当該節点の加速度ベクトルの方向に投影される成分について正の成分のみを足し合わせることにより、当該節点における節点慣性力ベクトルを算出する。前記第3計算部は、前記節点弾性力ベクトルと前記速度ベクトルの内積により弾性エネルギの大きさを計算し、隣接する節点間の弾性エネルギの大きさの勾配から弾性エネルギのベクトル方向を計算して、弾性エネルギベクトルを算出し、前記節点減衰力ベクトルと前記速度ベクトルの内積により減衰エネルギの大きさを計算し、隣接する節点間の減衰エネルギの大きさの勾配から減衰エネルギのベクトル方向を計算して、減衰エネルギベクトルを算出し、前記節点慣性力ベクトルと前記速度ベクトルの内積により運動エネルギの大きさを計算し、隣接する節点間の弾性エネルギの大きさの勾配から運動エネルギのベクトル方向を計算して、運動エネルギベクトルを算出する。前記表示部は、前記弾性エネルギベクトル、前記減衰エネルギベクトルおよび前記運動エネルギベクトルの少なくとも一つを表示する。 In order to solve the above-described problem, an analysis apparatus according to an aspect of the present invention adds a condition to a model divided into a finite number of elements having a node as a boundary, and calculates a displacement as a value calculated for the node for each element. A first force calculation unit for calculating a vector, a velocity vector, an acceleration vector, an elastic force vector, a damping force vector, and an inertial force vector, and a value calculated for each of a plurality of elements adjacent to a certain node. Calculating the magnitude of vibration energy by the inner product of the nodal force vector and the velocity vector, and calculating the vector direction of the vibration energy from the gradient of the magnitude of vibration energy between adjacent nodes. A third calculation unit that calculates a vibration energy vector, and a display unit that displays the calculated nodal force vector and the vibration energy vector. That. The second calculation unit adds the positive force component of the elastic force vector calculated for each element adjacent to a certain node to the component projected in the direction of the displacement vector of the node, thereby obtaining a node at the node. By calculating the elastic force vector and adding the damping force vector calculated for each element adjacent to a node to the positive component of the component projected in the direction of the velocity vector of the node, the node at the node By calculating the damping force vector and adding the positive component to the inertial force vector calculated for each element adjacent to a certain node in the direction of the acceleration vector of that node, the node at that node is added. Calculate the inertial force vector. The third calculation unit calculates an elastic energy magnitude from an inner product of the nodal elastic force vector and the velocity vector, and calculates an elastic energy vector direction from an elastic energy magnitude gradient between adjacent nodes. The elastic energy vector is calculated, the magnitude of the damping energy is calculated by the inner product of the nodal damping force vector and the velocity vector, and the vector direction of the damping energy is calculated from the gradient of the magnitude of the damping energy between adjacent nodes. Calculating the damping energy vector, calculating the magnitude of the kinetic energy from the inner product of the nodal inertia force vector and the velocity vector, and calculating the vector direction of the kinetic energy from the gradient of the elastic energy magnitude between adjacent nodes. Then, the kinetic energy vector is calculated. The display unit displays at least one of the elastic energy vector, the damping energy vector, and the kinetic energy vector.
この態様によれば、各節点における振動エネルギを、弾性力、減衰力および慣性力のそれぞれの成分に分解して導出し、それぞれのエネルギ成分を表示できるため、解析精度を高めることができる。 According to this aspect, vibration energy at each node can be derived by decomposing into respective components of elastic force, damping force, and inertial force, and each energy component can be displayed, so that the analysis accuracy can be improved.
本発明によれば、振動エネルギを精度良く解析する技術を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique for accurately analyzing vibration energy.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate.
図1は、実施の形態に係る解析装置50の機能構成を示すブロック図である。解析装置50は、構築部52と、計算部54と、表示部56とを備える。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of an
本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのCPUをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者に理解されるところである。 Each block shown in the block diagram of the present specification can be realized in terms of hardware by an element such as a CPU of a computer or a mechanical device, and in terms of software, it can be realized by a computer program or the like. The functional block realized by those cooperation is drawn. Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.
構築部52は、解析対象となる構造物を有限個の小さな要素に置き換えて、計算部54の計算対象となるモデルを構築する。モデルを構成する各要素は数値解析が可能に定義され、具体的には、各要素について、座標系における節点座標値、要素形状、材料特性などが定義される。2次元モデルを対象とする場合には、各要素として三角形状を有する3節点要素や、四角形状を有する4節点要素を用いればよい。また、3次元モデルを対象とする場合には、四面体形状を有する4節点要素や、六面体形状を有する6節点要素などを用いればよい。構築部52は、例えば、プリプロセッサと呼ばれる公知の技術に基づいた汎用ソフトウェアを用いることにより実現することができる。
The
計算部54は、構築部52により構築されたモデルを用いて、各要素の節点についての変位、速度、加速度、弾性力、減衰力、慣性力などの値を計算ステップ毎に算出し、所定の計算終了条件を満たすまで計算処理を繰り返し実行する。また、計算部54は、算出された値を用いて、各節点における節点力、節点力密度、振動エネルギ、振動エネルギ密度を算出する。計算部54は、第1計算部61、第2計算部62、第3計算部63を有する。
The
第1計算部61は、有限数の要素に分割されたモデルに条件を付し、計算ステップ毎の入力条件から各要素の節点における変位、速度、加速度、弾性力、減衰力、慣性力を算出する。第1計算部61は、各要素の支配方程式として下記式(1)を用いることにより、モデルを動的に解析する。
The
ここで、左辺第3項に含まれる{u}は各要素の節点における変位ベクトルを表す。左辺第2項に含まれる{u}の時間に関する一階微分は速度ベクトルを表し、左辺第1項に含まれる二回微分は加速度ベクトルを表す。添字のtは、各計算ステップに対応する時間tを意味する。左辺第1項の[M]は質量マトリックスであり、左辺第2項の[C]は減衰マトリックスであり、左辺第3項の[K]は剛性マトリックスである。右辺の{F}は各要素の節点における節点力である。なお式(1)において、左辺第1項は慣性力に相当し、左辺第2項は減衰力に相当し、左辺第3項は弾性力に相当する。 Here, {u} included in the third term on the left side represents a displacement vector at the node of each element. The first derivative with respect to time of {u} included in the second term on the left side represents the velocity vector, and the second derivative contained in the first term on the left side represents the acceleration vector. The subscript t means the time t corresponding to each calculation step. [M] in the first term on the left side is a mass matrix, [C] in the second term on the left side is a damping matrix, and [K] in the third term on the left side is a stiffness matrix. {F} on the right side is the nodal force at the node of each element. In Equation (1), the first term on the left side corresponds to an inertial force, the second term on the left side corresponds to a damping force, and the third term on the left side corresponds to an elastic force.
第1計算部61は、各要素の支配方程式を解くための質量マトリクスM、減衰マトリックスC、剛性マトリックスKを作成した後、モデルの全体構造を表すための全体構成マトリックスを作成する。全体構成マトリックスにより記述される方程式に対して、入力条件となる既知節点の変位および節点力を導入して解析処理を施すことにより、未知節点の変位等が計算される。これにより、計算ステップ毎に各要素の節点における変位、速度、加速度、弾性力、減衰力、慣性力の値が算出される。なお、第1計算部61は、例えば、ソルバーと呼ばれる公知の技術に基づいた汎用ソフトウェアを用いることにより実現することができる。
The
第2計算部62は、第1計算部61が算出した値を用いて、モデルを構成する各節点における節点力ベクトルを算出する。第1計算部61により算出される節点力(弾性力、減衰力、慣性力)は、要素毎に算出される計算結果である。そこで第2計算部62は、特定の節点に隣接する複数の要素毎に得られた節点力の値を足し合わせることにより、その節点における節点力ベクトルを算出する。なお、本明細書において「節点力ベクトル」とは、モデルを構成する各節点における弾性力、減衰力、慣性力を表す「節点弾性力ベクトル」、「節点減衰力ベクトル」、「節点慣性力ベクトル」のそれぞれを総称する用語として用いることがある。
The
図2は、節点弾性力ベクトルEの算出方法を模式的に示す図である。図2には、モデルを構成する要素として、四角形状を有する4節点要素である、第1要素11、第2要素12、第3要素13、第4要素14が示されている。また、各要素における節点として、第1節点21から第9節点29までの9個の節点が示されている。なお、本実施の形態では、4節点要素を用いる例を示しているが、他の形状を有する要素や異なる種類(次元)の要素を用いるモデルに対しても適用可能であることは、当業者にとって明らかであろう。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a method of calculating the nodal elastic force vector E. FIG. 2 shows a
本図では、第1要素11から第4要素14までの4個の要素が共有する第5節点25における節点弾性力ベクトルEを算出する方法を示している。本図に示される弾性力E1〜E4は、第1要素11〜第4要素14のそれぞれについての第5節点25における弾性力であり、例えば、第1弾性力E1は、第1要素11の第5節点25における弾性力である。節点弾性力ベクトルEは、第1弾性力E1、第2弾性力E2、第3弾性力E3、第4弾性力E4のそれぞれを第5節点25における変位ベクトルuの方向に投影し、投影された変位ベクトルuの方向の正の成分のみを足し合わせることにより算出される。したがって、節点弾性力ベクトルEは、下記の式(2)で表される。
This figure shows a method of calculating the nodal elastic force vector E at the
ここで、ベクトルEiは、節点弾性力ベクトルEを求める対象となる節点に隣接する複数の要素iのそれぞれについての当該節点における弾性力を表し、変数nは、当該節点に隣接する要素の数を表す。図2に示す例であれば、ベクトルEiは、第1弾性力E1、第2弾性力E2、第3弾性力E3、第4弾性力E4であり、変数nは、第5節点25に隣接する要素の数4である。図2に示す例において、弾性力E1〜E4のうち、第1弾性力E1、第2弾性力E2および第4弾性力E4が変位ベクトルuとの内積が正である一方で、第3弾性力E3は変位ベクトルuとの内積が負である。したがって、第2計算部62は、
変位ベクトルuとの内積が正である第1弾性力E1、第2弾性力E2および第4弾性力E4についてのみ足し合わせ、第3弾性力E3については足し合わせをしない。このようにして、第2計算部62は、それぞれの節点における節点弾性力ベクトルを算出する。
Here, the vector Ei represents the elastic force at the node for each of a plurality of elements i adjacent to the node for which the node elastic force vector E is obtained, and the variable n represents the number of elements adjacent to the node. Represent. In the example shown in FIG. 2, the vector Ei is the first elastic force E1, the second elastic force E2, the third elastic force E3, and the fourth elastic force E4, and the variable n is adjacent to the
Only the first elastic force E1, the second elastic force E2, and the fourth elastic force E4 that have a positive inner product with the displacement vector u are added, and the third elastic force E3 is not added. Thus, the
第2計算部62は、それぞれの節点における節点減衰力ベクトルおよび節点慣性力ベクトルを同様の方法により算出する。このとき、節点減衰力ベクトルは速度ベクトルへの投影により算出され、節点慣性力ベクトルは加速度ベクトルへの投影により算出される。節点減衰力ベクトルは、ある節点に隣接する要素毎に算出された減衰力のそれぞれを速度ベクトルの方向に投影し、投影された速度ベクトルの方向の正の成分のみを足し合わせることにより算出される。また、節点慣性力ベクトルは、ある節点に隣接する要素毎に算出された慣性力のそれぞれを加速度ベクトルの方向に投影し、投影された加速度ベクトルの方向の正の成分のみを足し合わせることにより算出される。
The
第2計算部62は、節点力ベクトルの算出に加えて、節点力密度ベクトルを算出してもよい。節点力密度ベクトルとは、単位体積あたりの節点力ベクトルであり、節点力ベクトルを各要素の体積で除算することにより得ることができる。つまり、第2計算部62は、節点弾性力ベクトル、節点減衰力ベクトル、節点慣性力ベクトルから、節点弾性力密度ベクトル、節点減衰力密度ベクトル、節点慣性力密度ベクトルを算出してもよい。
The
第3計算部63は、得られた節点力ベクトルと速度ベクトルを用いて、各節点における振動エネルギの大きさを計算する。振動エネルギの大きさは、節点力ベクトルと速度ベクトルの内積を計算することにより得ることができる。このとき、第3計算部63は、弾性力、減衰力、慣性力のそれぞれの寄与に基づく振動エネルギの大きさを計算する。第3計算部63は、節点弾性力ベクトルと速度ベクトルの内積から弾性エネルギの大きさを計算し、節点減衰力ベクトルと速度ベクトルの内積から減衰エネルギの大きさを計算し、節点慣性力ベクトルと速度ベクトルの内積から運動エネルギの大きさを算出する。
The
また、第3計算部63は、隣接する節点間の振動エネルギの大きさの勾配から振動エネルギのベクトル方向を計算し、振動エネルギの大きさおよびベクトル方向から振動エネルギベクトルを算出する。このとき、第3計算部63は、弾性力、減衰力、慣性力のそれぞれについて振動エネルギのベクトル方向を計算して、それぞれについての振動エネルギベクトルを算出する。これにより、第3計算部63は、弾性力エネルギベクトル、減衰力エネルギベクトル、運動エネルギベクトルを算出する。
The
第3計算部63は、振動エネルギの算出に加えて、振動エネルギ密度を算出してもよい。振動エネルギ密度は、節点力密度ベクトルと速度ベクトルの内積を計算することにより得ることができる。つまり、第3計算部63は、節点弾性力密度ベクトル、節点減衰力密度ベクトル、節点慣性力密度ベクトルから、弾性エネルギ密度、減衰エネルギ密度、運動エネルギ密度を算出してもよい。また、隣接する節点間の振動エネルギ密度の大きさの勾配から振動エネルギ密度のベクトル方向を計算し、振動エネルギ密度ベクトルを算出してもよい。
The
表示部56は、計算部54が算出した節点力ベクトルや振動エネルギベクトルの値を構築したモデル上に可視化して表示する。表示部56は、例えば、節点力ベクトルや振動エネルギベクトルの向きを表す矢印を、モデルを構成する各節点に対応して配置するとともに、節点力ベクトルや振動エネルギベクトルの大きさに応じて矢印の色や大きさを異ならせることで、計算結果を可視化して表示する。
The
表示部56は、節点力ベクトルおよび振動エネルギベクトルのうち、弾性力、減衰力、慣性力のそれぞれの寄与に基づく値を表示してもよい。例えば、弾性力の寄与に基づく値のみを表示させる場合、表示部56は、節点弾性力ベクトルや弾性エネルギベクトルのみをモデル上に表示させる。また、表示部56は、節点力ベクトルや振動エネルギベクトルに代えて又は加えて、節点力密度ベクトルや振動エネルギ密度ベクトルを表示してもよい。
The
なお、解析装置50は、表示部56に代えて又は加えて、計算結果を出力する出力部を有してもよい。出力部は、算出された節点力ベクトルや弾性エネルギベクトルの値を数値として解析装置50の外部に出力してもよいし、節点力ベクトルや弾性エネルギベクトルが可視化された画像データ等を解析装置50の外部に出力してもよい。
Note that the
以上の構成による解析装置50の動作を説明する。
図3は、解析装置の動作の流れを示すフローチャートである。まず、解析対象とするモデルを構築し(S10)、モデルを構成する要素毎に変位、速度、加速度、節点力(弾性力、減衰力、慣性力)を算出する(S12)。次に、要素毎に算出された値を用いて、節点毎に節点力ベクトル(節点弾性力ベクトル、節点減衰力ベクトル、節点慣性力ベクトル)を算出する(S14)。得られた節点力ベクトルと速度ベクトルから振動エネルギベクトル(弾性エネルギベクトル、減衰エネルギベクトル、運動エネルギベクトル)を節点毎に算出する(S16)。また、節点力ベクトルを単位体積で除することにより節点力密度ベクトルを算出し(S18)、節点力密度ベクトルと速度ベクトルから振動エネルギ密度ベクトルを算出する(S20)。得られた節点力ベクトル、振動エネルギベクトル等を可視化して表示する(S22)。
The operation of the
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of operation of the analysis apparatus. First, a model to be analyzed is constructed (S10), and displacement, velocity, acceleration, and nodal force (elastic force, damping force, inertial force) are calculated for each element constituting the model (S12). Next, using the value calculated for each element, a nodal force vector (nodal elastic force vector, nodal damping force vector, nodal inertia force vector) is calculated for each node (S14). A vibration energy vector (elastic energy vector, damping energy vector, kinetic energy vector) is calculated for each node from the obtained nodal force vector and velocity vector (S16). Further, a nodal force density vector is calculated by dividing the nodal force vector by the unit volume (S18), and a vibration energy density vector is calculated from the nodal force density vector and the velocity vector (S20). The obtained nodal force vector, vibration energy vector, etc. are visualized and displayed (S22).
本実施の形態によれば、解析結果として得られる節点力や振動エネルギを、弾性力、減衰力、慣性力のそれぞれの成分について別個に可視化できるため、振動解析の精度を高めることができる。一般に、弾性力、減衰力、慣性力のそれぞれの成分に対する振動対策は異なりうるため、それぞれの成分毎の解析結果が得られることは、構造物の設計変更等を検討する上で非常に有用である。 According to the present embodiment, since the nodal force and vibration energy obtained as an analysis result can be visualized separately for each component of elastic force, damping force, and inertial force, the accuracy of vibration analysis can be improved. In general, the vibration countermeasures for each component of elastic force, damping force, and inertial force can be different, so obtaining analysis results for each component is very useful in considering structural design changes, etc. is there.
また、本実施の形態によれば、各要素における力やエネルギを算出するのではなく、各節点における力およびエネルギを算出するため、種類の異なる要素を組み合わせて構成されるモデルに対しても節点力や振動エネルギを可視化できる。このため、複雑な構造物をモデル化するために、複数種類の要素を混在させる場合であっても、荷重の入力点から応答点に至る構造物全体での荷重の流れや振動エネルギの流れを可視化できる。これにより、振動解析の精度を高めることができ、構造物の設計変更等を検討する上で有用な情報を提供できる。 In addition, according to the present embodiment, the force and energy at each element are not calculated, but the force and energy at each node are calculated, so the node is also applied to a model configured by combining different types of elements. Force and vibration energy can be visualized. For this reason, even when multiple types of elements are mixed in order to model a complex structure, the load flow and vibration energy flow from the load input point to the response point throughout the structure It can be visualized. As a result, the accuracy of vibration analysis can be improved, and useful information can be provided for studying design changes and the like of structures.
以上、本発明を実施形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。 In the above, this invention was demonstrated based on embodiment. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are within the scope of the present invention. By the way.
50 解析装置、 54 計算部、 56 表示部、 61 第1計算部、 62 第2計算部、 63 第3計算部、 E 節点弾性力。 50 analysis device, 54 calculation unit, 56 display unit, 61 first calculation unit, 62 second calculation unit, 63 third calculation unit, E nodal elastic force.
Claims (1)
ある節点に隣接する複数の要素毎に算出される値から、当該節点における節点力ベクトルを算出する第2計算部と、
前記節点力ベクトルと前記速度ベクトルの内積により振動エネルギの大きさを計算し、隣接する節点間の振動エネルギの大きさの勾配から振動エネルギのベクトル方向を計算して、振動エネルギベクトルを算出する第3計算部と、
算出された前記節点力ベクトルおよび前記振動エネルギベクトルを表示する表示部と、
を備え、
前記第2計算部は、
ある節点に隣接する要素毎に算出される弾性力ベクトルを、当該節点の変位ベクトルの方向に投影される成分について正の成分のみを足し合わせることにより、当該節点における節点弾性力ベクトルを算出し、
ある節点に隣接する要素毎に算出される減衰力ベクトルを、当該節点の速度ベクトルの方向に投影される成分について正の成分のみを足し合わせることにより、当該節点における節点減衰力ベクトルを算出し、
ある節点に隣接する要素毎に算出される慣性力ベクトルを、当該節点の加速度ベクトルの方向に投影される成分について正の成分のみを足し合わせることにより、当該節点における節点慣性力ベクトルを算出し、
前記第3計算部は、
前記節点弾性力ベクトルと前記速度ベクトルの内積により弾性エネルギの大きさを計算し、隣接する節点間の弾性エネルギの大きさの勾配から弾性エネルギのベクトル方向を計算して、弾性エネルギベクトルを算出し、
前記節点減衰力ベクトルと前記速度ベクトルの内積により減衰エネルギの大きさを計算し、隣接する節点間の減衰エネルギの大きさの勾配から減衰エネルギのベクトル方向を計算して、減衰エネルギベクトルを算出し、
前記節点慣性力ベクトルと前記速度ベクトルの内積により運動エネルギの大きさを計算し、隣接する節点間の弾性エネルギの大きさの勾配から運動エネルギのベクトル方向を計算して、運動エネルギベクトルを算出し、
前記表示部は、前記弾性エネルギベクトル、前記減衰エネルギベクトルおよび前記運動エネルギベクトルの少なくとも一つを表示することを特徴とする解析装置。 Conditions are applied to a model divided into a finite number of elements with a node as a boundary, and the displacement vector, velocity vector, acceleration vector, elastic force vector, damping force vector, and inertial force are calculated for each element. A first calculation unit for calculating a vector;
A second calculation unit for calculating a nodal force vector at the node from values calculated for a plurality of elements adjacent to the nodal point;
A vibration energy vector is calculated by calculating a vibration energy magnitude from an inner product of the nodal force vector and the velocity vector, and calculating a vibration energy vector direction from a gradient of the vibration energy magnitude between adjacent nodes. 3 calculation units,
A display unit for displaying the calculated nodal force vector and the vibration energy vector;
With
The second calculator is
Calculate the nodal elastic force vector at the nodal point by adding only the positive component of the elastic force vector calculated for each element adjacent to the nodal point and the component projected in the direction of the displacement vector of the nodal point,
By adding only the positive component of the component projected in the direction of the velocity vector of the node to the damping force vector calculated for each element adjacent to the node, the node damping force vector at the node is calculated,
The inertial force vector calculated for each element adjacent to a certain node is added to only the positive component of the component projected in the direction of the acceleration vector of the relevant node, thereby calculating the nodal inertial force vector at the relevant node,
The third calculator is
The elastic energy vector is calculated by calculating the elastic energy magnitude from the inner product of the nodal elastic force vector and the velocity vector, and calculating the elastic energy vector direction from the gradient of the elastic energy magnitude between adjacent nodes. ,
The magnitude of damping energy is calculated from the inner product of the nodal damping force vector and the velocity vector, and the damping energy vector is calculated by calculating the vector direction of the damping energy from the gradient of the magnitude of the damping energy between adjacent nodes. ,
Calculate the kinetic energy from the inner product of the node inertia force vector and the velocity vector, calculate the kinetic energy vector direction from the gradient of elastic energy between adjacent nodes, and calculate the kinetic energy vector. ,
The analysis device, wherein the display unit displays at least one of the elastic energy vector, the damping energy vector, and the kinetic energy vector.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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