JP2018092530A - Design object novel detail model preparation method, and design object manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、設計対象となる設計対象物の詳細モデルの作成方法に関する。 The present disclosure relates to a method for creating a detailed model of a design object to be designed.
例えばエンジンのシリンダヘッドなど複雑な構造を持つ構造物（部品）の体格を設計する際に、構造物のどの部分の形状（例えば肉厚や径など）を大きくすれば強度に効くかなどを把握するのは難しい。このため、目標性能を満足する体格を得るために、構造物の詳細モデルを修正しては大規模な数値解析を実行するといったことを繰り返すと膨大な時間を要する。また、膨大な時間を費やして詳細モデルにおける最適解を得ても、製品全体や他部品への影響から構造物の構造を大幅に変更はできず、得られた最適解を採用できない場合も少なくない。つまり、得られた数値解析の結果は設計対象となる構造物には当てはまるものの、実際には他の制約から採用できない局所最適解となる可能性がある。例えば、エンジンのシリンダヘッドの場合には、シリンダヘッドの複雑な形状を詳細に再現しＦＥＭモデルを作成し、その数値解析（例えば、構造解析や熱流動解析など）に基づいて、最大応力を低減させるために細かなＲを変更するなどの形状変更をＦＥＭモデル上で繰り返すことになる。ところが、形状変更した結果として別の部位の応力が大きくなるなど、最適解を得るのは簡単ではない。さらに、多大なコスト、労力、時間を費やした割には実際に採用可能な望ましい結果が得られないことも少なくない。特に、形状変更が構造物の体格に関連するほど、また、形状変更の必要性が製品設計の後工程で生じるほど開発期間やコストのインパクトは増大する。 For example, when designing the physique of a structure (parts) with a complicated structure such as an engine cylinder head, it is possible to grasp which part of the structure (for example, wall thickness or diameter) will increase its strength. Difficult to do. For this reason, in order to obtain a physique that satisfies the target performance, it takes an enormous amount of time to repeat a detailed numerical model analysis and a large-scale numerical analysis. Also, even if a great amount of time is spent to obtain the optimal solution in the detailed model, the structure of the structure cannot be changed significantly due to the effect on the entire product or other parts, and there are few cases where the obtained optimal solution cannot be adopted. Absent. In other words, although the obtained numerical analysis results apply to the structure to be designed, there is a possibility that it may become a locally optimal solution that cannot actually be adopted due to other constraints. For example, in the case of an engine cylinder head, the complex shape of the cylinder head is reproduced in detail to create an FEM model, and the maximum stress is reduced based on numerical analysis (for example, structural analysis and heat flow analysis). In order to achieve this, shape changes such as changing the fine R are repeated on the FEM model. However, it is not easy to obtain an optimal solution because the stress at another part increases as a result of the shape change. Furthermore, it is often the case that a desirable result that can be actually adopted is not obtained for a great deal of cost, labor, and time. In particular, the impact of the development period and cost increases as the shape change is related to the physique of the structure, and the necessity of the shape change occurs in the subsequent process of product design.
このような背景の下、例えば特許文献１〜２には、有限要素法などの解析手法を用いた数値解析の時間短縮を図ることによって、設計（解析）の効率化を図っている。具体的には、特許文献１では、ＣＡＤモデルなどから自動で生成された解析モデルのメッシュ要素のうち、メッシュサイズが高精度の解析が行える範囲よりも小さいものを自動で間引くことにより、数値解析の実行時間の短縮を図っている。また、特許文献２では、レイアウト設計段階のモデル（詳細モデル）では複雑な形状を有している部品等のうち、熱流動解析が可能な程度の数の部品であって形状が簡略化された複数の部品で解析モデルを作成し、単純化された解析モデル（単純化解析モデル）に対して熱流動解析を実行することによって、解析の効率化を図っている。なお、特許文献２では、単純化解析モデルの熱流動解析が良好の場合には詳細モデルに対して詳細設計を行い、熱流動解析が良好でない場合にはレイアウト設計からやり直している。 Under such a background, for example, in Patent Documents 1 and 2, design (analysis) is made more efficient by reducing the time required for numerical analysis using an analysis method such as a finite element method. Specifically, in Patent Document 1, numerical analysis is performed by automatically thinning out mesh elements of an analysis model automatically generated from a CAD model or the like whose mesh size is smaller than a range where high-precision analysis can be performed. To shorten the execution time. Also, in Patent Document 2, the layout design stage model (detail model) has a simplified shape with a number of parts capable of thermal flow analysis among parts having a complicated shape. Analysis efficiency is improved by creating an analysis model with multiple parts and performing thermal flow analysis on a simplified analysis model (simplified analysis model). In Patent Document 2, when the heat flow analysis of the simplified analysis model is good, detailed design is performed on the detailed model, and when the heat flow analysis is not good, the layout design is redone.
特許文献１では、対象物の詳細モデルのメッシュを間引くことで数値解析の実行時間の短縮を行えるものの、基本的には、高精度の解析が可能なメッシュサイズで設計対象物を再現した詳細モデルの数値解析を行っている。このため、詳細モデルの修正の必要性が生じた場合には詳細モデルの数値解析を繰返し行うことになるため、数値解析の実行時間の大幅な削減は難しい。この点、特許文献２では、単純化解析モデルを用いて熱流動解析を行い、良好な結果が得られた段階で詳細設計を行うため、その後工程における設計の大幅な手戻りは抑制されると考えられる。しかしながら、熱流動解析が良好でない場合には詳細なレイアウト設計からやり直す必要がある。つまり、熱流動解析が良好となるまで、詳細なレイアウト設計（詳細モデルの作成）と、その詳細モデル対応する単純化解析モデルの作成およびその熱流動解析とを繰り返し行うので、詳細設計に移行するまでに膨大な時間を要することが予想される。そして、このようにして得られた単純化解析モデル（新規詳細モデルが概略化されたものに相当）自体を用いて更に詳細な設計を進めることで新規詳細モデルを作成している。 In Patent Document 1, although the execution time of the numerical analysis can be shortened by thinning out the mesh of the detailed model of the object, the detailed model that basically reproduces the design object with a mesh size capable of high-precision analysis. We are doing numerical analysis. For this reason, when it becomes necessary to correct the detailed model, the numerical analysis of the detailed model is repeatedly performed, so it is difficult to significantly reduce the execution time of the numerical analysis. In this respect, in Patent Document 2, since the heat flow analysis is performed using the simplified analysis model and the detailed design is performed at a stage where a good result is obtained, the significant rework of the design in the subsequent process is suppressed. Conceivable. However, if the heat flow analysis is not good, it is necessary to start over from a detailed layout design. In other words, until the heat flow analysis is good, detailed layout design (detailed model creation), simplified analysis model corresponding to the detailed model, and heat flow analysis are repeated, so move to detailed design. It is expected that a huge amount of time will be required. Then, a new detailed model is created by proceeding with a more detailed design using the simplified analysis model (corresponding to the outline of the new detailed model) obtained in this way.
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、設計期間の短縮化や設計コストの抑制が可能な設計対象物の詳細モデル作成方法を提供することを目的とする。 In view of the above-described circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to provide a detailed model creation method of a design object capable of shortening a design period and suppressing design cost.
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る設計対象物の新規詳細モデル作成方法は、
設計対象物の新規詳細モデルを、前記新規詳細モデルの参考となる参考詳細モデルに基づいて作成する設計対象物の新規詳細モデル作成方法であって、
前記参考詳細モデルよりも前記設計対象物を単純化してモデル化した単純化解析モデルであって、前記設計対象物を構成する複数の部材のうちから抽出されると共に形状が単純化された複数の主要部材で構築された単純化解析モデルを作成する単純化解析モデル作成ステップと、
前記単純化解析モデルを数値解析し、前記設計対象物の目標性能の達成が可能となるような前記単純化解析モデルにおける前記複数の主要部材の解析パラメータを決定する解析パラメータ決定ステップと、
前記解析パラメータ決定ステップによって決定された前記複数の主要部材の解析パラメータを前記参考詳細モデルに反映することによって、前記新規詳細モデルを作成する新規詳細モデル作成ステップと、を備える。
(1) A method for creating a new detailed model of a design object according to at least one embodiment of the present invention includes:
A method for creating a new detailed model of a design object, wherein a new detailed model of the design object is created based on a reference detailed model that serves as a reference for the new detailed model,
A simplified analysis model in which the design object is simplified and modeled as compared to the reference detailed model, and a plurality of members extracted from a plurality of members constituting the design object and simplified in shape A simplified analysis model creation step for creating a simplified analysis model constructed of main members;
Analyzing the simplified analysis model numerically, an analysis parameter determining step for determining analysis parameters of the plurality of main members in the simplified analysis model such that the target performance of the design object can be achieved;
A new detailed model creating step of creating the new detailed model by reflecting the analysis parameters of the plurality of main members determined in the analysis parameter determining step in the reference detailed model.
上記（１）の構成によれば、設計対象物（例えばシリンダヘッドなど）の新規詳細モデルの作成は、設計対象物に関連する例えば実績のある現行の物の詳細モデルや、設計対象物の要求仕様（目標性能）に基づいて設計者が経験等に基づいて作成した詳細モデルなどといった、設計対象物の設計において参考となる参考詳細モデルに対して、これと等価とみなすことが可能な単純化解析モデルをまずは作成し、その上で、作成した単純化解析モデルに対するパラメータスタディの結果に基づいて行われる。具体的には、構造解析であれば、主要部材は設計対象物の体格（基本形状）をなすような主要な部材（部位）であり、単純化解析モデルは形状等が単純化された複数の主要部材で構築される。また、単純化解析モデルに対して、その主要部材の解析パラメータを修正しつつ数値解析を行うことによって、単純化解析モデルにおいて目標性能（要求仕様）を満たすことが可能な解析パラメータが決定される。そして、決定された解析パラメータを参考詳細モデルに反映することによって新規詳細モデルを作成する。つまり、参考詳細モデルや新規詳細モデルの前身（新規詳細モデルが概略化されたもの）に対して、その主要部材の解析パラメータを修正しつつその数値解析を行うのではなく、それに代えて、参考詳細モデルとの等価性が確保された単純化解析モデルの数値解析に基づいて参考詳細モデルの主要部材の解析パラメータの修正指針を獲得し、獲得した修正指針に基づいて新規詳細モデルが作成される。 According to the configuration of (1) above, the creation of a new detailed model of a design object (for example, a cylinder head, etc.) is performed by, for example, a detailed model of a current object that has a track record related to the design object or a request for the design object. Simplification that can be regarded as equivalent to a reference detailed model that is used as a reference in designing a design object, such as a detailed model created by the designer based on experience (specific performance) based on specifications (target performance) An analysis model is created first, and then, based on the results of parameter studies on the created simplified analysis model. Specifically, in the case of structural analysis, the main member is a main member (part) that forms the physique (basic shape) of the design object, and the simplified analysis model includes a plurality of simplified shapes and the like. Constructed with main components. Further, by performing numerical analysis on the simplified analysis model while correcting the analysis parameters of the main members, analysis parameters that can satisfy the target performance (required specifications) in the simplified analysis model are determined. . Then, a new detailed model is created by reflecting the determined analysis parameter in the reference detailed model. In other words, instead of performing numerical analysis of the reference detailed model or the predecessor of the new detailed model (the new detailed model is an outline) while correcting the analysis parameters of the main members, Based on the numerical analysis of the simplified analysis model that ensures the equivalence with the detailed model, the modification guideline for the analysis parameters of the main components of the reference detailed model is acquired, and a new detailed model is created based on the acquired correction guideline. .
したがって、単純化解析モデルの数値解析に要する時間は参考詳細モデルの数値解析に要する時間よりも短く、設計対象物となる設計対象物の新規詳細モデルの作成時間を大幅に短縮化することができる。また、このように作成された新規詳細モデルの細部について後工程において修正する必要が生じた場合であっても、その修正によって生じる設計対象物の目標性能への影響を大幅に低減できるので、設計の大幅な手戻りを回避することができる。したがって、設計対象物の設計期間の短縮化および設計コストの抑制を行うことができる。 Therefore, the time required for the numerical analysis of the simplified analysis model is shorter than the time required for the numerical analysis of the reference detailed model, and the time required to create a new detailed model of the design object that is the design object can be greatly shortened. . In addition, even if the details of the new detailed model created in this way need to be corrected in a later process, the effect on the target performance of the design object caused by the correction can be greatly reduced. Can be avoided. Therefore, the design period of the design object can be shortened and the design cost can be reduced.
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記単純化解析モデル作成ステップは、
前記複数の主要部材の各々の形状を単純化して構築された初期解析モデルを作成する初期解析モデル作成ステップと、
前記複数の主要部材の一部であって、前記初期解析モデルの妥当性を評価するのに適した少なくとも１つの特定主要部材を決定する特定主要部材決定ステップと、
前記特定主要部材の解析値に関する判定基準を決定する判定基準決定ステップと、
前記初期解析モデルの数値解析を実行する数値解析実行ステップと、
前記数値解析実行ステップによって得られる前記特定主要部材の解析値である特定解析値が前記判定基準を満たすか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて前記特定解析値が前記判定基準を満たすと判定された前記初期解析モデルを前記単純化解析モデルとする単純化解析モデル決定ステップと、を含む。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The simplified analysis model creation step includes:
An initial analysis model creation step of creating an initial analysis model constructed by simplifying the shape of each of the plurality of main members;
A specific main member determination step for determining at least one specific main member that is a part of the plurality of main members and is suitable for evaluating the validity of the initial analysis model;
A determination criterion determination step for determining a determination criterion relating to the analysis value of the specific main member;
A numerical analysis execution step for performing numerical analysis of the initial analysis model;
A determination step of determining whether or not a specific analysis value that is an analysis value of the specific main member obtained by the numerical analysis execution step satisfies the determination criterion;
And a simplified analysis model determination step in which the initial analysis model determined that the specific analysis value satisfies the determination criterion in the determination step is the simplified analysis model.
上記（２）の構成によれば、単純化解析モデルは、設計対象物の体格をなすような複数の主要部材で構築されると共にこれら主要部材の形状等が単純化されている。よって、このように単純化された分だけ数値解析の実行時間を短縮することができる。さらに、単純化解析モデルにおける複数の主要部材のうちから選択された特定主要部材の数値解析による解析値（特定解析値）が判定基準を満たすことを検証することによって、単純化解析モデルと参考詳細モデルとの等価性を確保することができる。 According to the configuration of (2) above, the simplified analysis model is constructed by a plurality of main members that form the physique of the design object, and the shapes and the like of these main members are simplified. Therefore, the execution time of the numerical analysis can be shortened by the simplification. Furthermore, the simplified analysis model and the reference details are verified by verifying that the analysis value (specific analysis value) by the numerical analysis of the specific main member selected from the plurality of main members in the simplified analysis model satisfies the criterion. Equivalence with the model can be ensured.
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記単純化解析モデル作成ステップは、さらに、
前記判定ステップにおいて前記特定解析値が前記判定基準を満たさないと判定した場合には、前記特定解析値が前記判定基準を満たすように、前記初期解析モデルを調整する初期解析モデル調整ステップを含む。
上記（３）の構成によれば、単純化解析モデル作成ステップによる初期解析モデルの解析条件の調整によって、参考詳細モデルと等価とみなすことが可能な単純化解析モデルを作成することができる。
(3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
The simplified analysis model creation step further includes:
When it is determined in the determination step that the specific analysis value does not satisfy the determination criterion, an initial analysis model adjustment step of adjusting the initial analysis model so that the specific analysis value satisfies the determination criterion is included.
According to the configuration of (3) above, a simplified analysis model that can be regarded as equivalent to the reference detailed model can be created by adjusting the analysis conditions of the initial analysis model in the simplified analysis model creation step.
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）〜（３）の構成において、
前記判定基準決定ステップは、
前記初期解析モデルの数値解析と同じ境界条件を用いて前記参考詳細モデルの数値解析を実行し、前記初期解析モデルにおける前記特定主要部材の解析値である前記特定解析値に対応する参照解析値を取得する参照解析値取得ステップと、
前記参照解析値に基づいて前記判定基準を作成する判定基準作成ステップと、を含む。
上記（４）の構成によれば、参考詳細モデルの数値解析値に基づいて、特定解析値の判定基準を合理的に設定することができる。
(4) In some embodiments, in the above configurations (2) to (3),
The determination criterion determining step includes:
A numerical analysis of the reference detailed model is performed using the same boundary condition as the numerical analysis of the initial analysis model, and a reference analysis value corresponding to the specific analysis value that is an analysis value of the specific main member in the initial analysis model is obtained. A reference analysis value acquisition step to be acquired;
And a criterion creation step for creating the criterion based on the reference analysis value.
According to the configuration of (4) above, it is possible to rationally set the determination criterion for the specific analysis value based on the numerical analysis value of the reference detailed model.
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）〜（４）の構成において、
前記特定主要部材決定ステップは、前記初期解析モデルの数値解析と同じ境界条件を用いて前記参考詳細モデルの数値解析を実行し、最も応力が高くなる部分を有する前記主要部材を選択する主要部材選択ステップと、
前記主要部材選択ステップで選択された前記主要部材を前記特定主要部材として定める特定主要部材設定ステップと、を含む。
上記（５）の構成によれば、参考詳細モデルの数値解析値に基づいて、特定主要部材を合理的に決定することができる。
(5) In some embodiments, in the above configurations (2) to (4),
The specific main member determination step performs the numerical analysis of the reference detailed model using the same boundary condition as the numerical analysis of the initial analysis model, and selects the main member having the portion with the highest stress. Steps,
A specific main member setting step that defines the main member selected in the main member selection step as the specific main member.
According to the configuration of (5) above, the specific main member can be reasonably determined based on the numerical analysis value of the reference detailed model.
（６）幾つかの実施形態では、上記（２）〜（５）の構成において、
前記設計対象物は、エンジンの一部を構成するエンジン構成物である。
上記（６）の構成によれば、エンジン構成物を設計対象として、その新規詳細モデルを作成することができる。
(6) In some embodiments, in the above configurations (2) to (5),
The design object is an engine component that constitutes a part of the engine.
According to the configuration of (6) above, the new detailed model can be created with the engine component as a design object.
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記エンジン構成物は、シリンダヘッドであり、
前記特定部材の前記特定解析値は、前記シリンダヘッドの底板部での曲げ応力である。
上記（７）の構成によれば、シリンダヘッドを設計対象として、その新規詳細モデルを作成することができる。
(7) In some embodiments, in the configuration of (6) above,
The engine component is a cylinder head;
The specific analysis value of the specific member is a bending stress at a bottom plate portion of the cylinder head.
According to the configuration of (7) above, the new detailed model can be created with the cylinder head as a design object.
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る設計対象物製造方法は、
上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の新規詳細モデル作成方法によって作成された前記新規詳細モデルに基づいて、前記設計対象物を製造する。
(8) A design object manufacturing method according to at least one embodiment of the present invention includes:
The design object is manufactured based on the new detailed model created by the new detailed model creating method described in any one of (1) to (7) above.
上記（８）の構成によれば、新規詳細モデルと同様な構造を有する設計対象物を実際に製造することで、目標性能を達成可能な設計対象物を製造することができる。 With configuration (8) above, it is possible to manufacture a design object that can achieve the target performance by actually manufacturing a design object having the same structure as the new detailed model.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、設計期間の短縮化や設計コストの抑制が可能な設計対象物の詳細モデル作成方法が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, a method for creating a detailed model of a design object capable of shortening a design period and suppressing design cost is provided.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.
図１は、本発明の一実施形態に係る設計対象物１の新規詳細モデル作成方法を示すフロー図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係る設計対象物１の新規詳細モデル作成方法における単純化解析モデル作成ステップ（Ｓ１）を詳細化して示すフロー図である。
設計対象物１の新規詳細モデル作成方法（以下、単に、新規詳細モデル作成方法という。）は、設計対象となる物（設計対象物１）の新規詳細モデル６（後述する図８参照）を、この新規詳細モデル６の参考となる参考詳細モデル３に基づいて作成するための方法であり、本方法を実行することにより設計対象設計対象物の新規詳細モデル６が作成される。ここで、上記の設計対象物１は、例えばエンジンや、エンジンのシリンダヘッド７など、製品あるいは製品の一部を構成する構造物や部品である。また、上記の新規詳細モデル６は設計対象物１を数理モデル化したものとなる。また、参考詳細モデル３は、設計対象物１と同じ種類の物、同様の機能を有する物、あるいは類似する構造を有する物など、設計対象物１を設計する上で参考となる物を数理モデル化したものである。具体的には、設計対象物１に関連した実績のある現行の物の詳細モデルや、設計対象物１の要求仕様に基づいて設計者が経験等に基づいて作成した詳細モデルなどが、参考詳細モデル３の例として挙げられる。これらの新規詳細モデル６および参考詳細モデル３は、有限要素法（ＦＥＭ）などの解析手法を用いた数値解析の対象となる。
FIG. 1 is a flowchart showing a new detailed model creation method for a design object 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a detailed flowchart showing the simplified analysis model creation step (S1) in the new detailed model creation method for the design object 1 according to the embodiment of the present invention.
A new detailed model creating method (hereinafter simply referred to as a new detailed model creating method) of the design object 1 is a new detailed model 6 (see FIG. 8 described later) of an object to be designed (design object 1). This is a method for creating the new detailed model 6 based on the reference detailed model 3, and the new detailed model 6 of the design target design object is created by executing this method. Here, the design object 1 is a structure or a part constituting a product or a part of the product, such as an engine or a cylinder head 7 of the engine. The new detailed model 6 is a mathematical model of the design object 1. The reference detailed model 3 is a mathematical model that is a reference model for designing the design object 1 such as an object of the same type as the design object 1, an object having the same function, or an object having a similar structure. It has become. Specifically, the detailed model of the current product with a track record related to the design object 1 and the detailed model created by the designer based on the experience based on the required specifications of the design object 1 are reference details. An example of model 3 is given. These new detailed model 6 and reference detailed model 3 are subjected to numerical analysis using an analysis method such as a finite element method (FEM).
そして、図１〜図２に示されるように、新規詳細モデル作成方法は、単純化解析モデル作成ステップ（図１のＳ１あるいは図２のＳ１１〜Ｓ１７）と、解析パラメータ決定ステップ（図１のＳ２）と、新規詳細モデル作成ステップ（図１のＳ３）と、を備えており、これらのステップが順番に実行される。
以下、新規詳細モデル作成方法が備える上記の各ステップ（Ｓ１〜Ｓ３）について、それぞれ説明する。
1 and 2, the new detailed model creation method includes a simplified analysis model creation step (S1 in FIG. 1 or S11 to S17 in FIG. 2) and an analysis parameter determination step (S2 in FIG. 1). ) And a new detailed model creation step (S3 in FIG. 1), and these steps are executed in order.
Hereinafter, each step (S1 to S3) included in the new detailed model creation method will be described.
単純化解析モデル作成ステップ（Ｓ１）は、参考詳細モデル３よりも設計対象物１を単純化してモデル化した単純化解析モデル４を作成するステップである。単純化解析モデル４は、設計対象物１を構成する複数の部材のうちから抽出された複数の主要部材１２で構築される。主要部材１２は、例えば構造解析などといった数値解析の内容に比較的大きな影響を与えるような部材である。つまり、数理モデルにおいて主要部材１２に設定された解析パラメータＰを変更すると、数値解析の解析結果が比較的大きく変わる。解析パラメータＰは、数理モデルを数値解析するのに必要となるパラメータである。例えば構造解析の場合には、解析パラメータＰは、設計対象物１を構成する部材の例えば長さ、厚さ、断面積といった形状に関する形状パラメータＰｓや、弾性率といった物性パラメータＰｐを含むことになる。設計対象物１における主要部材１２の抽出は、例えば、参考詳細モデル３の数値解析結果に基づいて行っても良いし、あるいは、設計者の経験的な知見に基づいて行っても良い。この際、単純化解析モデル４は主要部材１２以外の部材も含んで構築されることになっても良い。 The simplified analysis model creation step (S1) is a step of creating a simplified analysis model 4 obtained by modeling the design object 1 more simply than the reference detailed model 3. The simplified analysis model 4 is constructed by a plurality of main members 12 extracted from a plurality of members constituting the design object 1. The main member 12 is a member that has a relatively large influence on the contents of numerical analysis such as structural analysis. That is, when the analysis parameter P set for the main member 12 in the mathematical model is changed, the analysis result of the numerical analysis changes relatively greatly. The analysis parameter P is a parameter necessary for numerical analysis of the mathematical model. For example, in the case of structural analysis, the analysis parameter P includes a shape parameter Ps related to the shape of the member constituting the design object 1 such as length, thickness, and cross-sectional area, and a physical property parameter Pp such as elastic modulus. . The extraction of the main member 12 in the design object 1 may be performed based on, for example, the numerical analysis result of the reference detailed model 3, or may be performed based on the empirical knowledge of the designer. At this time, the simplified analysis model 4 may be constructed including members other than the main member 12.
また、単純化解析モデル４においては、複雑な形状を有している主要部材１２は、それぞれ、円筒や円柱、直方体などの単純な形状に置き換えられる。このように単純な形状に置き換えられた主要部材１２の形状パラメータＰｓは、例えば、主要部材１２の厚さであれば、主要部材１２における複数の部分に重み付けし、その重み付け平均の値を設定しても良い。この重みは、例えば構造解析の場合には、主要部材１２において強度を高めているような部分の形状等に着目して設定しても良い。 In the simplified analysis model 4, the main member 12 having a complicated shape is replaced with a simple shape such as a cylinder, a column, or a rectangular parallelepiped. For example, if the shape parameter Ps of the main member 12 replaced with a simple shape is the thickness of the main member 12, a plurality of portions in the main member 12 are weighted, and a weighted average value is set. May be. For example, in the case of structural analysis, this weight may be set by paying attention to the shape of a portion where the strength of the main member 12 is increased.
このようにして作成された単純化解析モデル４は、詳細は図２を用いて後述するが、構造解析といった数値解析の内容に関して参考詳細モデル３との等価性が確保されている数理モデルとなる。換言すれば、単純化解析モデル４は、構造解析といった数値解析の内容に関して、参考詳細モデル３を特徴づける形状が見出された数理モデルに相当する（後述する図３Ａ〜図３Ｃ参照）。 The simplified analysis model 4 created in this way will be described later with reference to FIG. 2, but is a mathematical model in which equivalence with the reference detailed model 3 is ensured with respect to the contents of numerical analysis such as structural analysis. . In other words, the simplified analysis model 4 corresponds to a mathematical model in which a shape characterizing the reference detailed model 3 is found with respect to the contents of numerical analysis such as structural analysis (see FIGS. 3A to 3C described later).
解析パラメータ決定ステップ（Ｓ２）は、単純化解析モデル４を数値解析し、設計対象物１の目標性能の達成が可能となるような単純化解析モデル４における複数の主要部材１２の解析パラメータ（前述）を決定するステップである。具体的には、有限要素法（ＦＥＭ）などの解析手法を用いて単純化解析モデル４の数値解析を行う。構造解析の場合には、拘束条件や荷重条件といった設計対象物の境界における境界条件Ｂｃを目標性能から導出するなどして設定し、数値解析を実行する。例えば、設計対象物１の目標性能が、実績のある現行の設計対象物１の参考詳細モデル３よりも向上されたものである場合には、参考詳細モデル３と等価な単純化解析モデル４を目標性能に対応する境界条件Ｂｃで数値解析すると、強度が確保できないといった不具合を示す解析結果が得られる。このような場合には、単純化解析モデル４の強度が向上されるなど不具合が取り除かれた望ましい結果が得られるまで、単純化解析モデル４における主要部材１２の解析パラメータＰの修正および修正後の単純化解析モデル４の数値解析を繰り返す。 In the analysis parameter determination step (S2), the simplified analysis model 4 is numerically analyzed, and the analysis parameters of the plurality of main members 12 in the simplified analysis model 4 that can achieve the target performance of the design object 1 (described above). ). Specifically, numerical analysis of the simplified analysis model 4 is performed using an analysis method such as a finite element method (FEM). In the case of the structural analysis, the boundary condition Bc at the boundary of the design object such as the constraint condition and the load condition is set by deriving from the target performance, and the numerical analysis is executed. For example, when the target performance of the design object 1 is higher than the reference detailed model 3 of the current design object 1 with a track record, a simplified analysis model 4 equivalent to the reference detailed model 3 is used. If a numerical analysis is performed with the boundary condition Bc corresponding to the target performance, an analysis result indicating a problem that the strength cannot be secured is obtained. In such a case, the analysis parameter P of the main member 12 in the simplified analysis model 4 is corrected and corrected until a desirable result in which the defect is eliminated, such as the strength of the simplified analysis model 4 is improved, is obtained. The numerical analysis of the simplified analysis model 4 is repeated.
つまり、解析パラメータ決定ステップ（Ｓ２）では、単純化解析モデル４において主要部材１２の解析パラメータＰのパラメータスタディが行われることによって、単純化解析モデル４において目標性能の達成が可能な主要部材１２の解析パラメータＰが決定される。この際、解析パラメータ決定ステップ（Ｓ２）では、参考詳細モデル３の数値解析が行われるのではなく、これに代えて、参考詳細モデル３との等価性が確保された単純化解析モデル４の数値解析が行われる。単純化解析モデル４の数値解析に要する時間は、単純化されている分だけ、参考詳細モデル３の数値解析に要する時間よりも短く、数値解析の実行時間が短い。このため参考詳細モデル３を用いてパラメータスタディをするよりも、これと等価性が確保された単純化解析モデル４の数値解析をすることで、数値解析の実行時間が短縮化さられる。なお、本ステップ（Ｓ２）では、単に目標性能を満たす解析パラメータＰを得ることを目的にするのではなく、目標性能を満たしつつ、かつ、振動や強度が成立する最小重量の設計対象物１が得られるといった目標性能以外の目標条件をも満足する最適な解析パラメータＰを得ることを目的に、単純化解析モデル４のパラメータスタディを行っても良い。 That is, in the analysis parameter determination step (S2), the parameter analysis of the analysis parameter P of the main member 12 in the simplified analysis model 4 is performed, so that the target performance of the main member 12 capable of achieving the target performance in the simplified analysis model 4 is obtained. An analysis parameter P is determined. At this time, in the analysis parameter determination step (S2), numerical analysis of the reference detailed model 3 is not performed, but instead, numerical values of the simplified analysis model 4 in which equivalence with the reference detailed model 3 is ensured. Analysis is performed. The time required for the numerical analysis of the simplified analysis model 4 is shorter than the time required for the numerical analysis of the reference detailed model 3 by the simplification, and the execution time of the numerical analysis is shorter. For this reason, the numerical analysis execution time is shortened by performing the numerical analysis of the simplified analysis model 4 in which the equivalence with this is ensured rather than performing the parameter study using the reference detailed model 3. In this step (S2), the design object 1 having the minimum weight satisfying the target performance and satisfying the vibration and strength is not simply obtained for the purpose of obtaining the analysis parameter P satisfying the target performance. A parameter study of the simplified analysis model 4 may be performed for the purpose of obtaining an optimum analysis parameter P that satisfies a target condition other than the target performance obtained.
新規詳細モデル作成ステップ（Ｓ３）は、上記の解析パラメータ決定ステップ（Ｓ２）によって決定された複数の主要部材１２の解析パラメータＰ（決定解析パラメータＰｆ）を参考詳細モデル３に反映することによって、新規詳細モデル６を作成するステップである。構造解析といった数値解析の内容に関して参考詳細モデル３と等価となるように単純化解析モデル４は作成されているため、解析パラメータ決定ステップ（Ｓ２）を通して行われた各々の主要部材１２の解析パラメータＰにおける修正内容は、参考詳細モデル３における対応する主要部材１２の修正指針となる。例えば、上述した解析パラメータ決定ステップ（Ｓ２）において、単純化解析モデル４において、ある主要部材１２の厚さを所定値大きくすることによって目標性能が達成できた場合には、この修正に係る所定値は、参考詳細モデル３における対応する主要部材１２の厚さをどの程度大きくすれば良いのかを示す指針（知見）となる。より具体的には、上記の所定値だけ、参考詳細モデル３の対応する主要部材１２の厚さを大きくしても良いし、主要部材１２の解析パラメータＰの元の値と修正後の値の割合など、所定値に基づいて決定した値だけ、参考詳細モデル３の対応する主要部材１２の厚さを大きくしても良い。 In the new detailed model creation step (S3), the analysis parameter P (determination analysis parameter Pf) of the plurality of main members 12 determined in the analysis parameter determination step (S2) is reflected in the reference detailed model 3, thereby creating a new This is a step of creating a detailed model 6. Since the simplified analysis model 4 is created so as to be equivalent to the reference detailed model 3 regarding the contents of the numerical analysis such as the structural analysis, the analysis parameter P of each main member 12 performed through the analysis parameter determination step (S2). The correction content in is a correction guideline for the corresponding main member 12 in the reference detailed model 3. For example, in the above-described analysis parameter determination step (S2), in the simplified analysis model 4, when the target performance can be achieved by increasing the thickness of a certain main member 12 by a predetermined value, the predetermined value related to this correction Is a guideline (knowledge) indicating how much the thickness of the corresponding main member 12 in the reference detailed model 3 should be increased. More specifically, the thickness of the corresponding main member 12 of the reference detailed model 3 may be increased by the predetermined value, or the original value of the analysis parameter P of the main member 12 and the corrected value The thickness of the corresponding main member 12 of the reference detailed model 3 may be increased by a value determined based on a predetermined value such as a ratio.
すなわち、設計者であれば、参考詳細モデル３と設計対象物１の目標性能との比較に基づいて、新規詳細モデル６における主要部材１２の厚さをより増大させる必要があるといった定性的なことは直感的にわかるかもしれない。しかしながら、その増大修正がどの程度であるのかといった定量的なことまで判断することは一般的に困難であり、数値解析を繰返し実行することにより最適値を探すことが通常である。特に、目標性能を満たしつつ、かつ、振動や強度が成立する最小重量の設計対象物１を設計するなど、目標性能以外の複数の目標条件をも満足する最適な決定解析パラメータＰｆを得ること目的とする場合には、通常、性能、振動、強度、重量が通常はトレードオフの関係にあるように、複数の目標条件はトレードオフの関係にある場合が多い。この際、参考詳細モデル３を用いてパラメータスタディを行うとすれば、数値解析の１回あたりの計算量が多く、数値解析の繰り返しにより膨大な時間を要することになる。ところが、単純化解析モデル４を用いたパラメータスタディでは、数値解析の１回あたりの計算量はより少ないため、より短時間で数値解析を繰り返すことが可能となる。こうして得られた修正指針を用いて、参考詳細モデル３における主要部材１２の解析パラメータＰを修正することによって、より短時間で、新規詳細モデル６を作成することが可能となる。 That is, if it is a designer, based on the comparison with the reference detailed model 3 and the target performance of the design target object 1, it is qualitative that the thickness of the main member 12 in the new detailed model 6 needs to be further increased. May be intuitive. However, it is generally difficult to determine even how quantitatively the increase correction is, and it is usual to search for an optimum value by repeatedly performing numerical analysis. In particular, the objective is to obtain an optimum decision analysis parameter Pf that satisfies a plurality of target conditions other than the target performance, such as designing a design object 1 having a minimum weight that satisfies the target performance and at which vibration and strength are established. In many cases, a plurality of target conditions are in a trade-off relationship such that performance, vibration, strength, and weight are usually in a trade-off relationship. At this time, if parameter study is performed using the reference detailed model 3, the amount of calculation per numerical analysis is large, and enormous time is required by repeating the numerical analysis. However, in the parameter study using the simplified analysis model 4, since the amount of calculation per numerical analysis is smaller, the numerical analysis can be repeated in a shorter time. The new detailed model 6 can be created in a shorter time by correcting the analysis parameter P of the main member 12 in the reference detailed model 3 using the correction guideline thus obtained.
上記の構成によれば、設計対象物１（例えばシリンダヘッド７など）の新規詳細モデル６の作成は、設計対象物に関連する例えば実績のある現行の物の詳細モデルや、設計対象物１の目標性能（要求仕様）に基づいて設計者が経験等に基づいて作成した詳細モデルなどといった、設計対象物の設計において参考となる参考詳細モデル３に対して、これと等価とみなすことが可能な単純化解析モデル４をまずは作成し、その上で、作成した単純化解析モデル４に対するパラメータスタディの結果に基づいて行われる。具体的には、構造解析であれば、主要部材１２は設計対象物１の体格（基本形状）をなすような主要な部材（部位）であり、単純化解析モデル４は形状等が単純化された複数の主要部材１２で構築される。また、単純化解析モデル４に対して、その主要部材１２の解析パラメータＰを修正しつつ数値解析を行うことによって、単純化解析モデル４において目標性能（要求仕様）を満たすことが可能な解析パラメータＰが決定される。そして、決定された解析パラメータＰ（決定解析パラメータＰｆ）を参考詳細モデル３に反映することによって新規詳細モデル６を作成する。つまり、参考詳細モデル３や新規詳細モデル６の前身（新規詳細モデル６が概略化されたもの）に対して、その主要部材１２の解析パラメータＰを修正しつつその数値解析を行うのではなく、それに代えて、参考詳細モデル３との等価性が確保された単純化解析モデル４の数値解析に基づいて参考詳細モデル３の主要部材１２の解析パラメータＰの修正指針を獲得し、獲得した修正指針に基づいて新規詳細モデル６が作成される。 According to the above configuration, the creation of the new detailed model 6 of the design object 1 (for example, the cylinder head 7 or the like) is performed by, for example, a detailed model of a current object with a track record related to the design object or the design object 1. It can be regarded as equivalent to the reference detailed model 3, which is used as a reference in designing the design object, such as a detailed model created by the designer based on the target performance (required specification) based on experience. The simplified analysis model 4 is first created, and then, based on the results of parameter studies on the created simplified analysis model 4. Specifically, in the case of structural analysis, the main member 12 is a main member (part) that forms the physique (basic shape) of the design object 1, and the simplified analysis model 4 has a simplified shape and the like. It is constructed of a plurality of main members 12. Further, an analysis parameter that can satisfy the target performance (required specification) in the simplified analysis model 4 by performing numerical analysis on the simplified analysis model 4 while correcting the analysis parameter P of the main member 12. P is determined. Then, a new detailed model 6 is created by reflecting the determined analysis parameter P (decision analysis parameter Pf) in the reference detailed model 3. That is, instead of performing numerical analysis on the predecessor of the reference detailed model 3 and the new detailed model 6 (what the new detailed model 6 is outlined) while correcting the analysis parameter P of the main member 12, Instead, a correction guideline for the analysis parameter P of the main member 12 of the reference detailed model 3 is obtained based on the numerical analysis of the simplified analysis model 4 in which equivalence with the reference detailed model 3 is ensured, and the acquired correction guideline A new detailed model 6 is created based on the above.
したがって、単純化解析モデル４の数値解析に要する時間は参考詳細モデル３の数値解析に要する時間よりも短く、設計対象物となる設計対象物１の新規詳細モデル６の作成時間を大幅に短縮化することができる。また、このように作成された新規詳細モデル６の細部について後工程において修正する必要が生じた場合であっても、その修正によって生じる設計対象物１の目標性能への影響を大幅に低減できるので、設計の大幅な手戻りを回避することができる。したがって、設計対象物１の設計期間の短縮化や設計コストの抑制を行うことができる。 Therefore, the time required for the numerical analysis of the simplified analysis model 4 is shorter than the time required for the numerical analysis of the reference detailed model 3, and the time required for creating the new detailed model 6 of the design object 1 as the design object is greatly shortened. can do. Even if it is necessary to correct the details of the new detailed model 6 created in this way in a later process, the effect on the target performance of the design object 1 caused by the correction can be greatly reduced. , A significant rework of the design can be avoided. Therefore, the design period of the design object 1 can be shortened and the design cost can be reduced.
次に、単純化解析モデル作成ステップ（図１のＳ１および図２）に関する幾つかの実施形態について、図２〜図７を用いて説明する。
図３Ａは、本発明の一実施形態に係るエンジンのシリンダヘッド７の参考詳細モデル３に基づいて作成された初期解析モデル５の底面図（触火面図）である。図３Ｂは、図３Ａに対応したシリンダヘッド７の側面図を示す。図３Ｃは、図３Ａのシリンダヘッド７をａａ断面で切断した断面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る初期解析モデル５の数値解析により得られた変形図の例示である。図５Ａは、本発明の一実施形態に係る初期解析モデル５に基づいて作成された単純化解析モデル４の数値解析により得られた変形図の例示である。図５Ｂは、単純化解析モデル４において追加されている剛体要素Ｅｒを示す図である。図６は、本発明の一実施形態に係る判定基準決定ステップ（図２のＳ１３）を示すフロー図である。また、図７は、本発明の一実施形態に係る特定主要部材決定ステップ（図２のＳ１２）を示すフロー図である。
Next, some embodiments relating to the simplified analysis model creation step (S1 in FIG. 1 and FIG. 2) will be described with reference to FIGS.
FIG. 3A is a bottom view (fired surface view) of the initial analysis model 5 created based on the reference detailed model 3 of the cylinder head 7 of the engine according to the embodiment of the present invention. FIG. 3B shows a side view of the cylinder head 7 corresponding to FIG. 3A. 3C is a cross-sectional view of the cylinder head 7 of FIG. 3A cut along the aa cross section. FIG. 4 is an illustration of a modified view obtained by numerical analysis of the initial analysis model 5 according to an embodiment of the present invention. FIG. 5A is an example of a modified view obtained by numerical analysis of the simplified analysis model 4 created based on the initial analysis model 5 according to the embodiment of the present invention. FIG. 5B is a diagram showing the rigid body element Er added in the simplified analysis model 4. FIG. 6 is a flowchart showing the determination criterion determination step (S13 in FIG. 2) according to an embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 7 is a flowchart which shows the specific main member determination step (S12 of FIG. 2) which concerns on one Embodiment of this invention.
幾つかの実施形態では、図２に示されるように、上述した単純化解析モデル作成ステップ（図１のＳ１）は、初期解析モデル作成ステップ（Ｓ１１）と、特定主要部材決定ステップ（Ｓ１２）と、判定基準決定ステップ（Ｓ１３）と、初期化モデルの数値解析実行ステップ（Ｓ１４）と、判定ステップ（Ｓ１５）と、単純化解析モデル決定ステップ（Ｓ１６）と、初期解析モデル調整ステップ（Ｓ１７）を含む。
以下、図２のフローに沿って、上記の単純化解析モデル作成ステップ（図１のＳ１）が備える各ステップ（Ｓ１１〜Ｓ１７）をそれぞれ説明する。なお、以下の説明では、設計対象となる設計対象物１がエンジンのシリンダヘッド７であり、シリンダヘッド７の構造解析のための単純化解析モデル４を作成することを例として説明する。ただし、これには限定されず、他のいくつかの実施形態では、設計対象物１は、エンジンの一部を構成するエンジン構成物であっても良いし、その他の幾つかの実施形態では、設計対象物１は、エンジン以外の他の製品やその製品に用いられる部品であっても良い。
In some embodiments, as shown in FIG. 2, the simplified analysis model creation step (S1 in FIG. 1) described above includes an initial analysis model creation step (S11), a specific main member determination step (S12), and A determination criterion determination step (S13), an initialization model numerical analysis execution step (S14), a determination step (S15), a simplified analysis model determination step (S16), and an initial analysis model adjustment step (S17). Including.
Hereinafter, the steps (S11 to S17) included in the simplified analysis model creation step (S1 in FIG. 1) will be described along the flow of FIG. In the following description, the design object 1 to be designed is the cylinder head 7 of the engine, and a simplified analysis model 4 for structural analysis of the cylinder head 7 will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and in some other embodiments, the design object 1 may be an engine component that constitutes a part of the engine, and in some other embodiments, The design object 1 may be a product other than the engine or a part used for the product.
図２のステップＳ１１において、初期解析モデル５を作成する初期解析モデル作成ステップが実行される。初期解析モデル作成ステップ（Ｓ１１）は、参考詳細モデル３を構成する複数の部材のうちから抽出された複数の主要部材１２の各々の形状を単純化して構築された初期解析モデル５を作成するステップである。初期解析モデル５は、上述した単純化解析モデル４の前身となる数理モデルであり、単純化解析モデル４は初期解析モデル５から作成される。具体的には、初期解析モデル５は、参考詳細モデル３の数値解析結果に基づいて、あるいは、設計者の経験的な知見に基づくなどして、シリンダヘッド７の体格となる部材が抽出されると共に、抽出された複数の部材の各々の形状が単純化された複数の主要部材１２で構築された数理モデルとなる。 In step S11 of FIG. 2, an initial analysis model creation step for creating the initial analysis model 5 is executed. The initial analysis model creation step (S11) is a step of creating an initial analysis model 5 constructed by simplifying the shape of each of the plurality of main members 12 extracted from the plurality of members constituting the reference detailed model 3. It is. The initial analysis model 5 is a mathematical model that is a predecessor of the simplified analysis model 4 described above, and the simplified analysis model 4 is created from the initial analysis model 5. Specifically, in the initial analysis model 5, a member that is a physique of the cylinder head 7 is extracted based on the numerical analysis result of the reference detailed model 3 or based on the empirical knowledge of the designer. At the same time, the mathematical model is constructed by a plurality of main members 12 in which the shapes of the extracted members are simplified.
図３Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、シリンダヘッド７の参考詳細モデル３のシリンダが例えば単純な円筒形状に置き換えられるなど、複雑な形状を有しているシリンダヘッド７の主要部材１２が単純化されて初期解析モデル５が構築されている。なお、後述するように、初期解析モデル５は初期解析モデル調整ステップ（Ｓ１７）によって調整されていくことで単純化解析モデル４が最終的に作成されるが、順次調整されていく初期解析モデル５も、本明細書でいう初期解析モデル５であるものとする。より具体的には、初期解析モデル５において円筒形状に単純化されたシリンダヘッド７は、図３Ｃ（ａ）に示されるように、各々が単純化された形状に置き換えられた、底板部７１、外壁部７２、天板部７３、ポート壁部７５、弁ガイド壁部７６などの主要部材１２から構築されている。そして、これらの主要部材１２の解析パラメータＰとして、図３Ｃ（ｂ）に示されるように、底板部７１の厚さ（底板厚さｔ１）、外壁部７２の厚さ（外壁厚さｔ２）、天板部７３の厚さ（天板厚さｔ３）、ポート壁部７５の厚さ（ポート壁厚さｔ５）、弁ガイド壁部７６の厚さ（弁ガイド壁厚さｔ６）や、シリンダヘッド７の全体高さｈ１などを設定することにより、初期解析モデル５が生成されている（他の解析パラメータＰの例示については、図３Ｃ（ｂ）参照）。 In the embodiment shown in FIGS. 3A to 5B, as shown in FIGS. 3A to 3C, the cylinder of the reference detailed model 3 of the cylinder head 7 has a complicated shape such as a simple cylindrical shape. The initial analysis model 5 is constructed by simplifying the main member 12 of the cylinder head 7. As will be described later, the initial analysis model 5 is adjusted by the initial analysis model adjustment step (S17), whereby the simplified analysis model 4 is finally created, but the initial analysis model 5 is sequentially adjusted. Are assumed to be the initial analysis model 5 in this specification. More specifically, the cylinder head 7 simplified to a cylindrical shape in the initial analysis model 5 is replaced with a simplified base plate portion 71, as shown in FIG. 3C (a). It is constructed from the main members 12 such as the outer wall portion 72, the top plate portion 73, the port wall portion 75, and the valve guide wall portion 76. And as analysis parameter P of these main members 12, as shown in Drawing 3C (b), thickness of bottom board part 71 (bottom board thickness t1), thickness of outer wall part 72 (outer wall thickness t2), The thickness of the top plate 73 (top plate thickness t3), the thickness of the port wall 75 (port wall thickness t5), the thickness of the valve guide wall 76 (valve guide wall thickness t6), the cylinder head 7 is set, the initial analysis model 5 is generated (see FIG. 3C (b) for examples of other analysis parameters P).
ステップＳ１２において、特定主要部材１２ｐを決定する特定主要部材決定ステップが実行される。特定主要部材決定ステップ（Ｓ１２）は、複数の主要部材１２の一部であって、初期解析モデル５の妥当性を評価するのに適した少なくとも１つの特定主要部材１２ｐを決定するステップである。例えば、構造解析の場合には、後述するように最も応力が高くなり、部分を有する主要部材１２など、数値解析の内容に応じた解析結果への影響が大きい部分を有する主要部材１２を特定主要部材１２ｐとしても良く、換言すれば、特定主要部材１２ｐは疲労評価の結果が厳しい部材としても良い。図３Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、エンジンにおける燃料の燃焼によって生じるガス圧荷重は、天板部７３やポート壁部７５よりも、シリンダヘッド７の底板部７１や外壁部７２に大きくかかるとの知見に基づいて、特定主要部材１２ｐをシリンダヘッド７の底板部７１として決定している。 In step S12, a specific main member determining step for determining the specific main member 12p is executed. The specific main member determining step (S12) is a step of determining at least one specific main member 12p that is a part of the plurality of main members 12 and is suitable for evaluating the validity of the initial analysis model 5. For example, in the case of structural analysis, the main member 12 having a portion that has the greatest influence on the analysis result according to the contents of the numerical analysis, such as the main member 12 having the highest stress and having a portion as described later, is specified as the main component. The member 12p may be used. In other words, the specific main member 12p may be a member having a severe fatigue evaluation result. In the embodiment shown in FIGS. 3A to 5B, the gas pressure load generated by the combustion of fuel in the engine is greater on the bottom plate portion 71 and the outer wall portion 72 of the cylinder head 7 than on the top plate portion 73 and the port wall portion 75. Based on this knowledge, the specific main member 12p is determined as the bottom plate portion 71 of the cylinder head 7.
ステップＳ１３において、判定基準Ｒを決定する判定基準決定ステップが実行される。判定基準決定ステップ（Ｓ１３）は、特定主要部材１２ｐの解析値に関する判定基準Ｒを決定するステップである。例えば、後述するように、参考詳細モデル３の数値解析によって得られる特定主要部材１２ｐの応力値などの解析値（参照解析値Ｖｒ）に基づいて、判定基準Ｒを決定してもよい。あるいは、目標性能から導出される特定主要部材１２ｐの応力値などに基づいて、判定基準Ｒが決定してもよい。図３Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、上述の通り、特定主要部材１２ｐはシリンダヘッド７の底板部７１であり、参考詳細モデル３の数値解析によって得られる特定主要部材１２ｐ（底板部７１）の応力（曲げ応力）を参照解析値Ｖｒとして、判定基準Ｒが決定されている。具体的には、参照解析値Ｖｒから±αの範囲を判定基準Ｒをとしている（Ｖｒ−α≦Ｒ≦Ｖｒ＋α）。 In step S13, a determination criterion determination step for determining the determination criterion R is executed. The determination criterion determination step (S13) is a step of determining a determination criterion R related to the analysis value of the specific main member 12p. For example, as described later, the determination criterion R may be determined based on an analysis value (reference analysis value Vr) such as a stress value of the specific main member 12p obtained by numerical analysis of the reference detailed model 3. Alternatively, the determination criterion R may be determined based on the stress value of the specific main member 12p derived from the target performance. In the embodiment shown in FIGS. 3A to 5B, as described above, the specific main member 12 p is the bottom plate portion 71 of the cylinder head 7, and the specific main member 12 p (bottom plate portion 71) obtained by numerical analysis of the reference detailed model 3. The criterion R is determined with the stress (bending stress) of the reference analysis value Vr. Specifically, the range of ± α from the reference analysis value Vr is used as the determination criterion R (Vr−α ≦ R ≦ Vr + α).
ステップＳ１４において、初期解析モデル５の数値解析を実行する数値解析実行ステップが実行される。数値解析実行ステップ（Ｓ１４）は、初期解析モデル５の数値解析を実行するステップである。例えば、有限要素法（ＦＥＭ）などの解析手法を用いて、作成された初期解析モデル５の数値解析が実行される。 In step S14, a numerical analysis execution step for executing numerical analysis of the initial analysis model 5 is executed. The numerical analysis execution step (S14) is a step of executing numerical analysis of the initial analysis model 5. For example, numerical analysis of the created initial analysis model 5 is performed using an analysis method such as a finite element method (FEM).
ステップＳ１５において、初期解析モデル５の妥当性を判定する判定ステップが実行される。判定ステップ（Ｓ１５）は、数値解析実行ステップ（Ｓ１４）によって得られる特定主要部材１２ｐの解析値である特定解析値Ｖｐが判定基準Ｒを満たすか否かを判定するステップである。本ステップでは、初期解析モデル５の数値解析の結果から、初期解析モデル５が実際の現象を再現できているか否かを、特定解析値Ｖｐが判定基準Ｒを満たすか否かを判定することにより、判定する。換言すれば、本ステップは、数値解析の内容に応じて、初期解析モデル５が参考詳細モデル３と等価とみなすことができるか否かを判定する。例えば図４に示されるように、初期解析モデル５の数値解析によって得られる変形図（応力分布図）において、エンジンの燃焼によって生じる応力（ガス圧荷重による曲げ応力、熱による曲げ応力）による変形（変位）が、参考詳細モデル３の数値解析の結果や、現実的、経験的な観点から想定し難いような解析結果となる場合がある。図４の例示では、シリンダヘッド７の底板部７１や天板部７３の応力による変形（変位）が想定よりも大きすぎており、現実的ではないと言える（図４のＤａ参照）。また、ポート壁部７５および弁ガイド壁部７６の変形（変位）が想定よりも大きすぎており、現実的ではないと言える（図４のＤｂ参照）。 In step S15, a determination step for determining the validity of the initial analysis model 5 is executed. The determination step (S15) is a step of determining whether or not the specific analysis value Vp, which is the analysis value of the specific main member 12p obtained in the numerical analysis execution step (S14), satisfies the determination criterion R. In this step, it is determined from the numerical analysis result of the initial analysis model 5 whether or not the initial analysis model 5 can reproduce the actual phenomenon and whether or not the specific analysis value Vp satisfies the determination criterion R. ,judge. In other words, this step determines whether or not the initial analysis model 5 can be regarded as equivalent to the reference detailed model 3 according to the contents of the numerical analysis. For example, as shown in FIG. 4, in a deformation diagram (stress distribution diagram) obtained by numerical analysis of the initial analysis model 5, deformation (stress due to gas pressure load, bending stress due to heat) due to engine combustion (deformation due to combustion) Displacement) may be the result of numerical analysis of the reference detailed model 3 or an analysis result that is difficult to imagine from a practical and empirical viewpoint. In the illustration of FIG. 4, it can be said that the deformation (displacement) due to the stress of the bottom plate portion 71 and the top plate portion 73 of the cylinder head 7 is too large as expected (see Da in FIG. 4). Further, the deformation (displacement) of the port wall portion 75 and the valve guide wall portion 76 is too large than expected, and it can be said that this is not realistic (see Db in FIG. 4).
図３Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、特定主要部材１２ｐとして決定されたシリンダヘッド７の底板部７１に関する初期解析モデル５の数値解析の解析値（初期モデル解析値Ｖｉ）と、判定基準決定ステップ（Ｓ１３）で決定した判定基準Ｒ（Ｖｒ−α≦Ｒ≦Ｖｒ＋α）とを比較し、上記の初期モデル解析値Ｖｉが判定基準Ｒとして定義された数値範囲に入っている場合には判定基準Ｒを満たすと判定し、そうでない場合には判定基準Ｒを満たさないと判断する。そして、図２のフローにおいては、ステップＳ１５における判定ステップにおいて判定基準Ｒを満たすと判定した場合には、次に説明するステップＳ１６に進む。 In the embodiment shown in FIGS. 3A to 5B, the analysis value (initial model analysis value Vi) of the numerical analysis of the initial analysis model 5 regarding the bottom plate portion 71 of the cylinder head 7 determined as the specific main member 12p, and the determination criterion determination The determination criterion R (Vr−α ≦ R ≦ Vr + α) determined in step (S13) is compared. If the initial model analysis value Vi is within the numerical range defined as the determination criterion R, the determination criterion is determined. It is determined that R is satisfied. Otherwise, it is determined that the determination criterion R is not satisfied. In the flow of FIG. 2, when it is determined that the determination criterion R is satisfied in the determination step in step S15, the process proceeds to step S16 described below.
ステップＳ１６において、単純化解析モデル決定ステップが実行される。単純化解析モデル決定ステップ（Ｓ１６）は、判定ステップ（Ｓ１５）において特定解析値Ｖｐが判定基準Ｒを満たすと判定された初期解析モデル５を単純化解析モデル４とするステップである。すなわち、判定基準Ｒを満足した初期解析モデル５は、構造解析といった数値解析の内容に関して参考詳細モデル３と等価とみなすことができるので、そのような初期解析モデル５を単純化解析モデル４とする。こうして得られた単純化解析モデル４は、モデルにおける主要部材１２が想定通りの荷重伝達をしていると共に、想定通りの剛性を有しているものとなる。そして、図２に示される実施形態では、ステップＳ１６の後に図２のフローを終了する。 In step S16, a simplified analysis model determination step is executed. The simplified analysis model determination step (S16) is a step in which the initial analysis model 5 determined in the determination step (S15) that the specific analysis value Vp satisfies the determination criterion R is used as the simplified analysis model 4. That is, the initial analysis model 5 that satisfies the determination criterion R can be regarded as equivalent to the reference detailed model 3 with respect to the contents of numerical analysis such as structural analysis. . In the simplified analysis model 4 thus obtained, the main member 12 in the model transmits the load as expected and has the rigidity as expected. In the embodiment shown in FIG. 2, the flow in FIG. 2 is terminated after step S16.
逆に、ステップＳ１５における判定ステップにおいて判定基準Ｒを満たさないと判定された場合には、ステップＳ１７において、初期解析モデル５を調整する初期解析モデル調整ステップが実行される。初期解析モデル調整ステップ（Ｓ１７）は、判定ステップにおいて特定解析値Ｖｐが判定基準Ｒを満たさないと判定した場合には、特定解析値Ｖｐが判定基準Ｒを満たすように、初期解析モデル５を調整するステップである。図３Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、初期解析モデル５の数値解析することによって図４の例示のような結果が得られた場合に、本ステップ（Ｓ１７）が行われる。 Conversely, if it is determined in the determination step in step S15 that the determination criterion R is not satisfied, an initial analysis model adjustment step for adjusting the initial analysis model 5 is executed in step S17. The initial analysis model adjustment step (S17) adjusts the initial analysis model 5 so that the specific analysis value Vp satisfies the determination criterion R when it is determined in the determination step that the specific analysis value Vp does not satisfy the determination criterion R. It is a step to do. In the embodiment shown in FIGS. 3A to 5B, this step (S17) is performed when the numerical analysis of the initial analysis model 5 yields a result as illustrated in FIG.
図４の例示におけるシリンダヘッド７の底板部７１および天板部７３における想定外の変形部分Ｄａに関しては、外壁部７２による底板部７１および天板部７３の拘束力が弱い可能性が考えられる。つまり、初期解析モデル５における主要部材１２は、参考詳細モデル３の対応する主要部材１２における細部による影響を十分に考慮できずに形状が単純化されている可能性があり、参考詳細モデル３では各々の主要部材１２における単純化された部分が想定以上に強度に影響していたことが考えられる。このため、図４に例示される初期解析モデル５では、外壁部７２による底板部７１および天板部７３の拘束力に関して参考詳細モデル３が再現できていないと言える。この場合には、図５Ａに示されるように、初期解析モデル５における上記の想定外の変形部分Ｄａに関連する外壁部７２の外壁厚さｔ２を、厚さがより増大された外壁厚さｔ２´にしても良い（ｔ２＜ｔ２´）。この外壁厚さｔ２の調整は、図２のフローに沿って、ステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１７が繰り返される中で、最適な値が決定されても良い。 Regarding the unexpected deformation portion Da in the bottom plate portion 71 and the top plate portion 73 of the cylinder head 7 in the example of FIG. 4, there is a possibility that the restraining force of the bottom plate portion 71 and the top plate portion 73 by the outer wall portion 72 is weak. That is, the shape of the main member 12 in the initial analysis model 5 may be simplified without fully considering the influence of the details in the corresponding main member 12 of the reference detailed model 3. It is conceivable that the simplified portion of each main member 12 affected the strength more than expected. For this reason, in the initial analysis model 5 illustrated in FIG. 4, it can be said that the reference detailed model 3 cannot be reproduced with respect to the restraining force of the bottom plate portion 71 and the top plate portion 73 by the outer wall portion 72. In this case, as shown in FIG. 5A, the outer wall thickness t2 of the outer wall portion 72 related to the unexpected deformation portion Da in the initial analysis model 5 is changed to the outer wall thickness t2 having a further increased thickness. It may be '(t2 <t2'). For the adjustment of the outer wall thickness t2, an optimal value may be determined while steps S14, S15, and S17 are repeated along the flow of FIG.
また、ポート壁部７５および弁ガイド壁部７６における想定外の変形部分Ｄｂに関しては、参考詳細モデル３においてはポート壁部７５および弁ガイド壁部７６同士が中棚を形成することによって剛性が想定よりも高いと考えられる。つまり、この場合の初期解析モデル５では、ポート壁部７５と弁ガイド壁部７６との接続に関して参考詳細モデル３が再現できていないと言える。この場合には、図５Ｂに示されるように、初期解析モデル５におけるとポート壁部７５と弁ガイド壁部７６との接続の剛性を調整する為に、剛性の調整された要素、若しくは剛体要素Ｅｒを追加して設定しても良い。この際、初期解析モデル５におけるメッシュサイズや数などのモデル化パラメータＰｍの調整を一緒に行っても良い。また、初期解析モデル５において、単純化によって例えば副室といった底板部７１から天板部７３に荷重を流すような部材が省略されている場合には、省略した部材に相当するものとして梁要素を初期解析モデル５に追加するなどしても良い。なお、本明細書では、モデル化パラメータＰｍも解析パラメータＰに含まれるものとする。 Further, regarding the unexpected deformation portion Db in the port wall portion 75 and the valve guide wall portion 76, in the reference detailed model 3, the rigidity is assumed by the port wall portion 75 and the valve guide wall portion 76 forming an inner shelf. Is considered to be higher. That is, in the initial analysis model 5 in this case, it can be said that the reference detailed model 3 cannot be reproduced with respect to the connection between the port wall portion 75 and the valve guide wall portion 76. In this case, as shown in FIG. 5B, in order to adjust the rigidity of the connection between the port wall portion 75 and the valve guide wall portion 76 in the initial analysis model 5, an element whose rigidity is adjusted, or a rigid element Er may be added and set. At this time, the modeling parameters Pm such as the mesh size and number in the initial analysis model 5 may be adjusted together. Further, in the initial analysis model 5, when a member that causes a load to flow from the bottom plate portion 71 to the top plate portion 73, such as a sub chamber, is omitted by simplification, the beam element is assumed to correspond to the omitted member. It may be added to the initial analysis model 5. In this specification, the modeling parameter Pm is also included in the analysis parameter P.
このようにして、初期解析モデル５における解析パラメータＰを調整した後に、図２に示されるように、再度、数値解析実行ステップ（Ｓ１４）を実行し、調整後の初期解析モデル５の妥当性を判定ステップ（Ｓ１５）で判定し、特定解析値Ｖｐが判定基準Ｒを満たすと判定されるまで、ステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１７が繰り返される。このような単純化解析モデル作成ステップ（図１のＳ１）による初期解析モデル５の解析条件の調整によって、参考詳細モデル３と等価とみなすことが可能な単純化解析モデル４を作成することができる。 After adjusting the analysis parameter P in the initial analysis model 5 in this way, as shown in FIG. 2, the numerical analysis execution step (S14) is executed again, and the validity of the adjusted initial analysis model 5 is confirmed. Steps S14, S15, and S17 are repeated until it is determined in the determination step (S15) and it is determined that the specific analysis value Vp satisfies the determination criterion R. The simplified analysis model 4 that can be regarded as equivalent to the reference detailed model 3 can be created by adjusting the analysis conditions of the initial analysis model 5 in the simplified analysis model creation step (S1 in FIG. 1). .
なお、初期解析モデル５に対して、構造解析と共に伝熱解析を行い、伝熱解析の結果として得られる温度分布から想定通りの伝熱となるようにも初期解析モデル５を調整することも行うことによって、想定通りの荷重伝達、剛性、伝熱が得られた初期解析モデル５を単純化解析モデル４としても良い。 The initial analysis model 5 is subjected to the heat transfer analysis together with the structural analysis, and the initial analysis model 5 is adjusted so that the heat transfer as expected is obtained from the temperature distribution obtained as a result of the heat transfer analysis. Thus, the simplified analysis model 4 may be used as the initial analysis model 5 in which the expected load transmission, rigidity, and heat transfer are obtained.
上記の構成によれば、単純化解析モデル４は、設計対象物１の体格をなすような複数の主要部材１２で構築されると共にこれら主要部材１２の形状等が単純化されている。よって、このように単純化された分だけ数値解析の実行時間を短縮することができる。さらに、単純化解析モデル４における複数の主要部材１２のうちから選択された特定主要部材１２ｐの数値解析による解析値（特定解析値Ｖｐ）が判定基準Ｒを満たすことを検証することによって、単純化解析モデル４と参考詳細モデル３との等価性を確保することができる。 According to the above configuration, the simplified analysis model 4 is constructed by a plurality of main members 12 that form the physique of the design object 1, and the shapes and the like of these main members 12 are simplified. Therefore, the execution time of the numerical analysis can be shortened by the simplification. Further, the simplified analysis model 4 is simplified by verifying that the analysis value (specific analysis value Vp) of the specific main member 12p selected from the plurality of main members 12 among the plurality of main members 12 satisfies the determination criterion R. Equivalence between the analysis model 4 and the reference detailed model 3 can be ensured.
また、幾つかの実施形態では、図６に示されるように、判定基準決定ステップ（図２のＳ１３）は、初期解析モデル５の数値解析と同じ境界条件Ｂｃを用いて参考詳細モデル３の数値解析を実行し、初期解析モデル５における特定主要部材１２ｐの解析値である特定解析値Ｖｐに対応する参照解析値Ｖｒを取得する参照解析値取得ステップ（Ｓ１３ａ）と、参照解析値Ｖｒに基づいて判定基準Ｒを作成する判定基準作成ステップ（Ｓ１３ｂ）と、を含んでいても良い。つまり、判定基準Ｒは、参考詳細モデル３の数値解析によって得られる解析値（参照解析値Ｖｒ）に基づいて決定される。 In some embodiments, as shown in FIG. 6, the determination criterion determination step (S <b> 13 in FIG. 2) uses the same boundary condition Bc as the numerical analysis of the initial analysis model 5 to set the numerical value of the reference detailed model 3. Based on the reference analysis value Vr, a reference analysis value acquisition step (S13a) that executes analysis and acquires a reference analysis value Vr corresponding to the specific analysis value Vp that is the analysis value of the specific main member 12p in the initial analysis model 5 And a determination criterion creation step (S13b) for creating the determination criterion R. That is, the determination criterion R is determined based on an analysis value (reference analysis value Vr) obtained by numerical analysis of the reference detailed model 3.
上記の判定基準作成ステップ（Ｓ１３ｂ）について、幾つかの実施形態では、判定基準Ｒは、上記の参照解析値取得ステップ（Ｓ１３ａ）によって取得された参照解析値Ｖｒの±α％の範囲として作成しても良い（Ｖｒ−α≦Ｒ≦Ｖｒ＋α）。この場合において、幾つかの実施形態では、上記のαは、参照解析値Ｖｒの２０％としても良い（α＝Ｖｒ×２０）。これは、シリンダヘッド７を対象として検討した際、初期解析モデル５の数値解析により得られる特定解析値Ｖｐ（後述）が参照解析値Ｖｒの±２０％の範囲（Ｖｒ−α≦Ｒ≦Ｖｒ＋α）に入っている場合には、その初期解析モデル５は、構造解析において参考詳細モデル３との等価性が確保可能であることを見出したことによる。つまり、特定主要部材１２ｐは、参考詳細モデル３を数値解析した結果に基づいて決定される。 Regarding the above-described determination criterion creation step (S13b), in some embodiments, the determination criterion R is generated as a range of ± α% of the reference analysis value Vr acquired by the reference analysis value acquisition step (S13a). (Vr−α ≦ R ≦ Vr + α). In this case, in some embodiments, the α may be 20% of the reference analysis value Vr (α = Vr × 20). This is because when the cylinder head 7 is examined, a specific analysis value Vp (described later) obtained by numerical analysis of the initial analysis model 5 is within a range of ± 20% of the reference analysis value Vr (Vr−α ≦ R ≦ Vr + α). The initial analysis model 5 is found to be equivalent to the reference detailed model 3 in the structural analysis. That is, the specific main member 12p is determined based on the result of numerical analysis of the reference detailed model 3.
上記の構成によれば、参考詳細モデル３の数値解析値に基づいて、特定解析値Ｖｐの判定基準Ｒを合理的に設定することができる。 According to said structure, based on the numerical analysis value of the reference detailed model 3, the criterion C of the specific analysis value Vp can be set rationally.
また、幾つかの実施形態では、図７に示されるように、特定主要部材決定ステップ（図２のＳ１２）は、初期解析モデル５の数値解析と同じ境界条件Ｂｃを用いて参考詳細モデル３の数値解析を実行し、最も応力が高くなる部分を有する主要部材１２を選択する主要部材選択ステップ（Ｓ１２ａ）と、主要部材選択ステップ（Ｓ１２ａ）で選択された主要部材１２を特定主要部材１２ｐとして定める特定主要部材設定ステップ（Ｓ１２ａ）と、を含んでいても良い。なお、構造解析以外を内容とする数値解析の場合には、要部材選択ステップ（Ｓ１２ａ）では、数値解析の内容によって評価される項目に対する寄与が最も大きくなる主要部材１２を選択する。
上記の構成によれば、参考詳細モデル３の数値解析値に基づいて、特定主要部材１２ｐを合理的に決定することができる。
Further, in some embodiments, as shown in FIG. 7, the specific main member determining step (S <b> 12 in FIG. 2) uses the same boundary condition Bc as the numerical analysis of the initial analysis model 5. Numerical analysis is performed, and the main member selection step (S12a) for selecting the main member 12 having the portion with the highest stress, and the main member 12 selected in the main member selection step (S12a) is determined as the specific main member 12p. And a specific main member setting step (S12a). In the case of numerical analysis other than structural analysis, the main member 12 that makes the largest contribution to the item to be evaluated according to the content of the numerical analysis is selected in the member selection step (S12a).
According to said structure, based on the numerical analysis value of the reference detailed model 3, the specific main member 12p can be determined reasonably.
以上、新規詳細モデル作成方法を説明した。上述したいずれかの実施形態に係る新規詳細モデル作成方法を実行することによって新規詳細モデル６が作成される。その作成後、作成された新規詳細モデル６に基づいて、設計対象物１の試作、評価等を通して、設計対象物１が製造される。 The method for creating a new detailed model has been described above. The new detailed model 6 is created by executing the new detailed model creating method according to any of the embodiments described above. After the creation, the design object 1 is manufactured through trial production, evaluation, and the like of the design object 1 based on the created new detailed model 6.
また、上述した新規詳細モデル作成方法は新規詳細モデル作成装置８を用いて実行されても良い。図８は、本発明の一実施形態に係る新規詳細モデル作成装置８を示す図である。図８に示されるように、新規詳細モデル作成装置８は、コンピュータ８１と、出力装置８５（ディスプレイなど）と、入力装置８８（キーボード、マウスなど）と、を備えている。ここで、コンピュータ８１は、ＣＰＵ８２（プロセッサ）、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ８３（主記憶装置）、ハードディスク８４（ＨＤＤ）などを備えており、これらは相互にバスなどによって接続される。また、ハードディスク８４には、上述した新規詳細モデル作成方法を実行するためのソフトウェアプログラム（以下、単に、プログラムＦという。）が格納されている。そして、新規詳細モデル作成装置８を使用する設計者などの使用者からのクリック操作などを契機として、ハードディスク８４からメモリ８３にプログラムＦがロードされると共に、このプログラムＦの命令に従ってＣＰＵが動作（データの演算など）することで、新規詳細モデル作成方法における上述した各ステップに対応する処理を、使用者との双方向のやり取りを通してインタラクティブに実行する。 The new detailed model creation method described above may be executed using the new detailed model creation device 8. FIG. 8 is a diagram showing a new detailed model creation device 8 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the new detailed model creation device 8 includes a computer 81, an output device 85 (display, etc.), and an input device 88 (keyboard, mouse, etc.). Here, the computer 81 includes a CPU 82 (processor), a memory 83 (main storage device) such as ROM and RAM, a hard disk 84 (HDD), and the like, which are connected to each other by a bus or the like. The hard disk 84 stores a software program (hereinafter simply referred to as program F) for executing the above-described new detailed model creation method. The program F is loaded from the hard disk 84 to the memory 83 in response to a click operation from a user such as a designer who uses the new detailed model creation device 8, and the CPU operates according to the instructions of the program F ( By calculating data, etc., the processing corresponding to each step described above in the new detailed model creation method is executed interactively through bidirectional exchange with the user.
図８に示される実施形態では、コンピュータ８１のメモリ上には、上述した単純化解析モデル作成ステップ（図１のＳ１）を実行するための単純化解析モデル作成部Ｆ１と、上述した解析パラメータ決定ステップ（図１のＳ２）を実行するための解析パラメータ決定部Ｆ２と、上述した規詳細モデル作成ステップ（図１のＳ３）を実行するための新規詳細モデル作成部Ｆ３と、上述したモデルの数値解析を実行する数値解析実行部Ｆ６を備えた上記のプログラムＦがロードされている。なお、単純化解析モデル作成部Ｆ１は、単純化解析モデル作成ステップで実行される上述したステップ（図２のＳ１１〜Ｓ１７）に対応した処理を実行する機能部をそれぞれ有していても良い。そして、参考詳細モデル３の選択や主要部材１２の抽出、単純化、解析パラメータＰの入力などの使用者による入力装置８８の操作を通して単純化解析モデル４の作成し、同様に、数値解析の実行や解析パラメータＰの修正入力などの使用者による入力装置８８の操作を通して解析パラメータＰを決定し、こうして決定された決定解析パラメータＰｆに基づいて参考詳細モデル３の解析パラメータＰを修正入力する操作などを通して新規詳細モデル６を作成する。また、これらの使用者による入力装置８８の操作の実行とともに、プログラムＦは、ディスプレイなどの出力装置８５の画面を遷移させる。 In the embodiment shown in FIG. 8, on the memory of the computer 81, the simplified analysis model creation unit F1 for executing the above-described simplified analysis model creation step (S1 in FIG. 1), and the analysis parameter determination described above. An analysis parameter determination unit F2 for executing the step (S2 in FIG. 1), a new detailed model creation unit F3 for executing the above-described detailed model creation step (S3 in FIG. 1), and the numerical values of the above-described model The program F including the numerical analysis execution unit F6 that executes analysis is loaded. Note that the simplified analysis model creation unit F1 may include functional units that execute processing corresponding to the above-described steps (S11 to S17 in FIG. 2) executed in the simplified analysis model creation step. Then, the simplified analysis model 4 is created through the operation of the input device 88 by the user, such as selection of the reference detailed model 3, extraction of the main member 12, simplification, and input of the analysis parameter P. Similarly, the numerical analysis is executed. The analysis parameter P is determined through the user's operation of the input device 88 such as correction input of the analysis parameter P, and the analysis parameter P of the reference detailed model 3 is corrected and input based on the determination analysis parameter Pf thus determined. A new detailed model 6 is created. Further, along with the execution of the operation of the input device 88 by these users, the program F changes the screen of the output device 85 such as a display.
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by modifying the above-described embodiments and forms obtained by appropriately combining these forms.
１ 設計対象物
１２ 主要部材
１２ｐ 特定主要部材
３ 参考詳細モデル
４ 単純化解析モデル
５ 初期解析モデル
６ 新規詳細モデル
７ シリンダヘッド
７１ 底板部
７２ 外壁部
７３ 天板部
７５ ポート壁部
７６ 弁ガイド壁部
８ 新規詳細モデル作成装置
８１ コンピュータ
８２ ＣＰＵ
８３ メモリ
８４ ハードディスク
８５ 出力装置
８８ 入力装置
ｔ１ 底板厚さ
ｔ２ 外壁厚さ
ｔ３ 天板厚さ
ｔ５ ポート壁厚さ
ｔ６ 弁ガイド壁厚さ
ｈ１ シリンダヘッドの全体高さ
Ｐ 解析パラメータ
Ｐｆ 決定解析パラメータ
Ｂｃ 境界条件
Ｐｍ モデル化パラメータ
Ｐｐ 物性パラメータ
Ｐｓ 形状パラメータ
Ｒ 判定基準
Ｖｉ 初期モデル解析値
Ｖｐ 特定解析値
Ｖｒ 参照解析値
Ｄａ 変形部分
Ｄｂ 変形部分
Ｆ プログラム
Ｆ１ 単純化解析モデル作成部
Ｆ２ 解析パラメータ決定部
Ｆ３ 新規詳細モデル作成部
Ｆ６ 新規詳細モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Design object 12 Main member 12p Specific main member 3 Reference detailed model 4 Simplified analysis model 5 Initial analysis model 6 New detailed model 7 Cylinder head 71 Bottom plate part 72 Outer wall part 73 Top plate part 75 Port wall part 76 Valve guide wall part 8 New Detailed Model Creation Device 81 Computer 82 CPU
83 Memory 84 Hard disk 85 Output device 88 Input device t1 Bottom plate thickness t2 Outer wall thickness t3 Top plate thickness t5 Port wall thickness t6 Valve guide wall thickness h1 Overall cylinder head height P Analysis parameter Pf Determination analysis parameter Bc Boundary Condition Pm Modeling parameter Pp Physical property parameter Ps Shape parameter R Judgment criteria Vi Initial model analysis value Vp Specific analysis value Vr Reference analysis value Da Deformation part Db Deformation part F Program F1 Simplified analysis model creation part F2 Analysis parameter determination part F3 New details Model creation part F6 New detailed model
Claims (8)
前記参考詳細モデルよりも前記設計対象物を単純化してモデル化した単純化解析モデルであって、前記設計対象物を構成する複数の部材のうちから抽出されると共に形状が単純化された複数の主要部材で構築された単純化解析モデルを作成する単純化解析モデル作成ステップと、
前記単純化解析モデルを数値解析し、前記設計対象物の目標性能の達成が可能となるような前記単純化解析モデルにおける前記複数の主要部材の解析パラメータを決定する解析パラメータ決定ステップと、
前記解析パラメータ決定ステップによって決定された前記複数の主要部材の解析パラメータを前記参考詳細モデルに反映することによって、前記新規詳細モデルを作成する新規詳細モデル作成ステップと、を備えることを特徴とする設計対象物の新規詳細モデル作成方法。 A method for creating a new detailed model of a design object, wherein a new detailed model of the design object is created based on a reference detailed model that serves as a reference for the new detailed model,
A simplified analysis model in which the design object is simplified and modeled as compared to the reference detailed model, and a plurality of members extracted from a plurality of members constituting the design object and simplified in shape A simplified analysis model creation step for creating a simplified analysis model constructed of main members;
Analyzing the simplified analysis model numerically, an analysis parameter determining step for determining analysis parameters of the plurality of main members in the simplified analysis model such that the target performance of the design object can be achieved;
A new detailed model creating step for creating the new detailed model by reflecting the analysis parameters of the plurality of main members determined in the analysis parameter determining step in the reference detailed model. A method for creating a new detailed model of an object.
前記複数の主要部材の各々の形状を単純化して構築された初期解析モデルを作成する初期解析モデル作成ステップと、
前記複数の主要部材の一部であって、前記初期解析モデルの妥当性を評価するのに適した少なくとも１つの特定主要部材を決定する特定主要部材決定ステップと、
前記特定主要部材の解析値に関する判定基準を決定する判定基準決定ステップと、
前記初期解析モデルの数値解析を実行する数値解析実行ステップと、
前記数値解析実行ステップによって得られる前記特定主要部材の解析値である特定解析値が前記判定基準を満たすか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて前記特定解析値が前記判定基準を満たすと判定された前記初期解析モデルを前記単純化解析モデルとする単純化解析モデル決定ステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の設計対象物の新規詳細モデル作成方法。 The simplified analysis model creation step includes:
An initial analysis model creation step of creating an initial analysis model constructed by simplifying the shape of each of the plurality of main members;
A specific main member determination step for determining at least one specific main member that is a part of the plurality of main members and is suitable for evaluating the validity of the initial analysis model;
A determination criterion determination step for determining a determination criterion relating to the analysis value of the specific main member;
A numerical analysis execution step for performing numerical analysis of the initial analysis model;
A determination step of determining whether or not a specific analysis value that is an analysis value of the specific main member obtained by the numerical analysis execution step satisfies the determination criterion;
The simplified analysis model determination step using the initial analysis model determined in the determination step as the specified analysis value satisfying the determination criterion as the simplified analysis model is included. New detailed model creation method for design objects.
前記判定ステップにおいて前記特定解析値が前記判定基準を満たさないと判定した場合には、前記特定解析値が前記判定基準を満たすように、前記初期解析モデルを調整する初期解析モデル調整ステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の設計対象物の新規詳細モデル作成方法。 The simplified analysis model creation step further includes:
Including an initial analysis model adjustment step of adjusting the initial analysis model so that the specific analysis value satisfies the determination criterion when it is determined in the determination step that the specific analysis value does not satisfy the determination criterion; A method for creating a new detailed model of a design object according to claim 2.
前記初期解析モデルの数値解析と同じ境界条件を用いて前記参考詳細モデルの数値解析を実行し、前記初期解析モデルにおける前記特定主要部材の解析値である前記特定解析値に対応する参照解析値を取得する参照解析値取得ステップと、
前記参照解析値に基づいて前記判定基準を作成する判定基準作成ステップと、を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の設計対象物の新規詳細モデル作成方法。 The determination criterion determining step includes:
A numerical analysis of the reference detailed model is performed using the same boundary condition as the numerical analysis of the initial analysis model, and a reference analysis value corresponding to the specific analysis value that is an analysis value of the specific main member in the initial analysis model is obtained. A reference analysis value acquisition step to be acquired;
The method for creating a new detailed model of a design object according to claim 2, further comprising: a decision criterion creating step of creating the decision criterion based on the reference analysis value.
前記主要部材選択ステップで選択された前記主要部材を前記特定主要部材として定める特定主要部材設定ステップと、を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の設計対象物の新規詳細モデル作成方法。 The specific main member determination step performs the numerical analysis of the reference detailed model using the same boundary condition as the numerical analysis of the initial analysis model, and selects the main member having the portion with the highest stress. Steps,
5. A specific main member setting step that defines the main member selected in the main member selection step as the specific main member. 5. The design object according to claim 2, New detailed model creation method.
前記特定部材の前記特定解析値は、前記シリンダヘッドの底板部での曲げ応力であることを特徴とする請求項６に記載の設計対象物の新規詳細モデル作成方法。 The engine component is a cylinder head;
The method for creating a new detailed model of a design object according to claim 6, wherein the specific analysis value of the specific member is a bending stress at a bottom plate portion of the cylinder head.
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