JP2903098B2 - Structural design method - Google Patents

Structural design method

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JP2903098B2
JP2903098B2 JP2210791A JP21079190A JP2903098B2 JP 2903098 B2 JP2903098 B2 JP 2903098B2 JP 2210791 A JP2210791 A JP 2210791A JP 21079190 A JP21079190 A JP 21079190A JP 2903098 B2 JP2903098 B2 JP 2903098B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有限要素法にもとづいた構造解析を用いて
構造設計を行なう構造設計方法に係わり、構造設計にお
ける解析の試行錯誤による回数を少なくし、設計の効率
化を図る構造設計方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a structural design method for performing structural design using a structural analysis based on a finite element method, and reduces the number of times of trial and error of analysis in structural design. And a structural design method for improving the design efficiency.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

製品の大規模化及び複雑化に伴い、その信頼性確保に
おいて、設計段階で構造の静特性及び動特性を精度よく
予測しておくことが重要である。このために、設計段階
で有限要素法にもとづいた構造解析を十分に実行するこ
とは不可欠である。一般に、構造を設計する時、設計者
はその目標仕様を満足させるために、試行錯誤的に形状
や材料を決める場合が多い。そこで、形状や材料等の構
造パラメータを変えたとき、構造の静特性及び動特性に
影響を及ぼす度合いを示す感度解析手法が導入されてき
た。
As products become larger and more complex, it is important to accurately predict static and dynamic characteristics of the structure at the design stage in order to ensure reliability. For this reason, it is indispensable to sufficiently perform a structural analysis based on the finite element method at the design stage. Generally, when designing a structure, a designer often determines the shape and material by trial and error in order to satisfy the target specification. Therefore, a sensitivity analysis method has been introduced that indicates the degree to which the static and dynamic characteristics of the structure are affected when the structural parameters such as the shape and the material are changed.

有限要素法にもとづく構造解析に感度解析手法を用い
た場合、各要素における構造パラメータを単位量変更さ
せたときに構造の変形、応力、固有振動数、振動応答の
変化を示す感度係数を求めることができる。一方、構造
物の静特性及び動特性を精度良く求めたり、大規模系の
解析を行なうためには要素分割数が膨大となる。実際
に、設計者が構造パラメータを変更させる場合は、要素
個々について変更することは少なく、複数要素における
構造パラメータを共通して変更させることが多い。この
ため、設計者が上記要素個々について求められた感度係
数を用いて必要な要素の感度係数を組合せて新たに複数
要素の組合せ感度係数を求めなければらない。このた
め、要素数が多い場合には、計算に多大の時間を費や
し、しかもデータ管理も複雑になる。
When the sensitivity analysis method is used for the structural analysis based on the finite element method, when the structural parameters of each element are changed by a unit amount, the sensitivity coefficient that indicates the change in structural deformation, stress, natural frequency, and vibration response is obtained. Can be. On the other hand, the number of element divisions is enormous in order to accurately obtain the static and dynamic characteristics of a structure and to analyze a large-scale system. Actually, when the designer changes the structural parameters, the change is rarely made for each element, and the structural parameters for a plurality of elements are often changed in common. For this reason, the designer must newly obtain a combined sensitivity coefficient of a plurality of elements by combining the sensitivity coefficients of necessary elements using the sensitivity coefficients obtained for the individual elements. Therefore, when the number of elements is large, a great deal of time is required for calculation, and data management is complicated.

なお、感度解析手法を用いる構造解析に関する文献と
しては、“減衰振動系における感度解析と設計変更後の
動特性予測”日本機械学会論文集(C編)50巻452号
(昭59−4)第597頁から第606頁、振動モデルとシミュ
レーション(応用技術出版)などがある。
The literature on the structural analysis using the sensitivity analysis method includes “Sensitivity Analysis in Damped Vibration System and Prediction of Dynamic Characteristics after Design Change”, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), vol. 50, No. 452 (Showa 59-4). Pages 597 to 606, Vibration Model and Simulation (Applied Technology Publishing).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、複数の要素における構造パラメータ
を同時に変更させたときの感度係数を求めたり、複数の
構造パラメータを同時に変更させたときの感度係数を求
めることは、設計者の判断により別作業として行なう必
要があった。また、データ量が膨大であるため、どの部
分の要素における構造パラメータの変更がどの程度構造
特性に及ぼすかを判断することに多くの時間を費やして
いた。
In the above-described conventional technology, obtaining a sensitivity coefficient when simultaneously changing structural parameters in a plurality of elements, or obtaining a sensitivity coefficient when simultaneously changing a plurality of structural parameters is performed as a separate operation by a designer's judgment. I needed to do it. In addition, since the amount of data is enormous, much time has been spent to determine how much the structural parameter change in which element affects the structural characteristics.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので
あって、その目的とするところは設計者が構造変更を伴
う構造設計を効率的に実行できる構造設計方法を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a structural design method that enables a designer to efficiently execute a structural design involving a structural change.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、要素個々における設計パ
ラメータに対する感度係数を用いて、設計者が必要とす
る要素の組合せによる組合せ感度係数を自動的に計算す
ることとした。また、要素個々における各構造パラメー
タに対する感度係数を貯えておき、随時要素個々の感度
係数を読み出して、必要な組合せ感度係数を求めること
ができるようにした。さらに、上記組合せ感度係数の大
小を分かりやすく表現するために、横軸に要素番号、縦
軸に構造パラメータの種類を示して感度係数の大きさを
示した。
In order to achieve the above object, a combination sensitivity coefficient based on a combination of elements required by a designer is automatically calculated using a sensitivity coefficient for a design parameter in each element. In addition, the sensitivity coefficients for each structural parameter in each element are stored, and the sensitivity coefficient of each element is read out at any time so that a required combination sensitivity coefficient can be obtained. Further, in order to easily express the magnitude of the combination sensitivity coefficient, the horizontal axis indicates the element number, and the vertical axis indicates the type of the structural parameter, and the magnitude of the sensitivity coefficient is indicated.

〔作用〕[Action]

要素個々における構造パラメータの単位量の変化に対
する構造特性を表す変形、応力、固有振動数、振動応答
の感度係数を求めておく。ついで、これら感度係数を用
いて、設計者が設計仕様を満たすように構造変更を検討
したい部分の複数の要素を指定することにより、複数の
要素における組合せ感度係数を求める。これによって、
設計者は複数の要素における構造パラメータを同時に変
えたときの構造特性の変化を予測することができる。ま
た、要素個々における構造パラメータに対する感度係数
の大きさ、複数要素における構造パラメータに対する感
度係数の大きさ及び複数の構造パラメータを同時に変え
たときの感度係数の大きさを同時にグラフ表示する。変
形及び振動応答の感度係数は有限要素の各節点において
求められる。また、応力は各要素において求められる。
また、固有振動数は、解析対象とする構造モデルにおい
て求められる。これによって、設計者は目標とする構造
仕様を満足させるためにどの部分をどれくらい変更させ
れば良いかを容易に判断することができる。
Deformation, stress, natural frequency, and sensitivity coefficient of vibration response, which represent structural characteristics with respect to a change in the unit amount of the structural parameter in each element, are obtained in advance. Next, by using these sensitivity coefficients, the designer specifies a plurality of elements in a portion where structural change is to be considered so as to satisfy the design specifications, thereby obtaining a combination sensitivity coefficient of the plurality of elements. by this,
Designers can predict changes in structural characteristics when structural parameters of a plurality of elements are changed simultaneously. Further, the magnitude of the sensitivity coefficient for the structural parameter in each element, the magnitude of the sensitivity coefficient for the structural parameter in a plurality of elements, and the magnitude of the sensitivity coefficient when a plurality of structural parameters are simultaneously changed are simultaneously displayed in a graph. Deformation and vibration response sensitivity coefficients are determined at each node of the finite element. The stress is determined for each element.
Further, the natural frequency is obtained in a structural model to be analyzed. Thus, the designer can easily determine which part should be changed and how much to satisfy the target structural specification.

構造物が多くの部品から構成され、かつ各部品が多く
の有限要素から構成されている場合、設計者が部品ごと
の感度係数を算出できるため、部品ごとに設計を容易に
行なうことができる。
When the structure is composed of many parts and each part is composed of many finite elements, the designer can calculate the sensitivity coefficient for each part, so that the design can be easily performed for each part.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例について図面をもとに説明する。第1
図は有限要素法を用いて解析する対象の構造モデルを示
す。構造モデル1は有限要素法を用いるために要素2に
分割され、要素2の節に節点3が設けられる。それぞれ
の要素は要素番号i(i=1〜N)で、またそれぞれの
節点は節点番号l(l=1〜L)で表される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First
The figure shows a structural model to be analyzed using the finite element method. The structural model 1 is divided into elements 2 to use the finite element method, and a node 3 of the element 2 is provided. Each element is represented by an element number i (i = 1 to N), and each node is represented by a node number 1 (1 = 1 to L).

第2図は本発明の第1実施例を示す図で、構造モデル
1の固有振動数の感度係数を求めるフローチャートであ
る。ステップ201で、第1図に示すように構造モデル1
を要素に分割し、節点を設ける。ステップ202で各要素
に関する荷重条件、および材料定数や形状寸法法等の構
造パラメータを設定する。ステップ203で各要素iの構
造パラメータから構造モデル1全体の剛性マトリックス
[K]を計算し、次いでステップ204ではPjで表す構造
パラメータのうちの板厚、縦弾性係数、ポアソン比、断
面積、密度等の構造パラメータのいずれかを単位量だけ
変えたときの剛性マトリックス[K]の変化分、すなわ
ち剛性マトリックスの微分値[∂K/∂Pj]を求める。な
おj(j=1〜J)は構造パラメータに付した番号であ
る。ステップ205で各要素iの構造パラメータから構造
モデル1全体の質量マトリックス[M]を計算し、次い
でステップ206で構造パラメータPjを単位量だけ変えた
ときの質量マトリックス[M]の変化分、すなわち質量
マトリックス[M]の微分値[∂M/∂Pj]を求める。
FIG. 2 is a view showing the first embodiment of the present invention, and is a flowchart for obtaining the sensitivity coefficient of the natural frequency of the structural model 1. In step 201, as shown in FIG.
Is divided into elements and nodes are provided. In step 202, a load condition for each element and structural parameters such as a material constant and a shape / dimension method are set. The structural model 1 overall stiffness matrix [K] calculated from the structure parameters of each element i in step 203, then the thickness of the structural parameters represented by step 204 in P j, modulus, Poisson's ratio, the cross-sectional area, A change in the rigidity matrix [K] when one of the structural parameters such as density is changed by a unit amount, that is, a differential value [∂K / ∂P j ] of the rigidity matrix is obtained. Note that j (j = 1 to J) is a number assigned to the structural parameter. In step 205, the mass matrix [M] of the entire structural model 1 is calculated from the structural parameters of each element i, and then in step 206, the change in the mass matrix [M] when the structural parameter P j is changed by a unit amount, ie, The differential value [∂M / ∂P j ] of the mass matrix [M] is obtained.

ステップ207で剛性マトリックス[K]と質量マトリ
ックス[M]とから構造モデル1の固有振動数f(k)およ
び固有モード[Φ]を求める。ここでf(k)はkの次の固
有振動数を示す。ステップ208で固有振動数f(k)、固有
モード[Φ]、微分値[∂K/∂Pjj及び[∂M/∂Pji
を用いてkの次の固有振動数f(k)の要素iにおける構造
パラメータPjに対する感度係数(∂f(k))/∂Pji
計算する。ここで要素iにおける感度係数(f(k)j1
=(∂f(k)/∂Pjiは要素個々において構造パラメー
タjの一つを単位量変えたときの構造モデル1の固有振
動数の変化量を示す。
In step 207, the natural frequency f (k) and the natural mode [Φ] of the structural model 1 are obtained from the rigidity matrix [K] and the mass matrix [M]. Here, f (k) indicates the natural frequency next to k. In step 208, the natural frequency f (k) , the natural mode [Φ], the differential values [∂K / ∂P j ] j and [∂M / ∂P j ] i
Calculating the following sensitivity coefficients for the structural parameters P j of element i natural frequency f (k) of (∂f (k)) / ∂P j) i of k using. Here, the sensitivity coefficient (f (k) , j ) in element i is 1
= (∂f (k) / ∂P j ) i indicates the amount of change in the natural frequency of the structural model 1 when one of the structural parameters j is changed by a unit amount in each element.

そこで、構造モデルが複数の部品又は複数の有限要素
モデル(例えば、梁要素、トラス要素、シェル要素等)
から構成されている場合を想定する。ここで有限要素モ
デルに有限要素モデル番号m(m=1〜M)を付す。こ
れら各部品を複数の要素でモデル化されているとする。
そこで、ステップ208で求めた感度係数を(f(k)j
m,i=(∂f(k)/∂Pjm,iと置き換える。また、各部品
または有限要素モデルの構造パラメータが構造モデルの
固有振動数に及ぼす影響度合を知るために構造モデル1
の感度係数(f(k)jm,j=(∂f(k)/∂Pjm,iを利
用する。ステップ209で、要素iのi1〜i2までの複数の
要素において一つの構造パラメータを単位量だけ同時に
変えたときの組合せ感度係数c(k) m,jを求める。このと
きの計算式は、 (1)式で与えられる。さらに、ステップ210で構造
パラメータを複数個同時に単位量変えたときの組合せは
感度係数c(k) m,iを求める。このときの計算式は(2)
式で で与えられる。上記組合せ計算のたし算はスカラー計算
となる。
Therefore, the structural model is composed of multiple parts or multiple finite element models (eg, beam elements, truss elements, shell elements, etc.).
It is assumed that it is composed of Here, a finite element model number m (m = 1 to M) is assigned to the finite element model. It is assumed that each of these components is modeled by a plurality of elements.
Therefore, the sensitivity coefficient obtained in step 208 is calculated as (f (k) , j )
replace m, i = (∂f (k ) / ∂P j) m, and i. Further, in order to know the degree of influence of the structural parameters of each part or the finite element model on the natural frequency of the structural model, the structural model 1
Coefficient of sensitivity (f (k), j) m, utilizes j = (∂f (k) / ∂P j) m, i. In step 209, a combination sensitivity coefficient c (k) m, j when one structural parameter is simultaneously changed by a unit amount in a plurality of elements i1 to i2 of the element i is determined. The calculation formula at this time is It is given by equation (1). Further, the sensitivity coefficient c (k) m, i is obtained for the combination when the plurality of structural parameters are simultaneously changed in unit amount in step 210. The calculation formula at this time is (2)
In the formula Given by The addition of the above combination calculation is a scalar calculation.

つぎに、ステップ211で感度係数f(k)j及び組合せ感
度係数c(k) m,j、c(k) m,iから(3)式を用いて、最大値
をもとめる。すなわち、 C=((f(k)jm,i、c(k) m,j、c(k) m,i)max …(3) {i=1〜n;k=1〜K} 上記感度係数(f(k)jm,i及び組合せ感度係数c(k)
m,j、c(k) m,iの大小関係を理解しやすくするために、ス
テップ212でグラフ表示をする。以下、この表示方法に
ついて第3図に示す表示例をもとに説明する。横軸に部
品または有限要素モデル番号m及び要素番号i又は複数
要素(i1〜i2)を示す。また縦軸に構造パラメータPj
組合せ構造パラメータΣPjを示す。このとき、k次の固
有振動数の感度係数f(k) i,j、c(k) m,j、c(k) m,iの大き
さを示すために、前記最大値Cを最大半径Rとする円で
表示し、他の感度係数は、感度係数にR/C倍した半径の
円で表示される。これにより、円の大小で感度係数の大
きさを容易に判断できる。
Next, in step 211, the maximum value is obtained from the sensitivity coefficients f (k) , j and the combination sensitivity coefficients c (k) m, j , c (k) m, i by using equation (3). That is, C = ((f (k) , j ) m, i , c (k) m, j , c (k) m, i ) max (3) {i = 1 to n; k = 1 to K } The above sensitivity coefficients (f (k) , j ) m, i and combination sensitivity coefficient c (k)
In order to make it easy to understand the magnitude relation between m, j and c (k) m, i , a graph is displayed in step 212. Hereinafter, this display method will be described based on a display example shown in FIG. The horizontal axis indicates the part or finite element model number m and the element number i or a plurality of elements (i1 to i2). The vertical axis represents the structural parameter P j ,
Shows the combination structure parameter ΣP j . At this time, in order to indicate the magnitudes of the sensitivity coefficients f (k) i, j , c (k) m, j and c (k) m, i of the k-th natural frequency, the maximum value C is set to the maximum radius. R is displayed as a circle, and the other sensitivity coefficients are displayed as circles having a radius obtained by multiplying the sensitivity coefficient by R / C. Thus, the magnitude of the sensitivity coefficient can be easily determined based on the size of the circle.

次に第2の実施例として、変形解析における感度解析
について第4図に示すフローチャートを用いて説明す
る。第4図中、ステップ401での構造モデルの要素分
割、ステップ402での構造パラメータPjの設定、ステッ
プ402での剛性マトリックス[K]の計算、ステップ404
での質量マトリックスの構造パラメータに対する微分値
∂[K]/∂Pjの計算は第1実施例のステップ201〜204
と同じである。
Next, as a second embodiment, a sensitivity analysis in a deformation analysis will be described with reference to a flowchart shown in FIG. In FIG. 4, element division of structural model in step 401, setting the structural parameters P j at step 402, calculation of the stiffness matrix [K] in step 402, step 404
The calculation of the differential value ∂ [K] / jP j with respect to the structural parameter of the mass matrix in Steps 201 to 204 in the first embodiment
Is the same as

次のステップ405では、第1図に示す構造モデル1の
節点lに構造パラメータPjの一つである荷重Qlが加わっ
たときの節点l(l=1〜L)における変形δlを計算
する。ステップ406で、この変形δ1剛性マトリックスの
構造パラメータPjに対する微分値∂[K]/∂Pjとを用
いて部品または有限要素モデル番号mの要素番号iの構
造パラメータPjを単位量変えたときの節点lにおける変
形の感度係数(∂δl/∂Pjiを計算する。ステップ40
7でこの感度係数(∂δl/∂Pjiを用いて(i1〜i2番
目)の複数の要素の構造パラメータの単位量を同時に変
えたときの節点lにおける組合せ感度係数(Cl,j)mを計
算する。また、ステップ408で複数の構造パラメータを
同時に変えたときの節点lにおける組合せ感度係数(Cl)
mを計算する。上記組合せ計算のたし算はスカラー計算
となる。これら計算結果は第3図に示すような形で表示
される。
In the next step 405, calculating a deformation [delta] l at node l (l = 1 to L) when the load Q l is applied is one of the structural parameters P j to node l the structural model 1 shown in FIG. 1 I do. In step 406, changing the unit amount of structural parameters P j of the element number i of the differential value ∂ for structural parameters P j of the modified [delta] 1 stiffness matrix [K] / ∂P j and parts or finite element model number m with Then, the sensitivity coefficient (∂δ l / ∂P j ) i of the deformation at the node 1 is calculated. Step 40
In FIG. 7, the combination sensitivity coefficient (C l, at the node l when the unit quantities of the structural parameters of the (i1 to i- th) elements are simultaneously changed using this sensitivity coefficient (∂δ l / ∂P j ) i j ) Calculate m . Also, the combination sensitivity coefficient (C l ) at the node l when a plurality of structural parameters are changed simultaneously in step 408
Calculate m . The addition of the above combination calculation is a scalar calculation. These calculation results are displayed in a form as shown in FIG.

第5図は、第3の実施例として振動応答解析における
感度解析についてのフローチャートを表している。。ス
テップ501での構造モデルの要素分割、ステップ502での
構造パラメータの設定、ステップ503での剛性マトリッ
クスの計算、ステップ504での質量マトリックスの計
算、ステップ505での剛性マトリックスの構造パラメー
タに対する微分値の計算、ステップ506での質量マトリ
ックスの構造パラメータに対する微分値の計算、ステッ
プ507での固有振動数及び固有モードの計算は第1の実
施例のステップ201〜207と同じである。これら計算結果
を用いてステップ508で振動応答を計算する。ステップ5
09では第1の実施例と同様に固有振動数の感度係数を求
め、さらに固有モードの感度係数をも求める。上記計算
結果を用いて、ステップ510で部品または有限要素モデ
ル番号mの要素番号iの構造パラメータPjを単位量変え
たときの節点lにおける振動応答の感度係数を計算でき
る。ステップ511でこの振動応答の感度係数を用いて(i
1〜i2)番目の複数の要素の構造パラメータの単位量を
同時に変えたときの節点lにおける組合せ感度係数(C
l,j)mを計算する。また、ステップ512で複数の構造パラ
メータを同時に変えたときの節点lにおける組合せ感度
係数(Cl)mを計算する。上記組合せ計算のたし算は複素
数計算となる。これら計算結果はステップ513で第3図
に示すような形で表示される。
FIG. 5 shows a flowchart of sensitivity analysis in vibration response analysis as a third embodiment. . Element division of the structural model in step 501, setting of structural parameters in step 502, calculation of rigidity matrix in step 503, calculation of mass matrix in step 504, differentiation of rigidity matrix for structural parameters in step 505 The calculation, the calculation of the differential value for the structural parameter of the mass matrix in Step 506, and the calculation of the natural frequency and the natural mode in Step 507 are the same as Steps 201 to 207 in the first embodiment. In step 508, the vibration response is calculated using these calculation results. Step 5
In step 09, the sensitivity coefficient of the natural frequency is obtained as in the first embodiment, and the sensitivity coefficient of the eigenmode is also obtained. Using the above computation result can be calculated sensitivity coefficient of the vibration response at the node l when the structural parameters P j of the element number i of the component or the finite element model number m was changed unit amount in step 510. In step 511, the sensitivity coefficient of the vibration response is used (i
1 to i2) The combination sensitivity coefficient (C at the node l when the unit amount of the structural parameter of the plurality of elements is simultaneously changed
l, j ) Calculate m . In step 512, the combination sensitivity coefficient (C l ) m at the node 1 when a plurality of structural parameters are changed simultaneously is calculated. The addition of the above combination calculation is a complex number calculation. These calculation results are displayed in step 513 in the form as shown in FIG.

また、構造解析における応力解析に感度解析を適用し
た場合も第1〜第3の実施例と同様に扱うことができ
る。
Further, the case where the sensitivity analysis is applied to the stress analysis in the structural analysis can be handled in the same manner as in the first to third embodiments.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、有限要素法にもとづいて構造解析を
行なう場合において、各要素の感度係数ばかりでなく構
造物を構成する部品ごとや複数の有限要素組合せ感度係
数、さらに複数の構造パラメータを同時に変えたときの
組合せ感度係数も計算することができるため、構造変更
を効率よく実行できる。また、結果をグラフ表示するこ
とにより、各感度係数の大小比較を容易に行なうことが
でき、設計者が構造変更を行なうときにどの部分を変え
ればよいかなどの判断に有効となる。また、各要素また
は各節点ごとに求めておいた感度係数を記憶させておく
ため、構造解析を繰り返すことなくいろいろな組合せの
組合せ感度係数を自由に求めることができ、計算回数を
少なくすることができる。
According to the present invention, when performing a structural analysis based on the finite element method, not only the sensitivity coefficient of each element but also each component constituting a structure, a plurality of finite element combination sensitivity coefficients, and a plurality of structural parameters are simultaneously determined. Since the combination sensitivity coefficient at the time of the change can also be calculated, the structure can be changed efficiently. Also, by displaying the results in a graph, it is possible to easily compare the magnitudes of the respective sensitivity coefficients, which is effective for the designer to determine which part should be changed when the structure is changed. Also, since the sensitivity coefficients obtained for each element or each node are stored, the combination sensitivity coefficients of various combinations can be freely obtained without repeating the structural analysis, and the number of calculations can be reduced. it can.

以上のことから、設計者が目標とする構造設計に伴う
試行錯誤的な構造解析の回数を大幅に短縮できかつ設計
変更部分も容易に判断することが可能となった。
From the above, the number of trial-and-error structural analyzes required by a designer for a structural design can be significantly reduced, and design changes can be easily determined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は構造モデルを示す図、第2図は本発明の第1の
実施例として構造モデルの固有振動数の感度係数を解析
するフローチャート、第3図は感度係数の大小を比較す
る表示図、第4図は第2の実施例として構造モデルの変
形の感度係数を解析するフローチャート、第5図は第3
の実施例として構造モデルの振動応答の感度係数を解析
するフローチャートである。 1…構造モデル、2…要素、3…節点、Pj…構造パラメ
ータ、f(k)…固有振動数、δl…変形、i…要素番号、
j…構造パラメータ番号、l…節点番号、m…有限要素
モデル番号。
FIG. 1 is a diagram showing a structural model, FIG. 2 is a flowchart for analyzing a sensitivity coefficient of a natural frequency of the structural model as a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a display diagram for comparing the magnitude of the sensitivity coefficient. FIG. 4 is a flowchart for analyzing a sensitivity coefficient of deformation of a structural model as a second embodiment, and FIG.
5 is a flowchart for analyzing a sensitivity coefficient of a vibration response of a structural model as an example of the embodiment. 1 ... structural model, 2 ... elements 3 ... node, P j ... structural parameters, f (k) ... natural frequency, [delta] l ... deformation, i ... element number,
j: Structural parameter number, l: Node number, m: Finite element model number.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒寄 美智代 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06F 17/50 JICST(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Michiyo Sakayoro, Inventor 502, Kandatecho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G06F 17/50 JICST (JOIS)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】有限要素法を利用した構造解析で感度解析
手法を適用する構造設計方法において、構造物モデルを
構成する有限要素モデルの要素個々の板厚、断面積、縦
弾性係数などの構造パラメータを単位量変えたときの、
有限要素モデルの各要素の応力変化量、各節点での変形
の変化量、各節点での振動応答の変化量および構造モデ
ルの固有振動数の変化量をそれぞれ表す各感度係数を求
め、これら感度係数のうちの複数の感度係数を各種組み
合わせて組合わせ感度係数を求め、これら組合せ感度係
数の大小を表示することを特徴とする構造設計方法。
1. A structural design method in which a sensitivity analysis method is applied in a structural analysis using a finite element method, wherein a structure of a finite element model constituting a structure model, such as a plate thickness, a cross-sectional area, and a longitudinal elastic modulus, is used. When the parameter is changed by unit amount,
Calculate the sensitivity coefficients representing the stress change of each element of the finite element model, the change of deformation at each node, the change of vibration response at each node, and the change of natural frequency of the structural model. A structural design method characterized by determining a combination sensitivity coefficient by variously combining a plurality of sensitivity coefficients among the coefficients, and displaying the magnitude of the combination sensitivity coefficient.
【請求項2】前記組合せ感度係数を求めるにあたり、複
数要素を通じて1つの構造パラメータを変えたときの組
合せ感度係数を求めることを特徴とする請求項1記載の
構造設計方法。
2. The structure design method according to claim 1, wherein, in obtaining said combination sensitivity coefficient, a combination sensitivity coefficient when one structural parameter is changed through a plurality of elements is obtained.
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