JP4125111B2 - Behavior analysis apparatus, behavior analysis method, and program - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、挙動解析装置、挙動解析方法、及びプログラムに関し、特に、容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を解析する挙動解析装置、容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を解析する挙動解析方法、及び該挙動解析方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
【0002】
弾性構造物はシート状をなし、容器内の粒子を攪拌、搬送するためのものであり、上記挙動解析装置、挙動解析方法、及びプログラムによって、粒子、容器との接触により弾性構造物がたわみながら粒子を攪拌、搬送する現象における粒子および弾性構造物の挙動が解析される。
【0003】
【従来の技術】
一般に、電子写真技術を利用した複写機やプリンタなどでは、現像器によって感光体の表面上にトナーからなる可視像を形成することが行われている。
【0004】
この現像器内には微細なトナー粒子が外部の容器から供給されるが、トナー粒子を現像部内に供給し、適切に現像を行わせるために、容器内のトナー粒子をシート状の攪拌部材を用いて攪拌することが行われている。
【0005】
ところで近年、攪拌部材で攪拌される容器内の粒子の攪拌状態を解析するために粒子挙動解析が行われつつあり、この解析結果は攪拌装置の構造の最適化等に活用されつつある。
【0006】
粒子の攪拌状態では、粒子同士や粒子と容器壁とは常に接触状態にある。したがって、粒子挙動解析では粒子同士や粒子と容器壁との間の接触力を求める必要があり、接触力が支配的な系を計算できる離散要素法(DEM)が一般的に用いられている。
【0007】
離散要素法(DEM)については、例えば非特許文献1などに具体的な計算方法が説明されているので、ここではその特徴のみを簡単に説明する。
【0008】
離散要素法(DEM)は粒子に働く力を基にして運動方程式を解くことにより各時間ごとの粒子の挙動を求める方法であり、2物体間に作用する接触力として、バネ−ダッシュポットモデルに基づいた弾性反発力と粘性減衰力を求める。また、粒子による容器壁などとの接触においても、粒子間接触と同様のモデルを適用することにより、粒子と容器壁との間の接触を扱うことができる。
【0009】
こうした離散要素法(DEM)を用いることにより、攪拌部材による粒子の攪拌状態を解析できる。
【0010】
従来の粒子の挙動解析の代表的な処理プログラムの構成例と計算の概念について、図14、図15を参照して以下に説明する。図14は従来の処理プログラムの構成例を概略的に示すプログラム構成図であり、図15は従来の接触計算の概念を示す図である。
【0011】
図14中、符号100は制御部であり、プログラムの処理全体を制御する。
【0012】
符号111は初期条件設定部であり、粒子の初期配置や半径、比重などの物性値、解析領域を構成する剛性構造物の形状、寸法、位置、並びに時間ステップなどの計算条件の設定を行う。
【0013】
符号112は粒子同士の作用力計算部であり、2粒子間の作用力である接触力の計算を行う。
【0014】
符号113は粒子と部材との作用力計算部であり、粒子と、粒子に関連して配された容器壁などの部材との間の作用力である接触力の計算を行う。
【0015】
符号114は粒子に働く外力の計算部であり、粒子に作用する重力、磁気力、静電気力などの外力の計算を行う。
【0016】
符号118は粒子の変位計算部であり、粒子に働く力を基に運動方程式を解き、粒子の速度と変位の計算を行う。
【0017】
符号1311は粒子挙動表示部であり、各時間の粒子と部材の位置を表示する。
【0018】
粒子同士の作用力計算部112と粒子と部材との作用力計算部113では、2つの物体間の接触距離δを求め、その距離を用いて接触/非接触の判定を行い、並びに接触距離、接線変位、相対速度で決まる接触力の計算を行う。このうち、接触距離については、2粒子間の接触距離δを、例えば図15(a)に示すように、2粒子1411,1412の中心を結ぶ直線上に於ける粒子同士の重なった部分の長さとして求め、また粒子と部材との接触距離を、図15(b)に示すように、粒子1411の中心から部材1413表面に垂直に交わる直線上に於ける粒子1411と部材1413との重なり長さとして求める。ここで粒子の中心とは、通常接触部分もしくは最近接部分の曲率半径を有する円や球の中心で規定される。
【0019】
なお、実際の計算では、図14の設定部111、計算部112〜114、計算部118による処理を繰り返すことにより、粒子の挙動を求めることができる。
【0020】
ところで、シート状の攪拌部材のように、攪拌部材が大きな弾性変形をし得る弾性構造物である場合には、弾性構造物が粒子や容器などとの接触によってたわむため、粒子挙動解析において弾性構造物のたわみを動的に考慮する必要があった。特に、粒子の質量やヤング率などの物性値、容器内の粒子の配置、弾性構造物の硬さや寸法などに応じて弾性構造物の挙動が変わるため、粒子挙動と弾性構造物(攪拌部材)挙動を連成して解く必要があった。
【0021】
弾性構造物の挙動計算は、有限要素法やバネ−質点モデルを用いた方法が知られている。特に後者は、例えば非特許文献2などで説明されているように、弾性構造物を、回転バネと伸縮バネとで連結した複数の質点によって表し、質点の運動方程式を解くことにより、弾性構造物の各時間での挙動を、たわみを考慮して計算できる方法であり、弾性構造物の挙動を現実的に計算できる方法である。
【0022】
【非特許文献1】
田中他、日本機械学会論文集(B編)、57,534,60(1991)
【0023】
【非特許文献2】
野呂他、日本機械学会第10回計算力学講演会講演論文集、105(1997)
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、弾性構造体(攪拌部材)挙動と粒子挙動とを連成して解析するに際し、弾性構造体の解析に有限要素法を用いる場合には、各時間ステップに粒子の位置に基づいた有限要素分割の作成・計算を行う必要があり、計算に要する時間の点で実用的ではない。
【0025】
一方、弾性構造体の解析にバネ−質点モデルを用いる場合には、計算時間を短縮することが可能である。しかしながら、バネ−質点モデルを用いる場合には、質点で表される弾性構造体と粒子との接触判定、接触力の計算を行わねばならないという問題があった。
【0026】
また、計算結果の表示では、粒子と弾性構造体とを同時に表示することにより、攪拌状態や接触状態などを表示することが要求される。一般の弾性構造体挙動の表示では、通常、質点間を線分で結んで表示する方法が使われるが、この表示方法では弾性構造体の厚みが表されないため、弾性構造体と粒子や容器壁などとの接触の様子を正確に表すことができないという問題があった。
【0027】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、弾性構造物と粒子の挙動を簡単かつ精度よく解析することを可能にした挙動解析装置、挙動解析方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【0028】
また、解析結果である弾性構造物と粒子の挙動を、分かりやすく表示できるようにした挙動解析装置、挙動解析方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の挙動解析装置によれば、メモリから読み出されたプログラムを処理装置が実行することにより、粒子変位計算手段,弾性力計算手段,作用力計算手段,および質点変位計算手段の機能を実現し、容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を表示手段に表示する挙動解析装置において、前記メモリは、前記弾性構造物の厚みデータ,粒子データ,前記粒子に働く力データ,前記弾性構造物を表すバネ−質点モデルデータ,および前記バネ−質点モデルの各質点を結ぶ質点連結線分データを格納し、前記粒子変位計算手段は、前記メモリに格納された粒子データを有する粒子に働く力として、各粒子に働く接触力および重力を含む合力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて計算し、前記弾性力計算手段は、前記メモリに格納されたバネ−質点モデルに基づいて、前記弾性構造物の弾性力として各質点に働く曲げバネ力と伸縮バネ力計算し、前記作用力計算手段は、前記メモリに格納された質点連結線分の位置データと前記弾性構造物の厚みデータとを用いて、前記質点連結線分と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算すると、質点にそれぞれ働く前記弾性力計算手段によって計算された弾性力および前記作用力計算手段によって計算された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて計算する質点変位計算手段と、前記粒子変位計算手段によって算出された粒子の変位と前記質点変位計算手段によって算出された質点の変位とを基に、前記粒子と前記弾性構造物の挙動を時間系列に沿って表示する表示手段と、を有することを特徴とする。
【0030】
また、上記目的を達成するために、本発明の挙動解析装置の挙動解析方法によれば、メモリから読み出されたプログラムを処理装置が実行することにより、粒子変位計算ステップ,弾性力計算ステップ,作用力計算ステップ,質点変位計算ステップ,および表示ステップの処理を実現し、容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を表示装置に表示させる挙動解析装置の挙動解析方法において、前記メモリに格納された粒子データを有する粒子に働く力として、各粒子に働く接触力および重力を含む合力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて処理装置が計算し、前記弾性力計算ステップにおいて、前記メモリに格納された前記弾性構造物を表すバネ−質点モデルに基づいて、前記弾性構造物の弾性力として各質点に働く曲げバネ力と伸縮バネ力を前記処理装置が計算し、前記作用力計算ステップにおいて、前記メモリに格納された前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分の位置データと前記弾性構造物の厚みデータとを用いて、前記質点連結線分と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を前記処理装置が計算、前記質点変位計算ステップ質点にそれぞれ働く前記弾性力計算ステップにおいて算出された弾性力、前記作用力計算ステップにおいて算出された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて前記処理装置が計算すると、前記表示ステップにおいて、前記粒子変位計算ステップによって算出された粒子の変位と前記質点変位計算ステップによって算出された質点の変位とを基に、表示装置による前記粒子と前記弾性構造物の挙動の時間系列の表示を処理装置が制御することを特徴とする。
【0031】
また上記目的を達成するために、本発明の挙動解析方法をコンピュータに実行させるプログラムによれば、容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を表示装置に表示させる挙動解析方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、メモリに格納された粒子データを有する粒子に働く力として、各粒子に働く接触力および重力を含む合力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて処理装置が計算する粒子変位計算ステップと、前記メモリに格納された前記弾性構造物を表すバネ−質点モデルに基づいて、前記弾性構造物の弾性力として各質点に働く曲げバネ力と伸縮バネ力を前記処理装置が計算する弾性力計算ステップと、前記メモリに格納された前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分の位置データと前記弾性構造物の厚みデータとを用いて、前記質点連結線分と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を前記処理装置が計算する作用力計算ステップと、質点にそれぞれ働く前記弾性力計算ステップにおいて算出された弾性力、前記作用力計算ステップにおいて算出された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて前記処理装置が計算する質点変位計算ステップと、前記粒子変位計算ステップによって算出された粒子の変位と前記質点変位計算ステップによって算出された質点の変位とを基に、表示装置による前記粒子と前記弾性構造物の挙動の時間系列の表示を前記処理装置が制御する表示ステップと、を有することを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【0033】
[第1の実施の形態]
以下に、本発明の第1の実施の形態を説明する。なおここでは、2次元断面内における粒子、弾性構造物、および関連部材を基にした粒子挙動計算を説明する。
【0034】
図1は、解析領域に弾性構造物を有する場合における粒子挙動解析装置の処理プログラムの概略全体構成を示すプログラム構成図である。なお、符号100〜114、118で示す構成部分は、図14を参照して既に説明した構成部分と同一であるので、ここでの説明を省略する。
【0035】
ただし初期条件設定部111では、図14で示した初期条件設定部における粒子および部材の計算条件に加えて、弾性構造物の位置、寸法、物性値、弾性構造物を表す質点の数(長手方向の分割数)などの弾性構造物に関する情報を更に設定する。これらの値を基にすることによって、1つの質点が表す弾性構造物の大きさが決まり、質点の質量、位置、曲げバネと伸縮バネのバネ定数が求められる。
【0036】
符号115は弾性構造物の弾性力計算部であり、バネ−質点モデルに基づいて各質点に働く曲げバネ力と伸縮バネ力の計算を行う。この計算には通常行われているバネ−質点モデル計算を適用することができる。
【0037】
符号116は弾性構造物と粒子の作用力計算部であり、弾性構造物を表す質点の位置、弾性構造物の厚み、並びに粒子の位置と半径を基に、接触判定と接触力の計算を行う。
【0038】
符号117は弾性構造物と部材の作用力計算部であり、弾性構造物を表す質点の位置、弾性構造物の厚み、並びに部材の位置を基に、接触判定と接触力の計算を行う。
【0039】
符号119は弾性構造物の変位計算部であり、弾性力計算部115、作用力計算部116、作用力計算部117で求めた各質点に働く力を基に、運動方程式を解くことにより、各質点の速度と変位を求める。これも、通常、バネ−質点モデル計算で行われている方法を適用することができる。
【0040】
初期条件設定部111および各計算部112〜119の処理を繰り返すことにより、各時間の粒子や弾性構造物を表す質点の挙動を求めることができる。
【0041】
符号120は粒子と弾性構造物の挙動表示部であり、時間系列に沿った粒子と部材、及び弾性構造物の挙動を表示する。
【0042】
本実施の形態では、弾性構造物と、弾性構造物と接触している粒子や部材との間の接触力を計算することにより、粒子や弾性構造物の挙動を連成して解く。
【0043】
以下に、弾性構造物と粒子の作用力計算部116および弾性構造物と部材の作用力計算部117について、詳しく説明する。
【0044】
まずは、弾性構造物と粒子の作用力計算部116の内容について、図2〜図4を参照して説明する。
【0045】
図2は、弾性構造物と粒子の作用力計算部116を構成する処理の概要を示すプログラム構成図である。
【0046】
符号211は質点連結線分の定義部であり、隣接する質点どうしを結ぶ連結線分を、例えば直線の方程式と両端点の座標で表す。このとき、質点連結線分の数は、質点数をNとすると、(N−1)本となる。
【0047】
符号212は質点連結線分と粒子の接触判定部であり、質点連結線分と各粒子との相対位置と、弾性構造体の厚みとを基に、質点連結線分と粒子との接触距離を求め、その距離を基に接触/非接触の判定を行う。
【0048】
図3は、接触判定の概念を説明するための説明図である。
【0049】
図3(a)に示すように、質点連結線分312と粒子313の中心との距離△Lと粒子半径r、弾性構造物の厚みの1/2である距離hを用いて、以下の式で接触距離δを求める。
【0050】
δ=r+h−△L
接触距離δが正で、かつ質点連結線分312に対して垂直方向に距離hだけシフトした線分314と粒子313が交差している場合に、質点連結線分312と粒子313は接触していると判定する。
【0051】
図2に戻って、符号213は質点連結線分と粒子の作用力計算部であり、接触判定部212によって、接触していると判定された場合、通常の離散要素法(DEM)と同様に、接触距離、接線変位、相対速度に基づいて接触力を求める。このとき、接触力が働く質点は、例えば、質点連結線分を構成する2つの端部質点のうち、粒子に近い方の質点とする。
【0052】
符号214は端部質点と粒子の接触判定部であり、端部質点の位置と厚みで端部線分と粒子との接触距離を求め、その距離を基に接触/非接触の判定を行う。具体的には、図3(b)に示すように、端部質点の質点連結線分312に垂直で、かつ弾性構造物の厚み2hを長さにもち、中心が端部質点となる端部線分315で表す。さらに端部線分315と粒子313の中心との距離△Lと粒子半径rとを用いて、以下の式に基づき接触距離δを求める。
【0053】
δ=r−△L
接触距離δが正で、かつ端部線分315と粒子313とが交差している場合に、端部線分315と粒子313とは接触していると判定する。
【0054】
符号215は端部質点と粒子の作用力計算部であり、接触判定部214によって、接触していると判定された場合、通常の離散要素法(DEM)と同様に、接触距離、接線変位、相対速度に基づいて接触力を求める。
【0055】
図9は、本発明の第1の実施の形態に係る粒子挙動解析装置の構成を示すブロック図である。図4を参照して弾性構造物と粒子の作用力計算部116における処理を説明する前に、まず粒子挙動解析装置の構成を説明する。
【0056】
粒子挙動解析装置は、図9に示すように、CPU900、RAM901、表示装置902、入力部903、外部記憶装置904及びバス905を備える構成となっている。更に、上記RAM901は、プログラム格納部901a、計算条件データ格納部901b、粒子データ格納部901c、剛性構造物データ格納部901d、弾性構造物データ格納部901e、質点−バネモデルデータ格納部901f、質点連結線分データ格納部901g、質点粒子データ格納部901h、2物体間の接触距離データ格納部901j、2物体間の接線変位データ格納部901k、2物体間の相対速度データ格納部901m、粒子に働く力データ格納部901n、質点に働く力データ格納部901pを備えている。
【0057】
上記各部の構成を詳述すると、CPU900は中央処理装置であり、バス905を介して接続された上記各部を制御する。RAM901の各格納部901a〜901pには、図1に示したプログラム、計算条件データ、粒子データ、剛性構造物データ、弾性構造物データ、質点−バネモデルデータ、質点連結線分データ、質点粒子データ、2物体間の接触距離データ、2物体間の接線変位データ、2物体間の相対速度データ、粒子に働く力データ、質点に働く力データがそれぞれ格納される。表示装置902は、ディスプレイやプリンタ等から構成され、CPU900の制御により表示すべきデータを表示する。入力部903は、キーボードやマウス等から構成され、外部からの入力データを装置内に入力する。外部記憶装置904は、ハードディスク等で構成されており、各種データを記憶する。
【0058】
ここで、各データの内容を説明する。
【0059】
計算条件データとは、時間ステップ、計算実時間など、計算条件に関する値である。粒子データとは、各粒子の位置座標、速度、半径、質量、ヤング率や摩擦係数などの物性値である。剛性構造物データとは、容器壁などの部材の位置、形状や寸法、部材が移動する場合の速度情報、ヤング率や摩擦係数などの物性値である。弾性構造物データは、シートなどの弾性構造物の位置、寸法、弾性構造物に速度を付加する場合の速度値、ヤング率や比重などの物性値である。質点−バネモデルデータは、質点数、各質点の位置や速度、質量、質点間を結ぶ曲げバネと伸縮バネの定数であり、弾性構造物データを用いて求めることができる。質点連結線分データとは、隣接する質点を結ぶ線分の方程式と端部の位置情報である。質点粒子データとは、質点位置と弾性構造体の厚みの1/2で表される質点粒子の中心位置と半径の値である。2物体間の接触距離は、粒子同士や、粒子と部材、弾性構造物と粒子、弾性構造物と部材の接触距離であり、2物体の重複部分の長さから求められる値である。2物体間の接線変位は、接触している2物体の接線方向の変位であり、離散要素法(DEM)では2物体間の相対速度の接線成分の積分値として求められる。2物体間の相対速度は、2物体間の速度の相対値である。粒子に働く力は、各粒子に働く接触力、重力などの合力として求められる値である。質点に働く力は、各質点に働く接触力、重力などの力の合力として求められる値である。
【0060】
図4は、図2に示す弾性構造物と粒子の作用力計算部116で実行される処理の手順を示すフローチャートである。図9に示す粒子挙動解析装置を参照しながら、弾性構造物と粒子の作用力計算の処理手順を説明する。
【0061】
1)まず、質点連結線分の定義部211において、質点−バネモデルデータ格納部901fに格納された質点の座標を用いて、隣接する質点を結ぶ質点連結線分の直線の方程式と両端点の座標とを求め、質点連結線分データ格納部901gに格納する(ステップS401)。
【0062】
2)次に、質点連結線分と粒子の接触判定部212において、粒子データ格納部901cと質点連結線分データ格納部901gとに格納されたデータを基にして、質点連結線分の1つと1個の粒子との接触距離δを求め、2物体間の接触距離データ格納部901jに格納し、その距離を基に接触/非接触の判定を行う(ステップS402、S403)。接触距離δは、前述のように、質点連結線分と粒子の中心との距離△Lと、粒子半径rと、弾性構造物の厚みの1/2である距離hとを用いて、以下の式により求める。
【0063】
δ=r+h−△L
距離△Lは直線の方程式と中心点の座標とから、数式的に求めることができる。
【0064】
接触距離δが正で、かつ質点連結線分に対して垂直方向に弾性構造物の厚みの1/2だけシフトした線分と粒子とが交差している場合に、質点連結線分と粒子とは接触していると判定する。
【0065】
あわせて、質点連結線分の両質点と粒子中心との距離を求め、距離が短い方の質点が粒子と接触しているとみなす。
【0066】
3)ステップS403において質点連結線分と粒子とが接触していると判断された場合、質点連結線分と粒子の作用力計算部213において、粒子データ格納部901c、質点−バネモデルデータ格納部901f、2物体間の接触距離データ格納部901j、2物体間の接線変位データ格納部901k、粒子と質点の速度の値から求められる2物体間の相対速度データを格納する相対速度データ格納部901mにそれぞれ格納されたデータを基に、質点と粒子との間に働く接触力として、離散要素法(DEM)に従って、法線方向と接線方向の弾性反発力と粘性減衰力とを求める。そして、粒子に働く力データ格納部901nに格納された接触している粒子に働く力データ、及び質点に働く力データ格納部901pに格納された質点に働く力データに、求めた接触力の値をそれぞれ足し合わせる(ステップS404)。
【0067】
4)ステップS402〜S404の処理を、質点連結線分の数だけ繰り返す(ステップS405)。
【0068】
5)次に、端部質点と粒子の接触判定部214において、粒子データ格納部901cと質点−バネモデルデータ格納部901fとに格納されたデータを基に、端部線分と粒子の接触距離とを求め、2物体間の接触距離データ格納部901jに格納し、その距離を基に接触/非接触の判定を行う(ステップS406、S407、S403a)。端部線分は、例えば端部質点の質点連結線分に垂直で、かつ弾性構造物の厚み2hを長さにもち、中心が端部質点となる線分として表される。さらに端部線分と粒子の中心との距離△Lと粒子半径rを用いて、以下の式に基づき接触距離δを求める。
【0069】
δ=r−△L
距離△Lは直線の方程式と中心点の座標とから、数式的に求めることができる。
【0070】
接触距離δが正で、かつ端部線分と粒子とが交差している場合に、端部線分と粒子とは接触していると判定する。
【0071】
6)ステップS403aにおいて端部線分と粒子とが接触していると判断された場合、端部質点と粒子の作用力計算部215において、粒子データ格納部901c、質点−バネモデルデータ格納部901f、2物体間の接触距離データ格納部901j、2物体間の接線変位データ格納部901k、粒子と質点の速度の値とから求められる2物体間の相対速度データを格納した相対速度データ格納部901mに格納されたデータを基に、端部の質点と粒子との間に働く接触力として、離散要素法(DEM)に基づいて、法線方向と接線方向の弾性反発力と粘性減衰力とを求める。そして、粒子に働く力データ格納部901nに格納された接触している粒子に働く力データ及びデータ格納部901pに格納された質点に働く力データに、求めた接触力をそれぞれ足し合わせる(ステップS404a)。
【0072】
7)ステップS407、S403a、S404aの処理を、両端の質点に対して行う(ステップS408)。
【0073】
8)ステップS402〜S408の処理を、全ての粒子に対して行う(ステップS409)。
【0074】
次に、図1に示す弾性構造物と部材の作用力計算部117の内容について、図5〜図7を参照して説明する。
【0075】
図5は、弾性構造物と部材の作用力計算部117のプログラム構成を示すプログラム構成図であり、図6は、弾性構造物の質点と部材とを示す図であり、図7は、弾性構造物と部材の作用力計算部117で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【0076】
図5(a)は、第1の実施の形態における弾性構造物と部材の作用力計算部117のプログラム構成を示すプログラム構成図である。
【0077】
図5(a)中、符号511は質点粒子の定義部であり、弾性構造物の厚みの1/2を半径とし、質点座標を中心とする球形の質点粒子が各質点に対して定義される。
【0078】
符号512は質点粒子と剛体構成物との接触判定部であり、質点粒子の中心位置と半径、剛体構成物(部材)の位置と大きさに基づいて接触/非接触の判定を行う。
【0079】
具体的には図6(a)に示すように、質点粒子611の中心と部材612との距離△Lと質点粒子半径hとを用いて、以下の式に基づいて、質点粒子611と部材612との接触距離δを求める。なお図6(a)は、第1の実施の形態における質点粒子611と部材612とを示す図である。
【0080】
δ=h−△L
そして、接触距離δが正で、かつ部材612と質点粒子611とが交差している場合に、質点粒子611と部材612は接触していると判定する。
【0081】
符号513は質点粒子と剛体構成物部材の作用力計算部であり、接触判定部512により接触していると判定された場合、通常の離散要素法(DEM)と同様に接触距離、接線変位、相対速度で決まる接触力を計算する。
【0082】
なお、質点粒子と剛体構成物との接触判定部512及び質点粒子と剛体構成物部材の作用力計算部513での処理は、図1中の作用力計算部113での処理と同様の処理にて行われる。
【0083】
図7は、図5(a)に示す弾性構造物と部材の作用力計算部117で実行される処理の手順を示すフローチャートである。以下、図5(a)と図9も参照して、作用力計算部117において行われる処理を説明する。
【0084】
1)まず、質点粒子の定義部511において、質点−バネモデルデータ格納部901fに格納されたデータを基に、弾性構造物を表す質点を中心とし、弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、質点粒子データ格納部901hに格納する(ステップS701)。
【0085】
2)次に、質点粒子と剛体構成物との接触判定部512において、剛性構造物データ格納部901dと質点粒子データ格納部901hとにそれぞれ格納されたデータを基に、1つの質点粒子と部材との接触距離δを求め、2物体間の接触距離データ格納部901jに格納し、その接触距離δを基にして接触/非接触の判定を行う(ステップS702、S403b)。接触距離δは、質点粒子の中心と部材との間の距離△Lと粒子半径hとを用いて、以下の式により求める。
【0086】
δ=h−△L
距離△Lは直線の方程式と中心点の座標とから、数式的に求めることができる。
【0087】
接触距離δが正で、かつ部材と質点粒子とが交差している場合に、質点粒子と部材とは接触していると判定する。
【0088】
3)ステップS403bにおいて質点粒子と部材とが接触していると判断された場合、質点粒子と剛体構成物の作用力計算部513において、剛性構造物データ格納部901d、質点−バネモデルデータ格納部901f、2物体間の接触距離データ格納部901j、2物体間の接線変位データ格納部901k、部材と質点の速度の値から求められる2物体間の相対速度データを格納した相対速度データ格納部901mにそれぞれ格納されたデータを基に、質点と部材との間に働く接触力として、離散要素法(DEM)に基づいて、法線方向と接線方向の弾性反発力と粘性減衰力とを求める。そして、接触している質点に働く力データを格納する力データ格納部901pに、求めた接触力を足し合わせる(ステップS404b)。
【0089】
4)ステップS702、S403b、S404bの処理を、質点の数だけ繰り返す(ステップS703)。
【0090】
5)ステップS702、S403b、S404b、S703の処理を、部材の数だけ繰り返す(ステップS704)。
【0091】
次に、図1に示す粒子と弾性構造物の挙動表示部120で行われる粒子や弾性構造物の表示について、図10、図11を参照して説明する。
【0092】
図10は、弾性構造物を構成する各質点の位置と厚みとを、円、円柱、球とそれらを連結する線分とで表現した一例を示す図である。
【0093】
(a)は2次元計算において弾性構造物の各質点を円1011で表現したモデルを示し、(b)は3次元計算において弾性構造物の各質点を円柱1013で表現し、奥行き方向のねじれを考慮しないバネ−質点モデルを示し、(c)は3次元計算において弾性構造物の各質点を球1015で表現し、奥行き方向のねじれを考慮したバネ−質点モデルを示す。なお、質点を結ぶ線分1012,1014,1016は山谷の線によってバネを表している。また、質点を表す円や円柱の半径は、弾性構造物の厚みの1/2に等しくする。
【0094】
図11は、弾性構造物の別の表示例を示す図である。
【0095】
図11では、弾性構造物を、隣接する質点と弾性構造物の厚みで求められる直線や直方体の連結によって表している。図11(a)(b)(c)にそれぞれ示すモデルは、図10(a)(b)(c)と同様に、それぞれ、2次元計算、ねじれを考慮しない3次元計算、ねじれを考慮した3次元計算の場合にそれぞれ用いることができる。
【0096】
これらの表示方法を用いることにより、弾性構造物の各質点位置や厚みを表現でき、したがって、弾性構造物を粒子と同時に表示することで、粒子や部材との接触状態を視覚的に確認することができる。
【0097】
次に、粒子挙動解析装置によって解析され表示される粒子の攪拌状態を、図12を参照して説明する。図12は、容器内に弾性構造物の攪拌部材がある場合の2次元断面内の粒子の攪拌状態を示す模式的断面図である。
【0098】
同図において、符号1211は弾性構造物の攪拌部材であり、1212は容器であり、1213は粒子である。(a)、(b)、(c)、(d)はこの順に、粒子や弾性構造物の時系列に沿った各位置を示す。なお、弾性構造物1211の表示は、図11(a)に示す2次元計算モデルの表示方法を用いている。
【0099】
図12(a)では、弾性構造物1211は粒子や容器1212と接触していないため、弾性構造物1211は基本的に自由状態にあり、まっすぐな状態を保っているが、(b)、(c)、(d)では、粒子や容器1212との接触により回転に対する抵抗力などが働くため弾性構造物1211がたわみ、またこのたわみによって粒子が押し出されている様子がわかる。
【0100】
つまり、弾性部材1211が図中左回り(半時計回り)に回転し、図12(b)では、容器1212の壁に接触しながら容器1212の下部に貯留された粒子を押し出し始めた状態が表されている。図12(c)では、更に弾性部材1211が回転したときの状態が表されており、押し出された粒子が回転軸上部にまで到達していることがわかる。図12(d)では、更に弾性部材1211が回転したときで、回転軸を越えた粒子が再び容器1212の下部に落下し、弾性部材1211の通過後の空間に貯留され始めている状態が表されている。この後、弾性部材1211が更に回転すると、弾性部材1211の進行方向に位置する粒子は弾性部材1211に押し出され、弾性部材1211は、粒子を押すことで受ける力(粒子を押す力や容器内壁と弾性部材1211との間の摩擦力など)と弾性部材1211が自由状態に戻ろうとする力との関係において、後者の力が勝ると、バネ力によりたわんだ状態からまっすぐな初期状態に戻る。
【0101】
これまで説明してきたように、弾性構造物と粒子、弾性構造物と部材(容器)の作用力を考慮することにより、粒子と弾性構造物の挙動を連成して解くことができる。このため、本発明を用いることにより、容器内に弾性構造物の攪拌部材がある場合において、容器内の弾性構造物の動的なたわみを計算することが可能となる。また、粒子の弾性構造物との接触力は、離散要素法(DEM)に基づくバネ−ダッシュポットモデルで求めることができるため、粒子や弾性構造物との接触を正確に表すことができ、粒子の攪拌状態を精度良く求めることができる。
【0102】
通常のバネ−質点モデルでは、質点の位置情報のみを扱っているため、質点と粒子の相対位置から接触判定を行う方法が考えられる。しかしこの方法では、弾性構造物の厚みを考慮した正確な接触判定や接触距離の定義ができない。そのため、弾性構造体の厚みに応じた接触状態の違いを判別できない。一方、本発明では、弾性構造物を表す質点の位置と弾性構造物の厚みとを用いて、各質点と粒子との相対位置を求め、相対位置に応じた接触力を計算するようにしている。これにより、弾性構造物の接触状態を精度良く扱うことが可能となっている。
【0103】
また、質点間の距離が粒子の直径や部材の大きさより長い場合には、質点と粒子との相対位置に基づく接触判定では、粒子や部材が質点間をすり抜けてしまうという計算上の問題が生じる場合がある。本発明においては、質点を連結した質点連結線分と粒子の接触計算を行うことにより、質点の間に粒子が移動する場合においても、質点と粒子の接触を表すことができるため、質点間を粒子がすり抜けるような計算上の不整合を防ぐことができる。
【0104】
なお、上記説明において部材とは、容器壁などのように、弾性構造物に比べて剛性が高く、弾性変形が小さな構造物を指している。
【0105】
なおまた、上記説明では、粒子と弾性構造物と、それらに関連した部材とから構成される構造を例にあげているが、必ずしもそれら全てから構成されている必要はない。例えば、粒子と弾性構造物とから構成されている構造や、弾性構造物と部材とが全く接触しえない構造などには、図1における弾性構造物と部材の作用力計算部117を除いた処理プログラムを用いて、粒子と弾性構造物の挙動を解析することが可能となる。同様に、弾性構造物と部材のみを有する場合においても、図1の弾性構造物と粒子の作用力計算部116を除いた処理プログラム構成を用いて、簡便かつ精度良く弾性構造物の挙動を解析することが可能である。
【0106】
なおまた、上記説明では粒子と弾性構造物の挙動を連成して解いているが、剛体構造物である部材が粒子や弾性構造物から受ける力によって移動する場合にも簡単に適用することができ、簡便かつ精度良く両者の連成挙動を解析することが可能である。具体的には、粒子と部材との作用力計算部113、弾性構造物と部材の作用力計算部116で得られる部材に働く力を用いて、部材の変位を求めることにより、粒子と弾性構造物、部材の連成挙動を計算することが可能になる。その際部材の挙動計算は、通常の粒子挙動計算で用いられている方法を適用すればよい。
【0107】
なおまた、上記説明では2次元断面内での粒子と弾性構造物の挙動を説明しているが、3次元の粒子挙動計算と、3次元のバネ−質点モデルとを、上記方法と同様の方法にて連成して計算することにより、3次元の粒子挙動計算を行うことができる。その際、バネ−質点モデルの方法として、ねじれを考慮しない方法やねじれを考慮する方法など、弾性構造体を質点で表現できるモデルであれば、適用可能である。また、弾性構造体の粒子との接触計算では、質点連結線分の代わりに連結平板を用いることにより、また弾性構造体の部材との接触計算では、質点粒子を円柱や球で表すことにより、3次元計算においても接触計算を容易に行うことができる。
【0108】
なおまた、上記説明では質点連結線分や端部線分を直線で表しているが、3つの質点を通る曲線や円弧で端部を表すなど、2次元計算では曲線を、3次元計算では曲面を用いることも可能である。これにより、弾性構造体のたわみを精度良く表すことが可能になる。なお、その場合、接触距離や接触判定として、線分の定義に応じた方法を用いればよい。
【0109】
また、容器内に弾性構造物が複数個存在する場合などにおいては、例えば、一方の弾性構造物の質点と、他方の弾性構造物の質点連結線分との接触として扱うなど、本発明の粒子と質点連結線分との接触計算を適用することが可能である。
【0110】
また、上記説明では、2次元断面の弾性構造体における奥行き方向の幅について言及していないが、バネ−質量モデルと粒子挙動計算とで力の大きさの単位をそろえるため、奥行き方向の単位長さを同じにする必要がある。そのため、粒子挙動計算の代表粒径を、バネ−質量モデルの奥行き長さに等しくする。
【0111】
また、上記説明では、質点連結線分を構成する2つの端部質点のうち、粒子に近い方の質点に接触力が働くとしているが、粒子と2つの質点の距離に応じて接触力を分配するなど、他の方法を適用することも可能である。
【0112】
また、上記説明では、端部質点を通る線分を端部線分としているが、端部質点が弾性構造物の端部と異なる位置にある場合には、弾性構造物の端部を通る線分を用いればよい。
【0113】
また、上記説明では弾性構造物と粒子との作用力、もしくは部材間の作用力として、接触力を用いているが、本発明は接触力のみに限定されるものではない。例えば、2つの物体間にはVanDerWaals力などの付着力が働くことが知られており、この力は物体間の分離距離に依存する。このような非接触状態の物体間に働く力に対しても本発明は適用可能であり、本発明で求めた接触距離から分離距離(接触距離の逆符号)を求め、これを用いて、両者に働く力を計算することができる。
【0114】
以下では、本発明の具体的な適用例の1つとして、電子写真装置の現像部における現像剤挙動解析に本発明を適用した場合について説明する。
【0115】
図13は、電子写真装置における画像形成装置の一部を示す図である。
【0116】
図中、1511は感光体ドラム、1512は現像装置、1513は転写部材、1514はクリーニング装置、1515は帯電部材、1516は現像容器である。現像容器1516内には、現像剤であるトナーを攪拌、搬送するための攪拌部材1517が装備されている。最近では、この攪拌部材1517としてシート状の弾性部材を用いる場合があり、これによって安定した攪拌を実現するようにしている。
【0117】
この現像容器1516に対して本発明を適用することにより、攪拌部材1517の物性や形状や寸法、現像容器1516の形状や相対位置などを変えたときの現像剤の攪拌状態を予測することができる。そして、この解析結果は攪拌構成の設計等に活用することができる。
【0118】
なお、電子写真装置では、現像容器1516以外に、現像剤の挙動を制御するための弾性構造体、例えば現像ローラ上に現像剤の付着厚さを規制するための弾性規制部材1518、クリーニング装置1514における、転写されなかった現像剤をクリーニングするためのクリーニング部材1519、現像剤をクリーニング容器に送り込むための弾性部材からなる搬送部材1520などが用いられており、それらに対しても本発明による挙動解析装置を適用可能である。
【0119】
なおまた、本発明において相互作用力は、接触力、付着力、磁気力、静電気力からなる群から選択されるものを含む。上記の中でも接触力、付着力は、接触に係わる力や付着に係わる力を更に考慮することが望ましく、それらは例えば、摩擦力、静電気力、分子間力、磁気力等である。また、相互作用力としては、接触力を考慮することが好適である。
【0120】
[第2の実施の形態]
第1の実施の形態では、弾性構造物と粒子との接触を質点連結線分を用いて求め、また弾性構造物と部材との接触を質点粒子を用いて求めている。しかしながら、質点間距離に比べて部材が小さい場合には、部材が質点間をすり抜けることが予想され、不整合な計算結果となってしまう場合がある。また、弾性構造物の端部に対しても、同様に質点間のすり抜けが起こる可能性がある。
【0121】
第2の実施の形態はこのような問題を解決するためのものであり、第1の実施の形態で説明した質点連結線分を用いた接触計算を、弾性構造物と部材との接触にも適用している。
【0122】
すなわち、弾性構造物と部材との接触計算手段として、質点連結線分を用いた接触計算と質点粒子を用いた接触計算の2つの方法を有し、弾性構造物の厚みや質点間距離と、粒子や部材の大きさとに応じて両者を使い分け、これによって、質点間のすり抜けなどの不具合を防ぎ、弾性構造物と部材との接触を正確に表すことを可能としている。
【0123】
第2の実施の形態の構成は、第1の実施の形態と基本的に同じであるので、第2の実施の形態の説明では、第1の実施の形態の構成を流用する。
【0124】
図5(b)は、第2の実施の形態における弾性構造物と部材の作用力計算部117のプログラム構成を示すプログラム構成図である。
【0125】
図中、定義部511、接触判定部512、作用力計算部513は、図5(a)に示す第1の実施の形態の定義部511、接触判定部512、作用力計算部513とそれぞれ同一であり、定義部211は、図2に示す第1の実施の形態の定義部211と同じである。そのため、ここでは説明を省略する。
【0126】
符号520は計算方法の選択部であり、剛性構造物(部材)の大きさが弾性構造物の質点間距離や弾性構造物の厚みに比べて大きい場合には質点粒子による計算方法を選択し、剛性構造物の大きさが弾性構造物の質点間距離や弾性構造物の厚みに比べて小さい場合や弾性構造物の端部との接触計算である場合には、質点連結線分による計算方法を選択する。
【0127】
符号514は質点連結線分と剛体構成物の接触判定部であり、質点連結線分と部材(剛体構成物)との相対位置と弾性構造体の厚みとを基に、質点連結線分と部材との接触距離を求め、その距離を基に接触/非接触の判定を行う。
【0128】
符号515は質点連結線分と剛体構成物の作用力計算部であり、接触判定部514によって接触していると判定された場合、通常の離散要素法(DEM)と同様に、接触距離、接線変位、相対速度を用いて接触力を計算する。このとき、接触力の働く質点は、例えば質点連結線分を構成する2つの端部質点のうち、粒子に近い方の質点とする。
【0129】
符号516は端部質点と部材の接触判定部であり、端部質点の位置と厚みで表される端部線分と部材の接触距離を求め、その距離を基に接触/非接触の判定を行う。
【0130】
符号517は端部質点と部材の作用力計算部であり、接触判定部516によって接触していると判定された場合、接触距離、接線変位、相対速度を用いて接触力を求める。
【0131】
接触判定部514、作用力計算部515、接触判定部516、作用力計算部517における処理は、図2に示す第1の実施の形態における接触判定部212、作用力計算部213、接触判定部214、作用力計算部215において粒子を部材(剛体構成物)に置き換えた場合の処理にそれぞれ相当する。
【0132】
以下では、計算方法の選択部520が質点連結線分による計算方法を選択した場合における、質点連結線分と部材との作用力計算の処理を、図8と図5(b)および図9とを参照して説明する。図8は、第2の実施の形態における弾性構造物と部材の作用力計算部117において行われる処理の手順を示すフローチャートである。
【0133】
1)まず、質点連結線分の定義部211において、質点−バネモデルデータ格納部901fに格納された質点の座標を用いて、隣接する質点を結ぶ質点連結線分の直線の方程式と両端点の座標とを求め、質点連結線分データ格納部901gに格納する(ステップS401a)。
【0134】
2)次に、質点連結線分と剛体構造物の接触判定部514において、剛性構造物データ格納部901dと質点連結線分データ格納部901gにそれぞれ格納されたデータを基に、質点連結線分の1つと剛体構造物との接触距離δを求め、2物体間の接触距離データ格納部901jに格納し、その距離を基に接触/非接触の判定を行う(ステップS801、S403c)。接触距離δは、質点連結線分と剛体構造物の距離△Lと、剛体構造物の厚みの1/2である距離hとを用いて、以下の式に基づき求める。
【0135】
δ=h−△L
距離△Lは、直線の方程式と中心点の座標とから、数式的に求めることができる。
【0136】
接触距離δが正で、かつ質点連結線分に対して垂直方向に剛体構造物の厚みの1/2だけシフトした線分と剛体構造物とが交差している場合に、両者は接触していると判定する。
【0137】
あわせて、質点連結線分の両質点と剛性構造体との距離を求め、距離が短い方の質点が部材と接触しているとみなす。
【0138】
3)ステップS403cにおいて質点連結線分と剛体構造物とが接触していると判断された場合、質点連結線分と剛体構造物の作用力計算部515において、剛体構造物データ格納部901d、質点−バネモデルデータ格納部901f、2物体間の接触距離データ格納部901j、2物体間の接線変位データ格納部901k、質点の部材の速度の値から求められる2物体間の相対速度データを格納する相対速度データ格納部901mにそれぞれ格納されたデータを基に、質点と剛体構造物との間に働く接触力として、離散要素法(DEM)に基づいて、法線方向と接線方向の弾性反発力と粘性減衰力とを求める。そして、接触している質点に働く力データ格納部901pに、求めた接触力をそれぞれ足し合わせる(ステップS404c)。
【0139】
4)ステップS801、S403c、S404cの処理を、質点連結線分の数だけ繰り返す(ステップS405a)。
【0140】
5)次に、端部質点と部材の接触判定部516において、剛性構造物データ格納部901dと質点−バネモデルデータ格納部901fにそれぞれ格納されたデータを基に、端部線分と剛体構造物との接触距離を求め、2物体間の接触距離データ格納部901jに格納し、その距離を基に接触/非接触の判定を行う(ステップS406a、S802、S403d)。端部線分は、例えば端部質点の質点連結線分に垂直で、かつ剛体構造物の厚み2hを長さにもち、中心が端部質点となる線分で表す。さらに端部線分と剛体構造物との距離△Lを用いて、以下の式で接触距離δを求める。
【0141】
δ=△L
距離△Lは直線の方程式と中心点の座標とから、数式的に求めることができる。
【0142】
端部線分と部材とが交差している場合に、端部線分と部材とは接触していると判定する。
【0143】
6)ステップS403dにおいて端部線分と部材とが接触していると判断された場合、端部線分と部材の作用力計算部517において、剛体構造物格納部901d、質点−バネモデルデータ格納部901f、2物体間の接触距離データ格納部901j、2物体間の接線変位データ格納部901k、質点の部材の速度の値から求められる2物体間の相対速度データを格納する相対速度データ格納部901mにそれぞれ格納されたデータを基に、端部の質点と部材との間に働く接触力として、離散要素法(DEM)に基づいて、法線方向と接線方向の弾性反発力と粘性減衰力とを求める。そして、接触している質点に働く力データ格納部901pに、接触力をそれぞれ足し合わせる(ステップS404d)。
【0144】
7)ステップS802、S403d、S404dの処理を、両端の質点に対して行う(ステップS408a)。
【0145】
8)ステップS801〜S408aの処理を、全ての部材に対して行う(ステップS704a)。
【0146】
以上説明した接触判定について、図6(a)、(b)に示す具体的な例を参照して説明する。
【0147】
図6(a)は質点間距離が部材より短い場合であり、この場合には図5の選択部520において質点粒子と部材の接触計算方法が選択され、図7に示す第1の実施の形態におけるフローチャートと同じ処理手順に従い接触計算が行われる。
【0148】
図6(b)は質点間距離が部材より長い場合であり、この場合には図5の選択部520において質点連結線分と部材の接触計算方法が選択され、図8のフローチャートに従い接触計算が行われる。
【0149】
このように第2の実施の形態では、弾性構造物と部材との相対的な大きさの違いによって、質点粒子による計算方法と、質点連結線分による計算方法とを使い分けることにより、弾性構造物の長さや厚み、質点数、部材の大きさなどに依らず、両者の接触判断を確実に行うことができるようになる。これにより、様々な容器形状や弾性構造物の寸法などに対応することができる。
【0150】
なお、上記説明では質点連結線分と剛体構造物の接触距離δをh−△Lで表しているが、質点連結線分と剛体構造物とが交差している場合には、接触距離δは剛体構造物の厚みの1/2である距離hを用いて修正する。
【0151】
なお、上記第2の実施の形態では2つの計算方法を弾性構造物と部材との接触計算に適用しているが、弾性構造物と粒子との接触計算にも本方法は適用可能である。
【0152】
[他の実施の形態]
なお、本発明の目的は、各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【0153】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【0154】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
【0155】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【0156】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【0157】
以上のように、本発明の様々な実施の形態を示し説明したが、以下に本発明の実施態様の例を列挙する。
【0158】
〔実施態様1〕 容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を解析する挙動解析装置において、
前記粒子に働く力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って計算する粒子変位計算手段と、
バネ−質点モデルに基づいて前記弾性構造物の弾性力を計算する弾性力計算手段と、
前記弾性構造物と前記粒子との間に働く作用力を計算する作用力計算手段と、
前記弾性力計算手段によって算出された弾性力および前記作用力計算手段によって算出された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って計算する質点変位計算手段と、
前記粒子変位計算手段によって算出された粒子の変位と前記質点変位計算手段によって算出された質点の変位とを基に、前記粒子と前記弾性構造物の挙動を表示する表示手段と
を有することを特徴とする挙動解析装置。
【0159】
〔実施態様2〕 前記作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す各質点の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記弾性構造物の各質点と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様1記載の挙動解析装置。
【0160】
〔実施態様3〕 前記作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分を定義し、該質点連結線分の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記質点連結線分と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様1記載の挙動解析装置。
【0161】
〔実施態様4〕 前記作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す質点を中心とし、前記弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、該質点粒子と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様1記載の挙動解析装置。
【0162】
〔実施態様5〕 2次元断面内の粒子および弾性構造物の挙動計算を行う場合において、前記弾性構造物の奥行き方向長さを前記粒子の代表径と同じと定義することを特徴とする実施態様1項記載の挙動解析装置。
【0163】
〔実施態様6〕 前記表示手段は、前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義される円、円柱、若しくは球、および円、円柱、若しくは球を結ぶ線分により前記弾性構造物を表示し、または前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義され連結された線分若しくは直方体により前記弾性構造物を表示することを特徴とする実施態様1項記載の挙動解析装置。
【0164】
〔実施態様7〕 弾性構造物と該弾性構造物に関連して配された部材とにおける前記弾性構造物の挙動を解析する挙動解析装置において、
バネ−質点モデルに基づいて前記弾性構造物の弾性力を計算する弾性力計算手段と、
前記弾性構造物を表す各質点の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて前記各質点と前記部材との相対位置を求め、該相対位置に応じて、前記弾性構造物と前記部材との間に働く作用力を計算する作用力計算手段と、
前記弾性力計算手段によって算出された弾性力と、前記作用力計算手段によって算出された作用力とに基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って計算する変位計算手段と、
前記変位計算手段によって算出された質点の変位に基づき、前記弾性構造物の挙動を表示する表示手段と
を有することを特徴とする挙動解析装置。
【0165】
〔実施態様8〕 前記作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分を定義し、該質点連結線分の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記質点連結線分と前記部材との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様7記載の挙動解析装置。
【0166】
〔実施態様9〕 前記作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す質点を中心とし、前記弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、該質点粒子と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様1記載の挙動解析装置。
【0167】
〔実施態様10〕 前記表示手段は、前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義される円、円柱、若しくは球、および円、円柱、若しくは球を結ぶ線分により前記弾性構造物を表示し、または前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義され連結された線分若しくは直方体により前記弾性構造物を表示することを特徴とする実施態様1項記載の挙動解析装置。
【0168】
〔実施態様11〕 容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を解析する挙動解析装置において、
前記粒子に働く力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って計算する粒子変位計算手段と、
バネ−質点モデルに基づいて前記弾性構造物の弾性力を計算する弾性力計算手段と、
前記弾性構造物と前記粒子との間に働く作用力を計算する第1の作用力計算手段と、
前記弾性構造物と前記容器との間に働く作用力を計算する第2の作用力計算手段と、
前記弾性力計算手段によって算出された弾性力、前記第1の作用力計算手段によって算出された作用力、及び前記第2の作用力計算手段によって算出された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って計算する質点変位計算手段と、
前記粒子変位計算手段によって算出された粒子の変位と前記質点変位計算手段によって算出された質点の変位とを基に、前記粒子と前記弾性構造物の挙動を表示する表示手段と
を有することを特徴とする挙動解析装置。
【0169】
〔実施態様12〕 前記第1の作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す各質点の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記弾性構造物の各質点と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算し、前記第2の作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す各質点の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記弾性構造物の各質点と前記容器との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様11記載の挙動解析装置。
【0170】
〔実施態様13〕 前記第1の作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分を定義し、該質点連結線分の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記質点連結線分と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算し、前記第2の作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分を定義し、該質点連結線分の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記質点連結線分と前記容器との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様11記載の挙動解析装置。
【0171】
〔実施態様14〕 前記第1の作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す質点を中心とし、前記弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、該質点粒子と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算し、前記第2の作用力計算手段は、前記弾性構造物を表す質点を中心とし、前記弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、該質点粒子と前記容器との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様11記載の挙動解析装置。
【0172】
〔実施態様15〕 2次元断面内の粒子および弾性構造物の挙動計算を行う場合において、前記弾性構造物の奥行き方向長さを前記粒子の代表径と同じと定義することを特徴とする実施態様11項記載の挙動解析装置。
【0173】
〔実施態様16〕 前記表示手段は、前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義される円、円柱、若しくは球、および円、円柱、若しくは球を結ぶ線分により前記弾性構造物を表示し、または前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義され連結された線分若しくは直方体により前記弾性構造物を表示することを特徴とする実施態様11項記載の挙動解析装置。
【0174】
〔実施態様17〕 前記作用力計算手段で算出される作用力は、接触力、付着力、磁気力、静電気力のうちの少なくとも1つに基づくものであることを特徴とする実施態様1乃至実施態様16のいずれかに記載の挙動解析装置。
【0175】
〔実施態様18〕 潜像が形成された担持体表面上に現像剤によって可視像を形成するための現像装置に内包される粒子状の現像剤および該現像剤を攪拌または搬送するための弾性構造物、前記現像装置における現像ローラ上に付着される粒子状の現像剤の厚さを規制するための弾性構造体および前記粒子、前記現像装置における現像剤担持体上の転写後の不要現像剤粒子を除去するための弾性構造体および前記粒子、および前記現像装置における不要な現像剤粒子を貯留するための容器から不要な現像剤粒子を送出するための弾性構造体および前記粒子のうち少なくとも1つの組み合わせの挙動を解析することを特徴とする実施態様1乃至実施態様17のいずれかに記載の挙動解析装置。
【0176】
〔実施態様19〕 容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を解析する挙動解析方法において、
前記粒子に働く力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って計算する粒子変位計算ステップと、
バネ−質点モデルに基づいて前記弾性構造物の弾性力を計算する弾性力計算ステップと、
前記弾性構造物と前記粒子との間に働く作用力を計算する第1の作用力計算ステップと、
前記弾性構造物と前記容器との間に働く作用力を計算する第2の作用力計算ステップと、
前記弾性力計算ステップによって算出された弾性力、前記第1の作用力計算ステップによって算出された作用力、及び前記第2の作用力計算ステップによって算出された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って計算する質点変位計算ステップと、
前記粒子変位計算ステップによって算出された粒子の変位と前記質点変位計算ステップによって算出された質点の変位とを基に、前記粒子と前記弾性構造物の挙動を表示する表示ステップと
を有することを特徴とする挙動解析方法。
【0177】
〔実施態様20〕 前記第1の作用力計算ステップは、前記弾性構造物を表す各質点の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記弾性構造物の各質点と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算し、前記第2の作用力計算ステップは、前記弾性構造物を表す各質点の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記弾性構造物の各質点と前記容器との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様19記載の挙動解析方法。
【0178】
〔実施態様21〕 前記第1の作用力計算ステップは、前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分を定義し、該質点連結線分の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記質点連結線分と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算し、前記第2の作用力計算ステップは、前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分を定義し、該質点連結線分の位置と前記弾性構造物の厚みとを用いて、前記質点連結線分と前記容器との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様19記載の挙動解析方法。
【0179】
〔実施態様22〕 前記第1の作用力計算ステップは、前記弾性構造物を表す質点を中心とし、前記弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、該質点粒子と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算し、前記第2の作用力計算ステップは、前記弾性構造物を表す質点を中心とし、前記弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、該質点粒子と前記容器との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする実施態様19記載の挙動解析方法。
【0180】
〔実施態様23〕 2次元断面内の粒子および弾性構造物の挙動計算を行う場合において、前記弾性構造物の奥行き方向長さを前記粒子の代表径と同じと定義することを特徴とする実施態様19記載の挙動解析方法。
【0181】
〔実施態様24〕 前記表示ステップは、前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義される円、円柱、若しくは球、および円、円柱、若しくは球を結ぶ線分により前記弾性構造物を表示し、または前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義され連結された線分若しくは直方体により前記弾性構造物を表示することを特徴とする実施態様19記載の挙動解析方法。
【0182】
〔実施態様25〕 前記第1および第2の作用力計算ステップで算出される作用力は、接触力、付着力、磁気力、静電気力のうちの少なくとも1つに基づくものであることを特徴とする実施態様19乃至実施態様24のいずれかに記載の挙動解析方法。
【0183】
〔実施態様26〕 潜像が形成された担持体表面上に現像剤によって可視像を形成するための現像装置に内包される粒子状の現像剤および該現像剤を攪拌または搬送するための弾性構造物、前記現像装置における現像ローラ上に付着される粒子状の現像剤の厚さを規制するための弾性構造体および前記粒子、前記現像装置における現像剤担持体上の転写後の不要現像剤粒子を除去するための弾性構造体および前記粒子、および前記現像装置における不要な現像剤粒子を貯留するための容器から不要な現像剤粒子を送出するための弾性構造体および前記粒子のうち少なくとも1つの組み合わせの挙動を解析することを特徴とする実施態様19乃至実施態様25のいずれかに記載の挙動解析方法。
【0184】
〔実施態様27〕 容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を解析する挙動解析方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
前記挙動解析方法が、
前記粒子に働く力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って計算する粒子変位計算ステップと、
バネ−質点モデルに基づいて前記弾性構造物の弾性力を計算する弾性力計算ステップと、
前記弾性構造物と前記粒子との間に働く作用力を計算する第1の作用力計算ステップと、
前記弾性構造物と前記容器との間に働く作用力を計算する第2の作用力計算ステップと、
前記弾性力計算ステップによって算出された弾性力、前記第1の作用力計算ステップによって算出された作用力、及び前記第2の作用力計算ステップによって算出された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って計算する質点変位計算ステップと、
前記粒子変位計算ステップによって算出された粒子の変位と前記質点変位計算ステップによって算出された質点の変位とを基に、前記粒子と前記弾性構造物の挙動を表示する表示ステップと
を有することを特徴とするプログラム。
【0185】
〔実施態様28〕 容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を解析する挙動解析方法をプログラムとして記憶した、コンピュータにより読み出し可能な記憶媒体において、
前記挙動解析方法が、
前記粒子に働く力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って計算する粒子変位計算ステップと、
バネ−質点モデルに基づいて前記弾性構造物の弾性力を計算する弾性力計算ステップと、
前記弾性構造物と前記粒子との間に働く作用力を計算する第1の作用力計算ステップと、
前記弾性構造物と前記容器との間に働く作用力を計算する第2の作用力計算ステップと、
前記弾性力計算ステップによって算出された弾性力、前記第1の作用力計算ステップによって算出された作用力、及び前記第2の作用力計算ステップによって算出された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って計算する質点変位計算ステップと、
前記粒子変位計算ステップによって算出された粒子の変位と前記質点変位計算ステップによって算出された質点の変位とを基に、前記粒子と前記弾性構造物の挙動を表示する表示ステップと
を有することを特徴とする記憶媒体。
【0186】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、弾性構造物の挙動を計算するバネ−質点モデルと粒子挙動計算を連成して計算して解くことによって、正確且つ簡便に弾性構造物と粒子との挙動を解析できるようになった。
【0187】
また、弾性構造物と粒子、弾性構造物と部材(容器)の接触/非接触の判定及び接触力の計算を、弾性構造物の厚みを考慮して計算することにより、弾性構造物と粒子の挙動を簡単かつ更に精度よく解析できるようになった。
【0188】
また、弾性構造物に対する粒子や部材の大きさに応じて2つの計算方法を使い分けることにより、弾性構造物の寸法や質点数、部材の寸法や形状などによらず、正確な接触を扱うことができるようになった。
【0189】
また、弾性構造物の厚みで定義される円、円柱、球、線分、直方体などを用いて弾性構造物を表示することにより、解析結果である弾性構造物と粒子の挙動を、分かりやすく表示できるようになった。
【0190】
また、本発明を電子写真装置の現像剤挙動解析に適用することにより、シート攪拌部材を要する現像容器や、現像ローラ上の現像剤厚さを規制する弾性規制部材を有する現像器、転写残トナーを除去するためのクリーニングブレードや、除去されたトナーを容器に送出するための送出手段などを備えたクリーニング装置など、弾性構造物を用いて現像剤の挙動を制御する装置に対して、現像剤挙動を予測できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】解析領域に弾性構造物を有する場合における粒子挙動解析装置の処理プログラムの概略全体構成を示すプログラム構成図である。
【図2】「弾性構造物と粒子の作用力計算部」を構成する処理の概要を示すプログラム構成図である。
【図3】接触判定の概念を説明するための説明図である。
【図4】図1に示す「弾性構造物と粒子の作用力計算部」における処理の手順を示すフローチャートである。
【図5】「弾性構造物と部材の作用力計算部」のプログラム構成を示すプログラム構成図である。
【図6】弾性構造物の質点と部材とを示す図である。
【図7】「弾性構造物と部材の作用力計算部」において行われる処理の手順を示すフローチャートである。
【図8】第2の実施の形態における「弾性構造物と部材の作用力計算部」において行われる処理の手順を示すフローチャートである。
【図9】本発明の第1の実施の形態に係る粒子挙動解析装置の構成を示すブロック図である。
【図10】弾性構造物を構成する各部の位置と厚みとを、円、円柱、球とそれらを連結する線分とで表現した一例を示す図である。
【図11】弾性構造物の別の表示例を示す図である。
【図12】容器内に弾性構造物の攪拌部材がある場合の2次元断面内の粒子の攪拌状態を示す模式的断面図である。
【図13】電子写真装置における画像形成装置の一部を示す図である。
【図14】従来の処理プログラムの構成例を概略的に示すプログラム構成図である。
【図15】従来の接触計算の概念を示す図である。
【符号の説明】
100:制御部
900:CPU
901:RAM
902:表示装置
903:入力部
904:外部記憶装置
905:バス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a behavior analysis apparatus, a behavior analysis method, and a program, and more particularly, to a behavior analysis apparatus that analyzes the behavior of an elastic structure and particles contained in a container, and the behavior of the elastic structure and particles contained in a container. The present invention relates to a behavior analysis method to be analyzed, and a program for causing a computer to execute the behavior analysis method.
[0002]
The elastic structure is in the form of a sheet for stirring and transporting the particles in the container, and the elastic structure is bent by contact with the particles and the container by the behavior analysis apparatus, behavior analysis method, and program. The behavior of particles and elastic structures in the phenomenon of stirring and conveying particles is analyzed.
[0003]
[Prior art]
In general, in a copying machine or a printer using electrophotographic technology, a visible image made of toner is formed on the surface of a photosensitive member by a developing device.
[0004]
Fine toner particles are supplied from an external container into the developing unit. To supply the toner particles into the developing unit and perform appropriate development, the toner particles in the container are mixed with a sheet-like stirring member. And stirring.
[0005]
Incidentally, in recent years, particle behavior analysis is being performed in order to analyze the stirring state of particles in a container stirred by a stirring member, and this analysis result is being used for optimizing the structure of a stirring device.
[0006]
In the stirring state of the particles, the particles and the particles and the container wall are always in contact with each other. Therefore, in the particle behavior analysis, it is necessary to obtain a contact force between particles or between a particle and a container wall, and a discrete element method (DEM) that can calculate a system in which the contact force is dominant is generally used.
[0007]
As for the discrete element method (DEM), a specific calculation method is described in Non-Patent Document 1, for example, and only its features will be briefly described here.
[0008]
The discrete element method (DEM) is a method for obtaining the behavior of a particle for each time by solving an equation of motion based on the force acting on the particle. As a contact force acting between two objects, a spring-dashpot model is used. Based on the elastic repulsive force and viscous damping force. Further, in the contact with the container wall or the like by the particle, the contact between the particle and the container wall can be handled by applying the same model as the contact between particles.
[0009]
By using such a discrete element method (DEM), the stirring state of the particles by the stirring member can be analyzed.
[0010]
A configuration example and a calculation concept of a typical processing program for conventional particle behavior analysis will be described below with reference to FIGS. FIG. 14 is a program configuration diagram schematically showing a configuration example of a conventional processing program, and FIG. 15 is a diagram showing a concept of conventional contact calculation.
[0011]
In FIG. 14, reference numeral 100 denotes a control unit that controls the entire processing of the program.
[0012]
Reference numeral 111 denotes an initial condition setting unit that sets initial conditions of particles, physical property values such as radius and specific gravity, and the calculation conditions such as the shape, size, position, and time step of the rigid structure constituting the analysis region.
[0013]
Reference numeral 112 denotes an acting force calculation unit between particles, which calculates a contact force that is an acting force between two particles.
[0014]
Reference numeral 113 denotes an acting force calculation unit between the particle and the member, and calculates a contact force that is an acting force between the particle and a member such as a container wall arranged in association with the particle.
[0015]
Reference numeral 114 denotes a calculation unit for an external force acting on the particle, and calculates an external force such as gravity, magnetic force, and electrostatic force acting on the particle.
[0016]
Reference numeral 118 denotes a particle displacement calculator that solves the equation of motion based on the force acting on the particle and calculates the velocity and displacement of the particle.
[0017]
Reference numeral 1311 denotes a particle behavior display unit, which displays the positions of particles and members at each time.
[0018]
The particle-to-particle force calculation unit 112 and the particle-to-member force calculation unit 113 determine a contact distance δ between two objects, determine contact / non-contact using the distance, Calculate contact force determined by tangential displacement and relative speed. Among these, as for the contact distance, the contact distance δ between the two particles is the length of the overlapping portion of the particles on a straight line connecting the centers of the two particles 1411 and 1412 as shown in FIG. As shown in FIG. 15B, the contact distance between the particle 1411 and the member 1413 on a straight line perpendicular to the surface of the member 1413 from the center of the particle 1411 is obtained as shown in FIG. Ask for it. Here, the center of the particle is defined by the center of a circle or a sphere having a radius of curvature of the normal contact portion or the closest portion.
[0019]
In the actual calculation, the behavior of the particles can be obtained by repeating the processing by the setting unit 111, the calculation units 112 to 114, and the calculation unit 118 in FIG.
[0020]
By the way, when the stirring member is an elastic structure that can undergo large elastic deformation, such as a sheet-like stirring member, the elastic structure bends due to contact with particles or a container. It was necessary to dynamically consider the deflection of the object. In particular, the behavior of the elastic structure changes depending on the physical properties such as the mass and Young's modulus of the particles, the arrangement of the particles in the container, and the hardness and dimensions of the elastic structure. It was necessary to solve the behavior in a coupled manner.
[0021]
For calculating the behavior of an elastic structure, methods using a finite element method or a spring-mass model are known. In particular, as described in Non-Patent Document 2, for example, the latter is represented by a plurality of mass points connected by a rotary spring and an expansion spring, and by solving the equation of motion of the mass points, the elastic structure is obtained. This is a method that can calculate the behavior of each time in consideration of the deflection, and can realistically calculate the behavior of the elastic structure.
[0022]
[Non-Patent Document 1]
Tanaka et al., Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (B), 57, 534, 60 (1991)
[0023]
[Non-Patent Document 2]
Noro et al., Proceedings of the 10th Annual Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers, 105 (1997)
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the finite element method is used to analyze the elastic structure (stirring member) and the particle behavior, the finite element based on the position of the particle at each time step is used. It is necessary to create and calculate the division, which is not practical in terms of the time required for the calculation.
[0025]
On the other hand, when the spring-mass model is used for the analysis of the elastic structure, the calculation time can be shortened. However, when the spring-mass model is used, there is a problem in that it is necessary to perform contact determination and calculation of contact force between the elastic structure represented by the mass point and the particle.
[0026]
Further, in the display of the calculation result, it is required to display the stirring state and the contact state by simultaneously displaying the particles and the elastic structure. In general display of elastic structure behavior, a method is used in which the mass points are connected with line segments. However, since this display method does not represent the thickness of the elastic structure, the elastic structure and particles or container walls are displayed. There was a problem that it was not possible to accurately represent the state of contact with the.
[0027]
The present invention has been made in view of such problems, and provides a behavior analysis apparatus, a behavior analysis method, and a program that make it possible to easily and accurately analyze the behavior of an elastic structure and particles. For the purpose.
[0028]
It is another object of the present invention to provide a behavior analysis apparatus, a behavior analysis method, and a program that can easily display the behavior of an elastic structure and particles as analysis results.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, according to the behavior analysis apparatus of the present invention, the processing device executes a program read from the memory, thereby causing particle displacement calculation means, elastic force calculation means, acting force calculation means, and In the behavior analysis apparatus that realizes the function of the mass displacement calculation means and displays the behavior of the elastic structure and particles contained in the container on the display means, the memory includes:Stores thickness data of the elastic structure, particle data, force data acting on the particles, spring-mass model data representing the elastic structure, and mass point connecting line segment data connecting the mass points of the spring-mass model.The particle displacement calculation means includes:Having particle data stored in the memoryForce acting on particlesAs a result, contact force acting on each particle and resultant force including gravityBased on,The displacement of the particles along the time seriesUsing the equation of motionAnd the elastic force calculation meansSpring-mass points stored in the memoryBased on the model, bending spring force and elastic spring force acting on each mass point as the elastic force of the elastic structureTheAnd the acting force calculation meansUsing the position data of the mass point connecting line segment stored in the memory and the thickness data of the elastic structure, the relative position between the mass point connecting line segment and the particle is obtained, and the acting force according to the relative position is obtained. calculateWhen,Work on each mass pointBy the elastic force calculation meansCalculationElastic force and acting force calculation meansCalculationBased on the applied force, the displacement of the mass point representing the elastic structure is changed along the time series.Using the equation of motionThe behavior of the particles and the elastic structure is calculated on the basis of the mass point displacement calculating means for calculating, the displacement of the particles calculated by the particle displacement calculating means and the displacement of the mass points calculated by the mass point displacement calculating means.Along the time seriesDisplay means for displayingThe
[0030]
  In order to achieve the above object, the present inventionBehavior analysis deviceAccording to the behavior analysis method, processing of the particle displacement calculation step, elastic force calculation step, acting force calculation step, mass displacement calculation step, and display step is realized by the processing device executing the program read from the memory. And display the behavior of the elastic structure and particles contained in the container on the display device.Behavior analysis deviceIn the behavior analysis method,Has particle data stored in memoryForce acting on particlesAs a result, contact force acting on each particle and resultant force including gravityBased on,The displacement of the particles along the time seriesUsing the equation of motion, the processorIn the elastic force calculation step,Based on a spring-mass model representing the elastic structure stored in the memory, the processing device generates a bending spring force and an expansion spring force acting on each mass point as the elastic force of the elastic structure.And in the acting force calculation step,The relative position between the mass point connecting line segment and the particle is obtained using the position data of the mass point connecting line segment connecting the mass points representing the elastic structure stored in the memory and the thickness data of the elastic structure. The processing device applies an acting force according to the relative position.CalculationShiThe mass point displacement calculating stepWork on each mass pointThe elastic force calculation stepInCalculated elastic force, in the acting force calculation stepLeaveBased on the calculated acting force, the displacement of the mass point representing the elastic structure is changed along the time series.Using the equation of motion, the processorWhen calculated, in the display step, based on the displacement of the particle calculated by the particle displacement calculation step and the displacement of the mass point calculated by the mass point displacement calculation step,Depends on display deviceBehavior of the particles and the elastic structureThe processor controls the display of the time series ofIt is characterized byThe
[0031]
  In order to achieve the above object, the present inventionLet the computer execute the behavior analysis methodAccording to the program, in a program for causing a computer to execute a behavior analysis method for causing a display device to display the behavior of an elastic structure and particles contained in a container.Has particle data stored in memoryForce acting on particlesAs a result, contact force acting on each particle and resultant force including gravityBased on,The displacement of the particles along the time seriesUsing the equation of motion, the processorA particle displacement calculation step to be calculated;Based on a spring-mass model representing the elastic structure stored in the memory, the processing device generates a bending spring force and an expansion spring force acting on each mass point as the elastic force of the elastic structure.An elastic force calculation step to calculate,The relative position between the mass point connecting line segment and the particle is obtained using the position data of the mass point connecting line segment connecting the mass points representing the elastic structure stored in the memory and the thickness data of the elastic structure. The processing device applies an acting force according to the relative position.An action force calculating step to calculate;Work on each mass pointThe elastic force calculation stepInCalculated elastic force, in the acting force calculation stepLeaveBased on the calculated acting force, the displacement of the mass point representing the elastic structure is changed along the time series.Using the equation of motion, the processorBased on the mass point displacement calculation step to be calculated, the particle displacement calculated by the particle displacement calculation step and the mass point displacement calculated by the mass point calculation step,Depends on display deviceBehavior of the particles and the elastic structureThe time series display ofAnd a display step controlled by the processing device.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described below. Here, calculation of particle behavior based on particles, elastic structures, and related members in a two-dimensional cross section will be described.
[0034]
FIG. 1 is a program configuration diagram showing a schematic overall configuration of a processing program of a particle behavior analysis apparatus when an analysis region has an elastic structure. Note that the constituent parts denoted by reference numerals 100 to 114 and 118 are the same as those already described with reference to FIG.
[0035]
However, in the initial condition setting unit 111, in addition to the calculation conditions of the particles and members in the initial condition setting unit shown in FIG. 14, the position, size, physical property value of the elastic structure, the number of mass points representing the elastic structure (longitudinal direction) Information about the elastic structure such as the number of divisions) is further set. Based on these values, the size of the elastic structure represented by one mass point is determined, and the mass and position of the mass point and the spring constants of the bending spring and the expansion spring are obtained.
[0036]
Reference numeral 115 denotes an elastic force calculation unit of the elastic structure, which calculates a bending spring force and an expansion spring force acting on each mass point based on the spring-mass point model. The spring-mass model calculation that is normally performed can be applied to this calculation.
[0037]
Reference numeral 116 denotes an elastic structure and particle acting force calculation unit, which performs contact determination and contact force calculation based on the position of the mass point representing the elastic structure, the thickness of the elastic structure, and the position and radius of the particle. .
[0038]
Reference numeral 117 denotes an acting force calculation unit for the elastic structure and the member, which performs contact determination and contact force calculation based on the position of the mass point representing the elastic structure, the thickness of the elastic structure, and the position of the member.
[0039]
Reference numeral 119 denotes a displacement calculation unit of the elastic structure. By solving the equations of motion based on the forces acting on the respective mass points obtained by the elastic force calculation unit 115, the action force calculation unit 116, and the action force calculation unit 117, Find the speed and displacement of the mass point. In this case, the method usually used in the spring-mass model calculation can be applied.
[0040]
By repeating the processes of the initial condition setting unit 111 and the calculation units 112 to 119, the behavior of the mass points representing the particles and the elastic structure at each time can be obtained.
[0041]
Reference numeral 120 denotes a behavior display unit for the particles and the elastic structure, and displays the behavior of the particles and the members and the elastic structure along the time series.
[0042]
In the present embodiment, the behavior of the particles and the elastic structure is coupled and solved by calculating the contact force between the elastic structure and the particles and members in contact with the elastic structure.
[0043]
The elastic structure and particle action force calculation unit 116 and the elastic structure and member action force calculation unit 117 will be described in detail below.
[0044]
First, the contents of the elastic structure and particle acting force calculation unit 116 will be described with reference to FIGS.
[0045]
FIG. 2 is a program configuration diagram showing an outline of the processing that constitutes the elastic structure and the acting force calculation unit 116 for particles.
[0046]
Reference numeral 211 denotes a defining part of mass point connecting line segments, and a connecting line segment connecting adjacent mass points is represented by, for example, a straight line equation and coordinates of both end points. At this time, the number of mass point connecting line segments is (N−1), where N is the number of mass points.
[0047]
Reference numeral 212 denotes a contact determination unit between the mass point connection line segment and the particle, and the contact distance between the mass point connection line segment and the particle is determined based on the relative position between the mass point connection line segment and each particle and the thickness of the elastic structure. The contact / non-contact is determined based on the distance.
[0048]
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the concept of contact determination.
[0049]
As shown in FIG. 3A, using the distance ΔL between the mass point connecting line segment 312 and the center of the particle 313, the particle radius r, and the distance h which is ½ of the thickness of the elastic structure, To obtain the contact distance δ.
[0050]
δ = r + h−ΔL
When the contact distance δ is positive and the line segment 314 shifted by the distance h in the direction perpendicular to the mass point connecting line segment 312 and the particle 313 intersect, the mass point connecting line segment 312 and the particle 313 are in contact with each other. It is determined that
[0051]
Returning to FIG. 2, reference numeral 213 denotes a mass point connecting line segment and a particle force calculation unit. When the contact determination unit 212 determines that they are in contact with each other, similarly to the normal discrete element method (DEM). The contact force is obtained based on the contact distance, tangential displacement, and relative speed. At this time, the mass point at which the contact force acts is, for example, the mass point closer to the particle among the two end mass points constituting the mass point connecting line segment.
[0052]
Reference numeral 214 denotes an end mass point / particle contact determination unit, which determines the contact distance between the end line segment and the particle based on the position and thickness of the end mass point, and determines contact / non-contact based on the distance. Specifically, as shown in FIG. 3 (b), an end portion that is perpendicular to the mass point connecting line segment 312 of the end mass point, has a length 2h of the elastic structure, and has an end mass point at the center. This is represented by a line segment 315. Further, using the distance ΔL between the end line segment 315 and the center of the particle 313 and the particle radius r, the contact distance δ is obtained based on the following equation.
[0053]
δ = r−ΔL
When the contact distance δ is positive and the end line segment 315 and the particle 313 intersect, it is determined that the end line segment 315 and the particle 313 are in contact.
[0054]
Reference numeral 215 denotes an end mass point and particle force calculation unit. When the contact determination unit 214 determines that the contact is made, the contact distance, the tangential displacement, and the like, as in the normal discrete element method (DEM), The contact force is obtained based on the relative speed.
[0055]
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the particle behavior analysis apparatus according to the first embodiment of the present invention. Before describing the processing in the elastic structure and particle acting force calculation unit 116 with reference to FIG. 4, the configuration of the particle behavior analysis apparatus will be described first.
[0056]
As illustrated in FIG. 9, the particle behavior analysis apparatus includes a CPU 900, a RAM 901, a display device 902, an input unit 903, an external storage device 904, and a bus 905. The RAM 901 further includes a program storage unit 901a, a calculation condition data storage unit 901b, a particle data storage unit 901c, a rigid structure data storage unit 901d, an elastic structure data storage unit 901e, a mass point-spring model data storage unit 901f, and a mass point connection. Line segment data storage unit 901g, mass particle data storage unit 901h, contact distance data storage unit 901j between two objects, tangential displacement data storage unit 901k between two objects, and relative velocity data storage unit 901m between two objects, acting on particles A force data storage unit 901n and a force data storage unit 901p acting on the mass point are provided.
[0057]
The configuration of each part will be described in detail. The CPU 900 is a central processing unit that controls each part connected via the bus 905. In each of the storage units 901a to 901p of the RAM 901, the program, calculation condition data, particle data, rigid structure data, elastic structure data, mass point-spring model data, mass point connection line segment data, mass point particle data, Contact distance data between two objects, tangential displacement data between two objects, relative velocity data between two objects, force data acting on particles, and force data acting on mass points are stored. The display device 902 includes a display, a printer, and the like, and displays data to be displayed under the control of the CPU 900. The input unit 903 includes a keyboard, a mouse, and the like, and inputs input data from the outside into the apparatus. The external storage device 904 includes a hard disk and stores various data.
[0058]
Here, the contents of each data will be described.
[0059]
The calculation condition data is a value related to calculation conditions such as time step and calculation real time. The particle data is physical property values such as position coordinates, velocity, radius, mass, Young's modulus, and friction coefficient of each particle. The rigid structure data is a physical property value such as a position, a shape and a dimension of a member such as a container wall, speed information when the member moves, a Young's modulus and a friction coefficient. The elastic structure data includes the position and size of an elastic structure such as a sheet, a speed value when a speed is applied to the elastic structure, and physical property values such as Young's modulus and specific gravity. The mass point-spring model data is the number of mass points, the position and speed of each mass point, the mass, and the constants of the bending spring and the expansion spring that connect the mass points, and can be obtained using elastic structure data. The mass point connecting line segment data is an equation of line segments connecting adjacent mass points and position information of the end portions. The mass particle data is a value of the mass position and the center position and radius of the mass particle represented by 1/2 of the thickness of the elastic structure. The contact distance between two objects is a contact distance between particles, a particle and a member, an elastic structure and a particle, or an elastic structure and a member, and is a value obtained from the length of an overlapping portion of two objects. The tangential displacement between two objects is a displacement in the tangential direction of the two objects in contact, and is obtained as an integral value of the tangential component of the relative velocity between the two objects by the discrete element method (DEM). The relative speed between the two objects is a relative value of the speed between the two objects. The force acting on the particles is a value obtained as a resultant force such as contact force acting on each particle, gravity and the like. The force acting on the mass point is a value obtained as a resultant force of the contact force acting on each mass point and the force such as gravity.
[0060]
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of processes executed by the elastic structure and particle action force calculation unit 116 shown in FIG. With reference to the particle behavior analysis apparatus shown in FIG. 9, the procedure for calculating the acting force between the elastic structure and the particles will be described.
[0061]
1) First, the mass point connecting line segment defining unit 211 uses the mass point coordinates stored in the mass point-spring model data storage unit 901f to use the equation of the straight line of the mass point connecting line connecting adjacent mass points and the coordinates of both end points. Are stored in the mass point connecting line segment data storage unit 901g (step S401).
[0062]
2) Next, in the contact determination unit 212 of the mass point connecting line segment and the particle, one of the mass point connecting line segments is determined based on the data stored in the particle data storage unit 901c and the mass point connecting line segment data storage unit 901g. A contact distance δ with one particle is obtained, stored in the contact distance data storage unit 901j between two objects, and contact / non-contact determination is performed based on the distance (steps S402 and S403). As described above, the contact distance δ is expressed as follows using the distance ΔL between the mass point connecting line segment and the center of the particle, the particle radius r, and the distance h that is ½ of the thickness of the elastic structure. Obtained by the formula.
[0063]
δ = r + h−ΔL
The distance ΔL can be obtained mathematically from a straight line equation and the coordinates of the center point.
[0064]
When the contact distance δ is positive and the line segment and the particle shifted by ½ of the thickness of the elastic structure in the direction perpendicular to the mass point connection line intersect the particle, the mass point connection line and the particle Is determined to be in contact.
[0065]
In addition, the distance between both mass points of the mass point connecting line segment and the particle center is obtained, and the material point with the shorter distance is considered to be in contact with the particle.
[0066]
3) When it is determined in step S403 that the mass point connecting line segment and the particle are in contact, the particle point connecting line segment and the particle action force calculation unit 213 have the particle data storage unit 901c and the mass-spring model data storage unit 901f. A contact distance data storage unit 901j between two objects, a tangential displacement data storage unit 901k between two objects, and a relative velocity data storage unit 901m for storing relative velocity data between two objects obtained from the velocity values of particles and mass points. Based on the stored data, the normal and tangential elastic repulsive force and viscous damping force are obtained according to the discrete element method (DEM) as the contact force acting between the mass point and the particle. Then, the value of the contact force obtained in the force data acting on the contacting particle stored in the force data storage unit 901n acting on the particle and the force data acting on the mass point stored in the force data storage unit 901p acting on the mass point are obtained. Are added together (step S404).
[0067]
4) The processes in steps S402 to S404 are repeated by the number of mass point connecting line segments (step S405).
[0068]
5) Next, in the end mass point / particle contact determination unit 214, based on the data stored in the particle data storage unit 901c and the mass point-spring model data storage unit 901f, the end line segment and the particle contact distance Is stored in the contact distance data storage unit 901j between two objects, and contact / non-contact determination is performed based on the distance (steps S406, S407, S403a). The end line segment is expressed, for example, as a line segment that is perpendicular to the mass point connecting line segment of the end mass point, has a length 2h of the elastic structure, and has the center as the end mass point. Further, using the distance ΔL between the end line segment and the particle center and the particle radius r, the contact distance δ is obtained based on the following equation.
[0069]
δ = r−ΔL
The distance ΔL can be obtained mathematically from a straight line equation and the coordinates of the center point.
[0070]
When the contact distance δ is positive and the end line segment and the particle intersect, it is determined that the end line segment and the particle are in contact.
[0071]
6) When it is determined in step S403a that the end line segment and the particle are in contact, the end mass point and the particle action force calculation unit 215 include a particle data storage unit 901c, a mass point-spring model data storage unit 901f, A contact distance data storage unit 901j between two objects, a tangential displacement data storage unit 901k between two objects, and a relative velocity data storage unit 901m that stores relative velocity data between two objects obtained from the velocity values of particles and mass points. Based on the stored data, the normal and tangential elastic repulsive force and viscous damping force are obtained based on the discrete element method (DEM) as the contact force acting between the end mass and the particle. . Then, the obtained contact force is added to the force data acting on the contacting particle stored in the force data storage unit 901n and the force data acting on the mass stored in the data storage unit 901p, respectively (step S404a). ).
[0072]
7) The processes in steps S407, S403a, and S404a are performed on the material points at both ends (step S408).
[0073]
8) The processing in steps S402 to S408 is performed for all particles (step S409).
[0074]
Next, the contents of the elastic structure and member acting force calculator 117 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[0075]
FIG. 5 is a program configuration diagram showing the program configuration of the elastic structure and member acting force calculation unit 117, FIG. 6 is a diagram showing mass points and members of the elastic structure, and FIG. 7 is an elastic structure. It is a flowchart which shows the procedure of the process performed in the applied force calculation part 117 of an object and a member.
[0076]
FIG. 5A is a program configuration diagram showing a program configuration of the elastic structure and member acting force calculation unit 117 in the first embodiment.
[0077]
In FIG. 5A, reference numeral 511 denotes a mass particle defining portion, and a spherical mass particle having a radius half the thickness of the elastic structure and having a mass coordinate as a center is defined for each mass point. .
[0078]
Reference numeral 512 denotes a contact determination unit between the particle particle and the rigid body structure, and performs contact / non-contact determination based on the center position and radius of the particle particle and the position and size of the rigid body structure (member).
[0079]
Specifically, as shown in FIG. 6A, using the distance ΔL between the center of the mass particle 611 and the member 612 and the mass particle radius h, the mass particle 611 and the member 612 are based on the following equation. The contact distance δ is obtained. FIG. 6A is a diagram showing the mass particle 611 and the member 612 in the first embodiment.
[0080]
δ = h−ΔL
When the contact distance δ is positive and the member 612 and the mass particle 611 intersect, it is determined that the mass particle 611 and the member 612 are in contact.
[0081]
Reference numeral 513 is an action force calculation unit for the mass particle and the rigid component member. When it is determined by the contact determination unit 512 that the contact is made, the contact distance, tangential displacement, Calculate contact force determined by relative speed.
[0082]
Note that the processing in the contact determination unit 512 between the particle particle and the rigid component and the processing in the acting force calculation unit 513 of the material particle and the rigid component member are the same as the processing in the acting force calculation unit 113 in FIG. Done.
[0083]
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of processing executed by the acting force calculator 117 of the elastic structure and member shown in FIG. Hereinafter, the process performed in the acting force calculation unit 117 will be described with reference to FIGS.
[0084]
1) First, in the particle particle definition unit 511, based on the data stored in the mass-spring model data storage unit 901f, the mass representing the elastic structure is the center, and ½ of the thickness of the elastic structure is the radius. The particle particles to be defined are defined and stored in the particle particle data storage unit 901h (step S701).
[0085]
2) Next, in the contact determination unit 512 between the mass particle and the rigid body structure, one mass particle and a member are based on the data stored in the rigid structure data storage unit 901d and the mass particle data storage unit 901h, respectively. The contact distance δ is obtained and stored in the contact distance data storage unit 901j between the two objects, and contact / non-contact determination is performed based on the contact distance δ (steps S702 and S403b). The contact distance δ is obtained by the following equation using the distance ΔL between the center of the particle particle and the member and the particle radius h.
[0086]
δ = h−ΔL
The distance ΔL can be obtained mathematically from a straight line equation and the coordinates of the center point.
[0087]
When the contact distance δ is positive and the member and the mass particle intersect, it is determined that the mass particle and the member are in contact.
[0088]
3) When it is determined in step S403b that the particle particle and the member are in contact with each other, in the acting force calculator 513 of the particle particle and the rigid component, the rigid structure data storage unit 901d, the mass point-spring model data storage unit 901f A contact distance data storage unit 901j between two objects, a tangential displacement data storage unit 901k between two objects, and a relative velocity data storage unit 901m that stores relative velocity data between two objects obtained from the velocity values of a member and a mass point. Based on the stored data, the normal and tangential elastic repulsion and viscous damping force are obtained based on the discrete element method (DEM) as the contact force acting between the mass point and the member. Then, the obtained contact force is added to the force data storage unit 901p that stores force data acting on the contacting mass point (step S404b).
[0089]
4) Steps S702, S403b, and S404b are repeated by the number of mass points (step S703).
[0090]
5) The processes in steps S702, S403b, S404b, and S703 are repeated by the number of members (step S704).
[0091]
Next, the display of the particle | grains and elastic structure performed by the particle | grain and elastic structure behavior display part 120 shown in FIG. 1 is demonstrated with reference to FIG. 10, FIG.
[0092]
FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the positions and thicknesses of the respective mass points constituting the elastic structure are expressed by circles, cylinders, spheres, and line segments connecting them.
[0093]
(A) shows a model in which each mass point of the elastic structure is represented by a circle 1011 in the two-dimensional calculation, and (b) expresses each mass point of the elastic structure in the three-dimensional calculation by a cylinder 1013, and the torsion in the depth direction is represented. A spring-mass model not taken into consideration is shown, and (c) represents a spring-mass model in which each mass point of the elastic structure is represented by a sphere 1015 in three-dimensional calculation and a twist in the depth direction is taken into consideration. Note that the line segments 1012, 1014, and 1016 that connect the mass points represent springs by lines of mountains and valleys. Also, the radius of the circle or cylinder representing the mass point is made equal to ½ of the thickness of the elastic structure.
[0094]
FIG. 11 is a diagram illustrating another display example of the elastic structure.
[0095]
In FIG. 11, the elastic structure is represented by a straight line or a rectangular parallelepiped obtained from the adjacent mass point and the thickness of the elastic structure. The models shown in FIGS. 11 (a), 11 (b), and 11 (c), respectively, similarly to FIGS. 10 (a), (b), and (c), take into account two-dimensional calculation, three-dimensional calculation without considering twist, and twist. Each can be used for three-dimensional calculation.
[0096]
By using these display methods, each mass point position and thickness of the elastic structure can be expressed. Therefore, by visually displaying the elastic structure at the same time as the particles, the contact state with the particles and members can be visually confirmed. Can do.
[0097]
Next, the agitation state of particles analyzed and displayed by the particle behavior analyzer will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the stirring state of the particles in the two-dimensional cross section when the elastic structure stirring member is present in the container.
[0098]
In the figure, reference numeral 1211 denotes a stirring member for an elastic structure, 1212 denotes a container, and 1213 denotes particles. (A), (b), (c), (d) shows each position along the time series of particle | grains and an elastic structure in this order. Note that the elastic structure 1211 is displayed using the two-dimensional calculation model display method shown in FIG.
[0099]
In FIG. 12 (a), since the elastic structure 1211 is not in contact with the particles or the container 1212, the elastic structure 1211 is basically in a free state and kept straight, but (b), ( In (c) and (d), it can be seen that the elastic structure 1211 bends due to the resistance against rotation caused by contact with the particles and the container 1212, and that the particles are pushed out by this deflection.
[0100]
That is, the elastic member 1211 rotates counterclockwise (counterclockwise) in the figure, and FIG. 12B shows a state in which the particles stored in the lower part of the container 1212 start to be pushed out while contacting the wall of the container 1212. Has been. FIG. 12C shows the state when the elastic member 1211 further rotates, and it can be seen that the extruded particles have reached the upper part of the rotation axis. FIG. 12D shows a state where the elastic member 1211 further rotates and particles that have exceeded the rotation axis fall again to the lower part of the container 1212 and start to be stored in the space after passing through the elastic member 1211. ing. Thereafter, when the elastic member 1211 further rotates, the particles positioned in the advancing direction of the elastic member 1211 are pushed out by the elastic member 1211, and the elastic member 1211 receives the force received by pushing the particles (the force pushing the particles and the inner wall of the container). In the relationship between the friction force between the elastic member 1211 and the like and the force that the elastic member 1211 tries to return to the free state, when the latter force is won, the bent state returns to the straight initial state due to the spring force.
[0101]
As described above, the behavior of the particles and the elastic structure can be coupled and solved by considering the acting force of the elastic structure and the particles, and the elastic structure and the member (container). For this reason, by using the present invention, it is possible to calculate the dynamic deflection of the elastic structure in the container when the stirring member of the elastic structure is in the container. In addition, since the contact force of the particle with the elastic structure can be obtained by a spring-dashpot model based on the discrete element method (DEM), the contact with the particle or the elastic structure can be accurately expressed. The stirring state can be obtained with high accuracy.
[0102]
Since the normal spring-mass point model deals only with the position information of the mass point, a method of performing contact determination from the relative position of the mass point and the particle can be considered. However, this method cannot accurately determine contact and define the contact distance in consideration of the thickness of the elastic structure. Therefore, the difference in the contact state according to the thickness of the elastic structure cannot be determined. On the other hand, in the present invention, using the position of the mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure, the relative position between each mass point and the particle is obtained, and the contact force according to the relative position is calculated. . Thereby, it is possible to handle the contact state of the elastic structure with high accuracy.
[0103]
In addition, when the distance between the mass points is longer than the diameter of the particle or the size of the member, the contact determination based on the relative position between the mass point and the particle causes a calculation problem that the particle or the member passes between the mass points. There is a case. In the present invention, by calculating the contact between the mass point connecting line segment connecting the mass points and the particle, even when the particle moves between the mass points, the contact between the mass point and the particle can be expressed. It is possible to prevent computational inconsistencies that cause particles to slip through.
[0104]
In the above description, a member refers to a structure such as a container wall that has higher rigidity and less elastic deformation than an elastic structure.
[0105]
In the above description, a structure composed of particles, an elastic structure, and members related thereto is taken as an example, but it is not always necessary to be composed of all of them. For example, in the structure composed of particles and an elastic structure, or the structure in which the elastic structure and the member cannot be contacted at all, the acting force calculator 117 of the elastic structure and the member in FIG. 1 is excluded. It is possible to analyze the behavior of particles and elastic structures using a processing program. Similarly, even in the case of having only an elastic structure and members, the behavior of the elastic structure can be easily and accurately analyzed using the processing program configuration excluding the elastic structure and the particle action force calculation unit 116 shown in FIG. Is possible.
[0106]
In the above description, the behavior of the particle and the elastic structure is coupled and solved. However, the present invention can be easily applied to a case where a member that is a rigid structure moves due to a force received from the particle or the elastic structure. It is possible to analyze the coupled behavior of both easily and accurately. Specifically, by determining the displacement of the member using the force acting on the member obtained by the acting force calculator 113 of the particle and the member and the acting force calculator 116 of the elastic structure and the member, the particle and the elastic structure It becomes possible to calculate the coupled behavior of objects and members. In this case, the member behavior calculation may be performed by a method used in normal particle behavior calculation.
[0107]
In the above description, the behavior of the particle and the elastic structure in the two-dimensional cross section is described. However, the three-dimensional particle behavior calculation and the three-dimensional spring-mass model are performed in the same manner as the above method. It is possible to perform a three-dimensional particle behavior calculation by performing the calculation in a coupled manner. At this time, as a method of the spring-mass point model, any model that can express an elastic structure with a mass point, such as a method that does not consider twist or a method that considers twist, is applicable. In the contact calculation with the elastic structure particles, by using a connecting flat plate instead of the mass point connecting line segment, and in the contact calculation with the elastic structure member, by expressing the particle particles with a cylinder or a sphere, Contact calculation can be easily performed in three-dimensional calculation.
[0108]
In addition, in the above description, the mass point connecting line segment and the end line segment are represented by straight lines, but the curve is represented by a curve passing through three mass points or the arc is represented by an arc. It is also possible to use. This makes it possible to accurately represent the deflection of the elastic structure. In that case, a method according to the definition of the line segment may be used as the contact distance or contact determination.
[0109]
In the case where there are a plurality of elastic structures in the container, for example, the particles of the present invention can be treated as contact between the mass point of one elastic structure and the mass point connecting line segment of the other elastic structure. It is possible to apply a contact calculation between a mass point connecting line segment and a mass point connecting line segment.
[0110]
Further, in the above description, the depth width in the elastic structure having a two-dimensional cross section is not mentioned, but the unit length in the depth direction is set in order to align the units of the magnitude of the force in the spring-mass model and the particle behavior calculation. Need to be the same. Therefore, the representative particle size of the particle behavior calculation is made equal to the depth length of the spring-mass model.
[0111]
In the above description, the contact force acts on the mass point closer to the particle among the two end mass points constituting the mass point connecting line segment, but the contact force is distributed according to the distance between the particle and the two mass points. It is also possible to apply other methods such as
[0112]
In the above description, the line segment passing through the end mass point is defined as the end line segment. However, when the end mass point is at a position different from the end of the elastic structure, the line passing through the end of the elastic structure is used. Minutes can be used.
[0113]
In the above description, the contact force is used as the action force between the elastic structure and the particles or between the members. However, the present invention is not limited to the contact force. For example, it is known that an adhesion force such as a VanDerWals force acts between two objects, and this force depends on a separation distance between the objects. The present invention can also be applied to such a force acting between objects in a non-contact state, and the separation distance (reverse sign of the contact distance) is obtained from the contact distance obtained in the present invention, It is possible to calculate the force that works.
[0114]
Hereinafter, as one specific application example of the present invention, a case where the present invention is applied to a developer behavior analysis in a developing unit of an electrophotographic apparatus will be described.
[0115]
FIG. 13 is a diagram illustrating a part of an image forming apparatus in an electrophotographic apparatus.
[0116]
In the figure, 1511 is a photosensitive drum, 1512 is a developing device, 1513 is a transfer member, 1514 is a cleaning device, 1515 is a charging member, and 1516 is a developing container. In the developing container 1516, an agitating member 1517 for agitating and conveying the toner as the developer is provided. Recently, a sheet-like elastic member may be used as the stirring member 1517, thereby achieving stable stirring.
[0117]
By applying the present invention to the developing container 1516, it is possible to predict the stirring state of the developer when the physical properties, shape, and dimensions of the stirring member 1517, the shape and relative position of the developing container 1516, and the like are changed. . And this analysis result can be utilized for the design of a stirring structure, etc.
[0118]
In the electrophotographic apparatus, in addition to the developing container 1516, an elastic structure for controlling the behavior of the developer, for example, an elastic regulating member 1518 for regulating the thickness of the developer on the developing roller, and a cleaning device 1514. In this case, a cleaning member 1519 for cleaning the developer that has not been transferred, a conveying member 1520 made of an elastic member for feeding the developer into the cleaning container, and the like are used. The device is applicable.
[0119]
In the present invention, the interaction force includes a force selected from the group consisting of contact force, adhesion force, magnetic force, and electrostatic force. Among the above, it is desirable to further consider contact force and adhesion force as contact force and adhesion force, and examples thereof include friction force, electrostatic force, intermolecular force, and magnetic force. In addition, it is preferable to consider the contact force as the interaction force.
[0120]
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the contact between the elastic structure and the particle is obtained using the mass point connecting line segment, and the contact between the elastic structure and the member is obtained using the material particle. However, when the member is smaller than the distance between the mass points, the member may be expected to pass through the mass points, resulting in inconsistent calculation results. Similarly, slipping between mass points may occur at the end of the elastic structure.
[0121]
The second embodiment is for solving such a problem, and the contact calculation using the mass point connecting line segment described in the first embodiment is applied to the contact between the elastic structure and the member. Applicable.
[0122]
That is, as a contact calculation means between the elastic structure and the member, there are two methods of contact calculation using the mass point connecting line segment and contact calculation using the mass particle, and the thickness of the elastic structure and the distance between the mass points, Depending on the size of the particle or member, both are used properly, thereby preventing problems such as slipping through the mass points and accurately representing the contact between the elastic structure and the member.
[0123]
Since the configuration of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment, the configuration of the first embodiment is used in the description of the second embodiment.
[0124]
FIG. 5B is a program configuration diagram showing a program configuration of the elastic structure and member acting force calculation unit 117 in the second embodiment.
[0125]
In the figure, the definition unit 511, the contact determination unit 512, and the action force calculation unit 513 are the same as the definition unit 511, the contact determination unit 512, and the action force calculation unit 513 of the first embodiment shown in FIG. The definition unit 211 is the same as the definition unit 211 of the first embodiment shown in FIG. Therefore, description is abbreviate | omitted here.
[0126]
Reference numeral 520 denotes a calculation method selection unit. When the size of the rigid structure (member) is larger than the distance between the mass points of the elastic structure or the thickness of the elastic structure, the calculation method using the mass particle is selected. If the size of the rigid structure is smaller than the distance between the mass points of the elastic structure or the thickness of the elastic structure, or if it is a contact calculation with the end of the elastic structure, the calculation method using the mass point connecting line select.
[0127]
Reference numeral 514 denotes a contact determination unit between the mass point connection line segment and the rigid body structure. Based on the relative position between the mass point connection line segment and the member (rigid body structure) and the thickness of the elastic structure, the mass point connection line segment and the member The contact distance is obtained and contact / non-contact is determined based on the distance.
[0128]
Reference numeral 515 denotes an acting force calculation unit for the mass point connecting line segment and the rigid body component. When the contact determination unit 514 determines that the contact is made, the contact distance and the tangent are determined in the same manner as in the normal discrete element method (DEM). Contact force is calculated using displacement and relative speed. At this time, the mass point at which the contact force acts is, for example, the mass point closer to the particle among the two end mass points constituting the mass point connecting line segment.
[0129]
Reference numeral 516 denotes an end mass point / member contact determination unit that obtains a contact distance between the end line segment and the member represented by the position and thickness of the end mass point, and determines contact / non-contact based on the distance. Do.
[0130]
Reference numeral 517 denotes an end mass point and a member acting force calculation unit. When the contact determination unit 516 determines that they are in contact, the contact force is obtained using the contact distance, the tangential displacement, and the relative speed.
[0131]
The processes in the contact determination unit 514, the action force calculation unit 515, the contact determination unit 516, and the action force calculation unit 517 are the contact determination unit 212, the action force calculation unit 213, and the contact determination unit in the first embodiment shown in FIG. 214 and the action force calculation unit 215 correspond to processing when the particles are replaced with members (rigid bodies), respectively.
[0132]
In the following, when the calculation method selection unit 520 selects the calculation method using the mass point connection line segment, the process of calculating the acting force between the mass point connection line segment and the member will be described with reference to FIGS. 8, 5 (b), and 9. Will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure of processes performed in the elastic structure and member acting force calculation unit 117 according to the second embodiment.
[0133]
1) First, the mass point connecting line segment defining unit 211 uses the mass point coordinates stored in the mass point-spring model data storage unit 901f to use the equation of the straight line of the mass point connecting line connecting adjacent mass points and the coordinates of both end points. And is stored in the mass point connecting line data storage unit 901g (step S401a).
[0134]
2) Next, in the contact determination unit 514 between the mass point connection line segment and the rigid structure, based on the data stored in the rigid structure data storage unit 901d and the mass point connection line data storage unit 901g, respectively, the mass point connection line segment The contact distance δ between one of the two and the rigid structure is obtained, stored in the contact distance data storage unit 901j between the two objects, and contact / non-contact determination is performed based on the distance (steps S801 and S403c). The contact distance δ is obtained based on the following equation using a distance ΔL between the mass point connecting line segment and the rigid structure, and a distance h that is ½ of the thickness of the rigid structure.
[0135]
δ = h−ΔL
The distance ΔL can be obtained mathematically from a straight line equation and the coordinates of the center point.
[0136]
When the contact distance δ is positive and the line segment shifted by ½ of the thickness of the rigid structure in the direction perpendicular to the mass point connecting line intersects with the rigid structure, they are in contact with each other. It is determined that
[0137]
At the same time, the distance between both mass points of the mass point connecting line segment and the rigid structure is obtained, and the material point with the shorter distance is considered to be in contact with the member.
[0138]
3) If it is determined in step S403c that the mass point connecting line segment and the rigid structure are in contact, the mass point connecting line segment and the rigid structure acting force calculation unit 515 include the rigid structure data storage unit 901d, the mass point A spring model data storage unit 901f, a contact distance data storage unit 901j between two objects, a tangential displacement data storage unit 901k between two objects, and a relative storage for storing relative velocity data between two objects obtained from the value of the velocity of the material member. Based on the data stored in the velocity data storage unit 901m, as the contact force acting between the mass point and the rigid structure, based on the discrete element method (DEM), the elastic repulsive force in the normal direction and the tangential direction Find the viscous damping force. Then, the obtained contact force is added to the force data storage unit 901p acting on the contacting mass point (step S404c).
[0139]
4) The processes of steps S801, S403c, and S404c are repeated by the number of mass point connecting line segments (step S405a).
[0140]
5) Next, in the end mass point / member contact determination unit 516, based on the data stored in the rigid structure data storage unit 901d and the mass point-spring model data storage unit 901f, respectively, the end line segment and the rigid structure The contact distance between the two objects is stored in the contact distance data storage unit 901j between the two objects, and contact / non-contact is determined based on the distance (steps S406a, S802, and S403d). The end line segment is, for example, a line segment that is perpendicular to the mass point connecting line segment of the end mass point, has a thickness 2h of the rigid structure, and has a center at the end mass point. Further, using the distance ΔL between the end line segment and the rigid structure, the contact distance δ is obtained by the following equation.
[0141]
δ = △ L
The distance ΔL can be obtained mathematically from a straight line equation and the coordinates of the center point.
[0142]
When the end line segment and the member intersect, it is determined that the end line segment and the member are in contact with each other.
[0143]
6) When it is determined in step S403d that the end line segment is in contact with the member, the end line segment and member acting force calculation unit 517 includes a rigid structure storage unit 901d, a mass-spring model data storage unit. 901f, the contact distance data storage unit 901j between the two objects, the tangential displacement data storage unit 901k between the two objects, the relative velocity data storage unit 901m that stores the relative velocity data between the two objects obtained from the velocity values of the material point members. Based on the data stored in each, the contact force acting between the material point of the end and the member, based on the discrete element method (DEM), the elastic repulsive force and the viscous damping force in the normal and tangential directions Ask for. Then, the contact force is added to the force data storage unit 901p acting on the contacting mass point (step S404d).
[0144]
7) Steps S802, S403d, and S404d are performed on the material points at both ends (step S408a).
[0145]
8) The processes in steps S801 to S408a are performed on all members (step S704a).
[0146]
The contact determination described above will be described with reference to specific examples shown in FIGS.
[0147]
FIG. 6A shows the case where the distance between the mass points is shorter than that of the member. In this case, the selection unit 520 in FIG. 5 selects the method for calculating the contact between the mass particle and the member, and the first embodiment shown in FIG. The contact calculation is performed according to the same processing procedure as in the flowchart in FIG.
[0148]
FIG. 6B shows a case where the distance between the mass points is longer than that of the member. In this case, the selection unit 520 in FIG. 5 selects the contact calculation method between the mass point connecting line segment and the member, and the contact calculation is performed according to the flowchart in FIG. Done.
[0149]
As described above, in the second embodiment, the elastic structure is obtained by properly using the calculation method using the mass particle and the calculation method using the mass connection line segment depending on the relative size difference between the elastic structure and the member. Regardless of the length, the thickness, the number of mass points, the size of the member, etc., it is possible to reliably determine contact between the two. Thereby, it can respond to various container shapes, dimensions of elastic structures, and the like.
[0150]
In the above description, the contact distance δ between the mass point connecting line segment and the rigid structure is represented by h−ΔL. However, when the mass point connecting line segment and the rigid structure intersect, the contact distance δ is Correction is made using a distance h that is ½ of the thickness of the rigid structure.
[0151]
In the second embodiment, two calculation methods are applied to contact calculation between the elastic structure and the member. However, the present method can also be applied to contact calculation between the elastic structure and the particle.
[0152]
[Other embodiments]
An object of the present invention is to supply a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the embodiments to the system or apparatus, and the computer of the system or apparatus (or CPU, MPU, etc.) stores it. It is also achieved by reading and executing the program code stored on the medium.
[0153]
In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
[0154]
Examples of the storage medium for supplying the program code include a floppy (registered trademark) disk, a hard disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a CD-RW, a DVD-ROM, a DVD-RAM, and a DVD. -RW, DVD-R, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, etc. can be used.
[0155]
Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above embodiments are realized, but also an OS (operating system) running on the computer based on the instruction of the program code Includes a case where the function of the above-described embodiment is realized by performing part or all of the actual processing.
[0156]
Further, after the program code read from the storage medium is written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion is performed based on the instruction of the program code. This includes a case where the CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
[0157]
As described above, various embodiments of the present invention have been shown and described. Examples of embodiments of the present invention are listed below.
[0158]
[Embodiment 1] In a behavior analysis apparatus for analyzing the behavior of an elastic structure and particles contained in a container,
Particle displacement calculation means for calculating the displacement of the particles along a time series based on the force acting on the particles;
Elastic force calculation means for calculating the elastic force of the elastic structure based on a spring-mass model;
An action force calculating means for calculating an action force acting between the elastic structure and the particles;
Based on the elastic force calculated by the elastic force calculation means and the action force calculated by the action force calculation means, the mass point displacement calculation means for calculating the displacement of the mass point representing the elastic structure along a time series; and
Display means for displaying the behavior of the particles and the elastic structure on the basis of the displacement of the particles calculated by the particle displacement calculation means and the displacement of the mass points calculated by the mass point displacement calculation means;
A behavior analysis apparatus characterized by comprising:
[0159]
[Embodiment 2] The acting force calculation means obtains a relative position between each mass point of the elastic structure and the particle using the position of each mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure. The behavior analysis apparatus according to the first embodiment, wherein an acting force corresponding to the relative position is calculated.
[0160]
[Embodiment 3] The acting force calculation means defines a mass point connecting line segment that connects each mass point representing the elastic structure, and uses the position of the mass point connecting line segment and the thickness of the elastic structure, The behavior analysis apparatus according to embodiment 1, wherein a relative position between the mass point connecting line segment and the particle is obtained, and an acting force according to the relative position is calculated.
[0161]
[Embodiment 4] The acting force calculation means defines a mass particle having a mass representing the elastic structure as a center and having a radius of 1/2 of the thickness of the elastic structure, and the mass particle, the particle, The behavior analysis apparatus according to the first embodiment, wherein a relative position is obtained and an acting force corresponding to the relative position is calculated.
[0162]
[Embodiment 5] In the case of calculating the behavior of a particle and an elastic structure in a two-dimensional cross section, the depth direction length of the elastic structure is defined to be the same as the representative diameter of the particle. Item 1. The behavior analysis apparatus according to item 1.
[0163]
[Embodiment 6] The display means includes a circle, a cylinder, or a sphere defined by a position of a mass point representing the elastic structure and a thickness of the elastic structure, and a line segment that connects the circle, the cylinder, or the sphere. The elastic structure is displayed, or the elastic structure is displayed by a line segment or a rectangular parallelepiped defined and connected by the position of a mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure. The behavior analysis apparatus according to the first aspect.
[0164]
[Embodiment 7] In a behavior analysis apparatus for analyzing the behavior of the elastic structure in an elastic structure and a member arranged in association with the elastic structure,
Elastic force calculation means for calculating the elastic force of the elastic structure based on a spring-mass model;
Using the position of each mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure, the relative position between each mass point and the member is obtained, and according to the relative position, the elastic structure and the member Acting force calculating means for calculating acting force acting between,
A displacement calculating means for calculating a displacement of a mass point representing the elastic structure along a time series based on the elastic force calculated by the elastic force calculating means and the acting force calculated by the acting force calculating means;
Display means for displaying the behavior of the elastic structure based on the displacement of the mass point calculated by the displacement calculation means;
A behavior analysis apparatus characterized by comprising:
[0165]
[Embodiment 8] The acting force calculation means defines a mass point connecting line segment that connects each mass point representing the elastic structure, and uses the position of the mass point connecting line segment and the thickness of the elastic structure, The behavior analysis apparatus according to the seventh embodiment, wherein a relative position between the mass point connecting line segment and the member is obtained, and an acting force according to the relative position is calculated.
[0166]
[Embodiment 9] The acting force calculation means defines a mass particle having a mass representing the elastic structure as a center and a radius of 1/2 of the thickness of the elastic structure, and the mass particle, the particle, The behavior analysis apparatus according to the first embodiment, wherein a relative position is obtained and an acting force corresponding to the relative position is calculated.
[0167]
[Embodiment 10] The display means includes a circle, a cylinder, or a sphere defined by a position of a mass point representing the elastic structure and a thickness of the elastic structure, and a line segment that connects the circle, the cylinder, or the sphere. The elastic structure is displayed, or the elastic structure is displayed by a line segment or a rectangular parallelepiped defined and connected by the position of a mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure. The behavior analysis apparatus according to the first aspect.
[0168]
[Embodiment 11] In a behavior analysis apparatus for analyzing the behavior of an elastic structure and particles contained in a container,
Particle displacement calculation means for calculating the displacement of the particles along a time series based on the force acting on the particles;
Elastic force calculation means for calculating the elastic force of the elastic structure based on a spring-mass model;
First action force calculating means for calculating an action force acting between the elastic structure and the particles;
A second acting force calculating means for calculating an acting force acting between the elastic structure and the container;
Based on the elastic force calculated by the elastic force calculating means, the acting force calculated by the first acting force calculating means, and the acting force calculated by the second acting force calculating means, the elastic structure is A mass displacement calculating means for calculating the displacement of the representing mass along the time series, and
Display means for displaying the behavior of the particles and the elastic structure on the basis of the displacement of the particles calculated by the particle displacement calculation means and the displacement of the mass points calculated by the mass point displacement calculation means;
A behavior analysis apparatus characterized by comprising:
[0169]
[Embodiment 12] The first acting force calculation means uses the position of each mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure to calculate the relative mass points of the elastic structure and the particles. The position is obtained, the acting force according to the relative position is calculated, and the second acting force calculation means uses the position of each mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure to calculate the elasticity. The behavior analysis apparatus according to embodiment 11, wherein a relative position between each mass point of the structure and the container is obtained, and an acting force corresponding to the relative position is calculated.
[0170]
[Embodiment 13] The first acting force calculation means defines a mass point connecting line segment connecting each mass point representing the elastic structure, and uses the position of the mass point connecting line segment and the thickness of the elastic structure. And calculating the acting force according to the relative position, and the second acting force calculating means connects the material points representing the elastic structure. Defining a connecting line segment, using the position of the mass point connecting line segment and the thickness of the elastic structure, the relative position between the mass point connecting line segment and the container is obtained, and the acting force according to the relative position is determined. The behavior analysis device according to embodiment 11, wherein the behavior analysis device is calculated.
[0171]
[Embodiment 14] The first acting force calculation means defines a mass particle having a mass representing the elastic structure as a center and a radius of 1/2 of the thickness of the elastic structure, and the mass particle A relative position with respect to the particle is obtained, and an acting force according to the relative position is calculated, and the second acting force calculating means has a mass point representing the elastic structure as a center and a thickness of 1 of the elastic structure. The behavior analysis apparatus according to claim 11, wherein a particle having a radius of / 2 is defined, a relative position between the particle and the container is obtained, and an acting force according to the relative position is calculated.
[0172]
[Embodiment 15] In the case of calculating the behavior of a particle and an elastic structure in a two-dimensional cross section, the depth direction length of the elastic structure is defined to be the same as the representative diameter of the particle. Item 11. The behavior analysis apparatus according to item 11.
[0173]
[Embodiment 16] The display means includes a circle, a cylinder, or a sphere defined by a position of a mass point representing the elastic structure and a thickness of the elastic structure, and a line segment that connects the circle, the cylinder, or the sphere. The elastic structure is displayed, or the elastic structure is displayed by a line segment or a rectangular parallelepiped defined and connected by the position of a mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure. The behavior analysis apparatus according to the eleventh aspect.
[0174]
[Embodiment 17] The embodiment 1 to the embodiment, wherein the acting force calculated by the acting force calculation means is based on at least one of contact force, adhesion force, magnetic force, and electrostatic force. The behavior analysis apparatus according to any one of aspects 16.
[0175]
[Embodiment 18] Particulate developer contained in a developing device for forming a visible image with a developer on the surface of a carrier on which a latent image is formed, and elasticity for stirring or conveying the developer Structure, elastic structure for regulating the thickness of particulate developer deposited on the developing roller in the developing device, and the particle, unnecessary developer after transfer on the developer carrier in the developing device At least one of the elastic structure for removing particles and the particles, and the elastic structure for sending unnecessary developer particles from a container for storing unnecessary developer particles in the developing device and the particles The behavior analysis apparatus according to any one of Embodiments 1 to 17, wherein the behavior of two combinations is analyzed.
[0176]
[Embodiment 19] In a behavior analysis method for analyzing the behavior of an elastic structure and particles contained in a container,
A particle displacement calculating step for calculating a displacement of the particle along a time series based on a force acting on the particle;
An elastic force calculating step for calculating an elastic force of the elastic structure based on a spring-mass model;
A first acting force calculating step for calculating an acting force acting between the elastic structure and the particles;
A second action force calculating step for calculating an action force acting between the elastic structure and the container;
Based on the elastic force calculated by the elastic force calculating step, the operating force calculated by the first applied force calculating step, and the applied force calculated by the second applied force calculating step, the elastic structure is A mass displacement calculation step for calculating the displacement of the mass point to be represented along the time series, and
A display step for displaying the behavior of the particle and the elastic structure based on the displacement of the particle calculated by the particle displacement calculation step and the displacement of the mass point calculated by the mass point displacement calculation step;
The behavior analysis method characterized by having.
[0177]
[Embodiment 20] In the first acting force calculation step, the position of each mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure are used to calculate the relative mass points of the elastic structure and the particles. A position is obtained, and an acting force according to the relative position is calculated, and the second acting force calculating step uses the position of each mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure to calculate the elasticity. The behavior analysis method according to embodiment 19, wherein a relative position between each mass point of the structure and the container is obtained, and an acting force according to the relative position is calculated.
[0178]
[Embodiment 21] In the first acting force calculation step, a mass point connecting line segment connecting each mass point representing the elastic structure is defined, and the position of the mass point connecting line segment and the thickness of the elastic structure are used. Then, a relative position between the mass point connecting line segment and the particle is obtained, and an acting force according to the relative position is calculated, and the second acting force calculating step includes a mass point that connects the mass points representing the elastic structure. Defining a connecting line segment, using the position of the mass point connecting line segment and the thickness of the elastic structure, the relative position between the mass point connecting line segment and the container is obtained, and the acting force according to the relative position is determined. The behavior analysis method according to embodiment 19, wherein the behavior analysis method is calculated.
[0179]
[Embodiment 22] In the first acting force calculation step, a particle having a mass representing the elastic structure as a center and having a radius of ½ of the thickness of the elastic structure is defined. A relative position with respect to the particle is obtained, and an acting force according to the relative position is calculated, and the second acting force calculating step has a mass of 1 representing the elastic structure as a center, with the mass representing the elastic structure as a center. The behavior analysis method according to claim 19, wherein a particle having a radius of / 2 is defined, a relative position between the particle and the container is obtained, and an acting force according to the relative position is calculated.
[0180]
[Embodiment 23] In the case of calculating the behavior of a particle and an elastic structure in a two-dimensional cross section, the length in the depth direction of the elastic structure is defined to be the same as the representative diameter of the particle. 19. The behavior analysis method according to 19.
[0181]
[Embodiment 24] The display step includes a circle, a cylinder, or a sphere defined by a position of a mass point that represents the elastic structure and a thickness of the elastic structure, and a line segment that connects the circle, the cylinder, or the sphere. The elastic structure is displayed, or the elastic structure is displayed by a line segment or a rectangular parallelepiped defined and connected by the position of a mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure. The behavior analysis method according to aspect 19.
[0182]
[Embodiment 25] The action force calculated in the first and second action force calculation steps is based on at least one of contact force, adhesion force, magnetic force, and electrostatic force. The behavior analysis method according to any one of Embodiments 19 to 24.
[0183]
[Embodiment 26] Particulate developer contained in a developing device for forming a visible image with a developer on the surface of a carrier on which a latent image is formed, and elasticity for stirring or conveying the developer Structure, elastic structure for regulating the thickness of particulate developer deposited on the developing roller in the developing device, and the particle, unnecessary developer after transfer on the developer carrier in the developing device At least one of the elastic structure for removing particles and the particles, and the elastic structure for sending unnecessary developer particles from a container for storing unnecessary developer particles in the developing device and the particles The behavior analysis method according to any one of Embodiments 19 to 25, wherein the behavior of one combination is analyzed.
[0184]
[Embodiment 27] In a program for causing a computer to execute a behavior analysis method for analyzing the behavior of an elastic structure and particles contained in a container,
The behavior analysis method is
A particle displacement calculating step for calculating a displacement of the particle along a time series based on a force acting on the particle;
An elastic force calculating step for calculating an elastic force of the elastic structure based on a spring-mass model;
A first acting force calculating step for calculating an acting force acting between the elastic structure and the particles;
A second action force calculating step for calculating an action force acting between the elastic structure and the container;
Based on the elastic force calculated by the elastic force calculating step, the operating force calculated by the first applied force calculating step, and the applied force calculated by the second applied force calculating step, the elastic structure is A mass displacement calculation step for calculating the displacement of the mass point to be represented along the time series, and
A display step for displaying the behavior of the particle and the elastic structure based on the displacement of the particle calculated by the particle displacement calculation step and the displacement of the mass point calculated by the mass point displacement calculation step;
The program characterized by having.
[0185]
[Embodiment 28] In a computer-readable storage medium storing a behavior analysis method for analyzing the behavior of an elastic structure and particles contained in a container as a program,
The behavior analysis method is
A particle displacement calculating step for calculating a displacement of the particle along a time series based on a force acting on the particle;
An elastic force calculating step for calculating an elastic force of the elastic structure based on a spring-mass model;
A first acting force calculating step for calculating an acting force acting between the elastic structure and the particles;
A second action force calculating step for calculating an action force acting between the elastic structure and the container;
Based on the elastic force calculated by the elastic force calculating step, the operating force calculated by the first applied force calculating step, and the applied force calculated by the second applied force calculating step, the elastic structure is A mass displacement calculation step for calculating the displacement of the mass point to be represented along the time series, and
A display step for displaying the behavior of the particle and the elastic structure based on the displacement of the particle calculated by the particle displacement calculation step and the displacement of the mass point calculated by the mass point displacement calculation step;
A storage medium comprising:
[0186]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, an elastic structure and particles can be accurately and easily obtained by coupling and solving a spring-mass model for calculating the behavior of an elastic structure and a particle behavior calculation. The behavior of can now be analyzed.
[0187]
In addition, by determining the contact / non-contact between the elastic structure and the particle, the elastic structure and the member (container), and calculating the contact force in consideration of the thickness of the elastic structure, the elastic structure and the particle The behavior can be analyzed easily and more accurately.
[0188]
Also, by properly using the two calculation methods according to the size of the particles and members for the elastic structure, it is possible to handle accurate contact regardless of the size and number of points of the elastic structure, the size and shape of the member, etc. I can do it now.
[0189]
In addition, by displaying elastic structures using circles, cylinders, spheres, line segments, rectangular parallelepipeds, etc., defined by the thickness of the elastic structure, the behavior of the elastic structures and particles that are the analysis results is displayed in an easy-to-understand manner. I can do it now.
[0190]
Also, by applying the present invention to the developer behavior analysis of an electrophotographic apparatus, a developer container having a sheet stirring member, a developer having an elastic regulating member for regulating the developer thickness on the developing roller, and a transfer residual toner Developer for a device that controls the behavior of the developer using an elastic structure, such as a cleaning device having a cleaning blade for removing the toner and a delivery device for delivering the removed toner to the container The behavior can be predicted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a program configuration diagram showing a schematic overall configuration of a processing program of a particle behavior analysis apparatus when an analysis region has an elastic structure.
FIG. 2 is a program configuration diagram showing an outline of processing that constitutes an “elastic structure and particle acting force calculation unit”;
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a concept of contact determination.
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure in the “elastic structure and particle acting force calculator” shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a program configuration diagram showing a program configuration of an “elastic structure and member acting force calculation unit”.
FIG. 6 is a diagram showing mass points and members of an elastic structure.
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of processing performed in an “elastic force structure and member acting force calculation unit”.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure of processes performed in an “elastic force structure and member acting force calculation unit” according to the second embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the particle behavior analysis apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example in which positions and thicknesses of respective parts constituting an elastic structure are expressed by circles, cylinders, spheres, and line segments connecting them.
FIG. 11 is a diagram showing another display example of the elastic structure.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a stirring state of particles in a two-dimensional cross section when an elastic structure stirring member is present in a container.
FIG. 13 is a diagram illustrating a part of an image forming apparatus in an electrophotographic apparatus.
FIG. 14 is a program configuration diagram schematically showing a configuration example of a conventional processing program.
FIG. 15 is a diagram showing a concept of conventional contact calculation.
[Explanation of symbols]
100: Control unit
900: CPU
901: RAM
902: Display device
903: Input unit
904: External storage device
905: Bus

Claims (12)

メモリから読み出されたプログラムを処理装置が実行することにより、粒子変位計算手段,弾性力計算手段,作用力計算手段,および質点変位計算手段の機能を実現し、容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を表示手段に表示する挙動解析装置において、
前記メモリは、前記弾性構造物の厚みデータ,粒子データ,前記粒子に働く力データ,前記弾性構造物を表すバネ−質点モデルデータ,および前記バネ−質点モデルの各質点を結ぶ質点連結線分データを格納し
前記粒子変位計算手段は、前記メモリに格納された粒子データを有する粒子に働く力として、各粒子に働く接触力および重力を含む合力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて計算し、
前記弾性力計算手段は、前記メモリに格納されたバネ−質点モデルに基づいて、前記弾性構造物の弾性力として各質点に働く曲げバネ力と伸縮バネ力を計算し、
前記作用力計算手段は、前記メモリに格納された質点連結線分の位置データと前記弾性構造物の厚みデータとを用いて、前記質点連結線分と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算し、
前記質点変位計算手段は、質点にそれぞれ働く前記弾性力計算手段によって計算された弾性力および前記作用力計算手段によって計算された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて計算し、
前記表示手段は、前記粒子変位計算手段によって算出された粒子の変位と前記質点変位計算手段によって算出された質点の変位とを基に、前記粒子と前記弾性構造物の挙動を時間系列に沿って表示する
ことを特徴とする挙動解析装置。
By executing the program read from the memory by the processing device, the functions of the particle displacement calculation means, elastic force calculation means, acting force calculation means, and mass point displacement calculation means are realized, and the elastic structure enclosed in the container In the behavior analysis device that displays the behavior of particles and particles on the display means,
The memory includes thickness data of the elastic structure, particle data, force data acting on the particles, spring-mass model data representing the elastic structure, and mass point connecting line segment data connecting the mass points of the spring-mass model. Store
The particle displacement calculating means, as the force acting on particles having a particle data stored in the memory, based on the resultant force including the contact force and the gravity acting on each particle, the equation of motion along the particle displacement in time series Calculate using
The elastic force calculation means calculates a bending spring force and an expansion spring force acting on each mass point as an elastic force of the elastic structure based on a spring-mass point model stored in the memory ,
The acting force calculating means obtains a relative position between the mass point connecting line segment and the particle using the position data of the mass point connecting line segment stored in the memory and the thickness data of the elastic structure, Calculate the acting force according to the position,
The mass displacement calculation means, based on the acting force calculated by the calculated elastic force and the acting force calculation means by said resilient force calculation means acting respectively on the mass point, the displacement of the mass point representing the elastic structure in time series Along with the equation of motion ,
The display means, based on the particle displacement calculated by the particle displacement calculation means and the mass point displacement calculated by the mass point displacement calculation means, shows the behavior of the particles and the elastic structure along a time series. A behavior analysis device characterized by displaying.
前記作用力計算手段は、The acting force calculation means includes:
前記弾性構造物を表す質点を中心として、前記弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、該質点粒子と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を計算することを特徴とする請求項1記載の挙動解析装置。  Centering on a mass point representing the elastic structure, a mass particle having a radius of 1/2 of the thickness of the elastic structure is defined, a relative position between the mass particle and the particle is obtained, and the relative position is determined. The behavior analysis apparatus according to claim 1, wherein an acting force is calculated.
前記作用力計算手段は、The acting force calculation means includes:
2次元断面内の粒子および弾性構造物の挙動計算を行う場合において、前記弾性構造物の奥行き方向の長さを前記粒子の代表粒径と同じと定義することを特徴とする請求項1項記載の挙動解析装置。  The length of the elastic structure in the depth direction is defined to be the same as the representative particle diameter of the particle when calculating the behavior of the particle and the elastic structure in a two-dimensional cross section. Behavior analysis device.
前記表示手段は、The display means includes
前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義される円、円柱、又は球、および円、円柱、又は球を結ぶ線分により前記弾性構造物を表示し、または前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義され連結された線分又は直方体により前記弾性構造物を表示することを特徴とする請求項1項記載の挙動解析装置。  Displaying the elastic structure by a circle, cylinder, or sphere defined by the position of the mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure, and a line connecting the circle, cylinder, or sphere, or 2. The behavior analysis apparatus according to claim 1, wherein the elastic structure is displayed by a line segment or a rectangular parallelepiped defined and connected by a position of a mass point representing the elastic structure and a thickness of the elastic structure.
メモリから読み出されたプログラムを処理装置が実行することにより、粒子変位計算ステップ,弾性力計算ステップ,作用力計算ステップ,質点変位計算ステップ,および表示ステップの処理を実現し、容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を表示装置に表示させる挙動解析装置の挙動解析方法において、
前記粒子変位計算ステップにおいて、前記メモリに格納された粒子データを有する粒子に働く力として、各粒子に働く接触力および重力を含む合力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて処理装置が計算し、
前記弾性力計算ステップにおいて、前記メモリに格納された前記弾性構造物を表すバネ−質点モデルに基づいて、前記弾性構造物の弾性力として各質点に働く曲げバネ力と伸縮バネ力を前記処理装置が計算し、
前記作用力計算ステップにおいて、前記メモリに格納された前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分の位置データと前記弾性構造物の厚みデータとを用いて、前記質点連結線分と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を前記処理装置が計算
前記質点変位計算ステップにおいて、質点にそれぞれ働く前記弾性力計算ステップにおいて算出された弾性力、前記作用力計算ステップにおいて算出された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて前記処理装置が計算し、
前記表示ステップにおいて、前記粒子変位計算ステップにおいて算出された粒子の変位と前記質点変位計算ステップにおいて算出された質点の変位とを基に、表示装置による前記粒子と前記弾性構造物の挙動の時間系列の表示を前記処理装置が制御する
ことを特徴とする挙動解析装置の挙動解析方法。
By executing the program read from the memory, the processing unit executes the particle displacement calculation step, elastic force calculation step, acting force calculation step, mass point displacement calculation step, and display step, and is contained in the container. In the behavior analysis method of the behavior analysis device that displays the behavior of the elastic structure and particles on the display device,
In the particle displacement calculation step, as a force acting on the particles having the particle data stored in the memory, based on a resultant force including contact force and gravity acting on each particle, the displacement of the particle is expressed by an equation of motion along a time series. The processor calculates using
In the elastic force calculation step, based on a spring-mass model representing the elastic structure stored in the memory, a bending spring force and an expansion spring force acting on each mass as the elastic force of the elastic structure are processed in the processing device. There is calculated,
In the acting force calculation step, using the position data of the mass point connecting line connecting the mass points representing the elastic structure stored in the memory and the thickness data of the elastic structure, the mass point connecting line segment and the obtains the relative position of the particles, the action force corresponding to said relative position is said processing unit calculates,
Wherein the mass displacement calculating step, the elastic force calculated in the elastic force calculation step acting respectively on the mass point, based on said action force calculated Oite the action force calculation step, time mass displacement representing the elastic structure The processor calculates using the equation of motion along the sequence ,
In the display step, based on the particle displacement calculated in the particle displacement calculation step and the mass point displacement calculated in the mass point displacement calculation step, a time series of the behavior of the particles and the elastic structure by the display device The behavior analysis method of the behavior analysis device, characterized in that the processing device controls the display .
前記作用力計算ステップにおいて、In the acting force calculation step,
前記弾性構造物を表す質点を中心として、前記弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、該質点粒子と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた挙動解析装置の作用力を前記処理装置が計算することを特徴とする請求項5記載の挙動解析装置の挙動解析方法。Centering on a mass point representing the elastic structure, a mass particle having a radius of 1/2 of the thickness of the elastic structure is defined, a relative position between the mass particle and the particle is obtained, and the relative position is determined. 6. The behavior analysis method of the behavior analysis apparatus according to claim 5, wherein the processing device calculates an acting force of the behavior analysis apparatus.
2次元断面内の粒子および弾性構造物の挙動計算を行う場合において、When calculating the behavior of particles and elastic structures in a two-dimensional section,
前記処理装置は、前記弾性構造物の奥行き方向の長さを前記粒子の代表粒径と同じと定義することを特徴とする請求項5項記載の挙動解析装置の挙動解析方法。6. The behavior analysis method of the behavior analysis apparatus according to claim 5, wherein the processing device defines the length of the elastic structure in the depth direction as the same as the representative particle size of the particles.
前記表示ステップにおいて、
前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義される円、円柱、又は球、および円、円柱、又は球を結ぶ線分により前記弾性構造物を前記表示装置に表示し、または前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義され連結された線分又は直方体により前記弾性構造物の表示を前記処理装置が制御することを特徴とする請求項5項記載の挙動解析装置の挙動解析方法
In the display step,
The elastic structure is displayed on the display device by a circle, a cylinder, or a sphere defined by the position of the mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure, and a line segment connecting the circle, the cylinder, or the sphere. Or the processing device controls display of the elastic structure by a line segment or a rectangular parallelepiped defined and connected by a position of a mass point representing the elastic structure and a thickness of the elastic structure. Item 6. A behavior analysis method of the behavior analysis apparatus according to Item 5 .
容器に内包された弾性構造物と粒子の挙動を表示装置に表示させる挙動解析方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
メモリに格納された粒子データを有する粒子に働く力として、各粒子に働く接触力および重力を含む合力を基に該粒子の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて処理装置が計算する粒子変位計算ステップと、
前記メモリに格納された前記弾性構造物を表すバネ−質点モデルに基づいて、前記弾性構造物の弾性力として各質点に働く曲げバネ力と伸縮バネ力を前記処理装置が計算する弾性力計算ステップと、
前記メモリに格納された前記弾性構造物を表す各質点を結ぶ質点連結線分の位置データと前記弾性構造物の厚みデータとを用いて、前記質点連結線分と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた作用力を前記処理装置が計算する作用力計算ステップと、
質点にそれぞれ働く前記弾性力計算ステップにおいて算出された弾性力、前記作用力計算ステップにおいて算出された作用力に基づき、前記弾性構造物を表す質点の変位を時間系列に沿って運動方程式を用いて前記処理装置が計算する質点変位計算ステップと、
前記粒子変位計算ステップによって算出された粒子の変位と前記質点変位計算ステップによって算出された質点の変位とを基に、表示装置による前記粒子と前記弾性構造物の挙動の時間系列の表示を前記処理装置が制御する表示ステップと、
を有することを特徴とする挙動解析方法をコンピュータに実行させるプログラム。
In a program for causing a computer to execute a behavior analysis method for displaying on a display device the behavior of an elastic structure and particles contained in a container,
Based on the resultant force including contact force and gravity acting on each particle as the force acting on the particle having particle data stored in the memory, the processor calculates the displacement of the particle along the time series using the equation of motion. A particle displacement calculation step;
An elastic force calculation step in which the processing device calculates a bending spring force and an elastic spring force acting on each mass point as an elastic force of the elastic structure based on a spring-mass model representing the elastic structure stored in the memory. When,
The relative position between the mass point connecting line segment and the particle is obtained using the position data of the mass point connecting line segment connecting the mass points representing the elastic structure stored in the memory and the thickness data of the elastic structure. An action force calculating step in which the processing device calculates an action force according to the relative position ;
Elastic force calculated in the elastic force calculation step acting respectively on the mass point, based on the acting force calculated Oite the acting force calculation step, the equations of motion along the displacement time series of mass representing the elastic structure A mass displacement calculating step that the processing device calculates using ,
Based on the particle displacement calculated in the particle displacement calculation step and the mass point displacement calculated in the mass point displacement calculation step, the processing displays the time series display of the behavior of the particles and the elastic structure on the display device. A display step controlled by the device ;
A program for causing a computer to execute a behavior analysis method characterized by comprising:
前記作用力計算ステップにおいて、In the acting force calculation step,
前記弾性構造物を表す質点を中心として、前記弾性構造体の厚みの1/2を半径とする質点粒子を定義し、該質点粒子と前記粒子との相対位置を求め、該相対位置に応じた挙動解析装置の用力を前記処理装置が計算することを特徴とする請求項9記載の挙動解析方法をコンピュータに実行させるプログラム。Centering on a mass point representing the elastic structure, a mass particle having a radius of 1/2 of the thickness of the elastic structure is defined, a relative position between the mass particle and the particle is obtained, and the relative position is determined. The program for causing a computer to execute the behavior analysis method according to claim 9, wherein the processing device calculates the utility of the behavior analysis device.
2次元断面内の粒子および弾性構造物の挙動計算を行う場合において、When calculating the behavior of particles and elastic structures in a two-dimensional section,
前記処理装置は、前記弾性構造物の奥行き方向の長さを前記粒子の代表粒径と同じと定The processing apparatus determines that the length of the elastic structure in the depth direction is the same as the representative particle size of the particles. 義することを特徴とする請求項9項記載の挙動解析方法をコンピュータに実行させるプログラム。The program which makes a computer perform the behavioral analysis method of Claim 9 characterized by the above-mentioned.
前記表示ステップにおいて、
前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義される円、円柱、又は球、および円、円柱、又は球を結ぶ線分により前記弾性構造物を前記表示装置に表示し、または前記弾性構造物を表す質点の位置と前記弾性構造物の厚みとにより定義され連結された線分又は直方体により前記弾性構造物の表示を前記処理装置が制御することを特徴とする請求項9項記載の挙動解析方法をコンピュータに実行させるプログラム
In the display step,
The elastic structure is displayed on the display device by a circle, a cylinder, or a sphere defined by the position of the mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure, and a line segment connecting the circle, the cylinder, or the sphere. Or the processing device controls the display of the elastic structure by a line segment or a rectangular parallelepiped defined and connected by the position of the mass point representing the elastic structure and the thickness of the elastic structure. A program for causing a computer to execute the behavior analysis method according to Item 9 .
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