JP6544005B2 - Method for creating approximate model of structure, device for creating approximate model for structure, and program - Google Patents

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Description

本発明は、構造体に関する複数の入力値と複数の出力値の関係を表す近似モデルを作成する構造体の近似モデル作成方法、構造体の近似モデル作成装置、およびプログラムに関し、特に、近似モデルの精度が高く、かつ計算量および計算時間を減らすことができる構造体の近似モデル作成方法、構造体の近似モデル作成装置、およびプログラムに関する。   The present invention relates to a method of creating an approximate model of a structure that creates an approximate model representing the relationship between a plurality of input values and a plurality of output values relating to a structure, an approximation model creating apparatus of the structure, and a program. The present invention relates to a method for creating an approximate model of a structure with high accuracy and capable of reducing the amount of calculation and calculation time, an approximate model generating device for a structure, and a program.

シミュレーションでは、所定の設計因子、設計変数に対する応答、設計変数に対する特性値(目的関数)を算出することができる。また、最適化では所望の特性値を得るための設計変数の値を算出することができる。
シミュレーションでは、構造体および構造体を構成する材料の設計変数を入力値(入力パラメータ)とし、構造体および構造体を構成する材料のうち複数の特性値(目的関数)を出力値(出力パラメータ)として、設計変数と目的関数の関係を表す近似モデルが作成されている。なお、近似モデルにかえて応答曲面を作成することもなされている。
複数の特性値(目的関数)を対象とする多目的最適化では、特性値の間にトレードオフ関係が存在することが少なくないため、近似モデルの精度によっては、実計算値に対して近似予測値との乖離が大きくなることがある。そこで、シミュレーションの手法に関し、種々のものが提案されている(特許文献1、2参照)。
In the simulation, predetermined design factors, responses to design variables, and characteristic values (objective functions) for design variables can be calculated. In optimization, values of design variables for obtaining desired characteristic values can be calculated.
In the simulation, the design variable of the structure and the material constituting the structure is used as an input value (input parameter), and a plurality of characteristic values (objective functions) of the material constituting the structure and the structure are output values (output parameter) An approximate model that represents the relationship between design variables and an objective function has been created. It is also possible to create a response surface instead of an approximate model.
In multi-objective optimization that targets multiple characteristic values (objective functions), a trade-off relationship often exists between the characteristic values, so depending on the accuracy of the approximation model, an approximate predicted value may be calculated with respect to the actual calculated value. There may be a large gap between the two. Therefore, various methods have been proposed for simulation methods (see Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、応答曲面を目的関数(出力値)に基づいて分割し、各々においてサンプリング計算を追加しながら応答曲面を逐次的に更新することにより、応答曲面の精度を向上させて最適化計算を行う方法が記載されている。   In Patent Document 1, the response surface is divided based on an objective function (output value), and the accuracy of the response surface is improved and optimized by sequentially updating the response surface while adding a sampling calculation in each. It describes how to do the calculation.

特許文献2には、遺伝的アルゴリズム等の確率論的な方法を使用して第1の最適化計算を行い、その結果から設計変数の範囲を絞り、第1の最適化計算で使用される設計変数の水準よりも狭い水準を使用して第2の最適化計算を行う手法が記載されている。特許文献2では、十分に広い水準を設定してランダムサンプリングを行い、この結果から、応答曲面関数を作成し、応答曲面関数を用いて遺伝的アルゴリズムによる最適化を実施している。   In Patent Document 2, a first optimization calculation is performed using a probabilistic method such as a genetic algorithm, and from the result, the range of design variables is narrowed, and the design used in the first optimization calculation is performed. A technique is described to perform the second optimization calculation using a level narrower than the level of the variable. In patent document 2, a sufficiently wide level is set and random sampling is performed, a response surface function is created from this result, and optimization by a genetic algorithm is performed using a response surface function.

特開2011−103036号公報JP, 2011-103036, A 特開2013−242662号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-242662

特許文献1では、収束条件を満足するまでサンプリング計算を繰り返すため、収束条件を厳しくすると非常に時間が掛かるという問題点がある。
特許文献2においては、十分に広い水準にて実施しても、ランダムサンプリングでは設計変数空間で見た場合、組合せに偏りが出る可能性がある。また、ラテンハイパーキューブのように設計変数空間上に均一に分散させたサンプリング手法を用いた場合、サンプリング数が少ないと設計変数空間上における点と点の間隔が大きくなり、特性値空間上での点と点との間の中に特性のピークが隠れてしまう、すなわち、解の多峰性が表現できない可能性が高い。そのため、応答曲面関数によって設計変数空間全体の傾向を精度良く表現できず、目的特性を改善する設計変数およびその値が精度良く導出できない可能性がある。一方、応答曲面関数の精度を向上させるために設計変数空間上でのサンプリング数を増やすと膨大な計算量になってしまう。このように前記特許文献1および特許文献2のいずれにおいても、設計変数空間全体から特性値空間において重要な領域を精度良く判定し、算出される最適解の近似精度を向上させようとすると膨大な計算量を有することが問題であった。
In patent document 1, since sampling calculation is repeated until convergence conditions are satisfied, when convergence conditions are made severe, there exists a problem that very time is required.
In Patent Document 2, even if implemented at a sufficiently wide level, random sampling may cause a bias in combination when viewed in a design variable space. In addition, in the case of using a sampling method uniformly distributed on the design variable space as in the Latin hypercube, if the sampling number is small, the distance between the points on the design variable space becomes large, and the characteristic value space There is a high possibility that the characteristic peaks are hidden between the points, that is, the multimodality of the solution can not be expressed. Therefore, the response surface function can not accurately represent the tendency of the entire design variable space, and there is a possibility that the design variable and the value thereof for improving the target characteristic can not be accurately derived. On the other hand, if the number of samplings in the design variable space is increased in order to improve the accuracy of the response surface function, the amount of calculation becomes enormous. As described above, in any of Patent Document 1 and Patent Document 2, if it is attempted to accurately determine an important region in the characteristic value space from the entire design variable space and try to improve the approximation accuracy of the calculated optimal solution It was a problem to have computational complexity.

本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、近似モデルの精度が高く、かつ計算量および計算時間を減らすことができる構造体の近似モデル作成方法、構造体の近似モデル作成装置、およびプログラムを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems based on the prior art, and to create an approximate model of a structure, which has high accuracy of the approximate model and can reduce the calculation amount and time. An apparatus and a program are provided.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち設計変数として定められた複数の入力パラメータと、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち特性値として定められた複数の出力パラメータとの2種類のデータを対象とした構造体の近似モデルの作成方法であって、複数種の設計変数および各設計変数の定義域、ならび複数種の特性値を設定する第1の工程と、複数種の設計変数と複数種の特性値との間の非線形応答関係を定める第2の工程と、第2の工程で定めた非線形応答関係を用いて、複数種の設計変数の値と特性値で構成される特性値空間での出力値を計算する第3の工程と、特性値空間の少なくとも1つの出力値を設定し、設定された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値を取得する第4の工程と、追加出力値と第3の工程で得られた出力値とを用いて特性値を目的関数として、近似モデルを作成する第5の工程と、近似モデルを用いて、多目的最適化計算を実施する第6の工程とを有することを特徴とする構造体の近似モデルの作成方法を提供するものである。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a structure and a plurality of input parameters defined as design variables out of parameters defining a material constituting the structure, a structure and a structure A method of creating an approximate model of a structure targeting two types of data of a plurality of output parameters defined as characteristic values among parameters defining a material to be configured, the plurality of design variables and each design variable , And a second step of determining a non-linear response relation between the plurality of design variables and the plurality of characteristic values, and a second step of setting the plurality of characteristic values. The third step of calculating the output value in the characteristic value space configured of the values of the plurality of design variables and the characteristic value using the determined non-linear response relationship, and at least one output value of the characteristic value space are set And set out Perturbs the input parameter value in the value, sets a plurality of input parameter values, and obtains the additional output value, and the characteristic using the additional output value and the output value obtained in the third process. A method of creating an approximate model of a structure, comprising: a fifth step of creating an approximate model using values as an objective function; and a sixth step of performing multi-objective optimization calculation using the approximate model. To provide

第4の工程の追加出力値を取得する工程は、特性値空間において、出力値が疎の領域を求めて、疎の領域から出力値を選択し、選択された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値を取得することが好ましい。
また、第4の工程で設定される出力値は、第1の工程で特性値空間に基準値を設定し、基準値に対して大きいもしくは小さい領域にある出力値、または基準値に対して予め定められた距離の領域にある出力値から設定されることを設定することが好ましい。
The step of obtaining the additional output value of the fourth step determines an area having a sparse output value in the characteristic value space, selects an output value from the sparse area, and perturbs an input parameter value at the selected output value. Preferably, a plurality of input parameter values are set to obtain additional output values.
Also, for the output value set in the fourth step, a reference value is set in the characteristic value space in the first step, and an output value in a region larger or smaller than the reference value or a reference value is previously set. It is preferable to set to be set from the output value in the area of the defined distance.

また、第5の工程と第6の工程との間に、第5の工程で作成した近似モデルに、追加出力値と特性値空間の出力値を用いて検証計算を行い、検証計算の結果が所定の判定条件を満たす場合には、第6の工程で多目的最適化計算を実施し、検証の結果が所定の判定条件を満たさない場合には、第4の工程において、別の追加出力値を取得し、第5の工程で、別の追加出力値を用いて近似モデルを更新することが好ましい。
また、第6の工程の後に、第6の工程の多目的最適化計算を実施して得られたパレート解を用いて近似モデルの誤差を検証するための実計算を行う工程を有し、実計算の結果が所定の判定条件を満たす場合には、第6の工程で得られた多目的最適化計算を実施して得られたパレート解を最終的なパレート解とし、実計算の結果が所定の判定条件を満たさない場合には、第4の工程において、別の追加出力値を取得し、第5の工程で、別の追加出力値を用いて近似モデルを更新することが好ましい。
In addition, between the fifth and sixth steps, verification calculation is performed on the approximate model created in the fifth step using the additional output value and the output value of the characteristic value space, and the result of the verification calculation is If the predetermined determination condition is satisfied, multi-objective optimization calculation is performed in the sixth step, and if the verification result does not satisfy the predetermined determination condition, another additional output value is calculated in the fourth step. Preferably, in the fifth step, the approximation model is updated with another additional output value.
In addition, after the sixth step, there is a step of performing actual calculation for verifying the error of the approximate model using the Pareto solution obtained by performing the multi-objective optimization calculation of the sixth step, and performing the actual calculation If the result of the condition satisfies the predetermined judgment condition, the Pareto solution obtained by carrying out the multi-objective optimization calculation obtained in the sixth step is regarded as the final Pareto solution, and the actual calculation result is the predetermined judgment If the condition is not satisfied, it is preferable to acquire another additional output value in the fourth step and update the approximate model with the other additional output value in the fifth step.

例えば、設計変数は、タイヤの形状または構造を変化させる、少なくとも1つのパラメータであり、特性値は、タイヤの物理特性値の少なくとも1つであり、多目的最適化計算により、タイヤの物理量が算出される。   For example, the design variable is at least one parameter that changes the shape or structure of the tire, the characteristic value is at least one of the physical property values of the tire, and the physical quantity of the tire is calculated by multipurpose optimization calculation. Ru.

本発明の第2の態様は、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち設計変数として定められた複数の入力パラメータと、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち特性値として定められた複数の出力パラメータとの2種類のデータを対象とした構造体の近似モデルの作成装置であって、複数種の設計変数および各設計変数の定義域、ならび複数種の特性値を設定し、複数種の設計変数と複数種の特性値との間の非線形応答関係を定める条件設定部と、非線形応答関係を用いて、複数種の設計変数の値と特性値で構成される特性値空間での出力値を計算し、特性値空間の少なくとも1つの出力値を設定し、設定された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値を取得し、追加出力値と特性値空間の出力値とを用いて特性値を目的関数として、近似モデルを作成し、作成した近似モデルを用いて、多目的最適化計算を実施する演算部と、パレート解を抽出するパレート解探索部とを有することを特徴とする構造体の近似モデルの作成装置を提供するものである。   According to a second aspect of the present invention, a plurality of input parameters defined as design variables among the parameters defining the structure and the material constituting the structure, and the parameters defining the material constituting the structure and the structure are described. An apparatus for creating an approximate model of a structure for two types of data with a plurality of output parameters defined as characteristic values, comprising a plurality of design variables and domains of each design variable, and a plurality of types A condition setting unit that sets characteristic values and determines a non-linear response relation between multiple design variables and multiple property values, and is composed of values and characteristic values of multiple design variables using the non-linear response relation Calculating output values in the characteristic value space to be set, setting at least one output value in the characteristic value space, perturbing input parameter values at the set output values, and setting a plurality of input parameter values An operation of acquiring an additional output value, creating an approximate model using the additional output value and the output value of the characteristic value space as an objective function, and using the created approximate model, performing multi-objective optimization calculation And an Pareto solution search unit for extracting a Pareto solution.

演算部は、特性値空間において、出力値が疎の領域を求めて、疎の領域から出力値を選択し、選択された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値を取得することが好ましい。
条件設定部に特性値空間に基準値を設定し、設定される出力値は、第1の工程で特性値空間に基準値を設定し、基準値に対して大きいもしくは小さい領域にある出力値、または基準値に対して予め定められた距離の領域にある出力値から設定されることが好ましい。
The operation unit obtains an area having a sparse output value in the characteristic value space, selects an output value from the sparse area, perturbs an input parameter value at the selected output value, and sets a plurality of input parameter values. And preferably obtain additional output values.
Set the reference value in the characteristic value space in the condition setting unit, set the reference value in the characteristic value space in the first step, and set the output value in a region larger or smaller than the reference value Alternatively, it is preferable to set from an output value in an area of a predetermined distance with respect to the reference value.

演算部に、近似モデルに追加出力値と特性値空間の出力値を用いて検証計算を行わせ、検証計算の結果が所定の判定条件を満たす場合には、演算部で多目的最適化計算を実施させ、パレート解探索部でパレート解を抽出することが好ましい。一方、検証の結果が所定の判定条件を満たさない場合には、演算部に別の追加出力値を取得させて、別の追加出力値を用いて近似モデルを更新させる制御部を有することが好ましい。
演算部に、多目的最適化計算を実施して得られたパレート解を用いて近似モデルの誤差を検証するための実計算を行わせ、実計算の結果が所定の判定条件を満たす場合には、多目的最適化計算を実施して得られたパレート解を最終的なパレート解とし、実計算の結果が所定の判定条件を満たさない場合には、演算部に別の追加出力値を取得させ、別の追加出力値を用いて近似モデルを更新させる制御部を有することが好ましい。
Make the operation unit perform the verification calculation using the additional model and the output value of the characteristic value space in the approximate model, and if the result of the verification calculation satisfies the predetermined judgment condition, perform the multi-objective optimization calculation in the operation unit Preferably, the Pareto solution search unit extracts the Pareto solution. On the other hand, when the verification result does not satisfy the predetermined determination condition, it is preferable to have a control unit that causes the operation unit to acquire another additional output value and update the approximate model using another additional output value. .
When the operation unit performs actual calculation for verifying the error of the approximate model using the Pareto solution obtained by performing multi-objective optimization calculation, and the result of the actual calculation satisfies a predetermined determination condition, The Pareto solution obtained by carrying out multi-objective optimization calculation is taken as the final Pareto solution, and if the result of the actual calculation does not satisfy the predetermined judgment condition, the operation unit is made to acquire another additional output value. It is preferable to have a control unit that updates the approximate model using the additional output value of.

例えば、設計変数は、タイヤの形状または構造を変化させる、少なくとも1つのパラメータであり、特性値は、タイヤの物理特性値の少なくとも1つであり、多目的最適化計算により、タイヤの物理量が算出される。
本発明の第3の態様は、本発明の第1の態様の構造体の近似モデルの作成方法の各工程を手順としてコンピュータに実行させるためのプログラムを提供するものである。
For example, the design variable is at least one parameter that changes the shape or structure of the tire, the characteristic value is at least one of the physical property values of the tire, and the physical quantity of the tire is calculated by multipurpose optimization calculation. Ru.
A third aspect of the present invention provides a program for causing a computer to execute each step of the method for creating an approximate model of a structure of the first aspect of the present invention as a procedure.

本発明によれば、構造体の近似モデルの精度を高くすることができ、かつ計算量および計算時間を減らすことができる。   According to the present invention, the accuracy of an approximate model of a structure can be increased, and the amount of calculation and calculation time can be reduced.

本発明の実施形態の構造体の近似モデル作成方法に利用される構造体の近似モデル作成装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the approximate model production apparatus of the structure utilized for the approximate model production method of the structure of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の構造体の近似モデル作成方法の第1の例を工程順に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st example of the approximation model creation method of the structure of embodiment of this invention to process order. (a)は、設計変数の一例を示すグラフであり、(b)は、特性値1と特性値2の関係を示すグラフであり、(c)は、設計変数値の変更方法を模式的に示すグラフである。(A) is a graph showing an example of a design variable, (b) is a graph showing the relationship between characteristic value 1 and characteristic value 2, (c) schematically shows how to change the design variable value FIG. (a)は、追加出力値の取得方法の第1の例を示すグラフであり、(b)は、追加出力値の取得方法の第2の例を示すグラフであり、(c)は、追加出力値の取得方法の第3の例を示すグラフである。(A) is a graph which shows the 1st example of acquisition method of additional output value, (b) is a graph which shows the 2nd example of acquisition method of additional output value, (c) is addition It is a graph which shows the 3rd example of the acquisition method of an output value. (a)は、基準点の設定方法の第1の例を示すグラフであり、(b)は、基準点の設定方法の第2の例を示すグラフであり、(c)は、基準点の設定方法の第3の例を示すグラフである。(A) is a graph showing a first example of setting method of reference point, (b) is a graph showing a second example of setting method of reference point, (c) is a graph of reference point It is a graph which shows the 3rd example of a setting method. 本発明の実施形態の構造体の近似モデル作成方法の第2の例を工程順に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd example of the approximation model creation method of the structure of embodiment of this invention to process order. 検証結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a verification result. 本発明の実施形態の構造体の近似モデル作成方法の第3の例を工程順に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 3rd example of the approximation model creation method of the structure of embodiment of this invention in order of a process. 誤差を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating an error. (a)は、実施例1の設計変数値の変更方法を模式的に示すグラフであり、(b)は、比較例2の設計変数値の変更方法を模式的に示すグラフである。(A) is a graph which shows typically the change method of the design variable value of Example 1, (b) is a graph which shows the change method of the design variable value of Comparative example 2 typically. (a)は、実施例1の設定点を示すグラフであり、(b)は、比較例1の設計点を示すグラフであり、(c)は、比較例2の設計点を示すグラフである。(A) is a graph showing a set point of Example 1, (b) is a graph showing a design point of Comparative Example 1, and (c) is a graph showing a design point of Comparative Example 2. . 実施例1、比較例1、2および基準例の特性値を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic value of Example 1, comparative examples 1 and 2, and a reference example.

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の構造体の近似モデル作成方法、構造体の近似モデル作成装置、および構造体の近似モデル作成方法をコンピュータ等で実行するためのプログラムを詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態の構造体の近似モデル作成方法に利用される構造体の近似モデル作成装置を示す模式図である。
本実施形態の構造体の近似モデル作成方法は、図1に示す構造体の近似モデル作成装置10が用いられる。以下、構造体の近似モデル作成装置10のことを、近似モデル作成装置10という。
近似モデル作成装置10は、コンピュータ等のハードウェアを用いて構成される。上述のように本発明の近似モデル作成方法には、図1に示す近似モデル作成装置10が用いられるが、近似モデル作成方法をコンピュータ等のハードウェアおよびソフトウェアを用いて実行することができれば近似モデル作成装置10に限定されるものではない。
In the following, based on the preferred embodiments shown in the attached drawings, a computer or the like for executing the method of creating an approximate model of a structure, an approximate model creating device of a structure, and a method of creating an approximate model of a structure according to the present invention. Explain the program in detail.
FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for creating an approximate model of a structure used in the method for creating an approximate model of a structure according to an embodiment of the present invention.
The approximate model creation device 10 of the structure shown in FIG. 1 is used as the approximate model creation method of the structure of the present embodiment. Hereinafter, the approximate model creating apparatus 10 for a structure is referred to as an approximate model creating apparatus 10.
The approximate model creating device 10 is configured using hardware such as a computer. As described above, although the approximate model creating apparatus 10 shown in FIG. 1 is used in the approximate model creating method of the present invention, the approximate model creating method can be executed using hardware and software such as a computer. It is not limited to the creation device 10.

本実施形態では、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち設計変数として定められた複数の入力パラメータと、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち特性値として定められた複数の出力パラメータの2種類のデータを組としたデータセットを対象としている。例えば、設計変数は、特性値空間(目的関数空間)で散布図等の可視化情報として表示される。   In this embodiment, a plurality of input parameters defined as design variables among the parameters defining the structure and the material constituting the structure, and the characteristic values among the parameters defining the structure and the material constituting the structure The target is a data set which is a set of two types of data of a plurality of defined output parameters. For example, the design variable is displayed as visualization information such as a scatter chart in a characteristic value space (objective function space).

近似モデル作成装置10は、処理部12と、入力部14と、表示部16とを有する。処理部12は、条件設定部20、モデル作成部22、演算部24、パレート解探索部26、メモリ28、表示制御部30および制御部32を有する。この他に図示はしないがROM等を有する。
処理部12は、制御部32により制御される。また、処理部12において条件設定部20、モデル作成部22、演算部24、パレート解探索部26はメモリ28に接続されており、条件設定部20、モデル作成部22、演算部24、およびパレート解探索部26のデータがメモリ28に記憶される。
以下に説明する構造体の近似モデルの作成方法において、処理部12の各部で種々の処理がなされる。以下の説明では制御部32により処理部12の各部で種々の処理がなされることの説明を省略しているが、各部の一連の処理は制御部32により制御される。メモリ28には、後述する各種の判定条件も記憶されている。制御部32がメモリ28から判定条件を読み出して、演算部24で得られた結果と比較し、判定結果に基づいて各部の動作を決定し、決定した動作に基づいて各部を動作させる。
The approximate model creating device 10 includes a processing unit 12, an input unit 14, and a display unit 16. The processing unit 12 includes a condition setting unit 20, a model creation unit 22, an operation unit 24, a Pareto solution search unit 26, a memory 28, a display control unit 30, and a control unit 32. Although not shown, it has a ROM and the like.
The processing unit 12 is controlled by the control unit 32. In the processing unit 12, the condition setting unit 20, the model creating unit 22, the calculating unit 24, and the Pareto solution searching unit 26 are connected to the memory 28, and the condition setting unit 20, the model creating unit 22, the calculating unit 24, and the Pareto The data of the solution search unit 26 is stored in the memory 28.
In the method of creating an approximate model of a structure to be described below, various processes are performed in each part of the processing unit 12. Although in the following description, the control unit 32 omits the description that the various processes are performed in the respective units of the processing unit 12, a series of processes of the respective units are controlled by the control unit 32. The memory 28 also stores various determination conditions described later. The control unit 32 reads the determination condition from the memory 28, compares it with the result obtained by the calculation unit 24, determines the operation of each unit based on the determination result, and operates each unit based on the determined operation.

入力部14は、マウスおよびキーボード等の各種情報をオペレータの指示により入力するための各種の入力デバイスである。表示部16は、例えば、近似モデル作成方法で得られた結果等を表示するものであり、公知の各種のディスプレイが用いられる。また、表示部16には各種情報を出力媒体に表示するためのプリンタ等のデバイスも含まれる。   The input unit 14 is a variety of input devices for inputting various information such as a mouse and a keyboard according to an instruction of the operator. The display unit 16 displays, for example, results obtained by the approximate model creating method, and various known displays may be used. The display unit 16 also includes a device such as a printer for displaying various information on an output medium.

近似モデル作成装置10は、ROM等に記憶されたプログラム(コンピュータソフトウェア)を、制御部32で実行することにより、条件設定部20、モデル作成部22、演算部24、およびパレート解探索部26の各部を機能的に形成する。近似モデル作成装置10は、上述のように、プログラムが実行されることで各部位が機能するコンピュータによって構成されてもよいし、各部位が専用回路で構成された専用装置であってもよい。   The approximate model creation device 10 executes a program (computer software) stored in the ROM or the like by the control unit 32 to obtain the condition setting unit 20, the model creation unit 22, the calculation unit 24, and the Pareto solution search unit 26. Functionally form each part. As described above, the approximate model creating device 10 may be configured by a computer in which each portion functions by executing a program, or may be a dedicated device in which each portion is configured by a dedicated circuit.

条件設定部20は、本実施形態の構造体の近似モデル作成方法により、パレート解を目的関数空間で散布図等の可視化情報として表示する際に必要な各種の条件、情報が入力され、設定する。各種の条件、情報は、入力部14を介して入力される。条件設定部20で設定する各種の条件、情報はメモリ28に記憶される。   The condition setting unit 20 receives and sets various conditions and information necessary for displaying the Pareto solution as visualization information such as a scatter diagram in the objective function space by the approximation model creating method of a structure according to the present embodiment. . Various conditions and information are input through the input unit 14. Various conditions and information set by the condition setting unit 20 are stored in the memory 28.

条件設定部20には、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち設計変数として定めた複数のパラメータが設定される。なお、設計変数のパラメータには、荷重および境界条件等のばらつき因子、ならびに製品の場合には、大きさおよび質量等の制約条件を設定してもよい。
また、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち特性値(目的関数)として定めた複数のパラメータが設定される。特性値には、コスト等の物理的および化学的な特性値以外の、構造体および構造体を構成する材料を評価する指標を用いてもよい。
構造体および構造体を構成する材料は、構造体単体ではなく、構造体を構成するパーツ、構造体のアッセンブリ形態等の構造体を含むシステム全体、またはその一部を対象としてもよい。
In the condition setting unit 20, a plurality of parameters defined as design variables among the parameters defining the structure and the material constituting the structure are set. As parameters of design variables, variation factors such as load and boundary conditions, and in the case of a product, constraint conditions such as size and mass may be set.
Further, among the parameters defining the structure and the material constituting the structure, a plurality of parameters defined as characteristic values (objective functions) are set. As the characteristic value, an index for evaluating a structure and materials constituting the structure may be used other than physical and chemical characteristic values such as cost.
The structural body and the material constituting the structural body may be a whole system including the structural body such as a part constituting the structural body, an assembly form of the structural body, or a part thereof instead of a single structural body.

条件設定部20に設定される複数種の特性値は、評価しようとする物理量、すなわち、目的関数である。目的関数は、性能として好ましい方向があり、値が大きくなる、小さくなる、または所定の値に近づく等がある。また、目的関数については、上述の好ましい方向以外に、好ましい方向とは反対の好ましくない方向もある。
構造体がタイヤである場合、特性値はタイヤの特性値である。この場合、特性値としては、タイヤ性能として評価しようとする物理量であり、例えば、操縦安定性の指標となるスリップ角ゼロ近傍における横力であるCP(コーナリングパワー)、乗心地性の指標となるタイヤの1次固有振動数、転動抵抗の指標となる転がり抵抗、操縦安定性の指標となる横ばね定数、耐摩耗性の指標となるタイヤトレッド部材の摩耗エネルギー、燃費性能等が挙げられる。これ以外に、タイヤの物理量の例として、形状および寸法値がある。形状としては、例えば、断面形状である。寸法値としては、例えば、タイヤの幅、タイヤの外径等である。タイヤの物理量の例として、形状または寸法値に加えて、たわみ量、接地圧分布、転がり抵抗およびコーナリング特性等がある。
The plurality of types of characteristic values set in the condition setting unit 20 are physical quantities to be evaluated, that is, an objective function. The objective function has a desirable direction for performance, and the value may increase, decrease, or approach a predetermined value. Also, with regard to the objective function, there is also an undesirable direction opposite to the preferred direction other than the preferred direction described above.
When the structure is a tire, the characteristic value is a characteristic value of the tire. In this case, the characteristic value is a physical quantity to be evaluated as tire performance, for example, CP (cornering power) which is a lateral force in the vicinity of zero slip angle serving as an indicator of steering stability, and an indicator of riding comfort. The primary natural frequency of the tire, the rolling resistance as an index of rolling resistance, the lateral spring constant as an index of steering stability, the wear energy of the tire tread member as an index of wear resistance, the fuel efficiency and the like can be mentioned. Besides these, there are shapes and dimensional values as examples of the physical quantity of the tire. The shape is, for example, a cross-sectional shape. The dimension value is, for example, the width of the tire, the outer diameter of the tire, or the like. As an example of the physical quantity of the tire, in addition to the shape or the dimension value, there are a deflection amount, a contact pressure distribution, a rolling resistance, a cornering characteristic and the like.

設計変数は、構造体の形状、構造体の内部構造および材料特性等を規定するものである。タイヤの場合、設計変数は、タイヤの材料挙動、タイヤの形状、タイヤの断面形状、タイヤの固有振動モードおよびタイヤの構造のうち、複数のパラメータである。設計変数としては、例えば、タイヤのトレッド部におけるクラウン形状を規定する曲率半径、タイヤ内部構造を規定するタイヤのベルト幅寸法等が挙げられる。これ以外にも、例えば、トレッド部における材料特性を規定するフィラー分散形状、およびフィラー体積率等が挙げられる。
制約条件は、目的関数の値を所定の範囲に制約したり、設計変数の値を所定の範囲に制約するための条件である。
また、構造体がタイヤである場合、タイヤの負荷荷重、タイヤの転動速度を初めとする走行条件、タイヤが走行する路面条件、例えば、凹凸形状、摩擦係数等、車両の走行シミュレーションに用いるための車両諸元の情報等が設定される。
The design variables define the shape of the structure, the internal structure of the structure, material characteristics, and the like. In the case of a tire, the design variables are parameters of the material behavior of the tire, the shape of the tire, the cross-sectional shape of the tire, the natural vibration mode of the tire and the structure of the tire. Examples of design variables include a radius of curvature that defines a crown shape in a tread portion of a tire, and a belt width dimension of a tire that defines an internal structure of the tire. In addition to this, for example, a filler dispersion shape, a filler volume ratio, and the like which define material characteristics in the tread portion may be mentioned.
The constraint condition is a condition for constraining the value of the objective function to a predetermined range or constraining the value of the design variable to a predetermined range.
When the structure is a tire, load load of the tire, traveling conditions including the rolling speed of the tire, road surface conditions on which the tire travels, for example, uneven shape, coefficient of friction, etc. Information on vehicle specifications of the vehicle is set.

また、条件設定部20に、複数種の設計変数と複数種の特性値との間の非線形応答関係を定めるための情報が設定される。この非線形応答関係には、例えば、FEM等の数値シミュレーション、理論式等が含まれる。
条件設定部20では、非線形応答関係により生成するモデル、そのモデルの境界条件、FEM等の数値シミュレーションする場合には、そのシミュレーション条件、シミュレーションにおける制約条件を設定する。更には、パレート解を得るための最適化条件、例えば、パレート解探索のための条件等を設定する。
Further, in the condition setting unit 20, information for setting a non-linear response relationship between a plurality of types of design variables and a plurality of types of characteristic values is set. This non-linear response relation includes, for example, numerical simulation such as FEM, theoretical formula and the like.
The condition setting unit 20 sets a simulation condition and a constraint condition in the simulation when performing numerical simulation such as a model generated by a non-linear response relationship, a boundary condition of the model, and FEM. Furthermore, optimization conditions for obtaining a Pareto solution, for example, conditions for Pareto solution search are set.

パレート解探索のための条件は、パレート解を探索するための手法、パレート解探索における各種条件である。本実施形態では、例えば、パレート解を探索するための手法として、遺伝的アルゴリズム(GA)を用いることができる。一般に、特性値(目的関数)の増大と共に、遺伝的アルゴリズムの探索能力が低下することが知られている。それを解決する方法の一つが、個体数を増加させる方法である。
これ以外に、条件設定部20に設計変数の定義域を設定する。設計変数の定義域は、離散的な水準値でも、定数であってもよい。なお、複数種の設計変数があるため、全ての設計変数に対して、それぞれに離散的な水準値を設定し、残りの設計変数については定義域を定数として、設計変数の組合せをコンピュータが変更しながら特性値を算出し、後述するパレート解の抽出を行ってもよい。
The conditions for the Pareto solution search are a method for searching the Pareto solution and various conditions in the Pareto solution search. In the present embodiment, for example, a genetic algorithm (GA) can be used as a method for searching for a Pareto solution. Generally, it is known that the search capability of the genetic algorithm decreases as the characteristic value (objective function) increases. One way to solve it is to increase the number of individuals.
In addition to this, the domain of design variables is set in the condition setting unit 20. The domain of the design variable may be a discrete level value or a constant. Since there are multiple types of design variables, discrete level values are set for all design variables, and for the remaining design variables, the computer changes the combination of design variables with the domain as a constant. The characteristic value may be calculated while extracting the Pareto solution described later.

設計変数は、例えば、ラテンハイパーキューブ法(ラテン超方格法)を用いて、その値、例えば、設計値が条件設定部20により設定される。ラテンハイパーキューブ法は設計変数空間を離散的に満遍なく網羅するサンプル手法である。このため、設計変数空間において満遍なく設計値を設定することができる。ラテンハイパーキューブ法以外に、例えば、直交表、モンテカルロ法等を用いて設計変数の値を設定することもできる。
なお、複数種の設計変数があるため、一部の設計変数に対して、それぞれに離散的な水準値を設定し、残りの設計変数における定義域を定数として、後述するパレート解の抽出を行ってもよい。
多目的最適化計算に関しては、入力変数と出力変数の非線形関係(応答曲面)を用いて逐次的に探索する手法および最適化アルゴリズムに従い入力変数を変化させながら出力値を算出して探索する手法のどちらを用いてもよい。
For example, the design variable is set by the condition setting unit 20 using, for example, the Latin hypercube method (Latin hypersquare method). The Latin hypercube method is a sample method that covers design variable space discretely and evenly. Therefore, design values can be set uniformly in the design variable space. In addition to the Latin hypercube method, for example, an orthogonal array, a Monte Carlo method, or the like can be used to set the values of design variables.
Since there are multiple types of design variables, discrete level values are set for some of the design variables, and the Pareto solution to be described later is extracted using the domain of the remaining design variables as a constant. May be
With regard to multi-objective optimization calculation, whichever of the method of sequentially searching using non-linear relation (response surface) of input variables and output variables, and the method of calculating and searching output values while changing input variables according to optimization algorithm May be used.

モデル作成部22は、設定された非線形応答関係に基づいて、各種の計算モデルを作成するものである。非線形応答関係は、上述のようにFEM等の数値シミュレーションが含まれており、この場合、モデル作成部22で、設計変数を表わす設計パラメータ、特性値を表わす特性値パラメータに応じたメッシュモデルが生成される。また、理論式等の場合にも、設計パラメータ、特性値パラメータに応じた理論式等が作成される。なお、構造体がタイヤの場合には、タイヤモデルが作成される。演算部24でタイヤモデルを用いてシミュレーション演算がなされる。   The model creating unit 22 creates various calculation models based on the set non-linear response relation. The non-linear response relationship includes the numerical simulation such as FEM as described above. In this case, the model creating unit 22 generates a mesh model according to design parameters representing design variables and characteristic value parameters representing characteristic values. Be done. Further, also in the case of a theoretical formula etc., a theoretical formula etc. corresponding to the design parameter and the characteristic value parameter is created. When the structure is a tire, a tire model is created. The computing unit 24 performs a simulation operation using the tire model.

なお、モデル作成部22で作成されるタイヤモデルは、条件設定部20で設定された各種類の設計パラメータを用いて作成されるが、タイヤモデルの作成には公知の作成方法を用いることができる。なお、タイヤモデルは、少なくとも、このタイヤモデルを転動させる対象である路面モデルも併せて生成する。また、タイヤが装着されるリム、ホイール、およびタイヤ回転軸を再現するものをタイヤモデルとしてもよい。また、必要に応じて、タイヤが装着される車両を再現するモデルをタイヤモデルに組み込んでもよい。この際、タイヤモデル、リムモデル、ホイールモデル、およびタイヤ回転軸モデルを、予め設定された境界条件に基づいて一体化したモデルを作成することもできる。
また、解析に用いるタイヤモデルの形態は、特に限定されるものではなく、溝のないスムースタイヤでも主溝のみのものでもパターン付きであってもよい。
Although the tire model created by the model creating unit 22 is created using the design parameters of each type set by the condition setting unit 20, a known creation method can be used to create the tire model. . The tire model also generates at least a road surface model to be rolled on the tire model. Also, a tire model may be used to reproduce the rim on which the tire is mounted, the wheel, and the tire rotation axis. In addition, if necessary, a model that reproduces a vehicle on which the tire is mounted may be incorporated into the tire model. At this time, it is also possible to create a model in which a tire model, a rim model, a wheel model, and a tire rotation axis model are integrated based on preset boundary conditions.
Further, the form of the tire model used for the analysis is not particularly limited, and may be a smooth tire without a groove, only a main groove, or a pattern.

なお、モデル作成部22で作成されるタイヤモデルは、条件設定部20で設定された各種類の設計パラメータを用いて作成されるが、タイヤモデルの作成には公知の作成方法を用いることができる。
例えば、タイヤを複数の節点で構成される有限個の要素に分割して、タイヤモデルを作成する。粘弾性体として解析モデル化してもよいし、さらには剛体として解析モデル化してもよい。
タイヤモデルを構成する要素は、例えば、2次元平面では四辺形要素、3次元体では四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素、三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素、面要素等のコンピュータで解析可能な要素とする。このようにして分割された要素は、解析の過程においては、3次元モデルでは3次元座標を用いて、2次元モデルでは2次元座標を用いて逐一特定される。
Although the tire model created by the model creating unit 22 is created using the design parameters of each type set by the condition setting unit 20, a known creation method can be used to create the tire model. .
For example, a tire model is created by dividing a tire into a finite number of elements composed of a plurality of nodes. Analysis modeling may be performed as a viscoelastic body, and further analysis modeling may be performed as a rigid body.
Elements constituting the tire model are, for example, a quadrilateral element in a two-dimensional plane, a solid element such as a tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, a hexahedral solid element in a three-dimensional body, a shell such as a triangular shell element or a square shell element It is a computer-analyzable element such as an element or a plane element. Elements divided in this manner are identified one by one in the process of analysis using three-dimensional coordinates in the three-dimensional model and two-dimensional coordinates in the two-dimensional model.

これら各モデルは数値計算可能な離散化モデルであればよく、例えば、公知の有限要素法(FEM)に用いるための有限要素モデル等であればよい。なお、タイヤモデルを用いて、例えば、タイヤウエット性能を初めとするタイヤ性能を最適化するタイヤ設計案を求める場合等、路面モデルとタイヤモデルの他に、路面上に存在する介在物を再現するモデルを生成しておけばよい。例えば、介在物モデルとして、路面上の水、雪、泥、砂、砂利および氷等を再現する各種モデルを、数値計算可能な離散化モデルで生成しておけばよい。なお、路面モデルも、表面が平坦な路面を再現するモデルに限らず、必要に応じて、表面に凹凸を有する路面形状を再現するモデルであってもよい。   Each of these models may be a discrete model capable of numerical calculation, for example, a finite element model for use in a known finite element method (FEM) or the like. In addition to the road surface model and the tire model, inclusions present on the road surface are reproduced, for example, when obtaining a tire design plan that optimizes tire performance such as tire wet performance using a tire model. You just have to generate a model. For example, various models that reproduce water, snow, mud, sand, gravel, ice and the like on the road surface may be generated as an inclusion model using a discrete model that can be numerically calculated. Note that the road surface model is not limited to a model that reproduces a road surface having a flat surface, but may be a model that reproduces a road surface shape having irregularities on the surface as needed.

演算部24は、モデル作成部22で作成された各種のモデルを用いて特性値を算出するものである。これにより、設計変数に対する特性値(出力値)が得られる。得られた特性値(出力値)は、メモリ28に記憶される。演算部24は、例えば、公知の有限要素ソルバーによるサブルーチンを実行することで機能するものである。
また、演算部24は、非線形応答関係を用いて、複数種の設計変数の値と特性値で構成される特性値空間での出力値(特性値)を計算する。そして、特性値で構成される特性値空間内で、少なくとも1つの出力値を設定し、設定された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値(追加サンプリング点)を取得し、追加出力値と特性値空間の出力値とを用いて、出力値である特性値を目的関数として、近似モデルを作成するものでもある。さらに、演算部24は、作成した近似モデルを用いて、多目的最適化計算を実施するものである。
上述の近似モデル(メタモデル)は、入出力の関係を近似する数学的モデルのことであり、パラメータを調整することにより、様々な入出力関係を近似できるものである。上述の近似モデルには、例えば、多項式モデル、クリギング、ニューラルネットワークおよび動径基底関数等を用いることができる。
The calculation unit 24 calculates the characteristic value using the various models created by the model creation unit 22. Thereby, characteristic values (output values) for design variables can be obtained. The obtained characteristic value (output value) is stored in the memory 28. The operation unit 24 functions by executing a subroutine based on, for example, a known finite element solver.
In addition, the calculation unit 24 calculates an output value (characteristic value) in a characteristic value space configured by values of a plurality of kinds of design variables and a characteristic value using a non-linear response relation. Then, at least one output value is set in the characteristic value space configured by the characteristic values, the input parameter value at the set output value is perturbed to set a plurality of input parameter values, and the additional output value ( An additional model is obtained by obtaining the additional sampling point) and using the additional output value and the output value in the characteristic value space, with the characteristic value being the output value as the objective function. Furthermore, the calculation unit 24 performs multi-objective optimization calculation using the created approximate model.
The above-mentioned approximate model (meta-model) is a mathematical model that approximates the input / output relationship, and various input / output relationships can be approximated by adjusting the parameters. For example, polynomial models, kriging, neural networks, radial basis functions, and the like can be used as the above-described approximate models.

演算部24は、近似モデルに追加出力値と特性値空間の出力値を用いて交差検証等の検証計算を行うものでもある。
また、演算部24は、多目的最適化計算を実施して得られたパレート解を用いて、有限要素法を利用した実計算を実行させるものである。これ以外にも、演算部24は、近似モデルを用いることなく、有限要素法を用いて、設計変数と特性値の組合せで、特性値を算出するものである。
また、演算部24は、近似モデルを用いて多目的最適化計算を実施するものでもあり、多目的最適化計算結果からパレート解探索部26にて抽出したパレート解を用いて、規定した非線形関係を用いて実計算を実行させるものでもある。これ以外にも、演算部24は、近似モデルを用いることなく、有限要素法を用いて、設計変数と特性値の組合せで、特性値を算出するものでもある。多目的最適化計算手法としては、例えば進化計算手法の一つである遺伝的アルゴリズム(GA)を用いる。遺伝的アルゴリズムとしては、例えば、解集合を目的関数に沿って複数の領域に分割し、この分割した解集合毎に多目的GAを行うDRMOGA(Divided Range Multi-Objective GA)、NCGA(Neighborhood Cultivation GA),DCMOGA(Distributed Cooperation model of MOGA and SOGA)、NSGA(Non-dominated Sorting GA)、NSGA2(Non-dominated Sorting GA-II)、SPEAII(Strength Pareto Evolutionary Algorithm-II)法等の公知の方法を用いることができる。
The calculation unit 24 also performs verification calculation such as cross verification using the additional output value and the output value of the characteristic value space in the approximate model.
Moreover, the calculating part 24 performs real calculation using a finite element method using the Pareto solution obtained by implementing multi-objective optimization calculation. Besides this, the calculation unit 24 calculates the characteristic value by the combination of the design variable and the characteristic value using the finite element method without using the approximate model.
The operation unit 24 also performs multi-objective optimization calculation using an approximate model, and uses the non-linear relationship defined using the Pareto solution extracted by the Pareto solution search unit 26 from the multi-object optimization calculation result. It is also the one that executes the actual calculation. In addition to this, the calculation unit 24 also calculates the characteristic value by the combination of the design variable and the characteristic value using the finite element method without using the approximate model. As the multi-objective optimization calculation method, for example, a genetic algorithm (GA) which is one of evolution calculation methods is used. As a genetic algorithm, for example, a solution set is divided into a plurality of regions along an objective function, and a multi-objective GA is performed for each divided solution set, and a DRMOGA (Divided Range Multi-Objective GA), NCGA (Neighborhood Culture GA) Using known methods such as distributed operation model of MOGA and SOGA (DCMGA), non-dominated sorting (NSGA), non-dominated sorting (NSGA2), and SPEA II (Strength Pareto Evolutionary Algorithm-II). Can.

パレート解探索部26は、条件設定部20で設定されたパレート解探索の条件に応じて、演算部24で得られた近似モデルを用いた多目的最適化計算結果から、パレート解を探索し、パレート解を抽出するものである。得られたパレート解は、メモリ28に記憶される。
ここで、パレート解は、トレードオフの関係にある複数の特性値(目的関数)において、他の任意の解よりも優位にあるとはいえないが、より優れた解が他に存在しない解をいう。一般にパレート解は集合として複数個存在する。
パレート解探索部26は、例えば、パレートランキング法を用いてパレート解を探索する。
The Pareto solution search unit 26 searches for a Pareto solution from the multi-objective optimization calculation result using the approximate model obtained by the operation unit 24 according to the conditions of the Pareto solution search set by the condition setting unit 20, and Pareto It is to extract the solution. The obtained Pareto solution is stored in the memory 28.
Here, the Pareto solution is not superior to any other solution in a plurality of characteristic values (objective functions) in a trade-off relationship, but a solution with no other superior solution Say. In general, there are a plurality of Pareto solutions as a set.
The Pareto solution search unit 26 searches for a Pareto solution, for example, using a Pareto ranking method.

パレート解探索部26では、例えば、ベクトル評価遺伝的アルゴリズム(Vector Evaluated Generic Algorithms:VEGA)、パレートランキング法、またはトーナメント法を用いた選択が行われる。遺伝的アルゴリズム(GA)以外にも、同じ進化計算手法として、例えば、焼きなまし法(SA)または粒子群最適化(PSO)を用いてもよい。   The Pareto solution search unit 26 performs selection using, for example, Vector Evaluated Generic Algorithm (VEGA), Pareto ranking method, or tournament method. Other than the genetic algorithm (GA), for example, annealing (SA) or particle swarm optimization (PSO) may be used as the same evolution calculation method.

本発明では、設計変数と特性値との間で定める非線形応答関係、すなわち、設計変数を用いて特性値を求める場合に利用されるものは、FEM等のシミュレーションに限定されるものではなく、上述のように理論式等を用いることもできる。   In the present invention, the non-linear response relationship defined between the design variable and the characteristic value, that is, the one used when obtaining the characteristic value using the design variable is not limited to the simulation of FEM etc. A theoretical formula etc. can also be used like this.

表示制御部30は、条件設定部20に設定される設計変数、特性値等の各種のパラメータ、演算部24で得られた出力値およびパレート解を表示部16に表示させるものである。例えば、特性値の値、パレート解をメモリ28から読み出し、表示部16に表示させる。この場合、例えば、特性値を軸にとって、パレート解を散布図の形態で表示する。すなわち、特性値空間に設計変数を表示する。散布図以外にも、レーダチャートまたはバブルチャートの形態で表示することができる。
また、表示制御部30は、入力部14を介して入力される各種の情報、タイヤモデル、数値計算の結果、および最適解を表示部16に表示させることもできる。例えば、タイヤモデルをメモリ28から読み出し、表示部16に表示させる。
The display control unit 30 causes the display unit 16 to display various parameters such as design variables and characteristic values set in the condition setting unit 20, an output value obtained by the calculation unit 24, and a Pareto solution. For example, the value of the characteristic value and the Pareto solution are read from the memory 28 and displayed on the display unit 16. In this case, for example, the Pareto solution is displayed in the form of a scatter diagram with the characteristic value as the axis. That is, the design variable is displayed in the characteristic value space. Besides the scatter plot, it can be displayed in the form of a radar chart or a bubble chart.
The display control unit 30 can also cause the display unit 16 to display various types of information input via the input unit 14, a tire model, results of numerical calculation, and an optimal solution. For example, the tire model is read from the memory 28 and displayed on the display unit 16.

制御部32は、上述のように、処理部12を制御するものであり、以下に示す近似モデル作成方法でなされる各種の工程を処理部12のモデル作成部22、演算部24、およびパレート解探索部26に行わせるものである。
近似モデル作成装置10では、形状または構造を変化させる際の入力ファイルにおいて、境界条件および解析ステップ等の共通した部分と節点座標値、補強材の配置角度および初期張力などの個々の形状によって異なる部分を分割し、共通部分に取り込むようなファイル形式を用いて自動化すること、すなわち、個別の情報をインクルードファイル化することにより、多数のタイヤ形状について検討を行う場合であっても容易にタイヤ形状の検討が可能である。
As described above, the control unit 32 controls the processing unit 12 and performs various processes performed by the approximate model generation method described below on the model generation unit 22 of the processing unit 12, the operation unit 24, and the Pareto solution. It is made to be performed by the search unit 26.
In the approximate model creation device 10, in the input file for changing the shape or structure, the common part such as boundary conditions and analysis step and the coordinate values of nodal point, the part different depending on the individual shape such as the placement angle of reinforcement and initial tension By dividing the file and using file formats such as incorporating in common parts, that is, by making individual information into an include file, it is easy to use tire shapes, even when examining a large number of tire shapes. An examination is possible.

次に、本実施形態の構造体の近似モデル作成方法の第1の例について説明する。
図2は、本発明の実施形態の構造体の近似モデル作成方法の第1の例を工程順に示すフローチャートである。図3(a)は、設計変数の一例を示すグラフであり、(b)は、特性値1と特性値2の関係を示すグラフであり、(c)は、設計変数値の変更方法を模式的に示すグラフである。
Next, a first example of the method for creating an approximate model of a structure according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing the first example of the method for creating an approximate model of a structure of the embodiment of the present invention in the order of steps. Fig.3 (a) is a graph which shows an example of a design variable, (b) is a graph which shows the relationship of the characteristic value 1 and the characteristic value 2, and (c) is a model of the change method of a design variable value. It is a graph shown.

まず、図2に示すように、対象となる構造体について設計変数、特性値(目的関数)、制約条件等の最適化条件を設定する(ステップS10)。例えば、構造体としては、サイズが195/65R15のタイヤが挙げられる。
設計変数として、例えば、タイヤの断面形状または構造を変化させる6つの設計変数φ1〜φ6を設定する。設計変数の設定方法は、特に限定されるものではなく、例えば、ラテンハイパーキューブ法(ラテン超方格法)を用いて設計変数の設計値が設定される。この場合、例えば、図3(a)に示すように設計変数空間において、設計変数の設計値が満遍なく設定される。
特性値としては、例えば、タイヤの物理特性としてタイヤ剛性、転がり抵抗、空気抵抗やコーナリング性能、摩擦エネルギー等がある。例えば、特性値1と特性値2の2つのタイヤ物理特性を目的関数として設定する。なお、特性値は2つ以上設定してもよい。
First, as shown in FIG. 2, optimization conditions such as design variables, characteristic values (objective functions), and constraints are set for a target structure (step S10). For example, the structure includes a tire of 195 / 65R15 in size.
As design variables, for example, six design variables φ1 to φ6 that change the cross-sectional shape or structure of the tire are set. The setting method of the design variable is not particularly limited. For example, the design value of the design variable is set using the Latin hypercube method (Latin hypersquare method). In this case, for example, as shown in FIG. 3A, design values of design variables are uniformly set in the design variable space.
Examples of the characteristic value include tire rigidity, rolling resistance, air resistance, cornering performance, friction energy, and the like as physical characteristics of the tire. For example, two tire physical characteristics of characteristic value 1 and characteristic value 2 are set as an objective function. Note that two or more characteristic values may be set.

設計変数(入力パラメータ)がタイヤの断面形状のパラメータであり、特性値(出力パラメータ)がタイヤ物理特性である2つの特性値である。タイヤの断面形状のパラメータ、2つの特性値が条件設定部20に設定される。例えば、特性値1は大きい値、特性値2は小さい値が要求される特性である。
本実施形態では、このような設定条件で近似モデル作成方法により、近似モデルが作成される。タイヤの断面形状のパラメータの値による特性値1および特性値2の変化を求める。
The design variable (input parameter) is a parameter of the cross-sectional shape of the tire, and the characteristic value (output parameter) is two characteristic values which are tire physical characteristics. The parameters of the cross-sectional shape of the tire and the two characteristic values are set in the condition setting unit 20. For example, the characteristic value 1 is a characteristic requiring a large value, and the characteristic value 2 is a characteristic requiring a small value.
In the present embodiment, an approximate model is created by the approximate model creating method under such setting conditions. Change of the characteristic value 1 and the characteristic value 2 according to the value of the parameter of the sectional shape of the tire is determined.

次に、図2に示すように、設計変数から特性値を求める際に用いる非線形応答を条件設定部20に設定する(ステップS12)。すなわち、設計変数と特性値との関係を定める。この非線形応答の種類は、例えば、メモリ28に記憶される。具体的には、タイヤの断面形状のパラメータと、特性値1および特性値2との関係を設定する。タイヤの断面形状のパラメータを入力とし、特性値1および特性値2を出力とした場合、設定する関係は、例えば、特性値1がタイヤの断面形状のパラメータを変数とする多項式等の非線形関数を用いて表現されるものである。また、特性値2がタイヤの断面形状のパラメータを変数とする多項式等の非線形関数を用いて表現されるものである。   Next, as shown in FIG. 2, the non-linear response used when obtaining the characteristic value from the design variable is set in the condition setting unit 20 (step S12). That is, the relationship between the design variable and the characteristic value is determined. The type of non-linear response is stored, for example, in the memory 28. Specifically, the relationship between the parameter of the cross-sectional shape of the tire and the characteristic value 1 and the characteristic value 2 is set. When the parameter of the cross-sectional shape of the tire is input and the characteristic value 1 and the characteristic value 2 are output, the relationship to be set is, for example, a nonlinear function such as a polynomial whose characteristic value 1 is a parameter of the cross-sectional shape of the tire It is expressed using. Further, the characteristic value 2 is expressed by using a non-linear function such as a polynomial having as a variable the parameter of the cross-sectional shape of the tire.

次に、ステップS12で設定された非線形応答関係を用いて、複数種の設計変数の値と特性値で構成される特性値空間での出力値を計算する。すなわち、設計変数を入力とした場合の出力である特性値を算出するサンプリング計算を実施する(ステップS14)。これにより、特性値1および特性値2で構成される特性値空間における設計変数の設計値の位置がわかる。図3(b)に図3(a)に示す設計変数の設計値を用いて得られた結果を、特性値1と特性値2の関係で示す。
図3(b)に示す符号40は、設定された非線形関係で得られた、特性値1と特性値2の組み合わせで表される出力値(サンプリング点)を示す。符号42は、複数の出力値40(サンプリング点)の中から選択された1つの特性値を示す。符号44は、選択された出力値42における入力パラメータ値(設計変数φ1〜φ6の値)を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定して設定された複数の出力値(サンプリング点)を示す。
Next, using the non-linear response relationship set in step S12, the output value in the characteristic value space configured by the values of the plurality of design variables and the characteristic value is calculated. That is, sampling calculation is performed to calculate a characteristic value which is an output when a design variable is input (step S14). Thereby, the position of the design value of the design variable in the characteristic value space configured by the characteristic value 1 and the characteristic value 2 can be known. The result obtained using the design values of the design variables shown in FIG. 3A is shown in FIG. 3B as the relationship between the characteristic value 1 and the characteristic value 2.
The code | symbol 40 shown to FIG. 3B shows the output value (sampling point) represented by the combination of the characteristic value 1 and the characteristic value 2 obtained by the set non-linear relationship. Reference numeral 42 denotes one characteristic value selected from among the plurality of output values 40 (sampling points). Reference numeral 44 denotes a plurality of output values (sampling points) set by setting a plurality of input parameter values by perturbing the input parameter values (the values of design variables φ1 to φ6) in the selected output value 42. .

次に、図3(b)に示す出力値40の中から、出力値42を1つ設定する。なお、出力値42は、出力値40の中から少なくとも1つ選択すればよく、複数選択してもよく、出力値40を全部、出力値42として選択してもよい。
なお、出力値42の設定方法は、特に限定されるものではなく、出力値40の中からランダムに設定することができる。
Next, one output value 42 is set out of the output values 40 shown in FIG. Note that at least one output value 42 may be selected from the output values 40, a plurality of output values 42 may be selected, and all the output values 40 may be selected as the output value 42.
In addition, the setting method of the output value 42 is not specifically limited, It can set from the output values 40 at random.

本実施形態では、出力値42における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定して、複数の出力値44を得る(ステップS16)。出力値44は、例えば、設計変数φ1〜φ6(入力パラメータ値)の組合せで表される値である。図3(c)の出力値44における各設計変数φ1〜φ6の値を中央値として、設計変数φ1〜φ6にバラつきを与える。具体的には、設計変数φ1においては、点46aに対して所定の幅δの変動を許容する。設計変数φ2においては、点46bに対して所定の幅δの変動を許容する。設計変数φ3においては、点46cに対して所定の幅δの変動を許容する。設計変数φ4においては、点46dに対して所定の幅δの変動を許容する。設計変数φ5においては、点46eに対して所定の幅δの変動を許容する。設計変数φ6においては、点46fに対して所定の幅δの変動を許容する。   In this embodiment, the input parameter value in the output value 42 is perturbed to set a plurality of input parameter values, and a plurality of output values 44 are obtained (step S16). The output value 44 is, for example, a value represented by a combination of design variables φ1 to φ6 (input parameter values). With the values of the design variables φ1 to φ6 at the output value 44 of FIG. 3C as the central value, variation is given to the design variables φ1 to φ6. Specifically, in the design variable φ1, the variation of the predetermined width δ is allowed with respect to the point 46a. In the design variable φ2, variation of a predetermined width δ is allowed for the point 46b. In the design variable φ3, variation of a predetermined width δ is allowed for the point 46c. In the design variable φ4, variation of a predetermined width δ is allowed for the point 46d. In the design variable φ5, variation of a predetermined width δ is allowed for the point 46e. In the design variable φ6, fluctuation of a predetermined width δ is permitted for the point 46 f.

出力値42の設計変数φ1〜φ6の各点46a〜46fにおいて、所定の幅δだけ設計変数を変動させた組合せを設定する。例えば、モンテカルロ法を用いて出力値42における設計変数の組合せに対して複数、例えば、10ケースの設計変数φ1〜φ6の組合せを作成し、出力値44を設定する。なお、追加する出力値の数は、10ケースに限定されることはなく、例えば、50ケースであってもよい。   At each point 46 a to 46 f of the design variables φ 1 to φ 6 of the output value 42, a combination in which the design variable is varied by a predetermined width δ is set. For example, using the Monte Carlo method, combinations of a plurality of, for example, 10 cases of design variables φ1 to φ6 are created for the combination of design variables in the output value 42, and the output value 44 is set. The number of output values to be added is not limited to 10 cases, and may be, for example, 50 cases.

また、所定の幅δにおける設計変数φ1〜φ6それぞれの値は、値の間隔を等分割した値を用いてもよく、ガウス分布のような確率分布に基づいてそれぞれの設計変数値の分布を設定してもよい。例えば、ガウス分布を用いた設計変数の組合せによって出力される出力値44は、出力値42に近い値の出力値44が追加される確率が高くなる。また、これら各設計変数値はモンテカルロ法のようなランダムサンプリング手法を用いて組合せることが好ましい。
本発明において、摂動とは、複数種の設計変数で表される特性値において、中央値となる各設計変数の値に対して、所定の幅δの範囲内において値にバラツキを与えることを示す。これらの値の組合せを用いることによって、中央値として選択した設計変数の組合せに似た設計変数の組合せを取得できるため、その選択した設計変数の組合せが示す出力値近傍の出力値を得ることができる。
Further, each value of design variables φ1 to φ6 at a predetermined width δ may use equally divided values of the value intervals, and the distribution of each design variable value is set based on a probability distribution such as a Gaussian distribution. You may For example, the output value 44 output by the combination of design variables using a Gaussian distribution has a high probability that the output value 44 having a value close to the output value 42 is added. Also, it is preferable to combine these design variable values using a random sampling method such as Monte Carlo method.
In the present invention, the term "perturbation" means that, in the characteristic values represented by a plurality of design variables, the value of each design variable as the median value is dispersed within a predetermined range of δ. . By using a combination of these values, it is possible to obtain a combination of design variables similar to the combination of design variables selected as the median, and therefore obtain an output value near the output value indicated by the combination of the selected design variables. it can.

次に、ステップS14で得られた出力値およびステップS16で追加した出力値を用いて近似モデルを作成する(ステップS18)。すなわち、設計変数と特性値の関係を近似モデルまたは近似式にて表す。
次に、演算部24で近似モデルを用いた多目的最適化計算を実施する(ステップS20)。次に、多目的最適化計算結果からパレート解探索部26にてパレート解を抽出し、パレート解を得る(ステップS22)。このようにして、近似モデルを用いてパレート解を得ることができる。なお、上述のように近似モデルを用いて得られたパレート解は、近似予測値である。
Next, an approximate model is created using the output value obtained in step S14 and the output value added in step S16 (step S18). That is, the relationship between the design variable and the characteristic value is represented by an approximate model or an approximate expression.
Next, multi-objective optimization calculation using an approximation model is performed in the operation unit 24 (step S20). Next, the Pareto solution is extracted by the Pareto solution search unit 26 from the multi-objective optimization calculation result, and the Pareto solution is obtained (Step S22). Thus, a Pareto solution can be obtained using an approximate model. Note that the Pareto solution obtained using the approximate model as described above is an approximate prediction value.

ステップS16の追加出力値(追加サンプリング点)の取得方法について説明する。
追加出力値の取得については、演算部24でなされ、特性値空間において、出力値が疎の領域を求めて、疎の領域から出力値を選択し、選択された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値を取得することが好ましい。以下、より具体的に説明する。
図4(a)は、追加出力値の取得方法の第1の例を示すグラフであり、(b)は、追加出力値の取得方法の第2の例を示すグラフであり、(c)は、追加出力値の取得方法の第3の例を示すグラフである。
The method of acquiring the additional output value (additional sampling point) in step S16 will be described.
The additional output value is obtained by the operation unit 24. In the characteristic value space, an area having a sparse output value is obtained, an output value is selected from the sparse area, and the input parameter value at the selected output value is perturbed. Preferably, a plurality of input parameter values are set to obtain additional output values. The following more specifically describes.
FIG. 4 (a) is a graph showing a first example of a method of acquiring an additional output value, (b) is a graph showing a second example of a method of acquiring an additional output value, and (c) is a graph 10 is a graph showing a third example of a method of obtaining an additional output value.

ステップS16において、ステップS14で図3(b)に示す特性値空間を、例えば、図4(a)に示すように、全出力値の平均値Pb(以下、全出力値の平均値Pbのことを、単に平均値Pbという)を設定し、4つの領域D〜Dに分ける。各領域D〜Dは、いずれも四角形である。特性値空間での出力値の分布を調べ、各領域D〜Dでの出力値の密度を調べる。領域D〜Dにおいて、最も出力値の密度が低い領域に対して、出力値を少なくとも1つ設定して、出力値における入力パラメータ値を、上述のように摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定することで、追加出力値を得る。
領域D〜Dのうち、領域Dが最も出力値の密度が低く、領域Dの出力値40のうち、少なくとも1つの出力値42を設定する。設定された出力値42における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、出力値を追加する。
なお、領域D〜Dを同じ面積にしておけば、各領域D〜D内の出力値の数を比較することで、容易に出力値が疎の領域を特定することができる。このため、平均値Pbは、設計変数空間における各中央値の組合せにより算出される出力値または基準とする値の組合せにより算出される出力値であることが好ましい。平均値Pbは、領域D〜Dの面積がわかれば前述の出力値に限定されるものではない。
In step S16, the characteristic value space shown in FIG. 3B in step S14 is, for example, an average value Pb of all output values (hereinafter referred to as an average value Pb of all output values). Is simply set as the average value Pb) and divided into four regions D 1 to D 4 . Each of the regions D 1 to D 4 is a square. Examining the distribution of the output values of the characteristic value space, determine the density of an output value in each region D 1 to D 4. In the regions D 1 to D 4 , at least one output value is set for the region with the lowest density of output values to perturb the input parameter values at the output values as described above, and a plurality of input parameters By setting the value, you get an additional output value.
In the region D 1 to D 4, the density of regions D 1 and most output value is low, one of the output value 40 of the region D 1, to set at least one output value 42. The input parameter values at the set output value 42 are perturbed to set a plurality of input parameter values and add output values.
Note that if the areas D 1 to D 4 have the same area, it is possible to easily identify areas having sparse output values by comparing the number of output values in each of the areas D 1 to D 4 . Therefore, it is preferable that the average value Pb be an output value calculated by a combination of medians in the design variable space or an output value calculated by a combination of reference values. The average value Pb is not limited to the above-described output value as long as the areas D 1 to D 4 are known.

これ以外にも、図4(b)に示すように、平均値Pbを設定し、この平均値Pbを中心とした同心円状に領域D11、D21、D31を分けてもよい。この場合、特性値空間での出力値の分布を調べ、各領域D11、D21、D31での出力値の密度を調べる。領域D11、D21、D31において、最も出力値の密度が低い領域に対して、特性値を追加する。領域D11、D21、D31のうち、領域D31が最も出力値の密度が低く、領域D31の出力値40のうち、少なくとも1つの出力値42を設定する。設定された出力値42を用いて、上述のようにして出力値を追加し、追加出力値を取得する。
同心円状に領域D11、D21、D31を分ける際、図4(a)に示す領域D〜Dと組み合わせてもよい。これにより、特性値空間において出力値が疎の領域をより高い精度で特定することができる。図4(b)では、出力値が疎の領域は、領域D31かつ領域Dである。
また、図4(c)に示すように、特性値空間を複数の同じ面積の領域Dに分けて、出力値が疎の領域を判定してもよい。この場合、領域D内に出力値が1つも存在しない場合には、出力値の疎密の対象から外す。領域Dのうち、領域D40が最も出力値の密度が低い。領域D40には出力値40が1つしかないが、その出力値40を出力値42として設定する。設定された出力値42を用いて、上述のようにして出力値を追加し、追加出力値を取得する。
Other than this, as shown in FIG. 4B, an average value Pb may be set, and the regions D 11 , D 21 , and D 31 may be divided concentrically around the average value Pb. In this case, the distribution of the output value in the characteristic value space is examined, and the density of the output value in each of the regions D 11 , D 21 and D 31 is examined. In the regions D 11 , D 21 and D 31 , characteristic values are added to the region where the density of the output value is the lowest. The density of the output value of the area D 31 is the lowest among the areas D 11 , D 21 , and D 31 , and at least one output value 42 of the output values 40 of the area D 31 is set. The output value is added as described above using the set output value 42, and the additional output value is acquired.
When the regions D 11 , D 21 and D 31 are concentrically divided, they may be combined with the regions D 1 to D 4 shown in FIG. This makes it possible to specify an area having a sparse output value with higher accuracy in the characteristic value space. Figure 4 (b), the areas of sparse output value is an area D 31 and region D 1.
Further, as shown in FIG. 4C, the characteristic value space may be divided into a plurality of areas D having the same area, and areas having sparse output values may be determined. In this case, when there is no output value in the region D, the output value is excluded from the target of sparse and dense output values. In the region D, the region D 40 has the lowest density of output values. Although there is only one output value 40 in the area D 40 , the output value 40 is set as the output value 42. The output value is added as described above using the set output value 42, and the additional output value is acquired.

ステップS16において、特性値空間から、追加出力値を取得するための出力値を少なくとも1つ設定しているが、この設定方法について説明する。
ここで、特性値1および特性値2は要求される仕様等に応じて好ましい方向があり、好ましい方向としては、値が大きくなる、値が小さくなる、または所定の値に近づく等がある。
出力値を選択する場合、2つの特性値1、特性値2が好ましい方向の領域において、出力値の密度を高くすることが好ましい。これにより、パレート解に近傍における近似モデルの精度を向上させ、得られるパレート解の信頼性を向上させることができる。2つの特性値1、特性値2が好ましい方向の領域は、ステップS10において設定することができ、条件設定部20に設定される。
図5(a)は、基準点の設定方法の第1の例を示すグラフであり、(b)は、基準点の設定方法の第2の例を示すグラフであり、(c)は、基準点の設定方法の第3の例を示すグラフである。
In step S16, at least one output value for acquiring the additional output value is set from the characteristic value space. This setting method will be described.
Here, the characteristic value 1 and the characteristic value 2 have preferable directions according to the required specification and the like, and the preferable directions include increasing the value, decreasing the value, or approaching a predetermined value.
When selecting an output value, it is preferable to increase the density of the output value in a region in which two characteristic values 1 and 2 are in a preferable direction. Thus, the accuracy of the approximate model in the vicinity of the Pareto solution can be improved, and the reliability of the obtained Pareto solution can be improved. An area in the direction in which two characteristic values 1 and 2 are preferable can be set in step S10, and is set in the condition setting unit 20.
FIG. 5 (a) is a graph showing a first example of the setting method of reference points, (b) is a graph showing a second example of the setting method of reference points, and (c) is a reference It is a graph which shows the 3rd example of the setting method of a point.

平均値Pbは、例えば、図5(a)に示すように、設計変数空間における各中央値の組合せにより算出される出力値に設定すること、または図5(b)に示すように、ステップS10で対象となる構造体について設計変数、特性値(目的関数)、制約条件等の最適化条件を設定する際に、特性値空間における平均値Pbを設定する。また、図5(c)に示すように、平均値Pbを任意の点に設定する。
ここで、特性値1および特性値2は要求される仕様等に応じて好ましい方向があり、例えば、特性値1は値が大きい方が良い特性であり、特性値2は値が小さい方が良い特性である。
例えば、図5(a)〜(c)のように基準点を設定した場合、平均値Pbに対して、設定する特性値の値を設定し、良い特性が得られる方向、悪い特性が得られる方向、所定の特性に収束する方向が、特性値の大小の組み合わせにより設定することができる。この設定は、入力部14を介して条件設定部20に設定することができる。
悪い特性が得られる方向とは、例えば、特性値1については、値が大きい方が良い特性であるが、値が小さい方に設定することであり、特性値2は値が小さい方が良い特性であるが、値が大きい方に設定することである。また、所定の特性に収束する方向とは、基準点から、特性値1について予め定められた値に向かう方向であり、基準点から特性値2について予め定められた値に向かう方向である。
For example, as shown in FIG. 5 (a), the average value Pb is set to an output value calculated by the combination of the respective medians in the design variable space, or as shown in FIG. 5 (b), step S10. When setting optimization conditions such as design variables, characteristic values (objective functions), and constraints for a structure to be a target, the average value Pb in the characteristic value space is set. Further, as shown in FIG. 5C, the average value Pb is set to an arbitrary point.
Here, the characteristic value 1 and the characteristic value 2 have preferable directions according to the required specification etc. For example, the characteristic value 1 is a characteristic whose larger value is better, and the characteristic value 2 is better whose value is smaller. It is a characteristic.
For example, when the reference point is set as shown in FIGS. 5A to 5C, the value of the characteristic value to be set is set with respect to the average value Pb, and a direction in which good characteristics can be obtained and bad characteristics can be obtained. The direction and the direction in which the predetermined characteristic converges can be set by the combination of the magnitudes of the characteristic values. This setting can be set in the condition setting unit 20 via the input unit 14.
The direction in which a bad characteristic is obtained is, for example, a characteristic in which a larger value is better for characteristic value 1, but setting it to a smaller value results in a characteristic value 2 having a smaller value being a better characteristic. However, it is to set to a larger value. Further, the direction in which the predetermined characteristic converges is a direction from the reference point toward a predetermined value for the characteristic value 1, and is a direction from the reference point to a predetermined value for the characteristic value 2.

次に、本実施形態の構造体の近似モデル作成方法の第2の例について説明する。
図6は、本発明の実施形態の構造体の近似モデル作成方法の第2の例を工程順に示すフローチャートである。図7は検証結果の一例を示すグラフである。
近似モデル作成方法の第2の例においては、近似モデル作成方法の第1の例と同様の工程について、その詳細な説明は省略する。
Next, a second example of the method for creating an approximate model of a structure according to this embodiment will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing the second example of the method for creating an approximate model of a structure of the embodiment of the present invention in the order of steps. FIG. 7 is a graph showing an example of the verification result.
In the second example of the approximate model creating method, detailed description of steps similar to those of the first example of the approximate model creating method will be omitted.

近似モデル作成方法の第2の例は、近似モデル作成方法の第1の例に比して、作成した近似モデルを用いて検証計算をする工程(ステップS30)を有しており、検証計算の結果が、予め定められた判定条件を満たさない場合(ステップS32)、再度近似モデルを作成する点が異なり、それ以外の工程は、第1の例と同じ工程であるため、その詳細な説明は省略する。近似モデル作成方法の第2の例では、特性値空間の出力値(サンプリング点)における近似モデル精度を向上させることができ、これにより、最適化計算結果の精度を向上させることができる。   The second example of the approximate model creating method has a step (step S30) of performing verification calculation using the created approximate model, as compared with the first example of the approximate model creating method. When the result does not satisfy the predetermined judgment condition (step S32), the difference is that the approximate model is created again, and the other steps are the same as the first example, so the detailed description will be I omit it. In the second example of the approximation model creation method, the approximation model accuracy in the output value (sampling point) of the characteristic value space can be improved, and thereby the accuracy of the optimization calculation result can be improved.

近似モデル作成方法の第2の例では、ステップS30において、ステップS18で作成した近似モデルを用いて近似予測値を演算部24で計算する。また、演算部24で、近似モデルを用いることなく規定した非線形関係を用いて設計変数と特性値の組合せで、近似モデルの誤差を検証するために特性値を算出する実計算を実施する。
次に、ステップS30で得られた近似予測値と実計算値とを比較し、予め定められた判定条件に基づいて判定する(ステップS32)。
ステップS32において、判定条件を満たす場合、ステップS18で作成した近似モデルを用いて多目的最適化計算を実施する(ステップS34)。次に、多目的最適化計算結果からパレート解を抽出し、パレート解を得る(ステップS36)。ステップS34は、上述のステップS20と同じ工程であり、ステップS36は、上述のステップS22と同じ工程であるため、その詳細な説明は省略する。
In the second example of the approximate model creation method, in step S30, the computation unit 24 calculates an approximate prediction value using the approximate model created in step S18. Further, the calculation unit 24 carries out an actual calculation for calculating the characteristic value in order to verify the error of the approximate model by the combination of the design variable and the characteristic value using the non-linear relationship defined without using the approximate model.
Next, the approximate predicted value obtained in step S30 and the actual calculated value are compared, and a determination is made based on a predetermined determination condition (step S32).
If the determination condition is satisfied in step S32, multi-objective optimization calculation is performed using the approximate model created in step S18 (step S34). Next, a Pareto solution is extracted from the multi-objective optimization calculation result to obtain a Pareto solution (step S36). Step S34 is the same process as step S20 described above, and step S36 is the same process as step S22 described above, and thus the detailed description thereof is omitted.

一方、ステップS32において、判定条件を満たさない、すなわち、サンプリング点における近似モデルの精度が予め定められた許容範囲内に収まらない場合、ステップS16に戻り、再度、追加出力値を取得し、近似モデルを作成する(ステップS18)。すなわち、近似モデルを更新する。
そして、更新した近似モデルを用いて、近似予測値を演算部24で計算する。すなわち、検証計算をする(ステップS30)。検証計算の結果をステップS32で判定条件に基づいて判定する。ステップS32の判定条件を満たすまで、追加出力値の取得(ステップS16)、近似モデルの作成(ステップS18)を繰り返し行う。
On the other hand, if the determination condition is not satisfied in step S32, that is, if the accuracy of the approximate model at the sampling point does not fall within the predetermined allowable range, the process returns to step S16 to acquire additional output values again and approximate model Are created (step S18). That is, the approximate model is updated.
Then, using the updated approximate model, the calculating unit 24 calculates an approximate prediction value. That is, verification calculation is performed (step S30). The result of the verification calculation is determined based on the determination condition in step S32. Acquisition of an additional output value (step S16) and creation of an approximate model (step S18) are repeated until the determination condition of step S32 is satisfied.

ステップS32において、判定条件を満たさない場合における追加出力値の取得は、設定する出力値42を変えても、設定する出力値42を同じとして追加出力値の取得方法を変えてもよく、出力値42の設定方法は、特に限定されるものではない。
ステップS32の判定条件としては、例えば、実計算値と近似予測値との近似直線における傾き、相関係数、および決定係数等を用いることができる。また、各サンプリング点における誤差に閾値を与え、これを判定条件としてもよい。
近似予測値と実計算値とを比較する際、より具体的には、1点除外交差検証およびK−分割交差検証を用いることができ、例えば、1点除外交差検証を用いた場合、図7に示す結果が得られる。
In step S32, acquisition of the additional output value in the case where the determination condition is not satisfied, even if the output value 42 to be set is changed, the output value 42 to be set may be the same and the method of acquiring the additional output value may be changed The setting method of 42 is not particularly limited.
As the determination condition of step S32, for example, a slope in an approximate straight line between the actual calculation value and the approximate prediction value, a correlation coefficient, a determination coefficient, or the like can be used. Also, a threshold may be given to the error at each sampling point, and this may be used as the determination condition.
More specifically, one-point exclusion cross verification and K-division cross verification can be used when comparing the approximate prediction value and the actual calculation value, for example, when one point exclusion cross verification is used, FIG. The results shown in are obtained.

次に、本実施形態の構造体の近似モデル作成方法の第3の例について説明する。
図8は、本発明の実施形態の構造体の近似モデル作成方法の第3の例を工程順に示すフローチャートである。
近似モデル作成方法の第3の例においては、近似モデル作成方法の第1の例と同様の工程について、その詳細な説明は省略する。
Next, a third example of the method for creating an approximate model of a structure according to the present embodiment will be described.
FIG. 8 is a flowchart showing, in the order of steps, a third example of the method for creating an approximate model of a structure according to an embodiment of the present invention.
In the third example of the approximate model creating method, detailed description of steps similar to those of the first example of the approximate model creating method will be omitted.

近似モデル作成方法の第3の例は、近似モデル作成方法の第1の例に比して、抽出したパレート解(ステップS40)について実計算する工程(ステップS42)を有しており、実計算の結果が、予め定められた判定条件を満たさない場合(ステップS44)、すなわち、サンプリング点以外の特性値空間における近似モデルの精度が予め定められた許容範囲内に収まらない場合、再度近似モデルを作成する点が異なり、それ以外の工程は、第1の例と同じ工程であるため、その詳細な説明は省略する。近似モデル作成方法の第3の例では、パレート解の精度を確認する工程を設けることで、サンプリング点以外の特性値空間における近似モデルの精度が予め定められた許容範囲内であることを確認する工程が設けられ、最適化計算結果の精度を向上させることができる。
なお、ステップS40のパレート解を抽出する工程は、第1の例のステップS22のパレート解を得る工程と同じ工程であるため、その詳細な説明は省略する。
The third example of the approximate model creating method has a step (step S42) of performing actual calculation on the extracted Pareto solution (step S40) as compared to the first example of the approximate model creating method, and the actual calculation is performed. If the result of 結果 does not satisfy the predetermined judgment condition (step S44), that is, if the accuracy of the approximate model in the characteristic value space other than the sampling point does not fall within the predetermined allowable range, the approximate model is The difference is in the point of creation, and the other steps are the same as those in the first example, so the detailed description thereof will be omitted. In the third example of the approximation model generation method, by providing a step of confirming the accuracy of the Pareto solution, it is confirmed that the accuracy of the approximation model in the characteristic value space other than the sampling point is within a predetermined allowable range. A process is provided to improve the accuracy of the optimization calculation result.
The process of extracting the Pareto solution in step S40 is the same process as the process of obtaining the Pareto solution in step S22 of the first example, and thus the detailed description thereof is omitted.

近似モデル作成方法の第3の例では、ステップS40で得られたパレート解を用いて、パレート解の精度を確認するための確認計算として、実計算を行う(ステップS42)。ステップS42の実計算は、例えば、有限要素法を用いた特性値1、特性値2を計算する計算モデルに、ステップS40で得られたパレート解の設計変数値を入れて計算することである。
次に、ステップS42で得られた実計算値と、有限要素法を用いて算出された実計算値(以下、FEM実計算値という)を比較し、予め定められた判定条件に基づいて判定する(ステップS44)。ステップS44において判定条件を満たす場合、ステップS40で得られたパレート解を、最終的なパレート解として、パレート解を出力する(ステップS46)。
In the third example of the approximate model creating method, an actual calculation is performed as a confirmation calculation for confirming the accuracy of the Pareto solution using the Pareto solution obtained in Step S40 (Step S42). The actual calculation in step S42 is, for example, calculation by putting the design variable value of the Pareto solution obtained in step S40 into a calculation model for calculating characteristic value 1 and characteristic value 2 using the finite element method.
Next, the actual calculation value obtained in step S42 is compared with the actual calculation value (hereinafter referred to as FEM actual calculation value) calculated using the finite element method, and determination is made based on a predetermined determination condition. (Step S44). If the determination condition is satisfied in step S44, the Pareto solution obtained in step S40 is output as the final Pareto solution (step S46).

一方、ステップS44において、判定条件を満たさない場合、ステップS16に戻り、再度、追加出力値を取得し、近似モデルを作成する(ステップS18)。すなわち、近似モデルを更新する。
そして、更新した近似モデルを用いて、多目的最適化計算をし(ステップS20)、パレート解を得る(ステップS40)。得られたパレート解を用いた実計算を行い(ステップS42)、実計算の結果をステップS44で判定条件に基づいて判定する。ステップS44の判定条件を満たすまで、追加出力値の取得(ステップS16)、近似モデルの作成(ステップS18)、多目的最適化の計算(ステップS20)、多目的最適化計算結果からのパレート解の抽出(ステップS40)およびパレート解を用いた実計算(ステップS42)を繰り返し行う。
On the other hand, when the determination condition is not satisfied in step S44, the process returns to step S16, acquires additional output values again, and creates an approximate model (step S18). That is, the approximate model is updated.
Then, multi-objective optimization calculation is performed using the updated approximate model (step S20), and a Pareto solution is obtained (step S40). An actual calculation is performed using the obtained Pareto solution (step S42), and the result of the actual calculation is determined in step S44 based on the determination condition. Acquisition of additional output value (step S16), creation of approximate model (step S18), calculation of multi-objective optimization (step S20), extraction of Pareto solution from multi-objective optimization calculation results (step S16) until the determination condition of step S44 is satisfied Step S40) and the actual calculation (Step S42) using the Pareto solution are repeated.

ステップS42での実計算に用いるパレート解は、ステップS40で得られた全てのパレート解でもよい。しかしながら、効率化の観点から、複数のパレート解のうち、端のパレート解、中央のパレート解など離散的に選択することが好ましい。
ステップS44の判定条件としては、例えば、誤差が用いられる。この誤差は、相対誤差でも実誤差であってもよい。また、複数のパレート解を用いる場合、それらの標準偏差または分散値を設定してもよい。
図9に示すように、パレート解Pに対して、例えば、3つのパレート解P、P、Pを設定する。各パレート解P、P、Pに対応した設計変数値を入力することによりFEM実計算値G、G、Gを算出する。パレート解P、P、Pと、FEM実計算値G、G、Gとの差d、d、dをそれぞれ求める。この場合、差d、d、dを判定条件として設定された誤差と比較して判定する。
The Pareto solution used for the actual calculation in step S42 may be all the Pareto solutions obtained in step S40. However, from the viewpoint of efficiency, it is preferable to select discretely the Pareto solution at the end, the Pareto solution at the center, and the like among the plurality of Pareto solutions.
For example, an error is used as the determination condition of step S44. This error may be a relative error or an actual error. Also, when using a plurality of Pareto solutions, their standard deviation or variance may be set.
As shown in FIG. 9, for example, three Pareto solutions P 1 , P 2 , and P 3 are set for the Pareto solution P. FEM actual calculation values G 1 , G 2 and G 3 are calculated by inputting design variable values corresponding to the Pareto solutions P 1 , P 2 and P 3 . Obtaining a Pareto solution P 1, P 2, P 3 , the difference d 1 between the FEM actual calculated value G 1, G 2, G 3 , d 2, d 3 , respectively. In this case, the determination is made by comparing the differences d 1 , d 2 and d 3 with the errors set as the determination conditions.

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の構造体の近似モデル作成方法、構造体の近似モデル作成装置、およびプログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。   The present invention is basically configured as described above. As mentioned above, although the approximation model creation method of the structure of the present invention, the approximation model creation device of a structure, and the program were explained in detail, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the main point of the present invention Of course, various improvements or modifications may be made.

以下、本発明の近似モデル作成方法の実施例について具体的に説明する。
本実施例では、以下に示す実施例1および比較例1、2ならびに基準例を用いて本発明の近似モデル作成方法の効果について確認した。
Hereinafter, an embodiment of the approximate model creating method of the present invention will be specifically described.
In the present example, the effects of the approximate model creation method of the present invention were confirmed using Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 shown below and a reference example.

本実施例では、タイヤの断面形状を設計変数とし、タイヤの物理特性である2つの特性値(目的関数)を設定した。ここでは、目的関数の望目特性として、特性値1を大きく、かつ特性値2を小さくするように設定し、多目的遺伝的アルゴリズムを用いた最適化計算結果からパレート解を抽出し、本発明の近似モデル作成方法の効果について確認した。
タイヤサイズ215/55R17のタイヤモデルを基準として、タイヤの断面形状に対して設計変数φ1〜φ6で表される入力値を設定した。なお、設計変数φ1〜φ6で表される入力値を、ラテンハイパーキューブ法(LHC)により100ケース設定した。
なお、近似モデルの精度を検証するため、設計変数およびその定義域、ならびに遺伝的アルゴリズムの個体数、世代数、および突然変異率といった計算条件は実施例1、比較例1、2ともにそれぞれ同一の値を用いた。
以下、実施例1および比較例1、2ならびに基準例について説明する。
In this embodiment, the cross-sectional shape of the tire is used as a design variable, and two characteristic values (objective functions) which are physical characteristics of the tire are set. Here, the characteristic value 1 is set to be large and the characteristic value 2 is set to be small as the expected characteristic of the objective function, and the Pareto solution is extracted from the optimization calculation result using the multipurpose genetic algorithm. We confirmed about the effect of approximate model creation method.
Input values represented by design variables φ1 to φ6 were set with respect to the cross-sectional shape of the tire based on the tire model of the tire size 215 / 55R17. The input values represented by the design variables φ1 to φ6 were set to 100 cases by the Latin hypercube method (LHC).
In addition, in order to verify the accuracy of the approximate model, calculation conditions such as design variables and their domains, number of individuals of genetic algorithm, number of generations, and mutation rate are the same in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively. The value was used.
Hereinafter, Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 and a reference example will be described.

実施例1は、上述の100ケースでサンプリング計算を行った結果に加えて、そのサンプリング計算結果から得られた出力値の中から4点抽出した。抽出した4点の出力値50について、図10(a)に示すように、設計変数φ1〜φ6について中央値を求めた。モンテカルロ法を用いて、設計変数φ1〜φ6の中央値により、変動幅を設計変数の定義域の±20%として設定し、その変動幅の中において値の組合せを変えることにより、追加サンプリング点として出力値52を50ケース設定した。その結果を図11(a)に示す。
比較例1は、ラテンハイパーキューブ法で設定した100ケースだけとした。その結果を図11(b)に示す。
比較例2は、実施例1と同様にして出力値を4点抽出した。抽出した4点について、図10(b)に示すように、設計変数φ1〜φ6に対して抽出した4点の中における上限値と下限値の範囲を変動幅として設定し、その変動幅の中において設計変数の値の組合せを変えることにより、追加サンプリング点として出力値52を50ケース設定した。その結果を図11(c)に示す。
実施例1、比較例2で用いた4点の出力値は、出力値の中で特性値1が大きく、かつ特性値2が小さくなる解を望目特性として定め、最も改善幅の大きい、すなわち、この後の最適化計算において算出されるパレート解に最も近いであろう4点である。
In Example 1, in addition to the result of performing the sampling calculation in the above 100 cases, four points were extracted from the output values obtained from the sampling calculation result. About the extracted output value 50 of four points | pieces, as shown to Fig.10 (a), the median was calculated | required about design variable (phi) 1- (phi) 6. As the additional sampling point by setting the fluctuation range as ± 20% of the domain of the design variable by the median of design variables φ1 to φ6 using Monte Carlo method, and changing the combination of values in the fluctuation range The output value 52 was set to 50 cases. The result is shown in FIG.
In Comparative Example 1, only 100 cases were set by the Latin hypercube method. The result is shown in FIG.
In Comparative Example 2, four output values were extracted in the same manner as in Example 1. For the four extracted points, as shown in FIG. 10 (b), the range of the upper limit value and the lower limit value among the four points extracted for the design variables φ1 to φ6 is set as the fluctuation range, and among the fluctuation ranges By changing the combination of design variable values in, 50 cases of output values 52 were set as additional sampling points. The result is shown in FIG.
The output values of the four points used in Example 1 and Comparative Example 2 are determined as the desired characteristics having a characteristic value 1 larger and a characteristic value 2 smaller among the output values, and the improvement range is largest, ie, The four points that will be the closest to the Pareto solution calculated in the optimization calculation below.

基準例は、近似モデルを用いることなく、全て有限要素法を用いて特性値を計算したものである。この基準例の実計算結果を図12に示す。図12に示す実計算結果60が計算誤差のないことから、近似モデルの計算精度を確認するための基準として設定した。   In the reference example, characteristic values are all calculated using the finite element method without using an approximate model. The actual calculation result of this reference example is shown in FIG. Since the actual calculation result 60 shown in FIG. 12 has no calculation error, it was set as a reference for confirming the calculation accuracy of the approximate model.

実施例1、および比較例1、2について、多項式を用いた近似モデルを作成し、最適化計算を行い、パレート解を抽出し、その結果を図12に示す。
図12に示すように、実計算結果60と実施例1の結果62とは近い。一方、比較例1の結果64は、最も実計算結果60から遠い。比較例2は、実施例1と同じケース数であるが、比較例2の結果66は実施例1の結果62よりも実計算結果60から離れている。
実施例1は、比較例1、2に比して実計算結果60に近い精度を得ることができた。実施例1は、比較例3とケース数が略同じであるが、実施例1の方が高い精度が得られた。また、実計算結果60は近似モデルを用いておらず、実施例1に比して計算量が非常に多く、かつ計算時間も長い。このように本発明では、近似モデルの精度が高く、かつ計算量および計算時間を減らすことができる。
For Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, approximate models using polynomials are created, optimization calculations are performed, Pareto solutions are extracted, and the results are shown in FIG.
As shown in FIG. 12, the actual calculation result 60 is close to the result 62 of the first embodiment. On the other hand, the result 64 of Comparative Example 1 is farthest from the actual calculation result 60. Comparative Example 2 has the same number of cases as Example 1, but the result 66 of Comparative Example 2 is farther from the actual calculation result 60 than the result 62 of Example 1.
Example 1 was able to obtain accuracy close to the actual calculation result 60 as compared with Comparative Examples 1 and 2. Example 1 has substantially the same number of cases as Comparative Example 3, but higher precision was obtained in Example 1. Further, the actual calculation result 60 does not use an approximate model, and the amount of calculation is much larger than in the first embodiment, and the calculation time is also long. As described above, according to the present invention, the accuracy of the approximate model is high, and the amount of calculation and the calculation time can be reduced.

10 構造体の近似モデル作成装置(近似モデル作成装置)
12 処理部
14 入力部
16 表示部
20 条件設定部
22 モデル作成部
24 演算部
26 パレート解探索部
28 メモリ
30 表示制御部
32 制御部
40、50、52 出力値
42 選択された出力値
44 出力値(追加サンプリング点)
46a〜46f 点
10 Approximate model creation device for structure (approximate model creation device)
12 processing unit 14 input unit 16 display unit 20 condition setting unit 22 model creation unit 24 arithmetic unit 26 pareto solution search unit 28 memory 30 display control unit 32 control unit 40, 50, 52 output value 42 selected output value 44 output value (Additional sampling point)
46a to 46f points

Claims (13)

構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち設計変数として定められた複数の入力パラメータと、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち特性値として定められた複数の出力パラメータとの2種類のデータを対象とした構造体の近似モデルの作成方法であって、
コンピュータが、
前記複数種の設計変数および前記各設計変数の定義域、ならび前記複数種の特性値を設定する第1の工程と、
前記複数種の設計変数と前記複数種の特性値との間の非線形応答関係を定める第2の工程と、
前記第2の工程で定めた前記非線形応答関係を用いて、前記複数種の設計変数の値と前記特性値で構成される特性値空間での出力値を計算する第3の工程と、
前記特性値空間の少なくとも1つの出力値を設定し、前記設定された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値を取得する第4の工程と、
前記追加出力値と前記第3の工程で得られた出力値とを用いて特性値を目的関数として、近似モデルを作成する第5の工程と、
前記近似モデルを用いて、多目的最適化計算を実施する第6の工程とを実行することを特徴とする構造体の近似モデルの作成方法。
Among the parameters defining the structure and the material constituting the structure, a plurality of input parameters defined as design variables among the parameters defining the material constituting the structure and a plurality of parameters defined as the characteristic value among the parameters defining the structure and the material forming the structure A method of creating an approximate model of a structure for two types of data with output parameters,
The computer is
A first step of setting the plurality of design variables and the domain of each design variable, and the plurality of characteristic values;
A second step of determining a non-linear response relationship between the plurality of design variables and the plurality of characteristic values;
A third step of calculating an output value in a characteristic value space configured by the values of the plurality of design variables and the characteristic value using the non-linear response relation determined in the second step;
A fourth step of setting at least one output value in the characteristic value space, perturbing an input parameter value in the set output value, setting a plurality of input parameter values, and acquiring an additional output value;
A fifth step of creating an approximate model by using the additional output value and the output value obtained in the third step as an objective function for the characteristic value;
And a sixth step of performing multi-objective optimization calculation using the approximate model, and a method of creating an approximate model of a structure.
前記第4の工程の前記追加出力値を取得する工程は、前記コンピュータが、前記特性値空間において、出力値が疎の領域を求めて、前記疎の領域から出力値を選択し、選択された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値を取得する請求項1に記載の構造体の近似モデルの作成方法。 In the step of acquiring the additional output value of the fourth step, the computer determines an area having a sparse output value in the characteristic value space, selects an output value from the sparse area, and is selected. The method according to claim 1, wherein the input parameter value at the output value is perturbed to set a plurality of input parameter values, and an additional output value is acquired. 前記コンピュータにより前記第4の工程で設定される前記出力値は、前記コンピューが前記第1の工程で前記特性値空間に基準値を設定し、前記基準値に対して大きいもしくは小さい領域にある出力値、または前記基準値に対して予め定められた距離の領域にある出力値から設定されることを設定する請求項1または2に記載の構造体の近似モデルの作成方法。 The output value set in the fourth step by the computer is an output for which the computer sets a reference value in the characteristic value space in the first step, and is in a region larger or smaller than the reference value. The method for creating an approximate model of a structure according to claim 1 or 2, wherein the value or the output value in an area of a predetermined distance with respect to the reference value is set. 前記コンピュータが、前記第5の工程と前記第6の工程との間に、前記第5の工程で作成した前記近似モデルに、前記追加出力値と前記特性値空間の前記出力値を用いて検証計算を行い、検証計算の結果が所定の判定条件を満たす場合には、前記コンピュータが、前記第6の工程で多目的最適化計算を実行し、
検証の結果が所定の判定条件を満たさない場合には、前記第4の工程において、別の追加出力値を取得し、前記第5の工程で、別の追加出力値を用いて近似モデルを更新する請求項1〜3のいずれか1項に記載の構造体の近似モデルの作成方法。
The computer verifies the approximate model created in the fifth step between the fifth step and the sixth step using the additional output value and the output value of the characteristic value space. If the calculation is performed and the result of the verification calculation satisfies a predetermined judgment condition, the computer executes the multi-objective optimization calculation in the sixth step,
If the result of the verification does not satisfy the predetermined judgment condition, another additional output value is obtained in the fourth step, and the approximate model is updated using the other additional output value in the fifth step. The creation method of the approximation model of the structure of any one of Claims 1-3.
前記コンピュータが、前記第6の工程の後に、前記第6の工程の前記多目的最適化計算を実行して得られたパレート解を用いて前記近似モデルの誤差を検証するための実計算を行う工程を有し、
前記実計算の結果が所定の判定条件を満たす場合には、前記コンピュータが、前記第6の工程で得られた前記多目的最適化計算を実行して得られたパレート解を最終的なパレート解とし、
前記実計算の結果が所定の判定条件を満たさない場合には、前記第4の工程において、別の追加出力値を取得し、前記第5の工程で、別の追加出力値を用いて近似モデルを更新する請求項1〜3のいずれか1項に記載の構造体の近似モデルの作成方法。
The computer, after said sixth step, the step of performing a real computer for verifying the error of the approximate model using Pareto solutions obtained by executing the multi-objective optimization calculation of said sixth step Have
If the result of the actual calculation satisfies a predetermined judgment condition, the computer determines the Pareto solution obtained by executing the multi-objective optimization calculation obtained in the sixth step as a final Pareto solution. ,
If the result of the actual calculation does not satisfy the predetermined determination condition, another additional output value is obtained in the fourth step, and an approximation model is performed using the other additional output value in the fifth step. The method of creating an approximate model of a structure according to any one of claims 1 to 3, which updates.
前記設計変数は、タイヤの形状または構造を変化させる、少なくとも1つのパラメータであり、前記特性値は、タイヤの物理特性値の少なくとも1つであり、
前記多目的最適化計算により、タイヤの物理量が算出される請求項1〜5のいずれか1項に記載の構造体の近似モデルの作成方法。
The design variable is at least one parameter that changes the shape or structure of the tire, and the characteristic value is at least one of physical characteristic values of the tire.
The method for creating an approximate model of a structure according to any one of claims 1 to 5, wherein a physical quantity of a tire is calculated by the multipurpose optimization calculation.
構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち設計変数として定められた複数の入力パラメータと、構造体および構造体を構成する材料を規定するパラメータのうち特性値として定められた複数の出力パラメータとの2種類のデータを対象とした構造体の近似モデルの作成装置であって、
前記複数種の設計変数および前記各設計変数の定義域、ならび前記複数種の特性値を設定し、前記複数種の設計変数と前記複数種の特性値との間の非線形応答関係を定める条件設定部と、
前記非線形応答関係を用いて、前記複数種の設計変数の値と前記特性値で構成される特性値空間での出力値を計算し、前記特性値空間の少なくとも1つの出力値を設定し、前記設定された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値を取得し、前記追加出力値と前記特性値空間の前記出力値とを用いて特性値を目的関数として、近似モデルを作成し、作成した近似モデルを用いて、多目的最適化計算を実施する演算部と、
パレート解を抽出するパレート解探索部とを有することを特徴とする構造体の近似モデルの作成装置。
Among the parameters defining the structure and the material constituting the structure, a plurality of input parameters defined as design variables among the parameters defining the material constituting the structure and a plurality of parameters defined as the characteristic value among the parameters defining the structure and the material forming the structure An apparatus for creating an approximate model of a structure for two types of data with output parameters,
Condition setting for setting the non-linear response relationship between the plurality of design variables and the plurality of characteristic values by setting the plurality of design variables and the domain of the design variables and the plurality of characteristic values. Department,
An output value in a characteristic value space composed of the values of the plurality of design variables and the characteristic value is calculated using the non-linear response relation, and at least one output value of the characteristic value space is set, The input parameter value at the set output value is perturbed to set a plurality of input parameter values, the additional output value is obtained, and the characteristic value is calculated using the additional output value and the output value of the characteristic value space. An operation unit that creates an approximation model as an objective function and performs multi-objective optimization calculation using the created approximation model;
An apparatus for creating an approximate model of a structure, comprising: a Pareto solution search unit for extracting a Pareto solution.
前記演算部は、前記特性値空間において、出力値が疎の領域を求めて、前記疎の領域から出力値を選択し、選択された出力値における入力パラメータ値を摂動させて、複数の入力パラメータ値を設定し、追加出力値を取得する請求項7に記載の構造体の近似モデルの作成装置。   The operation unit obtains an area having a sparse output value in the characteristic value space, selects an output value from the sparse area, and perturbs an input parameter value in the selected output value to obtain a plurality of input parameters. The apparatus for creating an approximate model of a structure according to claim 7, wherein values are set and additional output values are obtained. 前記条件設定部に前記特性値空間に基準値を設定し、前記設定される前記出力値は前記基準値に対して大きいもしくは小さい領域にある出力値、または前記基準値に対して予め定められた距離の領域にある出力値から設定される請求項7または8に記載の構造体の近似モデルの作成装置。 Sets the reference value to the characteristic value space to the condition setting unit, the setting the output value, the output value is a large or small area with respect to the reference value, or predetermined for the reference value The apparatus for creating an approximate model of a structure according to claim 7 or 8, which is set from an output value in a range of distance. 前記演算部に、前記近似モデルに前記追加出力値と前記特性値空間の前記出力値を用いて検証計算を行わせ、前記検証計算の結果が所定の判定条件を満たす場合には、前記演算部で多目的最適化計算を実施させ、前記パレート解探索部でパレート解を抽出し、
前記検証の結果が所定の判定条件を満たさない場合には、前記演算部に別の追加出力値を取得させて、前記別の追加出力値を用いて近似モデルを更新させる制御部を有する請求項7〜9のいずれか1項に記載の構造体の近似モデルの作成装置。
The calculation unit causes the approximate model to perform verification calculation using the additional output value and the output value in the characteristic value space, and when the result of the verification calculation satisfies a predetermined determination condition, the calculation unit Perform multi-objective optimization calculations in step S. and extract the Pareto solution in the Pareto solution search unit,
When the result of the verification does not satisfy a predetermined determination condition, the control unit is configured to cause the operation unit to acquire another additional output value and to update the approximate model using the other additional output value. The creation apparatus of the approximation model of the structure of any one of 7-9.
前記演算部に、前記多目的最適化計算を実施して得られたパレート解を用いて前記近似モデルの誤差を検証するための実計算を行わせ、
前記実計算の結果が所定の判定条件を満たす場合には、前記多目的最適化計算を実施して得られたパレート解を最終的なパレート解とし、
前記実計算の結果が所定の判定条件を満たさない場合には、前記演算部に別の追加出力値を取得させ、前記別の追加出力値を用いて近似モデルを更新させる制御部を有する請求項7〜9のいずれか1項に記載の構造体の近似モデルの作成装置。
Causing the calculation unit to perform actual calculation for verifying the error of the approximate model using the Pareto solution obtained by performing the multi-objective optimization calculation;
If the result of the actual calculation satisfies a predetermined judgment condition, the Pareto solution obtained by performing the multi-objective optimization calculation is taken as a final Pareto solution,
When the result of the actual calculation does not satisfy a predetermined determination condition, the control unit is configured to cause the operation unit to acquire another additional output value, and to update the approximate model using the other additional output value. The creation apparatus of the approximation model of the structure of any one of 7-9.
前記設計変数は、タイヤの形状または構造を変化させる、少なくとも1つのパラメータであり、前記特性値は、タイヤの物理特性値の少なくとも1つであり、
前記多目的最適化計算により、タイヤの物理量が算出される請求項7〜11のいずれか1項に記載の構造体の近似モデルの作成装置。
The design variable is at least one parameter that changes the shape or structure of the tire, and the characteristic value is at least one of physical characteristic values of the tire.
The apparatus for creating an approximate model of a structure according to any one of claims 7 to 11, wherein a physical quantity of a tire is calculated by the multipurpose optimization calculation.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の構造体の近似モデルの作成方法の各工程を手順としてコンピュータに実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute each step of the method for creating an approximate model of a structure according to any one of claims 1 to 6 as a procedure.
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