JP6584708B1 - 2dランダム配向繊維モデル作成装置、2dランダム配向繊維モデル作成方法、および2dランダム配向繊維モデル作成プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
平面内で合同な枠を隙間なく並べて構成される繊維領域枠に複数の節点と複数のビーム要素からなる複数の基本繊維モデルを疑似等方を満足しながらランダムに配置するランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル作成部と、
それぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素を、それぞれの前記合同な枠とそれぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素との位置関係を保ちつつ、回転させることなく、前記合同な枠の一つである中心領域枠に他のすべての前記合同な枠が重なるように重ね合わせることによって2Dランダム配向繊維モデル領域を作り出す重ね合わせ部と、を備える。
前記ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル作成部は、
前記基本繊維モデルを作成する基本繊維モデル作成部と、
所定の点の周りに、複数の基本繊維モデルを所定角度ずつずらして配置し、疑似等方繊維ユニットモデルを作成する疑似等方繊維ユニットモデル作成部と、
前記疑似等方繊維ユニットモデルの中心に矩形の中心領域枠を設定する中心領域枠設定部と、
前記繊維領域枠を設定する繊維領域枠設定部と、
前記基本繊維モデルを、前記繊維領域枠内の範囲でランダムに並進移動させるランダム並進移動部と、を備え、
前記ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデルを作成してもよい。
ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル作成部により、平面内で合同な枠を隙間なく並べて構成される繊維領域枠に複数の節点と複数のビーム要素からなる複数の基本繊維モデルを疑似等方を満足しながらランダムに配置するステップと、
重ね合わせ部により、それぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素を、それぞれの前記合同な枠とそれぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素との位置関係を保ちつつ、回転させることなく、前記合同な枠の一つである中心領域枠に他のすべての前記合同な枠が重なるように重ね合わせることによって2Dランダム配向繊維モデル領域を作り出すステップと、を備える。
コンピュータに2Dランダム配向繊維モデルを作成させる2Dランダム配向繊維モデル作成プログラムであって、前記2Dランダム配向繊維モデル作成プログラムは、前記コンピュータに、
ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル作成部により、平面内で合同な枠を隙間なく並べて構成される繊維領域枠に複数の節点と複数のビーム要素からなる複数の基本繊維モデルを疑似等方を満足しながらランダムに配置するステップと、
重ね合わせ部により、それぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素を、それぞれの前記合同な枠とそれぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素との位置関係を保ちつつ、回転させることなく、前記合同な枠の一つである中心領域枠に他のすべての前記合同な枠が重なるように重ね合わせることによって2Dランダム配向繊維モデル領域を作り出すステップと、を実行させる。
ここで、繊維の2Dランダム配向について説明する。繊維の2Dランダム配向とは、多数の繊維が平面内(2D)にランダムに散らばっている状態を言う。実際の製品は、裁断された大量の繊維をランダムにばら撒いて作製される。このような2Dランダム配向繊維をモデル化した2Dランダム配向繊維モデルにおいて2Dランダム配向を満たすと言うためには、任意に選択した領域内に含まれる繊維が、場所に依らず平面内に等方的に分布して、さらに繊維体積含有率(密度)が同じであることが必要である。
(数1)
繊維体積含有率(密度)=繊維体積/複合材の体積
次に、本実施形態における2Dランダム配向繊維モデルの作成処理について添付図面を参照しつつ説明する。図3は、本実施形態における2Dランダム配向繊維モデルの作成処理の流れを示すフローチャートである。図9は、基本繊維モデルの一例を示す図である。
ここでは、作成した2Dランダム配向繊維モデルにおいて、2Dランダム配向を満たす条件について説明する。
次に、本実施形態の応用例について説明する。図26は、繊維強化樹脂の実物を撮影した画像を示す図である。図27は、繊維強化樹脂の上面を拡大した図である。図28は、繊維強化樹脂の側面視における積層状態を説明するための図である。
11 ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル作成部
12 基本繊維モデル作成部
13 疑似等方繊維ユニットモデル作成部
14 中心領域枠設定部
15 繊維領域枠設定部
16 ランダム並進移動部
17 重ね合わせ部
18 境界節点設定部
19 切り出し部
30 節点
30A 節点
31 ビーム要素
32 基本繊維モデル
33 疑似等方繊維ユニットモデル
34 ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル
40 中心領域枠
41 複製枠
50 繊維領域枠
50A〜50H 重ね合わせモデル
51 2Dランダム配向繊維モデル領域
60 2Dランダム配向繊維モデル
100 2Dランダム配向繊維モデル作成装置
Claims (8)
- 平面内で合同な枠を隙間なく並べて構成される繊維領域枠に複数の節点と複数のビーム要素からなる複数の基本繊維モデルを疑似等方を満足しながらランダムに配置するランダム配置疑似等方繊維ユニットモデルを作成するランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル作成部と、
それぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素を、それぞれの前記合同な枠とそれぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素との位置関係を保ちつつ、回転させることなく、前記合同な枠の一つである中心領域枠に他のすべての前記合同な枠が重なるように重ね合わせることによって2Dランダム配向繊維モデル領域を作り出す重ね合わせ部と、を備える、
ことを特徴とする2Dランダム配向繊維モデル作成装置。 - 前記重ね合わせ部は、前記ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデルを複製して重ね合わせモデルを作成し、前記重ね合わせモデルの単位で前記重ね合わせを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の2Dランダム配向繊維モデル作成装置。 - 前記重ね合わせ部は、前記重ね合わせが行われた前記中心領域枠が、m×n(m,nは自然数)の行例を形成して並ぶように、前記重ね合わせモデルの作成と、前記重ね合わせモデルの単位での前記重ね合わせを繰り返し行う、
ことを特徴とする請求項2に記載の2Dランダム配向繊維モデル作成装置。 - 前記重ね合わせ後の前記2Dランダム配向繊維モデル領域内の前記ビーム要素と、前記2Dランダム配向繊維モデル領域の枠との交点を新たな節点として設定する境界節点設定部と、
前記新たな節点の設定後における前記2Dランダム配向繊維モデル領域の枠内の前記節点および前記ビーム要素を、2Dランダム配向繊維モデルとして切り出す切り出し部と、を備える、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の2Dランダム配向繊維モデル作成装置。 - 前記切り出し部は、m×nの行例を形成して並ぶ前記重ね合わせが行われた前記中心領域枠の全体を2Dランダム配向繊維モデルとして切り出す、
ことを特徴とする請求項4に記載の2Dランダム配向繊維モデル作成装置 - 前記ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル作成部は、
前記基本繊維モデルを作成する基本繊維モデル作成部と、
所定の点の周りに、複数の基本繊維モデルを所定角度ずつずらして配置し、疑似等方繊維ユニットモデルを作成する疑似等方繊維ユニットモデル作成部と、
前記疑似等方繊維ユニットモデルの中心に矩形の中心領域枠を設定する中心領域枠設定部と、
前記繊維領域枠を設定する繊維領域枠設定部と、
前記基本繊維モデルを、前記繊維領域枠内の範囲でランダムに並進移動させるランダム並進移動部と、を備え、
前記ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデルを作成する、ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の2Dランダム配向繊維モデル作成装置 - ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル作成部により、平面内で合同な枠を隙間なく並べて構成される繊維領域枠に複数の節点と複数のビーム要素からなる複数の基本繊維モデルを疑似等方を満足しながらランダムに配置するステップと、
重ね合わせ部により、それぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素を、それぞれの前記合同な枠とそれぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素との位置関係を保ちつつ、回転させることなく、前記合同な枠の一つである中心領域枠に他のすべての前記合同な枠が重なるように重ね合わせることによって2Dランダム配向繊維モデル領域を作り出すステップと、を備える、
ことを特徴とする2Dランダム配向繊維モデル作成方法。 - コンピュータに2Dランダム配向繊維モデルを作成させる2Dランダム配向繊維モデル作成プログラムであって、前記2Dランダム配向繊維モデル作成プログラムは、前記コンピュータに、
ランダム配置疑似等方繊維ユニットモデル作成部により、平面内で合同な枠を隙間なく並べて構成される繊維領域枠に複数の節点と複数のビーム要素からなる複数の基本繊維モデルを疑似等方を満足しながらランダムに配置するステップと、
重ね合わせ部により、それぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素を、それぞれの前記合同な枠とそれぞれの前記合同な枠内の前記節点および前記ビーム要素との位置関係を保ちつつ、回転させることなく、前記合同な枠の一つである中心領域枠に他のすべての前記合同な枠が重なるように重ね合わせることによって2Dランダム配向繊維モデル領域を作り出すステップと、を実行させる、
ことを特徴とする2Dランダム配向繊維モデル作成プログラム。
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