JP6681221B2 - Structure analysis device, structure analysis method, and three-dimensional woven fiber material manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、構造解析装置、構造解析方法及び三次元織繊維素材製造方法に関し、例えば、繊維強化複合素材の検査に適用して好適なものである。 The present invention relates to a structure analysis device, a structure analysis method, and a three-dimensional woven fiber material manufacturing method, and is suitable for application to, for example, inspection of fiber-reinforced composite materials.
近年、様々な分野に繊維強化複合素材が用いられはじめている。繊維強化複合素材は、繊維と支持材とを組み合わせて製造される複合素材であり、単一素材と比較して、軽量かつ高強度という優れた素材的特性を有するため、航空機や自動車等の部品として注目を集めている。繊維強化複合素材は、例えばCMC(Ceramic Matrix Composites)やFRP(Fiber Reinforced Plastics)等があり、使用される環境や目的等により適宜使い分けられる。 In recent years, fiber-reinforced composite materials have begun to be used in various fields. A fiber-reinforced composite material is a composite material manufactured by combining fibers and a support material, and has superior material properties such as light weight and high strength as compared with a single material, so it is a component for aircraft, automobiles, etc. Is attracting attention as. Fiber-reinforced composite materials include, for example, CMC (Ceramic Matrix Composites) and FRP (Fiber Reinforced Plastics), which are appropriately used depending on the environment and purpose of use.
このような繊維強化複合素材においては、繊維束の配向が強度に大きく影響する。したがって、完成した繊維強化複合素材からなる部品の繊維束が、本来直線であるべき箇所で蛇行していたり、本来配置されるべき基準軸から全体的にずれて偏向していたり、或いは途中で断裂していたりする場合、繊維強化複合素材の強度は低下する。そのため完成した繊維強化複合素材からなる部品の繊維束の配向を検査する必要があり、例えばCT(Computed Tomography)スキャンにより撮像された部品の三次元ボリュームデータ(CT画像)を用い、内部構造の解析を行うことが考えられている。 In such a fiber-reinforced composite material, the orientation of the fiber bundle greatly affects the strength. Therefore, the fiber bundle of the finished fiber-reinforced composite material is meandering at a position that should be straight, is deflected by being totally displaced from the reference axis where it should be originally arranged, or is broken in the middle. If so, the strength of the fiber-reinforced composite material is reduced. For this reason, it is necessary to inspect the orientation of the fiber bundles of the completed fiber-reinforced composite material component. For example, the internal structure is analyzed using three-dimensional volume data (CT image) of the component imaged by CT (Computed Tomography) scan. Is considered to do.
特許文献1には、入力した3次元画像を2値化して2値画像を取得する第2のステップと、検出断面の形状に異方性を持たせるパラメータを有する配向検出フィルタに基づいて、2値画像における前景画素のそれぞれの配向を推定する第3のステップと、配向を推定した前景画素群から繊維束の中心を示す中心画素を抽出する第4のステップと、抽出された中心画素群について、同一又は類似の配向を示す中心画素を同一の繊維束とみなして、同一の繊維束を示す中心画素同士を接続する第5のステップと、接続した同一の繊維束を示す中心画素群の蛇行量を計算する第6のステップと、を有する画像解析装置が開示されている。
In
しかしながら、CTスキャンによる詳細な撮像には時間がかかり、特に、大型部品に対してボクセルサイズの小さな詳細なCT画像を撮影することは現実的ではない。また、CT画像の解析においては二値化処理が行われることが多いが、CT画像にはノイズが含まれることが多く、二値化処理を行った場合には、物体と背景との境界の判断が適切でない箇所も現れる。特にボクセルサイズの大きい低解像画像においては、中間階調が多いため、二値化処理を行うと織物構造を特徴づける重要な幾何情報が欠落し、繊維束の配向の認識を難しくする恐れがある。 However, detailed imaging by CT scanning takes time, and in particular, it is not realistic to capture a detailed CT image with a small voxel size for a large part. Further, although binarization processing is often performed in the analysis of CT images, CT images often include noise, and when binarization processing is performed, the boundary between the object and the background is Some areas are not judged properly. Especially in a low-resolution image with a large voxel size, since there are many intermediate gradations, the important geometric information that characterizes the fabric structure is lost when binarization processing is performed, which may make it difficult to recognize the orientation of the fiber bundle. is there.
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、二値化処理を用いることなく、繊維強化複合素材の三次元画像から繊維強化複合素材の構造を解析することのできる構造解析装置及び構造解析方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above points, and a structure analysis device and a structure capable of analyzing the structure of a fiber-reinforced composite material from a three-dimensional image of the fiber-reinforced composite material without using a binarization process. It is intended to provide an analysis method.
かかる課題を解決するため本開示の構造解析装置は、三次元織繊維素材が撮影された三次元の画像内の座標の各格子点において、階調値の変化の最小方向の固有ベクトルを算出し、前記各格子点の配向とする格子点配向算出部と、前記画像内の点の前記配向を、前記点の周囲の前記格子点の前記配向に基づいて算出し、前記算出された前記配向の方向に移動した新たな前記点に対して同様に前記配向を算出することを繰り返して繊維束の延伸方向である境界曲線を算出する境界曲線算出部と、を備える構造解析装置である。 In order to solve such a problem, the structural analysis device of the present disclosure calculates the eigenvector in the minimum direction of the change in the gradation value at each grid point of the coordinates in the three-dimensional image in which the three-dimensional woven fiber material is photographed, A lattice point orientation calculation unit that is the orientation of each of the lattice points, and the orientation of the points in the image is calculated based on the orientation of the lattice points around the points, and the direction of the calculated orientation. A boundary curve calculating unit that repeatedly calculates the orientation in the same manner for the new point moved to, and calculates a boundary curve that is the stretching direction of the fiber bundle.
また、本開示の装置稼働方法は、三次元織繊維素材が撮影された三次元の画像内の座標の各格子点において、階調値の変化の最小方向の固有ベクトルを前記各格子点の配向とし、前記画像内の点の前記配向を、前記点の周囲の前記格子点の前記配向に基づいて算出し、前記算出された前記配向の方向に移動した新たな前記点に対して同様に前記配向を算出することを繰り返して繊維束の延伸方向である境界曲線を算出する、構造解析方法である。 Further, the apparatus operating method of the present disclosure, at each grid point of the coordinates in the three-dimensional image in which the three-dimensional woven fiber material is photographed, the eigenvector in the minimum direction of the change in gradation value is the orientation of each grid point. , The orientation of a point in the image is calculated based on the orientation of the grid points around the point, and the orientation is the same for the new point moved in the direction of the calculated orientation. Is a structural analysis method in which the boundary curve that is the stretching direction of the fiber bundle is calculated by repeating
また、本開示の三次元織繊維素材製造方法は、三次元織繊維素材を成形し、前記成形された前記三次元織繊維素材を上述の構造解析方法を用いて検査する、三次元織繊維素材製造方法である。 Further, the three-dimensional woven fiber material manufacturing method of the present disclosure is a three-dimensional woven fiber material, in which a three-dimensional woven fiber material is molded, and the molded three-dimensional woven fiber material is inspected using the above-described structural analysis method. It is a manufacturing method.
本開示によれば、二値化処理を用いることなく、繊維強化複合素材の三次元画像から繊維強化複合素材の構造を解析することができる。 According to the present disclosure, the structure of a fiber-reinforced composite material can be analyzed from a three-dimensional image of the fiber-reinforced composite material without using a binarization process.
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。以下の説明において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, similar elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
(1) 本実施の形態による構造解析装置の構成
図1は、本実施形態に係る構造解析装置100のハードウェア構成を示す図である。この図に示されるように、構造解析装置100は、CPU(Central Processing Unit)101、RAM(Random Access Memory)等の揮発性記憶部102、ハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性記憶部103、ネットワーク201に接続するためのネットワーク接続部104、外部メモリ202等を接続するためのUSB(Universal Serial Bus)コネクタ等の外部機器接続部105、キーボード、マウス等の入力装置106、及び液晶表示画面等を有する表示装置107から構成されていてもよい。ここでCPU101、揮発性記憶部102及び不揮発性記憶部103は、ソフトウェアにより動作する解析処理部150を構成している。なお、構造解析装置100は、図1のようなハードウェア構成のコンピュータ装置がネットワーク接続されたコンピュータシステムにより構成されていてもよい。
(1) Configuration of Structural Analysis Apparatus According to this Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of a
図2は、構造解析装置100の解析処理部150の構成について示す図である。この図に示されるように、解析処理部150は、三次元織繊維素材の断面が撮影された画像内の座標の各格子点において、階調値の変化の最小方向の固有ベクトルを各格子点の配向とする格子点配向算出部151と、画像内の任意の点の配向を、周囲の格子点の配向に基づいて算出し、算出された配向の方向に移動した新たな点に対して同様に配向を算出することを繰り返して繊維束の延伸方向である境界曲線を算出する境界曲線算出部152と、境界曲線から、繊維束のファミリが形成する層の面を算出する繊維束面算出部153とを有している。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the
(2) 構造解析処理
図3は、本実施の形態に係る構造解析処理S100のフローチャートである。このフローチャートに示されるように、まず、構造解析処理S100では、ステップS110において、外部のCTスキャン装置等において撮影された三次元画像を、ネットワーク201や外部メモリ202等を介して入力する。次に、格子点配向算出部151による格子点配向算出処理S120及び、格子点配向算出処理の結果を用いて境界曲線算出部152による境界曲線算出処理S130を行う。その後、繊維束面算出部153による繊維束面算出処理S140を行って構造解析処理S100を終了する。ここで、繊維束面算出処理S140は行われないこととしてもよい。各処理の詳細については以下で説明する。以下の説明において、三次元画像はCTスキャン装置により撮影されたCT画像であるとし、その階調値をCT値と呼ぶこととするが、CT画像でない三次元画像を用いた場合であってもCT値として階調値を適用することができる。
(2) Structural Analysis Processing FIG. 3 is a flowchart of structural analysis processing S100 according to the present embodiment. As shown in this flowchart, in the structural analysis process S100, first, in step S110, a three-dimensional image captured by an external CT scanning device or the like is input via the
図4は、本実施形態において構造解析の対象となる三次元織繊維素材について模擬的に示す図である。図4に示されるように、三次元織繊維素材は、X糸11及びY糸12からなる平織繊維の薄板を重ね、複数の薄板をZ糸13で縛ることにより形成されている。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a three-dimensional woven fiber material which is a target of structural analysis in the present embodiment. As shown in FIG. 4, the three-dimensional woven fiber material is formed by stacking thin plates of plain woven fibers composed of
(3) 格子点配向算出処理
格子点配向算出部151による格子点配向算出処理S120では、CT画像において、CT値の変化の最小方向が配向であると仮定し、勾配ベクトルを用いて配向を算出する。図5は、繊維束である糸31及び32が映っているCT画像において、格子点piから距離r内にある格子点qjの勾配ベクトルgiと、勾配ベクトルgiから計算される格子点piの配向(固有ベクトルe1i)について模式的に表す図である。図6は、格子点配向算出処理S120について示すフローチャートである。図5及び6を用いて、格子点配向算出処理S120について説明する。格子点配向算出部151は、まず、CT画像中の全格子点において勾配ベクトルgiを計算する(S121)。次に、配向を検出する各点piについて、所定の距離r内にある格子点qiに関する、式(1)に示される分散共分散行列Mを計算する(S122)。
(4) 境界曲線算出処理
次に、境界曲線算出部152による境界曲線算出処理S130について説明する。図7は、境界曲線の算出について説明するための概略図である。境界曲線算出処理S130では、まず、点ajの配向ejを、周囲の格子点piの固有ベクトル{e1i}の三重線形補間により計算する。次に点ajからej方向に距離εだけ離れた点bを計算する。更に点bをaj+1として同様の処理を繰り返し、配向に従って微小距離ずつ進むことを繰り返す。この際に点bが以下の条件のいずれかを満たす場合には、処理を終了することとしてもよい。
条件1:境界曲線の曲率が所定値以上であること。
条件2:点bにおける2番目の固有値の固有ベクトルe2jは、点ajの2番目の固有値の固有ベクトルと大きく異なること。
(4) Boundary Curve Calculation Process Next, the boundary curve calculation process S130 by the boundary
Condition 1: The curvature of the boundary curve is not less than a predetermined value.
Condition 2: The eigenvector e 2j of the second eigenvalue at the point b is significantly different from the eigenvector of the second eigenvalue at the point a j .
条件1及び2を設けた理由は、CT画像のノイズの影響を避けるためであり、特にX糸及びY糸の交差部分における空気部分のCT値は想定より高い値となり不鮮明となるため、CT値の勾配の方向は期待どおりの振る舞いとならず、e1iのみで進行方向を判定した場合に、異なる方向に延びる繊維束上を辿ってしまう恐れがあるためである。このような誤探索を回避するために、次点bは、曲がり方向の大きな変化がないときにのみ、次の曲線に加えられる。具体的には、条件1について曲率の所定値は想定する形状で最大の曲率及びその許容交差を基に定めることができ、また、条件2について、点aの2番目の固有ベクトルとbの2番目の固有ベクトルとの変化率(一次導関数)の差の閾値を曲率の変化量及びその許容交差を基に定めることができる。
The reason for providing
図8は、SiC繊維の三次元織繊維素材の断面を示すCT画像である。X糸及びY糸の重なり部分がピラー状構造であり、2×2のピラーの配列はユニットセルと呼ばれ、三次元織繊維素材の最小構造単位として扱われる。図8では、ユニットセルは白い正方形として観察される。図9は、図8のCT画像に対して、境界曲線算出処理S130を適用して探索された境界曲線を図8のCT画像上に重ね合わせた画像である。この図に示されるように、X糸及びY糸のそれぞれの境界が正確に探索されていることが確認される。 FIG. 8 is a CT image showing a cross section of a three-dimensional woven fiber material of SiC fiber. The overlapping portion of the X yarns and the Y yarns has a pillar structure, and an array of 2 × 2 pillars is called a unit cell, which is treated as a minimum structural unit of a three-dimensional woven fiber material. In FIG. 8, the unit cell is observed as a white square. FIG. 9 is an image in which the boundary curve searched by applying the boundary curve calculation process S130 is superimposed on the CT image of FIG. 8 on the CT image of FIG. As shown in this figure, it is confirmed that the boundaries of the X yarn and the Y yarn are accurately searched.
図10は、SiC繊維の三次元織繊維素材の断面を示すCT画像に対して、格子点配向算出処理S120及び境界曲線算出処理S130を行い、各点aiのe1i=(ex,ey,ez)に対して異なる階調値を割り当てた画像である。図11は、図10の四角で囲われた部分の拡大図である。これらの図に示されるように、各糸の境界が示されていることが確認できる。実際には、e1i=(ex,ey,ez)に対して(R(赤),G(緑),B(青))の色を割り当ててカラー表示することにより、各糸の延びる方向を更に分かりやすく表示することができる。 In FIG. 10, a lattice point orientation calculation process S120 and a boundary curve calculation process S130 are performed on a CT image showing a cross section of a three-dimensional woven fiber material of SiC fiber, and e 1i = (e x , e of each point a i It is an image in which different gradation values are assigned to y , ez ). FIG. 11 is an enlarged view of a portion surrounded by a square in FIG. As shown in these figures, it can be confirmed that the boundary of each yarn is shown. Actually, by assigning the colors (R (red), G (green), B (blue)) to e 1i = (e x , e y , e z ) and displaying them in color, The extending direction can be displayed more easily.
(5) 繊維束面算出処理
ユニットセルの均一で正確な配置は、CMC等の三次元織繊維素材で成形された部品において重要な要素である。本実施の形態の繊維束面算出処理S140においては、各層のX糸及びY糸の交差形状の評価を目的として、層の境界を面として表すこととしている。糸のファミリを近似するこれらの面は、勾配方向がこのファミリの糸の方向に一致するスカラー関数の等値面として表される。スカラー場s、t及びfは、それぞれX糸、Y糸及びZ糸と考えることができる。スカラー関数に関する3つの独立のポワソン方程式を解くことによりこれらのスカラー場を得ることができる。図12は、二次元においてこの考え方を示す図である。矢印は、X糸及びY糸にそれぞれ対応するベクトル場u及びvに属するベクトルを示す。スカラー場s及びtとなる等値面は実線で示されている。等値面を求めることにより、正方形の組であるユニットセル50が等値面により囲われて現れる。
(5) Fiber bundle surface calculation processing Uniform and accurate arrangement of the unit cells is an important element in parts molded from a three-dimensional woven fiber material such as CMC. In the fiber bundle surface calculation processing S140 of the present embodiment, the layer boundary is represented as a surface for the purpose of evaluating the crossing shape of the X yarn and the Y yarn of each layer. These faces that approximate a family of yarns are represented as isosurfaces of a scalar function whose gradient direction corresponds to the yarn direction of this family. The scalar fields s, t and f can be considered as X, Y and Z yarns, respectively. These scalar fields can be obtained by solving three independent Poisson equations for the scalar function. FIG. 12 is a diagram showing this concept in two dimensions. The arrows indicate the vectors belonging to the vector fields u and v corresponding to the X and Y threads, respectively. The isosurfaces that are the scalar fields s and t are shown by solid lines. By obtaining the isosurface, the unit cell 50, which is a set of squares, appears surrounded by the isosurface.
図13には、繊維束面算出処理S140のフローチャートを示している。簡単化のために、u、v及びwをそれぞれX糸、Y糸及びZ糸の方向に近似する。このアルゴリズムの入力は、境界曲線算出処理の結果の曲線と2つのベクトルの組である。2つのベクトルの組は、u及びvの目標方向として提供される。 FIG. 13 shows a flowchart of the fiber bundle surface calculation processing S140. For simplicity, u, v and w are approximated to the X, Y and Z yarn directions, respectively. The input of this algorithm is the set of curves and the two vectors resulting from the boundary curve calculation process. The two vector sets are provided as u and v target directions.
このフローチャートに示されるように、まず、境界曲線を短いセグメントに分割する(S141)。次に、セグメントの方向と目標方向を比較し、セグメントがu及びvのいずれに属するかを決定する(S142)。セグメントの配向を、例えば、ステップS142で特定されたベクトル場の目標方向の配向に一致するように、又はいくつかある候補の中から最も一致度の高い方向になるように決定する(S143)。また、CT画像において物体を覆う格子構造を生成し、各格子点にu、v及びwの3つのベクトルを割り当てる(S144)。この割り当てにおいて、ステップS143で得られた、複数のセグメントを正規化することにより得られた複数の正規化ベクトルの平均である正規化ベクトルを割り当てることとしてもよい。更に、この平均は所定の距離よりも格子点に近いセグメントに対して適用することとしてもよい。もしその格子点より十分近いセグメントがない場合には、他の格子点に広げて、検討中の格子点のベクトルを得ることとしてもよい。ベクトル場wは外積u×vにより定義される。最後に、∇s=u、∇t=v及び∇f=wの3つのポワソン式を独立に解き(S145)、3つのスカラー場s、t及びfを得て、s、t及びfの等値面を出力する(S146)。 As shown in this flowchart, first, the boundary curve is divided into short segments (S141). Next, the direction of the segment is compared with the target direction to determine which of u and v the segment belongs to (S142). The orientation of the segment is determined, for example, to match the orientation of the target direction of the vector field specified in step S142, or to be the direction with the highest degree of coincidence among some candidates (S143). In addition, a lattice structure that covers the object in the CT image is generated, and three vectors u, v, and w are assigned to each lattice point (S144). In this allocation, a normalization vector, which is the average of the plurality of normalization vectors obtained in step S143 and obtained by normalizing the plurality of segments, may be allocated. Further, this average may be applied to a segment closer to the grid point than the predetermined distance. If there is no segment sufficiently close to the grid point, it may be expanded to other grid points to obtain the vector of the grid point under consideration. The vector field w is defined by the outer product u × v. Finally, the three Poisson expressions of ∇s = u, ∇t = v and ∇f = w are independently solved (S145) to obtain three scalar fields s, t and f, and The value plane is output (S146).
図14には、繊維束面算出処理S140により得られたs、t及びfの等値面を三次元画像で表した一例の図である。この図に示されるように、ユニットセルの形状及び配置を確認することができる。 FIG. 14 is a diagram showing an example in which the isosurfaces of s, t, and f obtained by the fiber bundle surface calculation processing S140 are represented by a three-dimensional image. As shown in this figure, the shape and arrangement of the unit cells can be confirmed.
また、上述の格子点の配向、境界曲線及び繊維束の面の少なくともいずれか一つを用いて三次元織繊維素材の検査を行い、例えば強度等が不十分と判断した場合には不良とし、それ以外の場合には良品として処理する等の製品検査を行うこととしてもよい。当該検査工程は、三次元織繊維素材の製造工程の一つとすることができる。 In addition, the orientation of the above-mentioned lattice points, the boundary curve and the surface of the fiber bundle is examined using at least one of the surfaces of the three-dimensional woven fiber material, for example, if it is determined that the strength is insufficient, it is determined to be defective, In other cases, product inspection such as processing as a non-defective product may be performed. The inspection step can be one of the steps of manufacturing a three-dimensional woven fiber material.
(6) 本実施形態の効果
本実施形態に係る構造解析装置100は、三次元織繊維素材が撮影された三次元の画像内の座標の各格子点において、階調値の変化の最小方向の固有ベクトルを算出し、各格子点の配向とする格子点配向算出部151と、画像内の点の配向を、点の周囲の格子点の配向に基づいて算出し、算出された配向の方向に移動した新たな点に対して同様に配向を算出することを繰り返して繊維束の延伸方向である境界曲線を算出する境界曲線算出部152と、を備えているため、二値化処理を用いることなく、繊維強化複合素材の三次元画像から繊維強化複合素材の構造を解析することができる。
(6) Effects of the present embodiment The
本開示は、繊維強化複合素材の検査に適用することができる。 The present disclosure can be applied to the inspection of fiber reinforced composite materials.
100 構造解析装置
101 CPU
102 揮発性記憶部
103 不揮発性記憶部
104 ネットワーク接続部
105 外部機器接続部
106 入力装置
107 表示装置
150 解析処理部
151 格子点配向算出部
152 境界曲線算出部
153 繊維束面算出部
201 ネットワーク
202 外部メモリ
100
102
Claims (11)
前記画像内の点の前記配向を、前記点の周囲の前記格子点の前記配向に基づいて算出し、前記算出された前記配向の方向に移動した新たな前記点に対して同様に前記配向を算出することを繰り返して繊維束の延伸方向である境界曲線を算出する境界曲線算出部と、を備える構造解析装置。 At each grid point of the coordinates in the three-dimensional image in which the three-dimensional woven fiber material is photographed, the eigenvector of the minimum direction of the change in gradation value is calculated, and the grid point orientation calculation unit is set as the orientation of each grid point. ,
The orientation of a point in the image is calculated based on the orientation of the grid points around the point, and the orientation is similarly set for the new point moved in the direction of the calculated orientation. A structure analysis apparatus, comprising: a boundary curve calculation unit that repeatedly calculates and calculates a boundary curve that is a stretching direction of the fiber bundle.
前記格子点配向算出部は、
前記各格子点のうち、格子点p i から距離r内にある格子点qjにおける勾配ベクトルgjを計算し、
前記格子点qjにおける重みをw j として、前記格子点qjに関する以下の共分散行列Mの式(1):
最小固有値の固有ベクトルe1iを前記格子点piにおける配向とする、
構造解析装置。 In the structural analysis device according to claim 1,
The lattice point orientation calculation unit,
Of the grid points , a gradient vector g j at a grid point q j within a distance r from the grid point p i is calculated,
The weights in the lattice points q j as w j, the following expression of the covariance matrix M for said lattice points q j (1):
The eigenvector e 1i of the smallest eigenvalue is the orientation at the grid point p i ,
Structural analysis equipment.
前記距離rは、前記画像の画素の一辺の長さをδとするとα×δで表され、αは1.5〜3である、構造解析装置。 In the structural analysis device according to claim 2,
The distance r is represented by α × δ, where δ is the length of one side of the pixel of the image, and α is 1.5 to 3.
前記重みwjは、前記格子点piから前記格子点qjまでの距離をdjとすると、以下の式(2):
The weight w j is expressed by the following formula (2), where d j is the distance from the grid point p i to the grid point q j.
前記距離rは、繊維束と繊維束との間の距離以下である、構造解析装置。 In the structural analysis device according to claim 2 or 3,
The structure analysis device, wherein the distance r is equal to or less than a distance between fiber bundles.
前記点の周囲の前記格子点の前記配向に基づいた算出は三重線形補間で行う、構造解析装置。 The structural analysis device according to any one of claims 1 to 5,
The structural analysis device, wherein calculation based on the orientation of the lattice points around the points is performed by triple linear interpolation.
前記繰り返しは、
条件1:前記新たな前記点を加えて形成される境界曲線の曲率が所定値以上であること、及び
条件2:前記新たな点の二番目の固有値のベクトルと、直前の前記点の二番目の固有値のベクトルとが大きく異なること、
のいずれかを満たす場合には処理を終了する構造解析装置。 The structural analysis device according to any one of claims 1 to 6,
The repetition is
Condition 1: The curvature of the boundary curve formed by adding the new point is not less than a predetermined value, and Condition 2: the second vector of eigenvalues of the new point and the second vector of the immediately preceding point. Is significantly different from the vector of eigenvalues of,
A structural analysis device that terminates processing when either of the above is satisfied.
前記境界曲線から、前記繊維束のファミリが形成する層の面を算出する繊維束面算出部を更に備える構造解析装置。 The structural analysis device according to any one of claims 1 to 7,
The structural analysis device further comprising a fiber bundle surface calculation unit that calculates a surface of a layer formed by the family of fiber bundles from the boundary curve.
前記繊維束面算出部は、前記境界曲線に基づいて、前記各格子点にX糸、Y糸及びZ糸にそれぞれ対応するベクトルu、v及びwを割当て、ポワソン式∇s=u、∇t=v及び∇f=wを独立に解き、得られたs、t及びfの等値面を出力する、構造解析装置。 In the structural analysis device according to claim 8,
The fiber bundle surface calculation unit allocates the vectors u, v and w respectively corresponding to the X yarns, the Y yarns and the Z yarns to the respective lattice points based on the boundary curve, and the Poisson's equation ∇s = u, ∇t = V and ∇f = w are independently solved, and the obtained s, t, and f isosurfaces are output.
前記画像内の点の前記配向を、前記点の周囲の前記格子点の前記配向に基づいて算出し、前記算出された前記配向の方向に移動した新たな前記点に対して同様に前記配向を算出することを繰り返して繊維束の延伸方向である境界曲線を算出する、構造解析方法。 At each grid point of the coordinates in the three-dimensional image where the three-dimensional woven fiber material is photographed, the eigenvector of the minimum direction of the change in gradation value is the orientation of each grid point
The orientation of a point in the image is calculated based on the orientation of the grid points around the point, and the orientation is similarly set for the new point moved in the direction of the calculated orientation. A structural analysis method, wherein a boundary curve that is a stretching direction of a fiber bundle is calculated by repeating calculation.
前記成形された前記三次元織繊維素材を請求項10に記載の構造解析方法を用いて検査する、三次元織繊維素材製造方法。 Mold three-dimensional woven fiber material,
A method for producing a three-dimensional woven fiber material, comprising inspecting the formed three-dimensional woven fiber material using the structural analysis method according to claim 10.
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