JP7237807B2 - デジタルコンピュータの支援による階層的マルチスケール部品設計のための方法及びシステム - Google Patents
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Description
Claims (20)
- コンピュータ実装方法であって、
少なくとも1つの制約を含む少なくとも1つの設計基準を指定することと、
階層表現の全てのレベルにおいて前記少なくとも1つの設計基準を満たす設計ファミリーの階層表現を構築することであって、各ファミリーは形状及び材料分布フィールドの同等クラスを含み、前記階層表現は、より低い表現のレベルを含み、前記より低い表現のレベルが、より高い表現のレベルよりも前記設計ファミリーに関する多くの詳細を提供し、前記より低い表現のレベルが前記より高い表現のレベルと比較して前記設計ファミリーを更に制限する、構築することと、
前記指定された基準、並びに前記階層表現の前記レベルにリンクする追加の制約を満たす、前記階層表現の全てのレベルにおいて前記設計ファミリーを合成することであって、前記設計ファミリーの合成は、前記表現の各レベルで目的関数及び制約違反を評価するために順方向ソルバを呼び出すことを含む、合成することと、
製造に適した詳細な最終設計を作る前記階層表現の最も低いレベルの表現を決定することと、
製造機器によって前記最終設計に従って部品を製造することと、を含む、方法。 - 前記設計基準が、前記少なくとも1つの制約及び前記追加の制約を満たす設計に対する性能指数を提供する少なくとも1つの目的関数を更に含み、前記設計ファミリーを合成することは、前記目的関数に対する最適化を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記階層表現が、前記設計ファミリーの形状及び材料分布の代理特性を含み、前記代理特性が、前記設計基準に対する前記設計ファミリーを評価するために十分な情報を提供する、請求項1に記載の方法。
- 前記代理特性が、所与のレベルでの前記形状及び材料分布の機能ベースへの投影を表す収束列又は一連の変数のサブ有限列を含む、請求項3に記載の方法。
- 変数のより長い複数のサブ列が、表現の前記より低いレベルで決定される、請求項4に記載の方法。
- 前記階層表現の各レベルが、空間セル分解を含み、前記空間セル分解の各レベルにおける各セルに、1つ以上の代理特性が割り当てられる、請求項3に記載の方法。
- 各レベルにおける各セルが、次のより低いレベルで次のセルを得るために、独立セルに分解される、請求項6に記載の方法。
- 前記階層表現の各レベルが、各セルのサイズによって決定されたサイズスケールでの前記形状及び前記材料分布を記述する、請求項6に記載の方法。
- 前記追加の制約が、前記分解から得られた前記セルの特性に、所与のレベルのセルの前記特性をリンクさせる、請求項6に記載の方法。
- 前記代理特性が、各セル内の前記形状及び材料分布の積分特性であり、前記レベルにわたってそれをリンクさせる前記追加の制約が、前記積分特性の加法性である、請求項9に記載の方法。
- 最終形状及び材料分布は、前記代理特性が全ての表現のレベルのために合成されるまで決定されない、請求項3に記載の方法。
- システムであって、
メモリに連結されたプロセッサを備え、前記メモリが、
階層表現の各レベルにおいて各セルに割り当てられた代理特性を用いた空間セル分解によって、設計ファミリーの形状及び材料分布の前記代理特性の前記階層表現を合成することであって、各ファミリーは形状及び材料分布フィールドの同等クラスを含む、合成することと、
前記階層表現のトップレベルから開始して、前記トップレベルで実行される解析に基づいて、前記トップレベルで指定された制約を満たす、前記トップレベルにおける前記代理特性を判定することと、
前記トップレベルを下回る各レベルについて、各セルを所与のレベルで更に分解して次のレベルの独立子セルにすることを更に含むプロセスを実行することであって、前記独立子セルに割り当てられる前記代理特性の決定が、前記所与のレベルでの各セルにおける前記特性を強制して、前のレベルで各セルにおいて決定された前記代理特性と一致したままであるようにする、追加の制約を受ける前記所与のレベルで行われる解析に基づいて行われ、前記解析は、前記所与のレベルでの目的関数及び制約違反を評価するために順方向ソルバを呼び出すことを含む、実行すること、及び
製造に適した詳細な最終設計を作る前記階層表現の最も低いレベルの表現を決定することを含むものである、実行することと、を実行するために、前記プロセッサによって実行可能な実行命令を格納し、
前記最終設計に従って部品を製造する製造機器をさらに備えるシステム。 - 各レベルで合成された前記代理特性が、前記代理特性を所有する設計ファミリー又は同等クラスを宣言的に表し、各レベルでの前記決定が、前記前のレベルのセルの前記特性を再分布させることにより、設計の前記クラスをサブクラスに更に制限する、請求項12に記載のシステム。
- 設計の前記ファミリー又は前記同等クラスが前記表現の最下位レベルで十分に制限されて、所与の製造プロセス及び材料ミクロ構造のうちの少なくとも1つによって実現される交換可能な設計のクラスとして解釈されるとき、前記プロセスが終了する、請求項12に記載のシステム。
- 前記所与の製造プロセス又は材料のミクロ構造は、前記代理特性の前記合成が全てのレベルで完了した後に完成する、請求項14に記載のシステム。
- 前記プロセッサが、1つ以上の目的関数に従って、前記レベルのうちの1つ以上において、前記代理特性を更に最適化する、請求項12に記載のシステム。
- 前記最適化が、パレートフロントに沿って解を列挙することを含む、請求項16に記載のシステム。
- 各レベルにおける前記決定が、前記所与のレベルでの前記代理特性によって表される設計の1つ以上の候補ファミリーにおいて反復させることによって実行される、請求項12に記載のシステム。
- 前記反復が、前記所与のレベルにおける前記制約又は目的関数のうちの少なくとも1つの感度又は勾配によって、前記代理特性の変化に誘導される、請求項18に記載のシステム。
- 方法であって、
階層表現の各レベルにおいて各セルに割り当てられた特性を用いた空間セル分解によって、設計ファミリーの形状及び材料分布の代理特性の前記階層表現を可視化することであって、各ファミリーは形状及び材料分布フィールドの同等クラスを含み、前記代理特性は各レベルで目的関数及び制約違反を評価するために順方向ソルバを呼び出すことによって決定される、可視化することと、
前記表現の指定されたレベルにおいて、代理特性の値の色分けを表示することと、
製造に適した詳細な最終設計を作る前記階層表現の最も低いレベルの表現を決定することと、
製造機器によって前記最終設計に従って部品を製造することと、を含む、方法。
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