JPH03224063A - Optimum designing system - Google Patents

Optimum designing system

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Publication number
JPH03224063A
JPH03224063A JP2020133A JP2013390A JPH03224063A JP H03224063 A JPH03224063 A JP H03224063A JP 2020133 A JP2020133 A JP 2020133A JP 2013390 A JP2013390 A JP 2013390A JP H03224063 A JPH03224063 A JP H03224063A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
design
analysis
model
design parameter
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP2020133A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Yokohari
孝志 横張
Hiroo Onishi
大西 紘夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2020133A priority Critical patent/JPH03224063A/en
Publication of JPH03224063A publication Critical patent/JPH03224063A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To output an optimum model by providing an interface between an analyzing part and a modeling part and performing automatically the change of the design parameter of a structure and a remodeling job as necessary based on the model analyzing result. CONSTITUTION:A design parameter setting part 102 sets the initial value based on a range of the input design parameter by reference to an optimization rule data base. An analyzing data production part 105 produces an element model based on the design parameter to be applied and the initial form of a structure. An analyzing part 106 deforms and analyzes the element model, and a convergence deciding part 107 decides the deforming/analyzing result of the part 106. Receiving a result for a design parameter which is newly applied, the part 102 refers again to the optimization rule data base to output a new design parameter. The part 107 compares the old and new analyzing results with each other to hold the analyzing result more approximate to the design specifications. Then the part 107 ends its operation when the convergence is confirmed. Thus an optimum model is automatically obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は計算機を使用した最適設計システムに関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an optimal design system using a computer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の設計システムにより設計仕様に適合する構造物の
最適モデルを作成する場合、構造物のモデルを作成する
モデリングや作成したモデルの解析(例えば静的強度解
析とか動的振動解析)は自動化されているとは言え、構
造物のモデリングのための入力と、そのモデルの解析結
果の判定は、その設計システムを用いるユーザが繰り返
し行う必要があった。構造物をモデリングする際には、
構成部材の板厚や長さ、材質等の設計パラメータをユー
ザが逐−設定するが、構造物の指定部位の強度、全重量
、製造コストなどの設計仕様を満足させるために、それ
ら設計仕様のトレードオフ(設計仕様項目の優先順位の
入れ換え)をも考慮して設計パラメータを決定しなけれ
ばならず、ユーザにかかる負担は大きい。
When creating an optimal model of a structure that meets design specifications using a conventional design system, modeling to create a model of the structure and analysis of the created model (e.g. static strength analysis and dynamic vibration analysis) are not automated. However, the user of the design system had to repeatedly enter the input for modeling the structure and judge the analysis results of the model. When modeling structures,
The user sets the design parameters such as the thickness, length, and material of the structural members one by one, but in order to satisfy the design specifications such as the strength of the specified part of the structure, the total weight, and the manufacturing cost, it is necessary to Design parameters must be determined taking into account trade-offs (reshuffling the priorities of design specification items), which places a heavy burden on the user.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術は、構造物のモデリングを行なう部分と作
成したモデルの解析を行なう部分が別々であるため、解
析結果をモデリングに反映させる手続きはすべてユーザ
自身に負わされていた。従って設計仕様を満足するモデ
ルを得るまでモデリングと解析を繰り返す必要のある設
計システムにおいて、毎回の設計パラメータ設定とモデ
リングに相当の手間を要するという問題があった。
In the above-mentioned conventional technology, since the part for modeling the structure and the part for analyzing the created model are separate, the user is responsible for all procedures for reflecting the analysis results in the modeling. Therefore, in a design system that requires repeating modeling and analysis until a model that satisfies the design specifications is obtained, there is a problem in that design parameter setting and modeling each time requires considerable effort.

本発明は解析を行う部分とモデリングを行う部分との間
にインターフェイスを設け、モデルの解析結果から必要
に応じて構造物の設計パラメータの変更と再モデリング
を自動的に行ない、反復計算の後に設計仕様を満足する
最適モデルを出力する最適設計システムを提供すること
を目的とする。
The present invention provides an interface between the part that performs analysis and the part that performs modeling, automatically changes the design parameters of the structure and remodels it as necessary based on the model analysis results, and designs the structure after repeated calculations. The purpose is to provide an optimal design system that outputs an optimal model that satisfies specifications.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、計算機を使用して構造物の要素モデルを作
成し、該要素モデルの解析を行う最適設計システムにお
いて、ユーザが構造物の設計仕様と該設計仕様の優先順
位を入力するのに用いる設計仕様入力部と、ユーザが前
記構造物の初期形状及び設計パラメータの適用範囲、境
界条件を入力するのに用いる初期データ入力部と、前記
設計パラメータの適用範囲から逐次適用すべき設計パラ
メータの作成を行い出力する設計パラメータ設定部と、
前記設計パラメータの作成にあたって前記設計仕様の優
先順位から適用すべき設計パラメータの変更を逐次指示
する最適化ルールデータベースと、前記設計パラメータ
設定部の出力の度に前記初期形状と設計パラメータ設定
部が出力した設計パラメータを用いて構造物の要素モデ
ルを作成する解析用データ作成部と、該解析用データ作
成部が作成した要素モデルを解析する解析部と、該解析
部が解析した解析結果と既に解析された解析結果とを前
記設計仕様に基づいて収束判定し、収束するまで前記設
計パラメータ設定部に新たな設計パラメータの出力を要
求する収束判定部と、を備えたことを特徴とする最適設
計システムにより、達成される。
The above purpose is to be used by the user to input the design specifications of the structure and the priority order of the design specifications in an optimal design system that uses a computer to create an element model of the structure and analyzes the element model. a design specification input section; an initial data input section used by the user to input the initial shape of the structure, the application range of design parameters, and boundary conditions; and creation of design parameters to be applied sequentially from the application range of the design parameters. a design parameter setting section that performs and outputs the
an optimization rule database that sequentially instructs changes in design parameters to be applied based on the priority order of the design specifications when creating the design parameters; and an optimization rule database that outputs the initial shape and the design parameter setting unit each time the design parameter setting unit outputs the optimization rule database. an analysis data creation section that creates an element model of the structure using the design parameters created by the analysis data creation section; an analysis section that analyzes the element model created by the analysis data creation section; an optimal design system, comprising: a convergence determination unit that determines convergence of the calculated analysis results based on the design specifications, and requests the design parameter setting unit to output new design parameters until convergence is achieved. This is achieved by

〔作用〕[Effect]

本発明の最適設計システムにおいて、ユーザは設計仕様
入力部を用いて、対象となる構造物の強度や重量、変形
等の物理面を設定仕様として指定し、また初期データ入
力部を用いて構造物の初期形状や板厚、寸法、材質等の
設計パラメータの適用範囲、境界条件を入力する。設計
パラメータ設定部は、最適化ルールデータベースを参照
して入力された設計パラメータの範囲からまず初期値を
設定して、適用すべき設計パラメータとして出力し、解
析用データ作成部は適用すべき設計パラメータと構造物
の初期形状を用いて要素モデルを作成し、解析部はその
要素モデルを例えば変形解析し、収束判定部はその変形
解析結果を設計仕様の優先順位に基づいてその要素モデ
ルの合否を判定し、この場合以前に解析した解析結果が
ないので、設計パラメータ設定部に新たに適用すべき設
計パラメータを出力するよう要求する。要求を受けた設
計パラメータ設定部は再び最適化ルールデータベースを
参照してその最適化ルールに従った設計パラメータの変
更量の指示を受けてその変更量に従った新たな設計パラ
メータを出力し、解析データ作成部及び解析部は既に説
明した上記のように動作し、収束判定部は以前に求めた
解析結果と比較して、より設計仕様に近い解析結果を保
留する。
In the optimal design system of the present invention, the user uses the design specification input section to specify physical aspects such as strength, weight, deformation, etc. of the target structure as set specifications, and also uses the initial data input section to specify the physical aspects of the target structure such as strength, weight, deformation, etc. Input the initial shape, applicable range of design parameters such as plate thickness, dimensions, material, etc., and boundary conditions. The design parameter setting section first sets initial values from the input design parameter range by referring to the optimization rule database, and outputs them as design parameters to be applied, and the analysis data creation section sets the design parameters to be applied. An element model is created using the initial shape of the structure, the analysis section performs a deformation analysis on the element model, and the convergence judgment section uses the deformation analysis results to determine whether the element model passes or fails based on the priorities of the design specifications. In this case, since there are no previously analyzed analysis results, the design parameter setting unit is requested to output design parameters to be newly applied. Upon receiving the request, the design parameter setting section refers to the optimization rule database again, receives instructions for the amount of change in design parameters according to the optimization rule, outputs new design parameters according to the amount of change, and performs analysis. The data creation section and the analysis section operate as described above, and the convergence determination section compares the analysis results obtained previously and holds the analysis results that are closer to the design specifications.

上記のように最適設計システムは適用すべき設計パラメ
ータの設定と解析データの作成、解析を繰り返して行い
、解析結果が設計仕様に応じて収束した時点で最適設計
システムの動作は終了する。
As described above, the optimal design system repeatedly sets design parameters to be applied, creates analysis data, and performs analysis, and the operation of the optimal design system ends when the analysis results converge according to the design specifications.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を第1図から第10図により説明す
る。第1図は実施例の最適設計システムの全体構成図で
ある。本実施例によれば、ユーザが、対象構造物の初期
形状や、最初に適用する構進物の寸法、材質等の設計パ
ラメータや、それに設計パラメータの許容範囲等を入力
し、さらに構造物の設計仕様を入力すれば、最適設計シ
ステムが、最初の構造物の解析用モデルを作成して、例
えば静的強度解析を行い、その解析結果が設計仕様を満
足するかどうかを判定し、その後は、既に求めた解析結
果とユーザが入力した設計仕様に基づいて最適化ルール
を用いて、設計パラメータの値を許容範囲内であるピッ
チで自動修正し、それより解析モデル(境界条件等の解
析条件を付加したメツシュモデル)を生成して再解析を
行い、最終的に解析結果が収束したとき、即ち、現段階
以上の設計パラメータ修正の必要がないとき、設計仕様
を満足する最適なモデルを出力するものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 10. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an optimal design system according to an embodiment. According to this embodiment, the user inputs the initial shape of the target structure, design parameters such as the dimensions and materials of the structure to be applied first, the allowable range of the design parameters, etc., and then designs the structure. Once specifications are input, the optimal design system creates an analysis model of the initial structure, performs, for example, static strength analysis, determines whether the analysis results satisfy the design specifications, and then... Using optimization rules based on the analysis results already obtained and the design specifications entered by the user, the values of design parameters are automatically corrected at a pitch within the allowable range, and then the analysis model (analysis conditions such as boundary conditions) is This method generates a mesh model (added mesh model), performs reanalysis, and outputs the optimal model that satisfies the design specifications when the analysis results finally converge, that is, when there is no need to modify the design parameters beyond the current stage. It is.

第1図における初期データ入力部104は、ユーザが設
計対象構造物の初期形状を作成するための形状モデリン
グ機能と、材料特性や境界条件等の解析条件を対話形式
で設定する機能を有する。
The initial data input unit 104 in FIG. 1 has a shape modeling function for the user to create an initial shape of the structure to be designed, and a function for interactively setting analysis conditions such as material properties and boundary conditions.

これらは、設計パラメータ(寸法や材料特性値等の修正
対象項目)の初期値と変更範囲を与えることが可能な構
造となっている。
These have a structure that allows initial values and change ranges of design parameters (items to be modified such as dimensions and material property values) to be given.

解析用データ作成部105は、構造物の形状と解析条件
を与えたとき、解析モデル(解析条件を付加したメツシ
ュモデル)を自動生成するものであって、まず初期デー
タ入力部104で作成したデータが初期解析のため、解
析用データ作成部105に入力され、初期解析モデルが
作成される。
The analysis data creation unit 105 automatically generates an analysis model (mesh model with analysis conditions added) when the shape of the structure and analysis conditions are given. First, the data created in the initial data input unit 104 is For initial analysis, the data is input to the analysis data creation unit 105, and an initial analysis model is created.

解析用データ作成部105で作成された初期解析モデル
に対し、解析部106は、例えば変形解析を行う。
The analysis unit 106 performs, for example, deformation analysis on the initial analysis model created by the analysis data creation unit 105.

収束判定部107は、解析部106より得られた解析結
果と以前に求めた解析結果との収束判定を行い、最適化
が終了したか否かを検査するものである。解析結果が収
束していない場合、あるいは、収束判定の比較対象がな
い初期解析の場合は、設計パラメータを最適化するため
、設計パラメータ設定部102に処理を移す。
The convergence determination unit 107 performs a convergence determination between the analysis result obtained by the analysis unit 106 and the previously obtained analysis result, and checks whether the optimization has been completed. If the analysis results have not converged, or in the case of an initial analysis in which there is no comparison target for convergence determination, processing is transferred to the design parameter setting unit 102 to optimize the design parameters.

設計仕様入力部101は、最適化のための制約条件と、
解析結果に対する(変形量や応力等の)許容範囲と目標
値、及び、設計仕様の優先順位を入力するものである。
The design specification input unit 101 inputs constraint conditions for optimization,
This is for inputting the allowable range (for deformation amount, stress, etc.) and target values for the analysis results, as well as the priority order of design specifications.

設計パラメータ設定部102は、最初の解析モデルの後
、次の解析モデルを作成するため、解析部106の解析
結果、またはそれ以前の解析結果と、設計仕様入力部1
01でユーザが入力した設計仕様に基づき、最適化ルー
ルデータベース103を検索して、現解析結果に対する
対応策を求め、初期データ入力部104で指定した設計
パラメータの値を変更範囲内で修正するものである。
After the first analysis model, the design parameter setting section 102 uses the analysis results of the analysis section 106 or previous analysis results and the design specification input section 1 to create the next analysis model.
Based on the design specifications input by the user in step 01, the optimization rule database 103 is searched to find countermeasures for the current analysis results, and the values of the design parameters specified in the initial data input section 104 are modified within the change range. It is.

設計パラメータ設定部102で修正された設計パラメー
タと初期データ入力部104で入力した初期データ(形
状データ、解析条件)を基に解析用データ作成部105
は新規の解析モデルを作成し、再び解析部106が解析
を、そして収束判定部107が解析結果の収束判定を行
う。
Based on the design parameters modified by the design parameter setting unit 102 and the initial data (shape data, analysis conditions) input by the initial data input unit 104, the analysis data creation unit 105
creates a new analysis model, the analysis unit 106 performs the analysis again, and the convergence determination unit 107 determines the convergence of the analysis results.

解析結果が収束するまで、設計パラメータ設定から収束
判定までのサイクルを繰り返し、最終的に解析結果が収
束したとき、結果表示部108に設計仕様を満足する最
適モデルが表示される。
The cycle from design parameter setting to convergence determination is repeated until the analysis results converge, and when the analysis results finally converge, the optimal model that satisfies the design specifications is displayed on the result display section 108.

次に各部の具体的動作を説明する。第2図に一例として
設計対象モデルの初期形状を示す。第3図は設計仕様入
力部101における入力のための機器構成および画面例
を示す。設計仕様の入力はシステムと対話型で行なうた
め、表示部としてグラフィックディスクプレイ301を
、入力手段としてペン302およびダブレット303を
使用する。これはマウス等別の入力手段に置き換えるこ
とも可能である。図中、グラフィックデイスプレィ30
1には、設計仕様項目の一例として構造物の変位量の範
囲を設定するための設計仕様テーブル304が表示され
ており、またその上方には設計対象モデル305が表示
されている。設計仕様テーブル304では例に示した変
位量の他に、速度、加速度、圧力、接触力、応力、ひず
み、温度。
Next, specific operations of each part will be explained. FIG. 2 shows an example of the initial shape of the model to be designed. FIG. 3 shows the equipment configuration and screen example for input in the design specification input section 101. Since input of design specifications is performed interactively with the system, a graphic display 301 is used as a display unit, and a pen 302 and a doublet 303 are used as input means. This can also be replaced with another input means such as a mouse. In the figure, graphic display 30
1, a design specification table 304 for setting the range of displacement of a structure is displayed as an example of design specification items, and a design target model 305 is displayed above it. In addition to the displacement amount shown in the example, the design specification table 304 includes velocity, acceleration, pressure, contact force, stress, strain, and temperature.

熱流束等の範囲(最大量と最小量)の設定が可能である
。また設計対象モデルは部品単位あるいは、それを構成
する面、線単位でユーザが任意に指定できる構造となっ
ている。
It is possible to set the range (maximum and minimum amount) of heat flux, etc. Furthermore, the design target model has a structure in which the user can arbitrarily specify each component, or each component surface or line.

第4図は設計仕様項目として変位量を設定した設計仕様
テーブルを示す図である。設計対象モデルの一辺401
の変形の範囲を3次元のZ方向に±51mとするには、
設計仕様テーブル402において変位番号1の行でZ方
向/maxの欄に5.winの欄に−5,また、この場
合は目標値の欄に0を入力した後、辺401を指定して
変位番号1の変位量を割り当てる。画面には指定した線
の付近に変位番号が表示される。この操作は、解析結果
に関与しない表面積や重量等の設計仕様を含む他の設計
仕様に対しても同様である。尚、目標値を入力しなけれ
ば、それを最適化のための制約条件として扱う。
FIG. 4 is a diagram showing a design specification table in which displacement is set as a design specification item. One side 401 of the model to be designed
To set the range of deformation to ±51m in the three-dimensional Z direction,
5 in the Z direction/max column in the row with displacement number 1 in the design specification table 402. After inputting -5 in the win column and, in this case, 0 in the target value column, specifying the side 401 and assigning the displacement amount of displacement number 1. The displacement number will be displayed near the specified line on the screen. This operation is similar to other design specifications including design specifications such as surface area and weight that are not related to the analysis results. Note that if a target value is not input, it is treated as a constraint condition for optimization.

第5図はユーザが入力する各設計仕様の優先順位を設定
する設計仕様優先順位設定テーブルを示す図である。目
標値が入力された設計仕様の一覧を設計仕様テーブル毎
に付された通し番号とともに表示するので、優先順位の
欄にその設計仕様の優先順位を入力する。これは最適化
をする際、先ず優先順位の高い設計仕様の目標値に近く
なるように形状変更などの処理を行なうためのものであ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a design specification priority setting table for setting the priority of each design specification input by the user. A list of design specifications in which target values have been input is displayed together with serial numbers assigned to each design specification table, so enter the priority order of the design specifications in the priority column. When performing optimization, this is to first perform processing such as changing the shape so that it approaches the target value of the design specification with a high priority.

初期データ入力部104は初期形状モデルと境界条件等
の解析条件を与えるための対話型モデラであるが、形状
変更に係わる部位の寸法範囲をあらかじめ入力するため
、第6図に示すような寸法範囲設定テーブルを用いる。
The initial data input unit 104 is an interactive modeler for providing an initial shape model and analysis conditions such as boundary conditions. In order to input the dimensional range of the part related to the shape change in advance, the dimensional range as shown in FIG. Use a configuration table.

この寸法範囲の設定にあたっては、対称構造物の様に互
いに対称の位置にある複数の線素を共通に伸縮操作する
必要のあるモデルを考慮して、寸法変更の対称となる線
素をグルーピングする。寸法範囲設定テーブルにおいて
゛′線ダグループ番号はグルーピングされた線素に固有
に付けた番号を指す。記号″−(マイナス)およびlt
I+  (プラス)は寸法変更の方向を示すものであり
、寸法変更により面積(あるいは体積)が減少する方向
の形状変化がマイナス、増加する方向の形状変化がプラ
スである。この範囲内でパステップ値″が指定されてい
れば寸法の増減をステップ値の整数倍になるように調整
して線素の伸縮を行なう。尚、寸法変更の対象となる線
素を指定する際は、その線素を構成する2端点のうちい
ずれの端点を移動するかが判別可能な入出力手段となっ
ている。また、指定された線素が中心線と交差する場合
は、その線素の両端点を移動点とし、中央を固定して対
称に伸縮処理を行なう。
When setting this dimension range, consider models that require common stretching operations on multiple line elements located symmetrically to each other, such as symmetrical structures, and group line elements that will be symmetrical for dimension changes. . In the dimension range setting table, the "line group number" refers to a number uniquely assigned to grouped line elements. Symbols ″- (minus) and lt
I+ (plus) indicates the direction of dimension change, and a shape change in the direction in which the area (or volume) decreases due to dimension change is negative, and a shape change in the direction in which it increases is positive. If the path step value is specified within this range, the line element will be expanded or contracted by adjusting the increase or decrease in dimension to be an integral multiple of the step value.When specifying the line element to be changed in dimension, is an input/output means that can determine which end point to move among the two end points that make up the line element.Also, if the specified line element intersects the center line, the line element Both end points of are used as moving points, and the center is fixed and the expansion/contraction process is performed symmetrically.

第7図は形状変更の対象となるモデルの例を示し、70
1と702はそれぞれグルーピングされた線素群であり
、各線素上の黒丸は移動する端点を示している。これに
対しである変形範囲が与えられた時の最大形状801と
最小形状802をそれぞれ第8図及び第9図に示す。但
し、これらの図で破線部は初期形状を表わしている。
Figure 7 shows an example of a model that is subject to shape change, and shows 70
1 and 702 are grouped line elements, and black circles on each line element indicate moving end points. On the other hand, a maximum shape 801 and a minimum shape 802 when a certain deformation range is given are shown in FIGS. 8 and 9, respectively. However, in these figures, the broken line portion represents the initial shape.

設計パラメータ設定部102は、構造物の寸法や材質を
解析結果に基づいて変更・設定するためのものであり、
その判断のために最適化ルールデータベースを用いる。
The design parameter setting unit 102 is for changing and setting the dimensions and materials of the structure based on the analysis results.
An optimization rule database is used for this determination.

最適化ルールデータベース103には、経験的なルール
を蓄積した知識ベースと、数理計画法に基づいて数学的
に最適化を行う非線形計画法プログラムの両者が用意さ
れており、問題によって使い分けることができる。
The optimization rule database 103 includes both a knowledge base that stores empirical rules and a nonlinear programming program that performs optimization mathematically based on mathematical programming, which can be used depending on the problem. .

まず、知識ベース方式による最適化の概略を第1o図に
よって説明する。最適化ルールの検索は設計仕様入力部
101で入力した各設計仕様の優先順位に応じて行なわ
れる。例えば、ある最適設計において、構造物の表面積
最小(許容限界α)および最大主応力β以下(目標値0
)という設計仕様が与えられた場合、一般に表面積が減
少すると応力が増加するので、これらは最適化のために
相反する解決手段を要する。そこで、優先順位の高い方
の設計仕様を先ず満足するように形状変更などの操作を
行なうものである。最終的に設計パラメータ設定部10
2では寸法変更範囲を指定されている部位の具体的な数
値(変更量)あるいは材質(材料特性値)を決定し、解
析要データ作成部105に出力する。
First, an outline of optimization using the knowledge-based method will be explained with reference to FIG. 1o. Search for optimization rules is performed according to the priority order of each design specification input in the design specification input unit 101. For example, in a certain optimal design, the surface area of the structure is minimum (tolerable limit α) and the maximum principal stress β is below (target value 0
), these require conflicting solutions for optimization, since stress generally increases as surface area decreases. Therefore, operations such as shape changes are performed so that the design specifications with higher priority are satisfied first. Finally, the design parameter setting section 10
In step 2, the specific numerical value (amount of change) or material (material characteristic value) of the portion for which the dimensional change range is specified is determined and output to the analysis data creation unit 105.

つぎに、非線形計画性方式について説明する。Next, the nonlinear planning method will be explained.

非線形計画法プログラムは、目的関数と制約条件が設計
パラメータの非線形関数で表わされるとき、制9条件を
満足しつつ、目的関数を最小(または最大)にする設計
パラメータを自動的に求めるプログラムである。いま、
優先順位1位の仕様について、目標値と現在値の差の絶
対値を目的関数とし、他の仕様を制約条件として非線形
計画法プログラムに入力すればよい。このとき設計パラ
メータの変化に対する目的関数、制約関数の変化率を求
める。いわゆる感度解析の機能を利用すれば、効率的に
計算が進められる。
A nonlinear programming program is a program that automatically finds design parameters that minimize (or maximize) the objective function while satisfying the 9 constraints when the objective function and constraints are expressed as nonlinear functions of design parameters. . now,
For the specification with the first priority, the absolute value of the difference between the target value and the current value may be used as the objective function, and the other specifications may be input into the nonlinear programming program as constraints. At this time, the rate of change of the objective function and constraint function with respect to changes in design parameters is determined. Calculations can be carried out efficiently by using the so-called sensitivity analysis function.

解析部データ作成部105は、初期データ入力部104
で入力した初期形状データと解析条件、あるいは設計パ
ラメータ部102から出力されるデータから、解析に適
した要素モデルを自動作成する。これに対して境界条件
等の解析条件を付加するが、解析条件は有限要素法では
要素あるいは要素を構成する節点単位に与えられる。本
実施例のシステムにおける解析条件入力は形状モデルの
ブロック(立体)、面、線、およびそれらを構成する節
点単位に与えるが、本システムの形状変更により形状モ
デルの幾何構造(面や線の数、結合状態)は変化しない
ので、初期データ入力部104で与えた初期形状に対す
る解析条件は変更された形状に対しても有効である。尚
、例えば面の中央に荷重をかけ、その面の大きさを変え
る場合は、あらかじめ面を4分割しそれらを構成する線
素を同グループにして4面の交点に対して荷重条件を与
える。
The analysis section data creation section 105 includes the initial data input section 104
An element model suitable for analysis is automatically created from the initial shape data and analysis conditions input in , or data output from the design parameter section 102 . Analysis conditions such as boundary conditions are added to this, but in the finite element method, analysis conditions are given to each element or each node that constitutes an element. The analysis condition input in the system of this example is given to the block (solid), surface, line, and node unit of the shape model, and the geometric structure of the shape model (the number of surfaces and lines) is , bond state) do not change, the analysis conditions for the initial shape given by the initial data input unit 104 are also valid for the changed shape. Note that, for example, when applying a load to the center of a surface and changing the size of the surface, the surface is divided into four parts in advance, the line elements constituting these parts are grouped together, and a load condition is applied to the intersection of the four surfaces.

第11図、第12図及び第13図にそれぞれ、解析条件
を与えた初期形状モデル1001.初期形状モデル10
01を有限要素で分解した要素モデル1002、設計パ
ラメータ設定部を介して形状変更された後の要素モデル
1003を示す。形状が異なれば要素モデルの構造(各
面の分割数、全要素数)も変化するが、解析条件はユー
ザが意図した部位に設定される。
Initial shape model 1001 with analysis conditions shown in FIGS. 11, 12, and 13, respectively. Initial shape model 10
An element model 1002 obtained by decomposing 01 into finite elements, and an element model 1003 whose shape has been changed through the design parameter setting unit are shown. If the shape is different, the structure of the element model (the number of divisions of each surface, the total number of elements) will also change, but the analysis conditions are set to the part intended by the user.

以上の手続きで生成された解析用データは解析部106
に入力され、解析部106が静解析や振動解析、熱解析
、流体解析などの解析を行う。そして、その解析結果を
入力して収束判定部107が前回の解析結果から変化が
あるかを調べ、変化がない場合は最適化が終了したので
最終的に決定されたモデルの構造や材質を結果表示部1
08に表示させる。解析結果が収束していない場合は、
さらに最適化できる可能性があるため、判定収束部10
7は設計パラメータ設計部102に処理を戻し、再びこ
こで最適化を図る。結局、このシステムにより、ユーザ
の入力した設計仕様を満足する最適モデルが得られる。
The analysis data generated through the above procedure is stored in the analysis unit 106.
The analysis unit 106 performs static analysis, vibration analysis, thermal analysis, fluid analysis, etc. Then, by inputting the analysis results, the convergence determination unit 107 checks whether there are any changes from the previous analysis results. If there are no changes, the optimization has been completed, and the final structure and material of the model are determined. Display section 1
Display it on 08. If the analysis results have not converged,
Since there is a possibility of further optimization, the decision convergence unit 10
Step 7 returns the processing to the design parameter design unit 102, where optimization is again attempted. Ultimately, this system provides an optimal model that satisfies the design specifications entered by the user.

以上説明したように本実施例の最適設計システムにおい
ては、従来は別個に動作していた解析部とモデリング部
を統合し、解析結果がモデリングに反映されるようにし
た。本システムのモデリング部は、構造物の初期形状デ
ータおよび境界条件等の解析条件をユーザが入力するた
めの対話型モデラ(これは初期データ入力部にあたる)
と、設計パラメータを元にして計算機が自動的に形状変
更等のモデリングを行なう内部モデラ(これは解析用デ
ータ作成部にあたる)から構成されている。
As explained above, in the optimal design system of this embodiment, the analysis section and the modeling section, which conventionally operated separately, are integrated, so that the analysis results are reflected in the modeling. The modeling part of this system is an interactive modeler (this corresponds to the initial data input part) that allows the user to input the initial shape data of the structure and analysis conditions such as boundary conditions.
It consists of an internal modeler (corresponding to the analysis data creation section) in which a computer automatically performs modeling such as shape changes based on design parameters.

モデリング部で作成されたデータにより、解析を実行し
、その解析結果に設計仕様に適合しない項目があれば、
最適化ルールに従って他項口とのトレードオフを行ない
、材料の補強や切削、材質の変更等、設計パラメータを
変更し解析用入力データを生成し、再び解析する処理を
設計仕様が満足されるまで行なうものである。
Perform analysis using the data created in the modeling section, and if there are any items in the analysis results that do not meet the design specifications,
Perform trade-offs with other items according to optimization rules, change design parameters such as material reinforcement, cutting, and material changes, generate input data for analysis, and perform analysis again until the design specifications are satisfied. It is something to do.

また設計パラメータの設定値は、形状変更を要する部位
あるいは寸法変更量の範囲などをユーザが与えるので、
ユーザの全く意図しない値が設定されることはない。設
計パラメータに従って形状修正等を行ない、対話型モデ
ラで作成したものと同一形式のデータを生成し、このデ
ータに基いて解析手段に適したモデルを生成して解析を
行ない、解析結果履歴との比較により収束判定をするの
で、最終的に設計仕様を満足する最適モデルが得られる
In addition, the design parameter setting values are set by the user, such as the part that requires shape change or the range of dimensional change.
A value completely unintended by the user is never set. Modify the shape according to the design parameters, generate data in the same format as that created with the interactive modeler, generate a model suitable for the analysis method based on this data, perform analysis, and compare with the history of analysis results. Since convergence is determined by , an optimal model that finally satisfies the design specifications can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の最適設計システムによれば、ユーザが構造物の
設計仕様、初期形状、設計パラメータの適用範囲、境界
条件を入力すれば、設計仕様を満足する最適モデルが計
算機を用いて自動的に得られるので、ユーザが1ケース
ずつモデリングと解析を行なう作業に比べて、データ入
力時間と計算時間が格段に短縮される効果がある。また
、解析結果は客観点に判定され、収束するまで最適化が
行なわれるので最適モデルの信頼性が向上する効果があ
る。
According to the optimal design system of the present invention, when a user inputs the design specifications, initial shape, application range of design parameters, and boundary conditions of a structure, an optimal model that satisfies the design specifications is automatically obtained using a computer. This has the effect of significantly shortening data input time and calculation time compared to when the user performs modeling and analysis for each case. Furthermore, the analysis results are judged as objective points and optimization is performed until convergence, which has the effect of improving the reliability of the optimal model.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の最適設計システムの全体構成図、第2
図は設計対象モデルの初期形状の一例を示す図、第3図
は設計仕様入力部における機器構成および画面例を示す
図、第4図は設計仕様入力部で変位量を設定した例を示
す図、第5図は各設計仕様の優先順位を入力するテーブ
ルを示す図、第6図は初期データ入力部における寸法範
囲を設定するテーブルを示す図、第7図は形状変更の対
象となるモデルの例を示す図、第8図及び第9図はそれ
ぞれ第7図のモデルに対し形状変更の処理をしたモデル
を示す図、第1o図は最適化ルールデータベースの簡略
図、第11図、第12図及び第13図はそれぞれ解析条
件を与えた初期形状モデル、その要素モデル、変更され
た要素モデルを示す図である。 101・・・設計仕様入力部、102・・・設計パラメ
ータ設定部、103・・・最適化ルールデータベース部
、104・・・初期データ入力部、105・・・解析用
データ作成部、106・・・解析部、107・・・収束
判定部、108・・・結果表示部、402・・設計仕様
テーブル。
Figure 1 is an overall configuration diagram of the optimal design system of the present invention;
The figure shows an example of the initial shape of the model to be designed, Figure 3 shows the equipment configuration and screen example in the design specification input section, and Figure 4 shows an example of setting the amount of displacement in the design specification input section. , Fig. 5 shows a table for inputting the priority order of each design specification, Fig. 6 shows a table for setting the dimension range in the initial data input section, and Fig. 7 shows a table for setting the dimensional range in the initial data input section. Figures 8 and 9 are diagrams showing an example, respectively, showing a model in which the shape has been changed from the model in Figure 7, Figure 1o is a simplified diagram of the optimization rule database, and Figures 11 and 12 are diagrams showing an example. The figure and FIG. 13 are diagrams showing an initial shape model given analysis conditions, its element model, and a modified element model, respectively. 101... Design specification input section, 102... Design parameter setting section, 103... Optimization rule database section, 104... Initial data input section, 105... Analysis data creation section, 106... - Analysis section, 107... Convergence judgment section, 108... Result display section, 402... Design specification table.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、計算機を使用して構造物の要素モデルを作成し、該
要素モデルの解析を行う最適設計システムにおいて、ユ
ーザが構造物の設計仕様と該設計仕様の優先順位を入力
するのに用いる設計仕様入力部と、ユーザが前記構造物
の初期形状及び設計パラメータの適用範囲、境界条件を
入力するのに用いる初期データ入力部と、前記設計パラ
メータの適用範囲から逐次適用すべき設計パラメータの
作成を行い出力する設計パラメータ設定部と、前記設計
パラメータの作成にあたって前記設計仕様の優先順位か
ら適用すべき設計パラメータの変更を逐次指示する最適
化ルールデータベースと、前記設計パラメータ設定部の
出力の度に前記初期形状と設計パラメータ設定部が出力
した設計パラメータを用いて構造物の要素モデルを作成
する解析用データ作成部と、該解析用データ作成部が作
成した要素モデルを解析する解析部と、該解析部が解析
した解析結果と既に解析された解析結果とを前記設計仕
様に基づいて収束判定し、収束するまで前記設計パラメ
ータ設定部に新たな設計パラメータの出力を要求する収
束判定部と、を備えたことを特徴とする最適設計システ
ム。
1. In an optimal design system that uses a computer to create an elemental model of a structure and analyzes the elemental model, a design specification used by the user to input the design specifications of the structure and the priority order of the design specifications. an input section, an initial data input section used by the user to input the initial shape of the structure, the application range of design parameters, and boundary conditions; an optimization rule database that sequentially instructs changes in design parameters to be applied based on the priority order of the design specifications when creating the design parameters; an analysis data creation unit that creates an element model of a structure using the design parameters output by the shape and design parameter setting unit; an analysis unit that analyzes the element model created by the analysis data creation unit; and a convergence determination unit that determines convergence between the analysis results analyzed by and the analysis results that have already been analyzed based on the design specifications, and requests the design parameter setting unit to output new design parameters until convergence is achieved. An optimal design system characterized by:
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677857A (en) * 1992-09-08 1997-10-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Optimum design system and manufacturing method by use of the system
JP2002269156A (en) * 2001-03-07 2002-09-20 Nitto Electric Works Ltd System for determining product specification
JP2003099497A (en) * 2001-09-19 2003-04-04 Mazda Motor Corp Computer program for supporting to make plan of new vehicle
JP2003099481A (en) * 2001-09-19 2003-04-04 Mazda Motor Corp Computer program for supporting project and plan of new vehicle
JP2004005367A (en) * 2002-04-10 2004-01-08 Sumitomo Chem Co Ltd Design method for resin product
WO2005010782A1 (en) 2003-07-24 2005-02-03 Asahi Kasei Life & Living Corporation Optimum shape designing method and designing system
US6941250B1 (en) 1999-10-29 2005-09-06 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Structural design method and recording medium
WO2019181057A1 (en) * 2018-03-20 2019-09-26 株式会社日立製作所 Defect factor searching device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677857A (en) * 1992-09-08 1997-10-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Optimum design system and manufacturing method by use of the system
US6941250B1 (en) 1999-10-29 2005-09-06 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Structural design method and recording medium
JP2002269156A (en) * 2001-03-07 2002-09-20 Nitto Electric Works Ltd System for determining product specification
JP2003099497A (en) * 2001-09-19 2003-04-04 Mazda Motor Corp Computer program for supporting to make plan of new vehicle
JP2003099481A (en) * 2001-09-19 2003-04-04 Mazda Motor Corp Computer program for supporting project and plan of new vehicle
JP2004005367A (en) * 2002-04-10 2004-01-08 Sumitomo Chem Co Ltd Design method for resin product
WO2005010782A1 (en) 2003-07-24 2005-02-03 Asahi Kasei Life & Living Corporation Optimum shape designing method and designing system
WO2019181057A1 (en) * 2018-03-20 2019-09-26 株式会社日立製作所 Defect factor searching device

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