JPH0496182A - Method for designing structure - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、有限要素法にもとづいた構造解析を用いて構
造設計を行なう構造設計方法に係わり、構造設計におけ
る解析の試行錯誤による回数を少なくし、設計の効率化
を図る構造設計方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a structural design method that performs structural design using structural analysis based on the finite element method, and reduces the number of trial-and-error analyzes in structural design. It also relates to a structural design method that improves design efficiency.
製品の大規模化及び複雑化に伴い、その信頼性確保にお
いて、設計段階で構造の静特性及び動特性を精度よく予
測しておくことが重要である。このために、設計段階で
有限要素法にもとづいた構造解析を十分に実行すること
は不可欠である。−般に、構造を設計する時、設計者は
その目標仕様を満足させるために、試行錯誤的に形状や
材料を決める場合が多い。そこで、形状や材料等の構造
パラメータを変えたとき、構造の静特性及び動特性に影
響を及ぼす度合いを示す感度解析手法が導入されてきた
。As products become larger and more complex, it is important to accurately predict the static and dynamic characteristics of structures at the design stage to ensure their reliability. For this reason, it is essential to perform sufficient structural analysis based on the finite element method at the design stage. - Generally, when designing a structure, designers often decide on shapes and materials through trial and error in order to satisfy the target specifications. Therefore, a sensitivity analysis method has been introduced that shows the degree of influence on the static and dynamic characteristics of a structure when structural parameters such as shape and material are changed.
有限要素法にもとづく構造解析に感度解析手法を用いた
場合、各要素における構造パラメータを単位量変更させ
たときに構造の変形、応力、固有振動数、振動応答の変
化を示す感度係数を求めることができる。一方、構造物
の静特性及び動特性を精度良く求めたり、大規模系の解
析を行なうためには要素分割数が膨大となる。実際に、
設計者が構造パラメータを変更させる場合は、要素個々
について変更することは少なく、複数要素における構造
パラメータを共通して変更させることが多い。このため
、設計者が上記要素個々について求められた感度係数を
用いて必要な要素の感度係数を組合せて新たに複数要素
の組合せ感度係数を求めなければならない。このため、
要素数が多い場合には、計算に多大の時間を費やし、し
がもデータ管理も複雑になる。When the sensitivity analysis method is used for structural analysis based on the finite element method, it is necessary to find the sensitivity coefficient that indicates the change in the structure's deformation, stress, natural frequency, and vibration response when the structural parameters of each element are changed by a unit amount. I can do it. On the other hand, in order to accurately determine the static and dynamic characteristics of a structure or to analyze a large-scale system, the number of element divisions becomes enormous. actually,
When a designer changes structural parameters, he or she rarely changes individual elements, but often changes the structural parameters of multiple elements in common. Therefore, the designer must use the sensitivity coefficients determined for each of the above-mentioned elements to combine the sensitivity coefficients of the necessary elements to newly determine a combined sensitivity coefficient for the plurality of elements. For this reason,
When the number of elements is large, calculations take a lot of time and data management becomes complicated.
なお、感度解析手法を用いる構造解析に関する文献とし
ては、パ減衰振動系における感度解析と設計変更後の動
特性予測″日本機械学会論文集（Ｃ偏）５０巻４５２号
（昭５９−４）第５９７頁から第６０６頁、振動モデル
とシミュレーション（応用技術出版）などがある。The literature on structural analysis using the sensitivity analysis method is "Sensitivity analysis of damped vibration systems and prediction of dynamic characteristics after design changes," Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), Vol. 50, No. 452 (1984-4). Pages 597 to 606, Vibration Models and Simulations (Applied Technology Publishing), etc.
上記従来技術は、複数の要素における構造パラメータを
同時に変更させたときの感度係数を求めたり、複数の構
造パラメータを同時に変更させたときの感度係数を求め
ることは、設計者の判断により別作業として行なう必要
があった。また、データ量が膨大であるため、どの部分
の要素における構造パラメータの変更がどの程度構造特
性に及ぼすかを判断することに多くの時間を費やしてい
た。In the above conventional technology, determining the sensitivity coefficient when structural parameters of multiple elements are changed simultaneously or determining the sensitivity coefficient when multiple structural parameters are changed simultaneously is a separate task at the discretion of the designer. It was necessary to do it. In addition, because the amount of data is enormous, a lot of time is spent determining how much a change in structural parameters in which element affects the structural properties.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
って、その目的とするところは設計者が構造変更を伴う
構造設計を効率的に実行できる構造設計方法を提供する
ことにある。The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a structural design method that allows a designer to efficiently execute a structural design that involves structural changes.
上記目的を達成するために、要素個々における設計パラ
メータに対する感度係数を用いて、設計者が必要とする
要素の組合せによる組合せ感度係数を自動的に計算する
こととした。また、要素個々における各構造パラメータ
に対する感度係数を貯えておき、随時要素個々の感度、
係数を読み出して、必要な組合せ感度係数を求めること
ができるようにした。さらに、上記組合せ感度係数の大
小を分かりやすく表現するために、横軸に要素番号、縦
軸に構造パラメータの種類を示して感度係数の大きさを
示した。In order to achieve the above objective, we decided to automatically calculate the combination sensitivity coefficient for the combination of elements required by the designer using the sensitivity coefficient for the design parameter of each element. In addition, the sensitivity coefficients for each structural parameter of each element are stored, and the sensitivity of each element can be adjusted at any time.
It is now possible to read out the coefficients and find the required combination sensitivity coefficient. Further, in order to clearly express the magnitude of the above-mentioned combination sensitivity coefficient, the magnitude of the sensitivity coefficient is shown by showing the element number on the horizontal axis and the type of structural parameter on the vertical axis.
要素個々における構造パラメータの単位量の変化に対す
る構造特性を表す変形、応力、固有振動数、振動応答の
感度係数を求めておく。ついで。Sensitivity coefficients of deformation, stress, natural frequency, and vibration response representing structural characteristics with respect to changes in unit quantities of structural parameters for each element are determined in advance. Next.
これら感度係数を用いて、設計者が設計仕様を満たすよ
うに構造変更を検討したい部分の複数の要素を指定する
ことにより、複数の要素における組合せ感度係数を求め
る。これによって、設計者は複数の要素における構造パ
ラメータを同時に変えたときの構造特性の変化を予測す
ることができる。Using these sensitivity coefficients, the designer specifies a plurality of elements of a portion in which the designer wants to consider structural changes to meet the design specifications, thereby obtaining a combined sensitivity coefficient for the plurality of elements. This allows designers to predict changes in structural properties when structural parameters of multiple elements are changed simultaneously.
また、要素個々における構造パラメータに対する感度係
数の大きさ、複数要素における構造パラメータに対する
感度係数の大きさ及び複数の構造パラメータを同時に変
えたときの感度係数の大きさを同時にグラフ表示する。In addition, the magnitude of the sensitivity coefficient for the structural parameter of each element, the magnitude of the sensitivity coefficient for the structural parameter of multiple elements, and the magnitude of the sensitivity coefficient when a plurality of structural parameters are changed simultaneously are displayed in a graph at the same time.
変形及び振動応答の感度係数は有限要素の各節点におい
て求められる。Sensitivity coefficients for deformation and vibration response are determined at each node of the finite element.
また、応力は各要素において求められる。また、固有振
動数は、解析対象とする構造モデルにおいて求められる
。これによって、設計者は目標とする構造仕様を満足さ
せるためにどの部分をどれくらい変更させれば良いかを
容易に判断することができる。Also, stress is determined for each element. Further, the natural frequency is determined in the structural model to be analyzed. This allows the designer to easily determine which parts and how much to change in order to satisfy the target structural specifications.
構造物が多くの部品から構成され、かつ各部品が多くの
有限要素から構成されている場合、設計者が部品ごとの
感度係数を算出できるため１部品ごとに設計を容易に行
なうことができる。When a structure is made up of many parts and each part is made up of many finite elements, the designer can easily design each part because the designer can calculate the sensitivity coefficient for each part.
本発明の実施例について図面をもとに説明する。 Embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
第１図は有限要素法を用いて解析する対象の構造モデル
を示す。構造モデル１は有限要素法を用いるために要素
２に分割され、要素２の節に節点３が設けられる。それ
ぞれの要素は要素番号１（ｊ−＝１〜Ｎ）で、またそれ
ぞれの節点は節点番号Ω（Ω＝１〜Ｌ）で表される。Figure 1 shows a structural model to be analyzed using the finite element method. Structural model 1 is divided into elements 2 in order to use the finite element method, and nodes 3 are provided at the nodes of element 2. Each element is represented by an element number 1 (j-=1 to N), and each node is represented by a node number Ω (Ω=1 to L).
第２図は本発明の第１実施例を示す図で、構造モデル１
の固有振動数の感度係数を求めるフローチャートである
。ステップ２０１で、第１図に示すように構造モデル１
を要素に分割し、節点を設ける。ステップ２０２で各要
素に関する荷重条件、および材料定数や形状寸法等の構
造パラメータを設定する。ステップ２０３で各要素ｉの
構造パラメータから構造モデル１全体の剛性マトリック
ス［Ｋ］を計算し、次いでステップ２０４ではＰ。FIG. 2 is a diagram showing the first embodiment of the present invention, in which structural model 1
2 is a flowchart for determining the sensitivity coefficient of the natural frequency of . In step 201, the structural model 1 is constructed as shown in FIG.
Divide into elements and set nodes. In step 202, load conditions and structural parameters such as material constants and shape dimensions for each element are set. In step 203, the stiffness matrix [K] of the entire structural model 1 is calculated from the structural parameters of each element i, and then in step 204, P is calculated.
で表す構造パラメータのうちの板厚、縦弾性係数、ポア
ソン比、断面積、密度等の構造パラメータのいずれかを
単位量だけ変えたときの剛性マトリックス［Ｋ］の変化
分、すなわち剛性マトリックスの微分値［ａ Ｋ／ ａ
ＰＪ］を求める。なおｊ （ｊ＝１〜Ｊ）は構造パラ
メータに付した番号である。The change in the stiffness matrix [K] when one of the structural parameters expressed by , such as plate thickness, longitudinal elastic modulus, Poisson's ratio, cross-sectional area, density, etc., is changed by a unit amount, that is, the derivative of the stiffness matrix Value [a K/a
Find PJ]. Note that j (j=1 to J) is a number assigned to a structural parameter.
ステップ２０５で各要素ｉの構造パラメータから構造モ
デル１全体の質量マトリックス［Ｍ］を計算し、次いで
ステップ２０６で構造パラメータＰ、を単位量だけ変え
たときの質量マトリックス［Ｍ］の変化分、すなわち質
量マトリックス［Ｍ］の微分値［ａ Ｍ／ ａ Ｐ Ｊ
ｌを求める。In step 205, the mass matrix [M] of the entire structural model 1 is calculated from the structural parameters of each element i, and then in step 206, the change in the mass matrix [M] when the structural parameter P is changed by a unit amount, i.e. Differential value of mass matrix [M] [a M/ a P J
Find l.
ステップ２０７で剛性マトリックス［Ｋ］と質量マトリ
ックス［Ｍ］とから構造モデル１の固有振動数ｆ お
よび固有モード［Φ］を求める。In step 207, the natural frequency f and natural mode [Φ] of the structural model 1 are determined from the stiffness matrix [K] and the mass matrix [M].
ここでｆ′に′はｋの次の固有振動数を示す。ステップ
２０８で固有振動数ｆＩｋ＋、固有モード［Φ］、微分
値［ａＫ／ａＰａｌｊ及び［ａ Ｍ／ ａ Ｐ ＪＩ
Ｉを用いてに次の固有振動数ｆｔｋｌの要素ｉにおける
構造パラメータＰＪに対する感度係数（、ｆｌ）／ ａ
ＰＪ） Ｉを計算する。ここで要素ｉにおける感度係
数＜ ｆ＋ｋｌ、Ｊ） ｓ＝ （ａ ｆ Ｌｋ′／ ａ
ＰＪ） ｓは要素個々において構造パラメータｊの一
つを単位量変えたときの構造モデル１の固有振動数の変
化量を示す。Here, f' indicates the next natural frequency of k. In step 208, the natural frequency fIk+, the natural mode [Φ], the differential value [aK/aPalj and [a M/ a P JI
Sensitivity coefficient (, fl)/a for the structural parameter PJ in element i of the next natural frequency ftkl using I
PJ) Calculate I. Here, the sensitivity coefficient at element i < f+kl, J) s= (a f Lk'/ a
PJ) s indicates the amount of change in the natural frequency of the structural model 1 when one of the structural parameters j is changed by a unit amount in each element.
そこで、構造モデルが複数の部品又は複数の有限要素モ
デル（例えば、梁要素、トラス要素、シェル要素等）か
ら構成されている場合を想定する。Therefore, a case is assumed in which the structural model is composed of a plurality of parts or a plurality of finite element models (for example, beam elements, truss elements, shell elements, etc.).
ここで有限要素モデルに有限要素モデル番号ｍ（ｍ＝１
〜Ｍ）を付す。これら各部品が複数の要素でモデル化さ
れているとする。そこで、ステップ２０８で求めた感度
係数を（ｆ 、、）、、、＝（ａ ｆ ′に’／ ａ
ＰＪ） ＋ａ、ｌと置き換える。また、各部品または
有限要素モデルの構造パラメータが構造モデルの固有振
動数に及ぼす影響度合を知るために構造モデル１の感度
係数（ｆ ”＋ Ｊ） 、、、＝（ａ ｆ”／ａ ＰＪ
） ＋ｍ、ｔを利用する。ステップ２０９で、要素ｊの
１１〜主２までの複数の要素において一つの構造パラメ
ータを単位量だけ同時に変えたときの組合せ感度係数
１ｋｌ ｍ、Ｊを求める。Here, the finite element model number m (m=1
~M) is attached. It is assumed that each of these parts is modeled using multiple elements. Therefore, the sensitivity coefficient obtained in step 208 is expressed as (f,,),,,=(a f'′/a
PJ) Replace with +a, l. In addition, in order to know the degree of influence of the structural parameters of each part or finite element model on the natural frequency of the structural model, the sensitivity coefficient of structural model 1 (f '' + J) ,, = (a f ''/a PJ
) Use +m, t. In step 209, the combination sensitivity coefficient when one structural parameter is simultaneously changed by a unit amount in multiple elements from 11 to main 2 of element j
1kl m, find J.
このときの計算式は、
１□ ａ ｆ（ｋ）
ＣＩＩ、Ｊ＝ Σ （）、、１ −（１）ＰＪ
（１）式で与えられる。さらに、ステップ２１０で構造
パラメータを複数個同時に単位量変えたときの組合せ感
度係数ｃ１１．Ｉを求める。このときの計算式は（２）
式で
ａ Ｂ ｆ ＋ ｋ Ｉ
Ｃ１，＝Σ （）、□ ・・・（２）Ｐａ
で与えられる。上記組合せ計算のたし算はスカラー計算
となる。The calculation formula at this time is given by the following formula: 1□ a f(k) CII, J=Σ (), 1 - (1) PJ (1). Further, in step 210, the combination sensitivity coefficient c11 when a plurality of structural parameters are simultaneously changed by a unit amount. Find I. The calculation formula at this time is (2)
It is given by the formula a B f + k I C1,=Σ (), □ ... (2) Pa. The addition of the above combination calculations is a scalar calculation.
つぎに、ステップ２１１で感度係数ｆ 、ｊ及＋ｋｌ
び組合せ感度係数Ｃｍ、Ｊ、Ｃｍ、ｔから（３）式を用
いて、最大値をもとめる。すなわち、ｃ＝ （（ｆ＋ｋ
）、 Ｊ） ＩＩ、１、ｃ （ｋ）ｖａ、ｊ、 ｃ ”
、ｔ） ｗａｘ ＝（３）（ｉ＝１〜ｎ ； ｋ ＝１
〜Ｋ）
上記感度係数（ｆ ” ｌ Ｊ） １１．１及び組合せ
感度係ｆｋ）
数 ｆｋｌ （４、ｃ １．１の大小関係を理解しやす
くするために、ステップ２１２でグラフ表示をする。Next, in step 211, the maximum value is determined from the sensitivity coefficients f, j, and +kl and the combined sensitivity coefficients Cm, J, Cm, and t using equation (3). That is, c= ((f+k
), J) II, 1, c (k) va, j, c ”
, t) wax = (3) (i = 1 ~ n; k = 1
~K) In order to make it easier to understand the magnitude relationship between the sensitivity coefficient (f''l J) 11.1 and the combined sensitivity coefficient fk) number fkl (4, c 1.1), a graph is displayed in step 212.
以下、この表示方法について第３図に示す表示例をもと
に説明する。横軸に部品または有限要素モデル番号ｍ及
び要素番号ｉ又は複数要素（１１−ｉ２）を示す。また
縦軸に構造パラメータＰＪ、組合せ構造パラメータΣＰ
Ｊを示す。このとき、ｋ次の固有振動数の感度係数ｆ
ｋ′ｌ、Ｊ、 Ｑ ”’ＩＩ、Ｊ、ｆｋｌ、Ｉの大きさ
を示すために、前記最大値Ｃを最大半径Ｒとする円で表
示し、他の感度係数は、感度係数にＲ／Ｃ倍した半径の
円で表示される。This display method will be explained below based on the display example shown in FIG. The horizontal axis shows the part or finite element model number m and the element number i or multiple elements (11-i2). In addition, the vertical axis shows the structural parameter PJ and the combinational structural parameter ΣP.
Shows J. At this time, the sensitivity coefficient f of the k-th natural frequency
k'l, J, Q ''' II, J, fkl, I are expressed as a circle whose maximum radius is R, and other sensitivity coefficients are expressed by R/ It is displayed as a circle with a radius multiplied by C.
これより、円の大小で感度係数の大きさを容易に判断で
きる。From this, the size of the sensitivity coefficient can be easily determined based on the size of the circle.
次に第２の実施例として、変形解析における感度解析に
ついて第４図に示すフローチャートを用いて説明する。Next, as a second example, sensitivity analysis in deformation analysis will be described using the flowchart shown in FIG.
第４図中、ステップ４０１での構造モデルの要素分割、
ステップ４０２での構造パラメータＰＪの設定、ステッ
プ４０３での剛性マトリックス［Ｋ］の計算、ステップ
４０４での質量マトリックスの構造パラメータに対する
微分値ａ ［Ｋ］ ／ａＰＪの計算は第１実施例のステ
ップ２０１〜２０４と同じである。In FIG. 4, element division of the structural model in step 401,
The setting of the structural parameter PJ in step 402, the calculation of the stiffness matrix [K] in step 403, and the calculation of the differential value a [K] /aPJ of the mass matrix with respect to the structural parameter in step 404 are performed in step 201 of the first embodiment. - Same as 204.
次のステップ４０５では、第１図に示す構造モデル１の
節点Ｑに構造パラメータＰＪの一つである荷重Ｑ、が加
わったときの節点Ｑ （＋２＝１〜Ｌ）における変形δ
、を計算する。ステップ４０６で、この変形δ、と、剛
性マトリックスの構造パラメータＰＪに対する微分値ａ
［Ｋ］ ／ａ ＰＪとを用いて部品または有限要素モ
デル番号ｍの要素番号ｉの構造パラメータＰＪを単位量
変えたときの節点Ｑにおける変形の感度係数（ａδ＊／
ａ ＰＪ） ｉを計算する。ステップ４０７でこの感
度係数（ａδ＋／ ａ ＰＪ） ｓを用いて（ｉｌ−ｉ
２番目）の複数の要素の構造パラメータの単位量を同時
に変えたときの節点Ｑにおける組合せ感度係数（Ｃ１，
Ｊ）−を計算する。また、ステップ４０８で複数の構造
パラメータを同時に変えたときの節点Ｑにおける組合せ
感度係数（Ｃ，）、を計算する。上記組合せ計算のたし
算はスカラー計算となる。これら計算結果は第３図に示
すような形で表示される。In the next step 405, the deformation δ at the node Q (+2=1 to L) when a load Q, which is one of the structural parameters PJ, is applied to the node Q of the structural model 1 shown in FIG.
, calculate. In step 406, this deformation δ and the differential value a of the stiffness matrix with respect to the structural parameter PJ
[K] /a PJ When the structural parameter PJ of element number i of component or finite element model number m is changed by a unit amount using PJ, the sensitivity coefficient of deformation at node Q (aδ*/
a PJ) Calculate i. In step 407, using this sensitivity coefficient (aδ+/a PJ)s, (il-i
The combination sensitivity coefficient (C1,
J) - is calculated. Furthermore, in step 408, the combined sensitivity coefficient (C,) at the node Q when a plurality of structural parameters are changed simultaneously is calculated. The addition of the above combination calculations is a scalar calculation. These calculation results are displayed in the form shown in FIG.
第５図は、第３の実施例として振動応答解析における感
度解析についてのフローチャートを表している。ステッ
プ５０１での構造モデルの要素分割、ステップ５０２で
の構造パラメータの設定、ステップ５０３での剛性マト
リックスの計算、ステップ５０４での質量マトリックス
の計算、ステップ５０５での剛性マトリックスの構造パ
ラメータに対する微分値の計算、ステップ５０６での質
量マトリックスの構造パラメータに対する微分値の計算
、ステップ５０７での固有振動数及び固有モードの計算
は第１の実施例のステップ２０１〜２０７と同じである
。これら計算結果を用いてステップ５０８で振動応答を
計算する。ステップ５ｏ９では第１の実施例と同様に固
有振動数の感度係数を求め、さらに固有モードの感度係
数をも求める。上記計算結果を用いて、ステップ５１０
で部品または有限要素モデル番号ｍの要素番号ｉの構造
パラメータＰＪを単位量変えたときの節点Ｑにおける振
動応答の感度係数を計算できる。ステップ５１１でこの
振動応答の感度係数を用いて（ｉｌ〜ｉ２）番目の複数
の要素の構造パラメータの単位量を同時に変えたときの
節点Ｑにおける組合せ感度係数（Ｃ，、Ｊ） 、を計算
する。また、ステップ５１２で複数の構造パラメータを
同時に変えたときの節点Ｑにおける組合せ感度係数（Ｃ
１）、を計算する。上記組合せ計算のたし算は複素数計
算となる。これら計算結果はステップ５１３で第３図に
示すような形で表示される。FIG. 5 shows a flowchart regarding sensitivity analysis in vibration response analysis as a third embodiment. The structural model is divided into elements in step 501, the structural parameters are set in step 502, the stiffness matrix is calculated in step 503, the mass matrix is calculated in step 504, and the differential value of the stiffness matrix with respect to the structural parameters is calculated in step 505. The calculation, the calculation of the differential value of the mass matrix with respect to the structural parameter in step 506, and the calculation of the natural frequency and natural mode in step 507 are the same as steps 201 to 207 of the first embodiment. Using these calculation results, a vibration response is calculated in step 508. In step 5o9, the sensitivity coefficient of the natural frequency is determined as in the first embodiment, and the sensitivity coefficient of the natural mode is also determined. Using the above calculation results, step 510
can calculate the sensitivity coefficient of the vibration response at the node Q when the structural parameter PJ of the element number i of the component or finite element model number m is changed by a unit amount. In step 511, the sensitivity coefficients of this vibration response are used to calculate the combined sensitivity coefficients (C,, J) at the node Q when the unit quantities of the structural parameters of the (il to i2)-th elements are changed simultaneously. . Also, in step 512, the combination sensitivity coefficient (C
1) Calculate. The addition of the above combination calculation becomes a complex number calculation. These calculation results are displayed in step 513 in the form shown in FIG.
また、構造解析における応力解析に感度解析を適用した
場合も第１〜第３の実施例と同様に扱うことができる。Further, when sensitivity analysis is applied to stress analysis in structural analysis, it can be handled in the same manner as in the first to third embodiments.
本発明によれば、有限要素法にもとづいて構造解析を行
なう場合において、各要素の感度係数ばかりでなく構造
物を構成する部品ごとや複数の有限要素組合せ感度係数
、さらに複数の構造パラメータを同時に変えたときの組
合せ感度係数も計算することができるため、構造変更を
効率よく実行できる。また、結果をグラフ表示すること
により、各感度係数の大小比較を容易に行なうことがで
き。According to the present invention, when performing structural analysis based on the finite element method, not only the sensitivity coefficient of each element but also the sensitivity coefficient of each component of the structure, the sensitivity coefficient of multiple finite element combinations, and multiple structural parameters are simultaneously analyzed. Since it is also possible to calculate the combination sensitivity coefficient when changing the structure, structural changes can be executed efficiently. Furthermore, by displaying the results in a graph, it is possible to easily compare the magnitude of each sensitivity coefficient.
設計者が構造変更を行なうときにどの部分を変えればよ
いかなどの判断に有効となる。また、各要素または各節
点ごとに求めておいた感度係数を記憶させておくため、
構造解析を繰り返すことなくいろいろな組合せの組合せ
感度係数を自由に求めることができ、計算回数を少なく
することができる。This is useful for designers to judge which parts should be changed when making structural changes. In addition, in order to memorize the sensitivity coefficient calculated for each element or each node,
Combination sensitivity coefficients for various combinations can be freely determined without repeating structural analysis, and the number of calculations can be reduced.
以上のことから、設計者が目標とする構造設計に伴う試
行錯誤的な構造解析の回数を大幅に短縮できかつ設計変
更部分も容易に判断することが可能となった。As a result of the above, it has become possible for designers to significantly reduce the number of trial-and-error structural analyzes associated with the targeted structural design, and to easily determine changes in the design.
第１図は構造モデルを示す図、第２図は本発明の第１の
実施例として構造モデルの固有振動数の感度係数を解析
するフローチャート、第３図は感度係数の大小を比較す
る表示図、第４図は第２の実施例として構造モデルの変
形の感度係数を解析するフローチャート、第５図は第３
の実施例として構造モデルの振動応答の感度係数を解析
するフローチャートである。
１・・構造モデル、２・・・要素、３・・・節点、ＰＪ
・・・構造パラメータ、ｆｌｋｌ・・・固有振動数、δ
、・・・変形、ｉ・・・要素番号、ｊ・・・構造パラメ
ータ番号、ト・・節点番号、ｍ・・・有限要素モデル番
号。Fig. 1 is a diagram showing a structural model, Fig. 2 is a flowchart for analyzing the sensitivity coefficient of the natural frequency of the structural model as the first embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a display diagram comparing the magnitude of the sensitivity coefficient. , FIG. 4 is a flowchart for analyzing the sensitivity coefficient of deformation of a structural model as a second embodiment, and FIG.
2 is a flowchart for analyzing the sensitivity coefficient of the vibration response of a structural model as an example of FIG. 1... Structural model, 2... Element, 3... Node, PJ
...Structural parameter, flkl...Natural frequency, δ
,...Deformation, i...Element number, j...Structural parameter number, G...Node number, m...Finite element model number.
Claims (1)
用する構造設計方法において、構造物モデルを構成する
有限要素モデルの要素個々の板厚、断面積、縦弾性係数
などの構造パラメータを単位量変えたときの、有限要素
モデルの各要素の応力変化量、各節点での変形の変化量
、各節点での振動応答の変化量および構造モデルの固有
振動数の変化量をそれぞれ表す各感度係数を求め、これ
ら感度係数のうちの複数の感度係数を各種組み合わせて
組合わせ感度係数を求め、これら組合せ感度係数の大小
を表示して、大小関係から判断して再度の構造解析に用
いる構造パラメータを選択することを特徴とする構造設
計方法。 ２、前記組合せ感度係数を求めるにあたり、複数要素を
通じて１つの構造パラメータを変えたときの組合せ感度
係数を求めることを特徴とする請求項１記載の構造設計
方法。 ３、前記組合せ感度係数を求めるにあたり、複数の構造
パラメータを同時に変えたときの組合せ感度係数を求め
ることを特徴とする請求項１記載の構造設計方法。 ４、前記組合せ感度係数は構造モデルの固有振動数に及
ぼす構造パラメータの影響度合を示すことを特徴とする
請求項１〜３いずれか記載の構造設計方法。 ５、前記組合せ感度係数は構造モデルの変形に及ぼす構
造パラメータの影響度合を示すことを特徴とする請求項
１〜３いずれか記載の構造設計方法。 ６、前記組合せ感度係数は構造モデルの振動応答に及ぼ
す構造パラメータの影響度合を示すことを特徴とする請
求項１〜３いずれか記載の構造設計方法。[Claims] 1. In a structural design method in which a sensitivity analysis method is applied in structural analysis using the finite element method, the plate thickness, cross-sectional area, and modulus of longitudinal elasticity of each element of a finite element model constituting a structure model. When structural parameters such as are changed by a unit amount, the amount of stress change in each element of the finite element model, the amount of change in deformation at each node, the amount of change in vibration response at each node, and the change in the natural frequency of the structural model Find each sensitivity coefficient that represents each quantity, combine multiple sensitivity coefficients of these sensitivity coefficients to find a combination sensitivity coefficient, display the magnitude of these combination sensitivity coefficients, and judge from the magnitude relationship and try again. A structural design method characterized by selecting structural parameters for use in structural analysis. 2. The structural design method according to claim 1, wherein in determining the combined sensitivity coefficient, a combined sensitivity coefficient is determined when one structural parameter is changed through a plurality of elements. 3. The structural design method according to claim 1, wherein in determining the combined sensitivity coefficient, a combined sensitivity coefficient is determined when a plurality of structural parameters are changed simultaneously. 4. The structural design method according to any one of claims 1 to 3, wherein the combination sensitivity coefficient indicates the degree of influence of structural parameters on the natural frequency of the structural model. 5. The structural design method according to claim 1, wherein the combination sensitivity coefficient indicates the degree of influence of structural parameters on deformation of the structural model. 6. The structural design method according to any one of claims 1 to 3, wherein the combined sensitivity coefficient indicates the degree of influence of structural parameters on the vibration response of the structural model.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210791A JP2903098B2 (en) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Structural design method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210791A JP2903098B2 (en) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Structural design method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0496182A true JPH0496182A (en) | 1992-03-27 |
| JP2903098B2 JP2903098B2 (en) | 1999-06-07 |
Family
ID=16595194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2210791A Expired - Lifetime JP2903098B2 (en) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Structural design method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2903098B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5808704A (en) * | 1994-01-17 | 1998-09-15 | Hitachi, Ltd. | Rear projection type image display apparatus |
| US6494582B2 (en) | 2000-02-03 | 2002-12-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Projection monitor having darkroom |
| WO2020070922A1 (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Automotive body part sensitivity analysis method and device, and automotive body part material property determination method |
-
1990
- 1990-08-09 JP JP2210791A patent/JP2903098B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5808704A (en) * | 1994-01-17 | 1998-09-15 | Hitachi, Ltd. | Rear projection type image display apparatus |
| US6494582B2 (en) | 2000-02-03 | 2002-12-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Projection monitor having darkroom |
| WO2020070922A1 (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Automotive body part sensitivity analysis method and device, and automotive body part material property determination method |
| JP2020060820A (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Sensitivity analysis method and apparatus for vehicle body components and material property determination method for vehicle body components |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2903098B2 (en) | 1999-06-07 |
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