JPH06148038A - 振動解析装置 - Google Patents
振動解析装置Info
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- JPH06148038A JPH06148038A JP4298411A JP29841192A JPH06148038A JP H06148038 A JPH06148038 A JP H06148038A JP 4298411 A JP4298411 A JP 4298411A JP 29841192 A JP29841192 A JP 29841192A JP H06148038 A JPH06148038 A JP H06148038A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】目標仕様の固有振動数を満たす構造探索を、幾
何学的な位相の変更を含めて合理的に行う振動解析する
ことができる振動解析装置を提供する。 【構成】有限要素法に基づいて構造物の振動を解析する
装置おいて、設計許容領域、拘束条件、材料定数及び各
要素の濃度の初期値を入力するデータ入力部１と、前記
データ入力部１より入力した設計許容領域、拘束条件、
材料定数及び各要素の初期濃度から、剛性マトリック
ス、質量マトリックス、固有値、固有振動数及び固有モ
ードを計算する固有値解析部２と、前記固有値解析部２
で計算した固有値を各要素の濃度で微分して固有値の感
度を計算する感度解析部３と、前記固有値解析部２で計
算した固有値、固有振動数及び固有モードと、前記感度
解析部３で計算した固有振動数感度の分布とを表示する
データ出力部４とを備える。
何学的な位相の変更を含めて合理的に行う振動解析する
ことができる振動解析装置を提供する。 【構成】有限要素法に基づいて構造物の振動を解析する
装置おいて、設計許容領域、拘束条件、材料定数及び各
要素の濃度の初期値を入力するデータ入力部１と、前記
データ入力部１より入力した設計許容領域、拘束条件、
材料定数及び各要素の初期濃度から、剛性マトリック
ス、質量マトリックス、固有値、固有振動数及び固有モ
ードを計算する固有値解析部２と、前記固有値解析部２
で計算した固有値を各要素の濃度で微分して固有値の感
度を計算する感度解析部３と、前記固有値解析部２で計
算した固有値、固有振動数及び固有モードと、前記感度
解析部３で計算した固有振動数感度の分布とを表示する
データ出力部４とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有限要素法を利用した
振動解析装置に係り、特に、構造物の形状適正化を図る
ことができる振動解析装置に関する。
振動解析装置に係り、特に、構造物の形状適正化を図る
ことができる振動解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】有限要素法を用いた従来の構造物の振動
解析装置では、対象とするモデルの形状を座標値または
外形線の寸法値で、材料特性をヤング率、ポアソン比、
密度で入力し、モデルを構成する各要素の節点座標とモ
デルの動特性を固有振動数、固有モードで出力してい
る。
解析装置では、対象とするモデルの形状を座標値または
外形線の寸法値で、材料特性をヤング率、ポアソン比、
密度で入力し、モデルを構成する各要素の節点座標とモ
デルの動特性を固有振動数、固有モードで出力してい
る。
【０００３】文献ザ・フィナイト・エレメント・メソッ
ド「The Finite Element Method（Zienkewicz, O. C.,
McGraw-Hill, 1977）」に記載されている有限要素法で
は、一つの要素の剛性マトリックスは、その要素のヤン
グ率Ｅ及びポアソン比νと、その要素を構成する節点の
座標値より求められる。
ド「The Finite Element Method（Zienkewicz, O. C.,
McGraw-Hill, 1977）」に記載されている有限要素法で
は、一つの要素の剛性マトリックスは、その要素のヤン
グ率Ｅ及びポアソン比νと、その要素を構成する節点の
座標値より求められる。
【０００４】数式１は、有限要素モデルのｉ番目の要素
の剛性マトリックス[ｋi]を求める式である。
の剛性マトリックス[ｋi]を求める式である。
【０００５】
【数１】
【０００６】この式において、[ＢＭＡ]はこの要素の形
状のみによって決まる形状マトリックスである。従っ
て、要素を構成する節点の座標値が変化しなければ、
[ＢＭＡ]は一定である。一方、[Ｄ]は、数式２に示すよ
うに、要素のヤング率Ｅ及びポアソン比νによって決ま
るマトリックスである。
状のみによって決まる形状マトリックスである。従っ
て、要素を構成する節点の座標値が変化しなければ、
[ＢＭＡ]は一定である。一方、[Ｄ]は、数式２に示すよ
うに、要素のヤング率Ｅ及びポアソン比νによって決ま
るマトリックスである。
【０００７】
【数２】
【０００８】
【数３】
【０００９】数式３は有限要素法モデルの固有値を求め
る固有値方程式である。この方程式の剛性マトリックス
[Ｋ]及び質量マトリックス[Ｍ]は、モデルを構成する各
要素の剛性マトリックス[ｋi]及び質量マトリックス[ｍ
i]の合成マトリックスとして表される。また、モデルの
ｍ次の固有値μm、固有モード{Ｙm}は、この特性方程式
を満たす解として求められる。振動モデルとシミュレー
ション（田中基八郎、三枝省三 共著、応用技術出版、
１９８４年）の第３３２頁から第３３７頁に記載される
ように、固有値μm、固有振動数ｆmに対するパラメータ
ｖの感度は、数式４より求められることが知られてい
る。
る固有値方程式である。この方程式の剛性マトリックス
[Ｋ]及び質量マトリックス[Ｍ]は、モデルを構成する各
要素の剛性マトリックス[ｋi]及び質量マトリックス[ｍ
i]の合成マトリックスとして表される。また、モデルの
ｍ次の固有値μm、固有モード{Ｙm}は、この特性方程式
を満たす解として求められる。振動モデルとシミュレー
ション（田中基八郎、三枝省三 共著、応用技術出版、
１９８４年）の第３３２頁から第３３７頁に記載される
ように、固有値μm、固有振動数ｆmに対するパラメータ
ｖの感度は、数式４より求められることが知られてい
る。
【００１０】
【数４】
【００１１】従来の振動解析プログラムでは、座標値ま
たは寸法値をパラメータとし、固有振動数に対する感度
を数式４より求めている。また、差分を用いた感度解析
では、座標値または寸法値を入力値から微小だけ変化さ
せ、このときの固有振動数の増分と、座標値または寸法
値の増分から、固有振動数に対する座標値または寸法値
の感度を出力している。
たは寸法値をパラメータとし、固有振動数に対する感度
を数式４より求めている。また、差分を用いた感度解析
では、座標値または寸法値を入力値から微小だけ変化さ
せ、このときの固有振動数の増分と、座標値または寸法
値の増分から、固有振動数に対する座標値または寸法値
の感度を出力している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の有限要素法を用
いた振動解析では、目標仕様の固有振動数を満たす構造
探索を行う際、寸法、形状についてのパラメトリックな
感度解析、最適化しか行えず、構造の中の中空部の有無
や、中空部の数や形状の同定、境界条件の変更といった
幾何学的な位相の変更を含む感度解析、最適化を行うこ
とはできず、設計者の経験に頼るほかなかった。
いた振動解析では、目標仕様の固有振動数を満たす構造
探索を行う際、寸法、形状についてのパラメトリックな
感度解析、最適化しか行えず、構造の中の中空部の有無
や、中空部の数や形状の同定、境界条件の変更といった
幾何学的な位相の変更を含む感度解析、最適化を行うこ
とはできず、設計者の経験に頼るほかなかった。
【００１３】本発明の目的は、従来の振動解析では不可
能だった中空部の同定など幾何学的な位相の変更を含む
感度解析を行い、合理的な形状探索により設計者の負担
や作業量を軽減することができる振動解析を提供するも
のである。
能だった中空部の同定など幾何学的な位相の変更を含む
感度解析を行い、合理的な形状探索により設計者の負担
や作業量を軽減することができる振動解析を提供するも
のである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、有限要素法に基づいて構造物の振動を解
析する装置おいて、設計許容領域、拘束条件、材料定数
及び各要素の濃度の初期値を入力するデータ入力部１
と、前記データ入力部１より入力した設計許容領域、拘
束条件、材料定数及び各要素の初期濃度から、剛性マト
リックス、質量マトリックス、固有値、固有振動数及び
固有モードを計算する固有値解析部２と、前記固有値解
析部２で計算した固有値を各要素の濃度で微分して固有
値の感度を計算する感度解析部３と、前記固有値解析部
２で計算した固有値、固有振動数及び固有モードと、前
記感度解析部３で計算した固有振動数感度の分布とを表
示するデータ出力部４とを備えたことを特徴とするもの
である。
成するために、有限要素法に基づいて構造物の振動を解
析する装置おいて、設計許容領域、拘束条件、材料定数
及び各要素の濃度の初期値を入力するデータ入力部１
と、前記データ入力部１より入力した設計許容領域、拘
束条件、材料定数及び各要素の初期濃度から、剛性マト
リックス、質量マトリックス、固有値、固有振動数及び
固有モードを計算する固有値解析部２と、前記固有値解
析部２で計算した固有値を各要素の濃度で微分して固有
値の感度を計算する感度解析部３と、前記固有値解析部
２で計算した固有値、固有振動数及び固有モードと、前
記感度解析部３で計算した固有振動数感度の分布とを表
示するデータ出力部４とを備えたことを特徴とするもの
である。
【００１５】ここで、要素の濃度を定義を第５図を用い
て説明する。
て説明する。
【００１６】第５図の立体は、無限個・無限小の空胞９
が均等に分布している材料であり、中実部分のヤング
率、ポアソン比をそれぞれＥ、νとする。この立体の体
積をＶ0、中実部分の体積をＶとしたとき、この立体の
濃度ｖ（０≦ｖ≦１）を数式５で定義する。
が均等に分布している材料であり、中実部分のヤング
率、ポアソン比をそれぞれＥ、νとする。この立体の体
積をＶ0、中実部分の体積をＶとしたとき、この立体の
濃度ｖ（０≦ｖ≦１）を数式５で定義する。
【００１７】
【数５】
【００１８】この立体を均質な材料とすると、等価な密
度ρ*、ヤング率Ｅ*、ポアソン比ν*は、濃度ｖの関数
となる。数式４よりｍ次の固有値μm、固有振動数ｆmに
対する各要素の感度の大きさを数値化することができ
る。
度ρ*、ヤング率Ｅ*、ポアソン比ν*は、濃度ｖの関数
となる。数式４よりｍ次の固有値μm、固有振動数ｆmに
対する各要素の感度の大きさを数値化することができ
る。
【００１９】また、各要素の感度解析を高速に行うため
に、材料定数テーブル部８を備えていることを特徴とす
る。
に、材料定数テーブル部８を備えていることを特徴とす
る。
【００２０】更にまた、設計者が、視覚的に確認しなが
ら作業できるように、解析の結果として得られる感度分
布や濃度分布を、グラフィックス表示するディスプレー
部を備えていることを特徴とする。
ら作業できるように、解析の結果として得られる感度分
布や濃度分布を、グラフィックス表示するディスプレー
部を備えていることを特徴とする。
【００２１】
【作用】本発明の振動解析装置によれば、感度解析部３
で、固有振動数を各要素の濃度で微分している。固有振
動数の各要素の濃度での微分値より、目標仕様の固有振
動数に対する各要素の濃度の感度を数値化している。更
にまた、ベクトル変更部５で、感度の値を基に、各要素
の濃度を増減させて固有振動数を目標値に近付け、最適
な構造物の形状を、設計領域内の要素の濃度分布として
出力する。これによって、幾何学的な位相が異なる形状
を含めた感度解析、形状最適化が可能となる。
で、固有振動数を各要素の濃度で微分している。固有振
動数の各要素の濃度での微分値より、目標仕様の固有振
動数に対する各要素の濃度の感度を数値化している。更
にまた、ベクトル変更部５で、感度の値を基に、各要素
の濃度を増減させて固有振動数を目標値に近付け、最適
な構造物の形状を、設計領域内の要素の濃度分布として
出力する。これによって、幾何学的な位相が異なる形状
を含めた感度解析、形状最適化が可能となる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００２３】図１は本発明の装置の第１の実施例を示す
もので、この図１において、振動解析装置は、データ入
力部１と固有値解析部２と感度解析部３とデータ出力部
４とより構成されている。
もので、この図１において、振動解析装置は、データ入
力部１と固有値解析部２と感度解析部３とデータ出力部
４とより構成されている。
【００２４】ここで、要素の濃度を定義を図２を用いて
説明すると、図２に示す立体Ｘは、無限個・無限小の空
胞９が均等に分布している材料であり、中実部分のヤン
グ率、ポアソン比をそれぞれＥ、νとする。この立体の
体積をＶ0、中実部分の体積をＶとしたとき、この立体
の濃度ｖ（０≦ｖ≦１）を、前述した数式５で定義する
ことができる。この立体を均質な材料とすると、等価な
密度ρ、ヤング率Ｅ、ポアソン比νは、濃度ｖの関数と
なる。前述した数式４よりｍ次の固有値μm、固有振動
数ｆmに対する各要素の感度の大きさを数値化すること
ができる。
説明すると、図２に示す立体Ｘは、無限個・無限小の空
胞９が均等に分布している材料であり、中実部分のヤン
グ率、ポアソン比をそれぞれＥ、νとする。この立体の
体積をＶ0、中実部分の体積をＶとしたとき、この立体
の濃度ｖ（０≦ｖ≦１）を、前述した数式５で定義する
ことができる。この立体を均質な材料とすると、等価な
密度ρ、ヤング率Ｅ、ポアソン比νは、濃度ｖの関数と
なる。前述した数式４よりｍ次の固有値μm、固有振動
数ｆmに対する各要素の感度の大きさを数値化すること
ができる。
【００２５】前述したデータ入力部１は、図３のステッ
プ３１に示すように、設計可能領域を規定する座標値、
寸法値、節点数、材料特性として、ヤング率Ｅ、ポアソ
ン比ν、密度ρ、拘束条件として拘束点、集中質量、初
期濃度分布として全要素について均一な濃度ｖ＝ｖ0を
読み込む。
プ３１に示すように、設計可能領域を規定する座標値、
寸法値、節点数、材料特性として、ヤング率Ｅ、ポアソ
ン比ν、密度ρ、拘束条件として拘束点、集中質量、初
期濃度分布として全要素について均一な濃度ｖ＝ｖ0を
読み込む。
【００２６】これらの入力データから、固有値解析部２
は図３のステップ３２に示すように、剛性マトリックス
[Ｋ]及び質量マトリックス[Ｍ]を計算し、数式４より、
ｍ次の固有値μm、固有振動数ｆm、固有モード{Ｙm}を
計算する。
は図３のステップ３２に示すように、剛性マトリックス
[Ｋ]及び質量マトリックス[Ｍ]を計算し、数式４より、
ｍ次の固有値μm、固有振動数ｆm、固有モード{Ｙm}を
計算する。
【００２７】更に、感度解析部３は図３のステップ３３
に示すように、ｍ次の固有値μm、固有振動数ｆmに対す
る各要素の濃度ｖiの感度を計算する。
に示すように、ｍ次の固有値μm、固有振動数ｆmに対す
る各要素の濃度ｖiの感度を計算する。
【００２８】データ出力部４は、図３のステップ３４に
示すように、解析結果の感度分布を出力する。
示すように、解析結果の感度分布を出力する。
【００２９】この実施例によれば、特定の固有振動数に
対して、設計領域内で、補強すべき部分と、軽量化すべ
き部分とを特定する指標となる要素の濃度の感度分布を
出力することができる。
対して、設計領域内で、補強すべき部分と、軽量化すべ
き部分とを特定する指標となる要素の濃度の感度分布を
出力することができる。
【００３０】図４は本発明の装置の第２の実施例を示す
もので、この図４において、振動解析装置は、データ入
力部１と材料定数テーブル部８と固有値解析部２と感度
解析部３とデータ出力部４とより構成されている。
もので、この図４において、振動解析装置は、データ入
力部１と材料定数テーブル部８と固有値解析部２と感度
解析部３とデータ出力部４とより構成されている。
【００３１】データ入力部１は、図５のステップ５１に
示すように設計可能領域を規定する座標値、寸法値、節
点数、材料特性として、ヤング率Ｅ、ポアソン比ν、密
度ρ、拘束条件として拘束点、集中質量、初期濃度分布
として全要素について均一な濃度ｖ＝ｖ0を読み込む。
示すように設計可能領域を規定する座標値、寸法値、節
点数、材料特性として、ヤング率Ｅ、ポアソン比ν、密
度ρ、拘束条件として拘束点、集中質量、初期濃度分布
として全要素について均一な濃度ｖ＝ｖ0を読み込む。
【００３２】材料定数テーブル部８は、図５のステップ
５２に示すようにヤング率、ポアソン比、密度、ヤング
率の微分、ポアソン比の微分、密度の微分を、各要素の
濃度の大きさに対応した材料定数を格納する。
５２に示すようにヤング率、ポアソン比、密度、ヤング
率の微分、ポアソン比の微分、密度の微分を、各要素の
濃度の大きさに対応した材料定数を格納する。
【００３３】これらの入力データ及び材料定数から、固
有値解析部２は図５のステップ５３に示すように剛性マ
トリックス[Ｋ]及び質量マトリックス[Ｍ]を計算し、数
式４より、ｍ次の固有値μm、固有振動数ｆm、固有モー
ド{Ｙm}を計算する。
有値解析部２は図５のステップ５３に示すように剛性マ
トリックス[Ｋ]及び質量マトリックス[Ｍ]を計算し、数
式４より、ｍ次の固有値μm、固有振動数ｆm、固有モー
ド{Ｙm}を計算する。
【００３４】更に、感度解析部３は図５のステップ５４
に示すようにｍ次の固有値μm、固有振動数ｆmに対する
各要素の濃度ｖiの感度を計算する。
に示すようにｍ次の固有値μm、固有振動数ｆmに対する
各要素の濃度ｖiの感度を計算する。
【００３５】データ出力部４は、図５のステップ５５に
示すように解析結果の感度分布を出力する。
示すように解析結果の感度分布を出力する。
【００３６】この実施例によれば、前述した実施例の振
動解析装置の特徴に加え、計算実行時間を短縮すること
ができる。
動解析装置の特徴に加え、計算実行時間を短縮すること
ができる。
【００３７】図６は本発明の第３の実施例を示すもの
で、この図６において、振動解析装置は、データ入力部
１と、固有値解析部２と、感度解析部３と、ベクトル変
更部５と、収束判定部６と、データ出力部４とで構成さ
れている。
で、この図６において、振動解析装置は、データ入力部
１と、固有値解析部２と、感度解析部３と、ベクトル変
更部５と、収束判定部６と、データ出力部４とで構成さ
れている。
【００３８】データ入力部１は、図７のステップ７１に
示すように設計可能領域を規定する座標値、寸法値、節
点数、材料特性として、ヤング率Ｅ、ポアソン比ν、密
度ρ、拘束条件として拘束点、集中質量、初期濃度分布
として全要素について均一な濃度ｖ＝ｖ0を読み込む。
示すように設計可能領域を規定する座標値、寸法値、節
点数、材料特性として、ヤング率Ｅ、ポアソン比ν、密
度ρ、拘束条件として拘束点、集中質量、初期濃度分布
として全要素について均一な濃度ｖ＝ｖ0を読み込む。
【００３９】これらの入力データから、固有値解析部２
は、図７のステップ７２に示すように剛性マトリックス
[Ｋ]及び質量マトリックス[Ｍ]を計算し、数式４より、
ｍ次の固有値μm、固有振動数ｆm、固有モード{Ｙm}を
計算する。
は、図７のステップ７２に示すように剛性マトリックス
[Ｋ]及び質量マトリックス[Ｍ]を計算し、数式４より、
ｍ次の固有値μm、固有振動数ｆm、固有モード{Ｙm}を
計算する。
【００４０】更に、感度解析部３は、図７のステップ７
３に示すようにｍ次の固有値μm、固有振動数ｆmに対す
る各要素の濃度ｖiの感度を計算する。
３に示すようにｍ次の固有値μm、固有振動数ｆmに対す
る各要素の濃度ｖiの感度を計算する。
【００４１】データ出力部４は、図７のステップ７４に
示すように解析結果の感度分布を出力する。
示すように解析結果の感度分布を出力する。
【００４２】感度解析部３より出力した感度の値に基づ
き、ベクトル変更部５は、図７のステップ７５に示すよ
うに固有振動数を目標値に近付ける。各要素の濃度ｖi
の変更量Δｖiを計算する。
き、ベクトル変更部５は、図７のステップ７５に示すよ
うに固有振動数を目標値に近付ける。各要素の濃度ｖi
の変更量Δｖiを計算する。
【００４３】収束判定部６は、図７のステップ７６に示
すように与えられた収束条件を満たしているか否かを判
定する。
すように与えられた収束条件を満たしているか否かを判
定する。
【００４４】この収束判定部６において、与えられた収
束条件が満たされていないと判定されたときに、パラメ
ータ変更部７において、図７のステップ７７に示すよう
に各要素の濃度ｖiの値を変更し、新たに計算した濃度
分布について、固有値解析を行う。
束条件が満たされていないと判定されたときに、パラメ
ータ変更部７において、図７のステップ７７に示すよう
に各要素の濃度ｖiの値を変更し、新たに計算した濃度
分布について、固有値解析を行う。
【００４５】この繰返し計算を、収束判定部６におい
て、与えられた収束条件を満たすまで行い、その結果得
られる濃度分布{ｖi}、固有値μm、固有振動数ｆm、固
有モード{Ｙm}を、データ出力部４より出力する。
て、与えられた収束条件を満たすまで行い、その結果得
られる濃度分布{ｖi}、固有値μm、固有振動数ｆm、固
有モード{Ｙm}を、データ出力部４より出力する。
【００４６】この実施例によれば、固有振動数の目標値
を満足する構造を、設計領域内の各要素の濃度分布とし
て得ることができる。
を満足する構造を、設計領域内の各要素の濃度分布とし
て得ることができる。
【００４７】前述したデータ出力部４は、図８に示すよ
うに、節１３、１４によって結合された各要素１１のモ
デルに、図９及び図１０に示すような濃度分布と感度分
布の分布量の大きさを表す棒グラフ１５をそれぞれ重ね
て表示することができる。
うに、節１３、１４によって結合された各要素１１のモ
デルに、図９及び図１０に示すような濃度分布と感度分
布の分布量の大きさを表す棒グラフ１５をそれぞれ重ね
て表示することができる。
【００４８】この実施例によるデータ出力によれば、特
定の固有振動数に対して、設計領域内で、補強すべき部
分と、軽量化すべき部分とを視覚的に確認することがで
きる。 また、前述したデータ出力部４は、第１１図乃
至第１３図に示すように、解析結果の要素の感度分布ま
たは濃度分布を、色調の明暗または濃淡で出力表示する
こともできる。
定の固有振動数に対して、設計領域内で、補強すべき部
分と、軽量化すべき部分とを視覚的に確認することがで
きる。 また、前述したデータ出力部４は、第１１図乃
至第１３図に示すように、解析結果の要素の感度分布ま
たは濃度分布を、色調の明暗または濃淡で出力表示する
こともできる。
【００４９】この実施例によるデータ出力によれば、特
定の固有振動数に対して、設計領域内で、補強すべき部
分と、軽量化すべき部分とを実際のモデル形状に即して
視覚的に確認することができる。
定の固有振動数に対して、設計領域内で、補強すべき部
分と、軽量化すべき部分とを実際のモデル形状に即して
視覚的に確認することができる。
【００５０】前述した本発明の振動解析装置は、図１４
に示すように振動解析及び演算を行うＣＰＵ１４０と、
解析結果の要素の感度分布または濃度分布を色調の明暗
または濃淡でグラフィックス出力表示する出力部１４１
と、キ−ボ−ド１４２とから構成することができる。な
る。
に示すように振動解析及び演算を行うＣＰＵ１４０と、
解析結果の要素の感度分布または濃度分布を色調の明暗
または濃淡でグラフィックス出力表示する出力部１４１
と、キ−ボ−ド１４２とから構成することができる。な
る。
【００５１】本発明の実施例によれば、目標仕様の固有
振動数を満足する構造物の形状を探索する設計者の作業
を軽減させることができる。
振動数を満足する構造物の形状を探索する設計者の作業
を軽減させることができる。
【００５２】
【発明の効果】本発明の実施例によれば、メッシュ分割
した設計領域内の中空部の有無や、中空部の数や形状の
同定、境界条件の変更といった幾何学的な位相の変更を
含む感度解析、最適化を行うことが可能になるので、目
標仕様の固有振動数を満足する構造物の形状を探索する
設計者の作業を軽減させることができる。
した設計領域内の中空部の有無や、中空部の数や形状の
同定、境界条件の変更といった幾何学的な位相の変更を
含む感度解析、最適化を行うことが可能になるので、目
標仕様の固有振動数を満足する構造物の形状を探索する
設計者の作業を軽減させることができる。
【００５３】である。
【図１】本発明の装置の第１の実施例を示すブロック図
である。
である。
【図２】本発明の装置により解析される要素の濃度を定
義を説明する模式図である。
義を説明する模式図である。
【図３】図１に示す本発明の装置の第１の実施例の動作
を説明するフロ−チャト図である。
を説明するフロ−チャト図である。
【図４】本発明の装置の第２の実施例を示すブロック図
である。
である。
【図５】図４に示す本発明の装置の第２の実施例の動作
を説明するフロ−チャト図である。
を説明するフロ−チャト図である。
【図６】本発明の装置の第３の実施例を示すブロック図
である。
である。
【図７】図６に示す本発明の装置の第２の実施例の動作
を説明するフロ−チャト図である。
を説明するフロ−チャト図である。
【図８】本発明の装置によって解析される要素の振動解
析プログラムのモデルを示す斜視図である。
析プログラムのモデルを示す斜視図である。
【図９】本発明の装置を構成するデ−タ出力部での振動
解析感度の出力表示の一例を示す図である。
解析感度の出力表示の一例を示す図である。
【図１０】本発明の装置を構成するデ−タ出力部での振
動解析濃度の出力表示の一例を示す図である。
動解析濃度の出力表示の一例を示す図である。
【図１１】本発明の装置を構成するデ−タ出力部での振
動解析感度の出力表示の他の例を示す図である。
動解析感度の出力表示の他の例を示す図である。
【図１２】本発明の装置を構成するデ−タ出力部での振
動解析濃度の出力表示の他の例を示す図である。
動解析濃度の出力表示の他の例を示す図である。
【図１３】本発明の装置を構成するデ−タ出力部での振
動解析濃度の出力表示のさらに他の例を示す図である。
動解析濃度の出力表示のさらに他の例を示す図である。
【図１４】本発明の装置の具体的な構成を示す斜視図で
ある。
ある。
１…データ入力部、２…固有値解析部、３…感度解析
部、４…データ出力部、５…ベクトル変更部、６…収束
判定部、７…パラメータ変更部、８…材料定数テーブ
ル。
部、４…データ出力部、５…ベクトル変更部、６…収束
判定部、７…パラメータ変更部、８…材料定数テーブ
ル。
Claims (5)
- 【請求項１】有限要素法に基づいて構造物の振動を解析
する装置おいて、設計許容領域、拘束条件、材料定数及
び各要素の濃度の初期値を入力するデータ入力部１と、
前記データ入力部１より入力した設計許容領域、拘束条
件、材料定数及び各要素の初期濃度から、剛性マトリッ
クス、質量マトリックス、固有値、固有振動数及び固有
モードを計算する固有値解析部２と、前記固有値解析部
２で計算した固有値を各要素の濃度で微分して固有値の
感度を計算する感度解析部３と、前記固有値解析部２で
計算した固有値、固有振動数及び固有モードと、前記感
度解析部３で計算した固有振動数感度の分布とを表示す
るデータ出力部４とを備えたことを特徴とする振動解析
装置。 - 【請求項２】有限要素法に基づいて構造物の振動を解析
する装置において、設計許容領域、拘束条件、材料定数
及び各要素の濃度の初期値を入力するデータ入力部１
と、各要素の濃度の値に対応した材料定数を格納する材
料定数テーブル部８と、前記データ入力部１より入力し
た設計許容領域、拘束条件及び各要素の濃度の値と、各
要素の濃度の値に対応して材料定数テーブル部８から探
索した材料定数とから、剛性マトリックス、質量マトリ
ックス、固有値、固有振動数及び固有モードを計算する
固有値解析部２と、前記材料テーブル部８から探索した
材料定数の微分値と前記固有値解析部２で計算した固有
値を各要素の濃度で微分して固有値の感度を計算する感
度解析部３と、前記固有値解析部２で計算した固有値、
固有振動数及び固有モードと、前記感度解析部３で計算
した固有振動数感度の分布とを表示するデータ出力部４
とを備えたことを特徴とする振動解析装置。 - 【請求項３】有限要素法に基づいて構造物の振動を解析
する装置において、設計許容領域、拘束条件、材料定
数、各要素の濃度の初期値及び目標とする固有振動数を
入力するデータ入力部１と、前記データ入力部１より入
力した設計許容領域、拘束条件、各要素の濃度の値及び
材料定数から、剛性マトリックス、質量マトリックス、
固有値、固有振動数及び固有モードを計算する固有値解
析部２と、前記固有値解析部２で計算した固有値を各要
素の濃度で微分して固有値の感度を計算する感度解析部
３と、前記感度解析部３で計算した感度に基づいて濃度
の分布を変更させるベクトル変更部５と、前記ベクトル
変更部５で求めた濃度分布の変更量の大きさから濃度分
布の変更の繰返しの要不要を判定する収束判定部６と、
前記収束判定部６による変更の要不要の判定に応じて、
前記ベクトル変更部５で求めた濃度分布の変更量の大き
さで濃度分布を変更するパラメータ変更部７と、前記固
有値解析部２で計算した固有値、固有振動数及び固有モ
ードと、前記感度解析部３で計算した固有振動数感度の
分布とを表示するデータ出力部４とを備え、更に収束判
定部６は、繰返し要の場合には、ベクトル変更部５にお
いて求められた変更ベクトルを用いて、パラメータ変更
部７において濃度分布を変更し、その濃度をデータ入力
部１の濃度分布に置換して再度計算を行わせ、繰返し不
要の場合には、データ出力部４にデータを送ることを特
徴とする振動解析装置。 - 【請求項４】請求項１乃至請求項３に記載の振動解析装
置において、前記データ出力部４は、固有振動数の感度
分布あるいは各要素の濃度の分布を、各要素に分布量に
応じた大きさの棒グラフあるいは円グラフを重ねてグラ
フィックス表示することを特徴とする振動解析装置。 - 【請求項５】請求項１乃至請求項３に記載の振動解析に
おいて、前記データ出力部４は、固有振動数の感度の分
布あるいは各要素の濃度分布を、各要素に分布量に応じ
た濃淡または色調または明暗を配置してグラフィックス
表示することを特徴とする振動解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298411A JPH06148038A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 振動解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298411A JPH06148038A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 振動解析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06148038A true JPH06148038A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=17859363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4298411A Pending JPH06148038A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 振動解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06148038A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08261887A (ja) * | 1995-03-22 | 1996-10-11 | Gifu Pref Gov | 鋏切れ味予測装置及び鋏の切れ味予測方法 |
| JP2005211270A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴルフクラブシャフトの剛性分布に対するゴルフスウィングの感度の評価方法およびゴルフスウィングの感度の評価装置 |
| JP2007034421A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Japan Science & Technology Agency | 構造物の形状寸法決定方法 |
| JP2007188454A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 設計支援装置及びコンピュータプログラム |
| US7260516B2 (en) | 2001-08-31 | 2007-08-21 | Optimum Power Technology, L.P. | Optimization of a design |
| JP2008304271A (ja) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Toyota Central R&D Labs Inc | 振動解析装置及びプログラム |
| JP2010049319A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Nippon Steel Corp | 有限要素法を用いた車両用耐衝突補強材の評価方法、コンピュータプログラム及びコンピュータで読み取り可能な記憶媒体 |
| JP2014006813A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Honda Motor Co Ltd | 性能予測装置、性能予測方法、及びプログラム |
| US9323886B2 (en) | 2012-06-26 | 2016-04-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Performance predicting apparatus, performance predicting method, and program |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP4298411A patent/JPH06148038A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08261887A (ja) * | 1995-03-22 | 1996-10-11 | Gifu Pref Gov | 鋏切れ味予測装置及び鋏の切れ味予測方法 |
| US7260516B2 (en) | 2001-08-31 | 2007-08-21 | Optimum Power Technology, L.P. | Optimization of a design |
| JP2005211270A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴルフクラブシャフトの剛性分布に対するゴルフスウィングの感度の評価方法およびゴルフスウィングの感度の評価装置 |
| JP2007034421A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Japan Science & Technology Agency | 構造物の形状寸法決定方法 |
| JP4731233B2 (ja) * | 2005-07-22 | 2011-07-20 | 独立行政法人科学技術振興機構 | コンピュータが実施する構造物の形状寸法決定方法 |
| JP2007188454A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 設計支援装置及びコンピュータプログラム |
| JP4599301B2 (ja) * | 2006-01-16 | 2010-12-15 | 三菱重工業株式会社 | 設計支援装置及びコンピュータプログラム |
| JP2008304271A (ja) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Toyota Central R&D Labs Inc | 振動解析装置及びプログラム |
| JP2010049319A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Nippon Steel Corp | 有限要素法を用いた車両用耐衝突補強材の評価方法、コンピュータプログラム及びコンピュータで読み取り可能な記憶媒体 |
| JP2014006813A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Honda Motor Co Ltd | 性能予測装置、性能予測方法、及びプログラム |
| US9323886B2 (en) | 2012-06-26 | 2016-04-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Performance predicting apparatus, performance predicting method, and program |
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