JPH07105243A - Simulation device - Google Patents
Simulation deviceInfo
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- JPH07105243A JPH07105243A JP5245497A JP24549793A JPH07105243A JP H07105243 A JPH07105243 A JP H07105243A JP 5245497 A JP5245497 A JP 5245497A JP 24549793 A JP24549793 A JP 24549793A JP H07105243 A JPH07105243 A JP H07105243A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はシュミレーション装置に
関し、特に、複数の部品からなるユニットの特性を有限
要素法の手法により設計し、そしてシュミレーションす
るシュミレーション装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simulation device, and more particularly to a simulation device for designing and simulating the characteristics of a unit composed of a plurality of parts by the finite element method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】コンピュータ技術の進歩とともに所謂Ｃ
ＡＤ(computer aided design)を用いてワークや部品そ
して、ユニットを設計することが盛んに行なわれてい
る。複数の部材から構成されるユニットを設計する場
合、そのユニットの全体特性を実際にそのユニットを製
造する前にシュミレーションすることが重要である。2. Description of the Related Art With the progress of computer technology, so-called C
BACKGROUND ART Workpieces, parts, and units are actively designed using AD (computer aided design). When designing a unit composed of a plurality of members, it is important to simulate the overall characteristics of the unit before actually manufacturing the unit.
【０００３】ユニット全体をメッシュモデル化して、ユ
ニットの全体特性を演算することもその１つの手法であ
る。また、振動解析の１手法として、部品をバネマス系
モデルによる伝達関数として表してユニット全体の特性
をシュミレーションする手法も、例えば特開平３−９５
６８１号の「内燃機関用のスタータの振動シュミレーシ
ョン方法」として提案されている。One of the methods is to make a mesh model of the entire unit and calculate the overall characteristics of the unit. As one method of vibration analysis, a method of simulating the characteristics of the entire unit by expressing the parts as a transfer function based on a spring-mass system model is also known, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-95.
No. 681, “Proposal of Vibration Simulation Method for Starter for Internal Combustion Engine”.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
２つの手法は下記のような欠点を有する。即ち、メッシ
ュモデリングの手法は、一部部品の設計変更があって
も、ユニット全体をメッシュ分割する必要があり、この
分割に高速コンピュータを用いても多くの時間を要する
という欠点がある。However, the above-mentioned two methods have the following drawbacks. That is, the mesh modeling method has a drawback that it is necessary to divide the entire unit into meshes even if the design of some parts is changed, and it takes a lot of time even if a high-speed computer is used for this division.
【０００５】バネマス系によるモデル化は、モデル自身
が単純なために、ユニット全体の特性をシュミレーショ
ンするには精度の点で問題が残る。The modeling by the spring-mass system has a problem in terms of accuracy in simulating the characteristics of the entire unit because the model itself is simple.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記従
来技術の欠点を解消するために提案されたもので、その
目的は、複数の部品からなるユニットの全体の特性をシ
ュミレーションする方法であって、精度が高く、しかも
一部の設計変更にも容易に対応できるシュミレーション
方法を提案するものである。Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and its purpose is to provide a method of simulating the entire characteristics of a unit composed of a plurality of parts. Therefore, it proposes a simulation method which is highly accurate and can easily cope with some design changes.
【０００７】かかる目的の本発明の構成は、複数の部品
からなるユニットを設計し、そのユニットの全体特性を
シュミレーションするシュミレーション装置であって、
部品とその特性を表すデータを有するデータベース手段
と、データベース手段中の特定の部品を選択する手段
と、選択された部品を有限要素法により１つの要素に変
換する変換手段と、前記ユニットの特性を、変換手段に
よりモデル化された複数の要素からなる全体モデルとし
て解析し、ユニットの全体特性を評価する評価手段とを
具備したことを特徴とする。The object of the present invention is to provide a simulation apparatus for designing a unit composed of a plurality of parts and simulating the overall characteristics of the unit.
Database means having data representing parts and their characteristics, means for selecting a specific part in the database means, conversion means for converting the selected parts into one element by the finite element method, and characteristics of the unit , And an evaluation means for evaluating the overall characteristics of the unit by analyzing as an overall model composed of a plurality of elements modeled by the conversion means.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら詳細に説明する。図１は本発明を適用した設
計システムの全体構成を概略的に示したものである。こ
の設計システムは、マウス等のポインテイングデバイス
やキーボードあるいはデジタイザ等を含む入力装置２
と、設計や図形生成のために種々の演算を行う計算部３
と、これらの演算に使われる各種データベースやルール
を記憶するデータベース４と、設計されたワークの図形
を表示する表示装置１からなる。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of a design system to which the present invention is applied. This design system includes an input device 2 including a pointing device such as a mouse, a keyboard or a digitizer.
And a calculation unit 3 for performing various calculations for design and graphic generation
And a database 4 for storing various databases and rules used for these calculations, and a display device 1 for displaying a graphic of a designed work.
【０００９】図２は、入力装置２から入力されるデータ
が、データベース４に格納されている各種データを用い
てどのように処理されて、最終的に、このシステムから
どのような形態で出力されるかを示す図である。図３
は、図２のシステムを処理の流れとして表したものであ
る。本システムで入力されるデータは、ユニットの「構
造」（１７における入力）と、そのユニットを構成する
「部品」の指定（１４における入力）と、「計算対象」
の指定（２６における入力）である。FIG. 2 shows how the data input from the input device 2 is processed by using various data stored in the database 4 and finally output in any form from this system. FIG. Figure 3
2 shows the system of FIG. 2 as a processing flow. The data input in this system is the "structure" of the unit (input in 17), the designation of "parts" that make up the unit (input in 14), and the "calculation target".
Is designated (input in 26).
【００１０】「構造」はモデルを意味し、１７において
ｉによって指定する。「構造」を指定すると、そのユニ
ットを構成する部品（例えば、部品Ａ，Ｂ…）は指定さ
れるが、それらの部品が各々複数の組み合わせを有する
ときに、「部品」の指定によって、例えば、部品Ａ1，
Ｂ1…の選定をユーザに許す。即ち、ステップ２０（図
３）において、「構造」ｉに応じた全て部品群がデータ
ベース１８から読みだされて、ステップ２１において表
示装置１にパネル若しくは表の形式で表示される。ユー
ザは、ステップ１４（図３）において、このパネル若し
くは表を見て特定の部品を指定し、指定されたされた部
品Ａj，Ｂk…がステップ２２（図３）において演算対象
として選択される。"Structure" means a model, designated by i at 17. When "Structure" is specified, the parts (for example, parts A, B ...) That make up the unit are specified, but when these parts each have a plurality of combinations, by specifying "parts", for example, Part A 1 ,
Allow the user to select B 1 ... That is, in step 20 (FIG. 3), all the component groups corresponding to the “structure” i are read from the database 18 and displayed in step 21 in the form of a panel or a table on the display device 1. In step 14 (FIG. 3), the user looks at this panel or table and designates a specific component, and the designated components A j , B k ... Are selected as calculation targets in step 22 (FIG. 3). It
【００１１】ステップＳ２６では、ユーザにどのような
「計算」を実行させるかを選択させる。「計算」の種類
には、例えば、固有値解析、振動解析、強度解析等があ
り、それらのうちの１つが引数ｍによって指定される。
図３のステップ２４，ステップ２５は、ステップ１７で
選択された構造ｉ毎に実行される。個々のステップ２４
では、「部品特性」データベース１９から、選択された
部品Ａj，Ｂkについての、部品特性式（回帰式等）や部
品特性データ（その部品が既存部品であれば特性マトリ
クス）を読み出す。In step S26, the user is allowed to select what kind of "calculation" is to be executed. The types of “calculation” include, for example, eigenvalue analysis, vibration analysis, strength analysis, etc., and one of them is designated by the argument m.
Steps 24 and 25 in FIG. 3 are executed for each structure i selected in step 17. Individual steps 24
In read from the "part property" database 19, selected part A j, for B k, part characteristics equation (regression equation or the like) or a part property data (if the part is existing component properties matrix).
【００１２】ステップ２５では、各部品毎にＦＥＭ要素
変換処理が行なわれ（図２のステップ１０）ＦＥＭ要素
１１が出力される。これらのＦＥＭ要素は、ステップ１
２（図２）において、全体モデルに変換される。ＦＥＭ
では、ユニットの全体モデルは、個々の部品の特性マト
リクスの結合として表現される。図４の例では、部品Ａ
j，Ｂk，Ｃlからなるユニットが特性マトリクスＡj，Ｂ
k，Ｃlの結合として表現されている。In step 25, FEM element conversion processing is performed for each part (step 10 in FIG. 2) and the FEM element 11 is output. These FEM elements are step 1
2 (FIG. 2), it is converted to a global model. FEM
In, the overall model of the unit is expressed as a combination of the characteristic matrices of the individual parts. In the example of FIG. 4, the part A
A unit consisting of j , B k , and C l is a characteristic matrix A j , B
It is expressed as a combination of k and C l .
【００１３】ＦＥＭソルバ１３は、この全体モデルのマ
トリクスに基づいて、ｍで指定された演算をステップ２
７（図３）で行う。このシステムの最大の特徴は、個々
の部品がＦＥＭ要素として表現されているということで
ある。そして、複数の部品からなるユニットは、それら
ＦＥＭ要素の結合として図４のように表現される。もし
部品の変更がある場合には、そのような部品の変更はス
テップ１４において部品の指定の変更によってなされ
る。例えば、部品Ａについて、ＡjからＡpに変更された
とすると、部品Ａpの特性マトリクスＡpがデータベース
１９から読み出されて、ステップ１２において、そのユ
ニット全体の特性マトリクスは図５のように生成され
る。従って、ソルバ３は、この新たなマトリクスに基づ
いて解析を行う。The FEM solver 13 executes the operation designated by m in step 2 based on the matrix of this overall model.
7 (FIG. 3). The main feature of this system is that the individual parts are represented as FEM elements. A unit composed of a plurality of parts is expressed as a combination of the FEM elements as shown in FIG. If there are any component changes, such component changes are made in step 14 by changing the component designation. For example, the component A, when to have been changed from A j to A p, with characteristic matrix A p of the part A p is read from the database 19, in step 12, the unit overall performance matrix as shown in FIG. 5 Is generated. Therefore, the solver 3 analyzes based on this new matrix.
【００１４】図４，図５における、複数のマトリクスが
重なっている部分については、その重なっている部分の
マトリクス要素の和をユニットもでるのマトリクス要素
とする。このように、実施例のシステムによれば、設計
の変更（部品の変更）があっても極めて容易に変更後の
ユニット特性が解析できるという特徴がある。従来のメ
ッシュ分割法では、部品変更があれば、ユニット全体の
メッシュ分割を再度実行し直さなくてはならず時間のか
かるものとなっていた。実施例の方法では、部品を例え
ばＡjからＡpに変更しても、図５においてマトリクスＡ
pの要素とマトリクスＢkの要素との和を改めて演算する
だけで、ユニットモデルの全体のマトリクスを得ること
ができる。Regarding the portions where a plurality of matrices are overlapped with each other in FIGS. 4 and 5, the sum of the matrix elements of the overlapping portions is set as the matrix element of the unit. As described above, the system of the embodiment is characterized in that the unit characteristic after the change can be analyzed very easily even if the design is changed (change of parts). In the conventional mesh division method, if the parts are changed, it is necessary to re-execute the mesh division of the entire unit, which is time consuming. In the method of the embodiment, even if the component is changed from A j to A p , the matrix A in FIG.
The entire matrix of the unit model can be obtained only by recalculating the sum of the elements of p and the elements of the matrix B k .
【００１５】さらに、ＦＥＭを適用したこの実施例の手
法は、従来のバネ−マス系での伝達関数の合成による手
法に比しても遙に精度が高い。尚、部品には、標準部品
と既存部品とがある。底で、本システムでも、遊佐に選
択する部品を、標準部品あるいは既存部品のなかから選
択的に選択することも可能にしている。標準部品が選択
された場合には、部品特性式として回帰式が特性データ
として特性マトリクスがデータベース１９から読みださ
れる。既存部品が選択された場合には特性データとして
データベース１９から特性マトリクスが読みだされる。
既存部品の場合には、その特性マトリクスは、ＦＥＭ計
算若しくは実験などによって前もってマトリクスを求め
ておく。Further, the method of this embodiment to which the FEM is applied is much more accurate than the conventional method of synthesizing the transfer function in the spring-mass system. The parts include standard parts and existing parts. At the bottom, even in this system, it is possible to selectively select the part to be selected for the support from standard parts or existing parts. When the standard part is selected, the regression equation is read from the database 19 as the part characteristic expression and the characteristic matrix as the characteristic data. When an existing part is selected, a characteristic matrix is read from the database 19 as characteristic data.
In the case of an existing part, its characteristic matrix is obtained in advance by FEM calculation or experiment.
【００１６】本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々
変形が可能である。例えば、上記実施例では、３つの部
品からなるユニットの設計を例にして説明したが、本発
明はそれに限定されず、部品をＦＥＭ要素に表現できる
ものであれば、その種類、数には一切限定されない。The present invention can be variously modified without departing from the spirit thereof. For example, in the above embodiment, the design of a unit made up of three parts has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and if the parts can be expressed in FEM elements, the type and number of them will not be limited. Not limited.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上説明したように本発明のシュミレー
ション装置によれば、ユニットが複数の部品からなる場
合に、個々の部品はＦＥＭ要素としてデータベース化さ
れているので、部品の一部に変更があっても、変更に係
る部品のＦＥＭ要素に置き換えるだけで、ユニットの特
性を評価できる。即ち、設計変更の容易性と特性評価の
高精度の維持の両立が図れる。As described above, according to the simulation apparatus of the present invention, when a unit is composed of a plurality of parts, each part is stored in the database as an FEM element. Even if there is, it is possible to evaluate the characteristics of the unit simply by replacing it with the FEM element of the part related to the change. That is, it is possible to achieve both the easiness of design change and the high accuracy of characteristic evaluation.
【図１】本発明を適用した実施例の設計システムの概略
構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a design system of an embodiment to which the present invention is applied.
【図２】図１のシステムの機能構成並びに個々の機能の
動作を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the functional configuration of the system of FIG. 1 and the operation of each function.
【図３】図１のシステムの動作を示すフローチャート。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the system of FIG.
【図４】図１のシステムで用いられるユニットの特性マ
トリクスの構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a characteristic matrix of a unit used in the system of FIG.
【図５】図４のマトリクスが部品変更に伴って変更され
ることを説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating that the matrix of FIG. 4 is changed along with the change of parts.
Claims (3)
そのユニットの全体特性をシュミレーションするシュミ
レーション装置であって、 部品とその特性を表すデータを有するデータベース手段
と、 データベース手段中の特定の部品を選択する手段と、 選択された部品を有限要素法により１つの要素に変換す
る変換手段と、 前記ユニットの特性を、変換手段によりモデル化された
複数の要素からなる全体モデルとして解析し、ユニット
の全体特性を評価する評価手段とを具備したことを特徴
とするシュミレーション装置。1. A unit comprising a plurality of parts is designed,
A simulation device for simulating the overall characteristics of the unit, comprising database means having data representing parts and their characteristics, means for selecting a particular part in the database means, and 1 for the selected parts by the finite element method. A conversion means for converting into one element, and an evaluation means for analyzing the characteristics of the unit as an overall model composed of a plurality of elements modeled by the conversion means and evaluating the overall characteristics of the unit. Simulation device to do.
ついての部品特性を表すデータと、標準部品を表す特性
式についてのデータとを含むことを特徴とする請求項１
に記載のシュミレーション装置。2. The database means includes data representing a component characteristic of an existing component and data regarding a characteristic formula representing a standard component.
The simulation device according to.
定値が入力された場合、前記変換手段は特性データを出
力して有限要素法によって要素に変換することを特徴と
する請求項２に記載のシュミレーション装置。3. The selecting means, when a standard part is selected and a fixed value is input, the converting means outputs characteristic data and converts the characteristic data into an element by a finite element method. The simulation device according to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5245497A JPH07105243A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Simulation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5245497A JPH07105243A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Simulation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07105243A true JPH07105243A (en) | 1995-04-21 |
Family
ID=17134553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5245497A Pending JPH07105243A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Simulation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105243A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100303170B1 (en) * | 1999-04-15 | 2001-09-26 | 김찬수 | Rod simulation method and system there of |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP5245497A patent/JPH07105243A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100303170B1 (en) * | 1999-04-15 | 2001-09-26 | 김찬수 | Rod simulation method and system there of |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021021 |