JPH09218787A

JPH09218787A - 混合材料の設計方法及びその装置

Info

Publication number: JPH09218787A
Application number: JP8048345A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Matsuoka; 孝明松岡; Satoshi Yamamoto; 智山本
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】混合材料において、所望の物性値を得るための
最適な混合比や混合模様を容易に得ること。【解決手段】混合体を多数の格子に区画した単位セルの
集合体と見做し、その単位セルを充填する材料の種類を
特定するデータを単位セル毎に割当てた集合で構成され
る混合模様データを初期値として多数組設ける。その各
々の組毎に混合体の物性値を演算し、目標値に対する誤
差を演算する。誤差の大きい混合模様データの組を消滅
させると共に誤差の小さい混合模様データの組を複製
し、誤差の小さい混合模様データのある部分を他の混合
模様データの対応部分に転写し、誤差の小さいある混合
模様データのうち微小数の任意の単位セルのデータを他
のデータに変更し、混合模様データの以上の更新による
世代交代を多数回実行することで、目標値に収束した物
性値を有する混合比又は混合模様を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、目標の物性値を得
るための混合材料における各成分材の混合比又は混合模
様を得るための設計方法及び設計装置に関する。詳しく
は、遺伝的アルゴリズムをとり入れて、２種以上の混合
材料における電気伝導率、熱伝導率、弾性率、熱膨張
率、ポアソン比等の物性値を所望の値とするための混合
比や混合模様を得るための設計方法及び設計装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、繰り返し演算による最適設計に、
淘汰、複製、交配、突然変異等の遺伝子の進化過程を模
擬した遺伝的アルゴリズムが応用されている。例えば、
複合材料積層板の最適化の技術（日本機械学会材料力学
部門講演論文集Vol.A[No.940-37,1994-10.13,14]）、プ
リント基板上の部品配列を最適化する技術( 特開平6-16
9199号公報) 、磁石配置を最適化する技術( 特開平5-32
6195号公報) が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、材料をある部材
に利用する場合、その部材に適した物性値を有する材料
が必要となるが、その一つの方法として物性値の異なる
物質を混合して新しい混合材料を設計する技術がある。
しかし、混合材料の物性値は混合材のミクロな構造にも
依存するため単純な混合則では予測できない。このた
め、材料の混合に関して試行錯誤による繰り返し実験を
行い、所望の物性値を得るための混合比又は混合パター
ンを得ることが行われている。ところが、試行錯誤的実
験では希望する物性値を得ることは困難である。

【０００４】そこで、本発明者らは、所望の物性値を得
るための混合材料の最適設計に、遺伝的アルゴリズムを
応用することができないかを検討し、本発明を完成させ
た。本発明は上記の課題を解決するためになされたもの
であり、その目的は、混合材料において、所望の物性値
を得るための最適な混合比や混合模様を容易に得ること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１，７の発明は、
複数種類の材料を混合した混合体において所定の物性値
を得るための混合比又は混合模様を得るための混合材料
の設計方法、設計装置である。その方法、装置では、ま
ず、混合体を多数の格子に区画した単位セルの集合体と
見做し、その単位セルを充填する材料の種類を特定する
データを単位セル毎に割当てた集合で構成される混合模
様データが初期値として多数組設けられる。即ち、混合
模様を各材料の単位セルの集合体としてモデル化してい
る。

【０００６】次に、多数組の混合模様データに対して、
以下の世代交代の操作が実行される。１）混合模様データの各々の組毎に、その混合模様デー
タに基づいて混合体の物性値を演算する。２）演算された物性値の目標値に対する誤差を混合模様
データの各々の組毎に演算する。３）誤差の大きい混合模様データの組を消滅させると共
に誤差の小さい混合模様データの組を複製する。４）誤差の小さい混合模様データのある部分を他の混合
模様データの対応部分に転写した混合模様データを生成
する。５）ある混合模様データのうち微小数の任意の単位セル
のデータを他のデータに変更する。６）混合模様データの以上の更新による世代交代を多数
回実行することで、目標値に収束した物性値を有する混
合比又は混合模様を得る。

【０００７】１）の物性値の演算と２）の誤差の演算と
により、混合模様データの各組の物性値の目標値に対す
る誤差が決定される。３）の消滅操作により、誤差の大
きい混合模様データの組、例えば、誤差の大きい順に、
全組数の２０％の組数の混合模様データが消滅される。
これは、将来の世代交代によっても目標とする物性値が
得られないような劣性な混合模様データを消滅して淘汰
することを意味する。逆に、３）の複製操作により、誤
差の小さい混合模様データの組、例えば、誤差の小さい
順に、全組数の２０％の組数の混合模様データに対し
て、同一の混合模様データを生成する。これは、将来の
世代交代により、より目標値に近い物性値が得られる可
能性のある優性な混合模様データをより多く残すこと
で、より少ない回数の世代交代で目標値が得られるよう
にすることを意味する。

【０００８】次に、４）の転写により、優性な混合模様
データの一部を受け継いだ多数の混合模様データを生成
する。この操作は、将来の世代交代において、目標値に
近い物性値を有する混合模様データが生成され易くする
ためである。次に、５）の変更は、いわば、遺伝子の突
然変異を模倣したものである。即ち、混合模様データの
微小数の任意位置の単位セルのデータを任意に変更する
ことで、系の評価値が極小値に落ち込むことを防止して
いる。

【０００９】以上の操作を多数回実行することで、混合
模様データの組の世代交代を行うことで、系全体の物性
値の平均値が目標値に収束して行く。収束が完了した時
に得られた混合模様データは、物性値の要求された目標
値を実現するための各混合材料成分の混合模様を表して
いる。又、その混合模様データから各混合材料成分の混
合比も決定される。

【００１０】請求項２，８は、上記の世代交代の停止時
期を与えるものであり、系の誤差の平均値、例えば、誤
差の小さい順に全組数の８０％の組数の誤差の平均値を
系の評価値とし、その評価値が所定値より小さくなった
時点で停止させることで、効率の良い設計が可能とな
る。

【００１１】請求項３，９は、混合模様データの初期値
の与え方に関するものである。所定の目標値を得るため
の典型的な混合模様が経験的に分かっている場合も多
い。このような場合に、この典型的な混合模様を初期値
として与えることで、より少ない世代交代で物性値を目
標値に収束させることができる。

【００１２】請求項４，１０は、混合比が予め決定され
ている場合の操作を示している。上記の４）の転写、
５）の変更の操作により、混合比が変化する。従って、
混合比が予め決定されている場合には、各世代交代毎に
この混合比にするためにデータの変換操作が実行され
る。これにより、混合比が予め与えられた場合の物性値
の目標値を得るための混合模様を得ることができる。

【００１３】請求項５，１１は、各世代交代において、
系の組数を固定したものである。比較的優性な混合模様
データが保存され、その組数を一定にしているので、演
算時間の短い効率の良い設計が可能となる。

【００１４】請求項６，１２は、いわゆる突然変異の操
作を誤差の比較的小さな混合模様データにおいて行うも
のである。これにより、優性な混合模様データに対して
突然変異を発生させるもので、目標値への収束速度が向
上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。本装置は図１に示すように、コンピ
ュータシステムで構成されている。即ち、各種の演算を
実行するＣＰＵ１０、世代交代で生成される混合模様デ
ータを記憶する混合模様データ領域１２１、混合模様デ
ータの初期値を記憶する初期値領域１２２の形成された
ＲＡＭ１２、この混合材料の最適設計を行うためのプロ
グラムの記憶されたＲＯＭ１３、各種データを入力する
ためのキーボード１５と混合模様データや結果を表示す
るＣＲＴ１４とプリンタ１１とで構成されている。

【００１６】１）構造モデル混合材料の混合状態を数値で表現するために、以下のよ
うに、モデル化する。即ち、図２のように、混合体を立
方体で近似し、さらに、その立方体を多数の格子に分割
する。そして、その最小単位である単位セル３１の集合
体３０として、混合体をモデル化する。

【００１７】次に、１つの単位セルは、１種類の材料で
満たされているとして、その材料の種類による分布状況
を数値化する。その様子を説明する。図３は、図２の集
合体３０において、ｚ軸のある位置において、ｚ軸に垂
直な面での材料の混合状態を示している。図３の（ａ）
に示すように、成分１と成分２とが混合されているとす
る。図３の（ｂ）に示すように単位セル３１の断面が現
れ、単位セルの1/2 以上が成分１で満たされている単位
セルには「０」を割当て、単位セルの1/2 以上が成分２
で満たされている単位セルには「１」を割当てる。この
ようにして、集合体３０を構成している全ての単位セル
３１に対して、その単位セル３１を満たしている成分を
特定するデータを付与する。そして、図３の（ｃ）に示
すように、３次元配列された単位セルに付与されたデー
タを一次元配列に展開することで、混合模様データとす
る。

【００１８】２）混合模様データの初期値混合模様データの組数ｎは、任意であるが、本実施例で
は１０組とした。その初期値は、２次元で示した図４に
示すように、乱数により任意に与えられる。

【００１９】３）混合模様データの世代交代の操作混合模様データの世代交代は、図５に示すように実行さ
れる。本実施例は、成分２の混合比を３０％に固定し、
熱伝導率Ｔ１の成分１と熱伝導率Ｔ２の成分２とを用い
て、熱伝導率の目標値ｋを得るための混合体の混合模様
を求めるものである。

【００２０】ステップ１００において、各組の混合模様
データＤ（ｊ）で示される熱伝導率Ｔ１の成分１と熱伝
導率Ｔ２の成分２の分布に対して、有限要素法による熱
伝導解析により、それぞれ、集合体３０の熱伝導率Ｗ
（ｊ）が演算される。即ち、集合体３０を多面体要素を
用いて要素分割し、三次元定常熱伝導方程式を離散化し
て、これを解くことにより熱伝導率Ｗ（ｊ）が演算され
る。図２において、ｘ＝０のｙｚ面の温度を１、ｘ＝ａ
のｙｚ面の温度を０として、ｙ軸、ｚ軸方向には、周期
的境界条件を設定し、ｘ軸に沿った方向の熱伝導率が演
算される。この演算は、全組数ｎの混合模様データに関
して実行される。第ｊ組の混合模様データＤ（ｊ）に対
する熱伝導率がＷ（ｊ）である。

【００２１】次に、ステップ１０２において、熱伝導率
Ｗ（ｊ）の誤差が演算される。第ｊ組の集合体の熱伝導
率Ｗ（ｊ）の目標値ｋに対する誤差ε（ｊ）＝｜Ｗ
（ｊ）−ｋ｜の演算が全組数ｎに対して実行される。次
に、ステップ１０４において、誤差ε（ｊ）の小さいも
のから順に整列して、その整列された誤差をε（１），
ε（２），…，ε（ｎ）、整列された混合模様データを
Ｄ（１），Ｄ（２），…，Ｄ（ｎ）とする。誤差ε
（ｊ）が最も小さい組から順にとられた所定組数の誤差
ε（１）〜ε（ｐ）の平均値Ｅにより評価値Ｅが演算さ
れる。所定組数ｐは、全組数ｎに対する所定割合であ
る。例えば、所定割合８０％、ｎ＝１０の場合には、ｐ
＝８で、誤差の小さいものから順に、８組の混合模様デ
ータＤ（１）〜Ｄ（８）の誤差ε（１）〜ε（８）の平
均値Ｅ（評価値Ｅ）が演算される。そして、ステップ１
０６でその評価値Ｅが所定値Ａ以下か否かが判定され、
Ｅ≦Ａの場合には、系は収束したと判定され、Ｅ＞Ａの
場合には、系は未だ収束していないと判定し、ステップ
１０８以下が実行される。

【００２２】次に、ステップ１０８において、誤差ε
（ｊ）が最も大きいものから順に、一定組数（ｎ−ｑ＋
１）の混合模様データＤ（ｑ）〜Ｄ（ｎ）が消滅され
る。この消滅する一定組数（ｎ−ｑ＋１）は、全組数ｎ
に対する所定割合である。例えば、所定割合２０％、ｎ
＝１０の場合には、ｎ−ｑ＋１＝２で、誤差の大きい順
に、２組の混合模様データＤ（９）、Ｄ（１０）が消滅
される。そして、誤差の最も小さいものから順に、消滅
させた組数に等しい一定組数ｒの混合模様データＤ
（１）〜Ｄ（ｒ）が複製され、それをＤ^'( ｑ）〜Ｄ^'
（ｎ）とする。例えば、所定割合２０％、ｎ＝１０の場
合には、ｒ＝２で、誤差の小さい順に、２組の混合模様
データＤ（１），Ｄ（２）と同一の混合模様データが、
それぞれ、複製される。そのデータをＤ^'( ９），Ｄ^'
（１０）とする。ここまでの操作により、１０組の混合
模様データのうち、誤差ε（ｊ）の最も小さいものから
２組の混合模様データは、それぞれ、２組づつ存在する
ことになる。混合模様データは誤差ε（ｊ）の小さい順
に、Ｄ（１），Ｄ^'( ９），Ｄ（２），Ｄ^'（１０），
Ｄ（３），…，Ｄ（８）となる。但し、Ｄ（１）とＤ^'
( ９）、Ｄ（２）とＤ^'（１０）とは、それぞれ、等し
い。

【００２３】次に、ステップ１１０において、混合模様
データＤ（１）〜Ｄ（ｑ−１）の中から、誤差ε（ｊ）
の最も小さい組から順に所定割合の組数ｓだけの混合模
様データＤ（ｓ）が選択され、その内の１組の混合模様
データＤ（ａ）が疑似乱数により選択される。そして、
その選択された組の混合模様データＤ（ａ）の一部分が
他の組の混合模様データＤ（ｓ＋１）〜Ｄ（ｑ−１）に
転写される。本実施例では、ｓ＝２で、誤差ε（ｊ）の
最も小さい２組の混合模様データＤ（１），Ｄ（２）が
選択され、そのうちの１組の混合模様データ、例えば、
Ｄ（１）の一部分のデータが混合模様データＤ( ３）〜
Ｄ( ８）の対応部分に転写される。

【００２４】例えば、図６に示すように、混合模様デー
タＤ（１）の領域Ｒが他の組の混合模様データＤ( ｓ＋
１）〜Ｄ( ｑ−１）の対応領域に転写される。この操作
により、優性な模様の一部を受け継いだ多数組の混合模
様データＤ^'( ｓ＋１）〜Ｄ^'( ｑ−１）が生成される
ことになる。この領域Ａをどの部分にするかは、疑似乱
数により任意に決定される。尚、転写領域Ａは、図７に
示すように、複数の部分に分割されていても良い。

【００２５】次に、ステップ１１２において、複製した
混合模様データＤ^'( ｑ）〜Ｄ^'（ｎ）の微小割合、例
えば、２％の単位セルを疑似乱数により任意に選択し
て、そのデータを「０」、「１」とで交換する。即ち、
その単位セルの成分を反転する。例えば、図８に示すよ
うに、任意に選択された単位セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３のデ
ータ「１」、「０」、「１」が「０」、「１」、「０」
と反転される。

【００２６】上記のステップ１１０の転写、ステップ１
１２の変更により、混合模様データの混合比が変化す
る。よって、ステップ１１４において、この混合比を一
定とするデータの反転操作が実行される。「１」が増加
したなら、その増加した単位セルの数だけ、「１」の値
の単位セルを疑似乱数により任意に選択して、「０」に
反転し、「１」の値が減少したなら、「０」の値の単位
セルを疑似乱数により任意に選択して、「１」に反転す
る。この操作により、混合比を一定とすることができ
る。

【００２７】このようにして、１回の世代交代が完了
し、ステップ１００に戻り、次の世代交代の演算が実行
される。そして、ステップ１０６において、系の評価値
Ｅが所定値Ａ以下となった時に、ステップ１１６に移行
して、その時の全組の混合模様データがプリンタ１１に
出力される。

【００２８】４）結果１６×１６の２５６個のデータを１組の混合模様データ
とし、１０組の混合模様データの初期値から出発して、
成分２の分率を３０％に固定して、５つの熱伝導率の目
標値ｋ（１．５，２．０，２．５，３．０，３．５）
が、それぞれ、得られる混合模様データを求めるための
上記の世代交代を実施した。系の評価値Ｅと世代交代回
数ｍとの関係を図９に示す。図９から明らかなように、
目標値ｋは世代交代回数ｍの増加に従って減少してい
る。評価値Ｅは、目標値ｋ＝２．０，２．５の場合に
は、ｍ＝１５で、目標値ｋ＝３．０の場合には、ｍ＝８
７で、収束判定のための所定値Ａ以下となっている。し
かし、評価値Ｅは、目標値ｋ＝１．５，３．５の場合に
は、世代交代ｍに対する減少の程度が小さく、ｍ＝５０
０まで世代交代を実施しても、所定値Ａ以下とはならな
かった。各目標値ｋ値に対して得られた混合模様データ
を図１０に示す。

【００２９】又、図１１に示すように、混合模様データ
の初期値として、直列（ａ）、並列（ｂ）、ブロック
（ｃ）、フレーム（ｄ）の４つの代表的なパターンを組
み込んだ１０組の混合模様データを設定して、同様に世
代交代を実施した。系の評価値Ｅと世代交代回数ｍとの
関係を図１２に、各目標値ｋ値に対して得られた混合模
様データを図１３に示す。このように、初期値として代
表的なパターンを与えることで、より高速に目標値ｋを
得る混合模様パターンを得ることができる。

【００３０】５）変形例 1.集合体のモデルは混合材の次元形状に応じて、３次
元、２次元、１次元でも良い。 2.混合材の成分の種類は２種以上の複数でも良い。その
場合に、混合模様データに使用される値は、各成分に応
じて「０」，「１」，「２」，…を用いれば良い。 3.誤差として、ε（ｊ）＝｜Ｗ（ｊ）−ｋ｜を用いてい
るが、比率誤差ε（ｊ）＝｜Ｗ（ｊ）−ｋ｜／ｋを用い
ても良い。 4.上記実施例では、世代交代毎に、混合材の成分比率が
変化しないようにデータの変換操作を行っているが、成
分比率を固定しなければ、物性値の目標値を達成するた
めの成分比率と混合模様とを最終結果として得ることが
できる。 5.上記実施例では、各世代交代において、混合模様デー
タの組数を１０として、固定しているが、この組数は固
定しなくても良い。

【００３１】6.混合模様データを消滅させる組数の割
合、複製する組数の割合は任意で良い。 7.上記実施例では誤差の小さい混合模様データの一領域
のデータを他の混合模様データの対応する領域に転写し
ているが、２つの混合模様データの間で、一領域のデー
タを交換した混合模様データを生成するようにしても良
い。 8.目的とする物性値は、熱伝導率の他、電気伝導率、熱
膨張係数、ポアソン比、弾性率等任意である。 9.混合模様データに基づいて、集合体の物性値を演算す
る手法は、有限要素法、差分法、境界要素法、コントロ
ールボリューム法等の数値解析の手法を用いることがで
きる。 10. 混合材としては、樹脂、金属、セラミックス等が採
用可能である。又、混合材料を構成する材料（成分）の
形態、形状はどのようなものでもよい。例えば、固体状
態、流動状態等の形態が採用可能である。また粉末状、
球状、繊維状等の形状が採用可能である。あるいは上記
形態、形状を種々組み合わせたものでもよい。例えば、
２種類以上の樹脂が溶解して混合し、室温で固化して混
合材料となったもの等でもよい。また、本発明で設計し
た混合材料を製造する方法としては、例えば、混合材料
を構成する材料（成分）が１つ１つ配置することができ
る程度の大きさのものであれば、設計した内容通りに１
つ１つの材料（成分）を配置して製造する方法等が採用
できる。あるいは１つ１つ配置することができないよう
な小さいものである場合には、電場、磁場、流動場など
の外場を付与することにより所望の配置を製造する方法
等が採用できる。

【００３２】11. 上記実施例では、１次元方向（ｘ軸方
向）の熱伝導率が目的値となる混合材の２次元混合模様
を得るようにしたものであるが、ｘ軸、ｙ軸の２軸方向
の物性値が目標値となる２次元混合模様（ｚ軸方向には
この模様が連続した）を得ることも可能である。この場
合には、ｘ軸方向の平均誤差ε_xとｙ軸方向の平均誤差
ε_Yとが共に所定値Ａ以下となるまで、上記の世代交代
を実施すれば良い。さらに、一般的に、３次元混合模様
に対して、任意方向の物性値が目標値となるように演算
を行うことで、等方的混合材の３次元混合模様を得るこ
ともできる。この場合には、ｘ軸方向の平均誤差ε_xと
ｙ軸方向の平均誤差ε_Yとｚ軸方向の平均誤差ε_zの平
均誤差ε_aが所定値Ａ以下となるなるまで上記の世代交
代を実施すれば良い。さらに、３次元混合模様に対し
て、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の物性値がそれぞれの目標値
となるように演算を行うことで、異方性混合材の３次元
混合模様を得ることもできる。この場合には、ｘ軸方向
の平均誤差ε_xとｙ軸方向の平均誤差ε_Yとｚ軸方向の
平均誤差ε_zが共に所定値Ａ以下となるまで上記の世代
交代を実施すれば良い。

【００３３】12. 集合体の単位セルの数は任意である。 13．上記実施例では、評価値Ｅを誤差の少ないものから
順に全体の８０％に当たる組数だけの混合模様データの
誤差の平均値を用いているが、相乗平均、調和平均、標
準偏差等の統計的値を用いても良いし、誤差に関する他
の評価関数を用いても良い。 14. 上記実施例では、誤差の小さい混合模様データの微
小数の単位セルのデータを変更させる遺伝子における突
然変異に相当する操作を行っているが、誤差の小さくな
い混合模様データに対してその操作を行っても良い。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、以上の方法により、目標値を
得るに適した混合模様データはその特性を後世代に遺伝
させ、目標値を得るに適していない混合模様データを淘
汰し、優性な混合模様データにおいて、突然変異を発生
させるようにしている。従って、効率の良い混合材の混
合比や混合模様の設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる設計装置の構成を示し
たブロック図。

【図２】混合模様データを得るための混合材料のモデル
を示した斜視図。

【図３】混合材料の成分分布と混合模様データとの対応
関係を示した説明図。

【図４】混合模様データの初期値を示した説明図。

【図５】実施例装置のＣＰＵの処理手順を示したフロー
チャート。

【図６】混合模様データの転写操作を示した説明図。

【図７】混合模様データの他の転写操作を示した説明
図。

【図８】混合模様データの変更操作を示した説明図。

【図９】図４の初期値に対して世代交代を実施し、系の
評価値Ｅと世代交代回数ｍとの関係を測定した特性図。

【図１０】図９の世代交代により各目標値ｋ値に対して
得られた混合模様データを示した説明図。

【図１１】混合模様データの他の初期値を示した説明
図。

【図１２】図１１の初期値に対して世代交代を実施し、
系の評価値Ｅと世代交代回数ｍとの関係を測定した特性
図。

【図１３】図１２の世代交代により各目標値ｋ値に対し
て得られた混合模様データを示した説明図。

【符号の説明】

１０…ＣＰＵ１２…ＲＡＭ１２１…混合模様データ領域１２２…初期値領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数種類の材料を混合した混合体におい
て所定の物性値を得るための混合比又は混合模様を得る
ための混合材料の設計方法において、前記混合体を多数の格子に区画した単位セルの集合体と
見做し、その単位セルを充填する材料の種類を特定する
データを単位セル毎に割当てた集合で構成される混合模
様データを初期値として多数組設け、前記混合模様データの各々の組毎に、その混合模様デー
タに基づいて前記混合体の物性値を演算し、演算された前記物性値の目標値に対する誤差を前記混合
模様データの各々の組毎に演算し、前記誤差の大きい混合模様データの組を消滅させると共
に前記誤差の小さい混合模様データの組を複製し、前記誤差の小さい混合模様データのある部分を他の混合
模様データの対応部分に転写した混合模様データを生成
し、ある混合模様データのうち微小数の任意の単位セルのデ
ータを他のデータに変更し、前記混合模様データの以上の更新による世代交代を多数
回実行することで、前記目標値に収束した物性値を有す
る前記混合比又は混合模様を得ることを特徴とする混合
材料の設計方法。
【請求項２】前記混合模様データの世代交代において
収束したとする判定は、混合模様データの各組の前記誤
差の平均値に関連した評価値が所定値より小さくなった
ことを条件とすることを特徴する請求項１に記載の混合
材料の設計方法。
【請求項３】前記混合模様データの初期値は、前記目
標値に関連した所定の代表的な混合模様とすることを特
徴とする請求項１に記載の混合材料の設計方法。
【請求項４】前記混合比が所定値に要求されている場
合には、各世代交代毎に、前記混合模様データの各組に
おいて、混合比を前記所定値とするデータの変換操作を
行うことを特徴とする請求項１に記載の混合材料の設計
方法。
【請求項５】前記各世代交代毎の前記消滅及び前記複
製の組数は、前記混合模様データの組数が一定となるよ
うに実行されることを特徴とする請求項１に記載の混合
材料の設計方法。
【請求項６】前記微小数の任意の単位セルのデータの
変更を行う処理は、前記誤差の小さい混合模様データに
対して行うことを特徴とする請求項１に記載の混合材料
の設計方法。
【請求項７】複数種類の材料を混合した混合体におい
て所定の物性値を得るための混合比又は混合模様を得る
ための混合材料の設計装置において、前記混合体を多数の格子に区画した単位セルの集合体と
見做し、その単位セルを充填する材料の種類を特定する
データを単位セル毎に割当てた集合で構成される混合模
様データを初期値として多数組記憶する記憶手段と、前記混合模様データの各々の組毎に、その混合模様デー
タに基づいて前記混合体の物性値を演算する物性値演算
手段と、演算された前記物性値の目標値に対する誤差を前記混合
模様データの各々の組毎に演算する誤差演算手段と、前記誤差の大きい混合模様データの組を消滅させると共
に前記誤差の小さい混合模様データの組を複製する消滅
複製手段と、前記誤差の小さい混合模様データのある部分を他の混合
模様データの対応部分に転写した混合模様データを生成
する転写手段と、ある混合模様データのうち微小数の任意の単位セルのデ
ータを他のデータに変更する変更手段と、を有し、前記混合模様データの以上の更新による世代交代を多数
回実行することで、前記目標値に収束した物性値を有す
る前記混合比又は混合模様を得ることを特徴とする混合
材料の設計装置。
【請求項８】前記混合模様データの世代交代において
収束したとする判定は、混合模様データの各組の前記誤
差の平均値に関連した評価値が所定値より小さくなった
ことを条件とすることを特徴する請求項７に記載の混合
材料の設計装置。
【請求項９】前記混合模様データの初期値は、前記目
標値に関連した所定の代表的な混合模様とすることを特
徴とする請求項７に記載の混合材料の設計装置。
【請求項１０】前記混合比が所定値に要求されている
場合には、各世代交代毎に、前記混合模様データの各組
において、混合比を前記所定値とするデータの変換操作
を行うことを特徴とする請求項７に記載の混合材料の設
計装置。
【請求項１１】前記各世代交代毎の前記消滅及び前記
複製の組数は、前記混合模様データの組数が一定となる
ように実行されることを特徴とする請求項７に記載の混
合材料の設計装置。
【請求項１２】前記微小数の任意の単位セルのデータ
の変更を行う処理は、前記誤差の小さい混合模様データ
に対して行うことを特徴とする請求項７に記載の混合材
料の設計装置。