JPS6267675A - Vibration analyzing device - Google Patents

Vibration analyzing device

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JPS6267675A
JPS6267675A JP60207862A JP20786285A JPS6267675A JP S6267675 A JPS6267675 A JP S6267675A JP 60207862 A JP60207862 A JP 60207862A JP 20786285 A JP20786285 A JP 20786285A JP S6267675 A JPS6267675 A JP S6267675A
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JP
Japan
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angular frequency
rayleigh quotient
coefficient
calculation means
analysis device
Prior art date
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Masao Urata
正男 浦田
Mutsumi Takahashi
睦 高橋
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Tokyo Keiki Inc
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Tokyo Keiki Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

PURPOSE:To find the characteristic value of a motion equation, etc., in a short period by repeating Rayleigh quotient calculation until a Rayleigh quotient converges and approximating the characteristic value of the given motion equation with the converging Rayleigh quotient. CONSTITUTION:A vibration parameter is inputted to a parameter input means 1. Further, an initial angular frequency is inputted to an initial angular frequency setting means 2. One of the angular frequency set by the means 2, a characteristic angular frequency obtained by a characteristic value calculating means 5, and an angular frequency obtained by a Rayleigh quotient calculating means 7 is selected by an angular frequency selecting means 3 and sent to a coefficient selecting means 4. The means 4 obtains signals from the means 1 and 2 to calculate respective coefficient values. Those coefficient values are sent to the means 5 to calculate a characteristic angular frequency, which is stored in a characteristic vector storage means 6. Then this characteristic angular frequency is sent to the means 4 through the means 3 and the means 4 calculates coefficients newly and sends those values to a Rayleigh quotient calculating means 7. The means 7 calculates the Rayleigh quotient. The Rayleigh quotient is calculated repeatedly until it converges and outputted after converging.

Description

【発明の詳細な説明】 a、産業上の利用分野 本発明は振動解析装置に関する。機械装置の振動は、そ
の装置の性能に重大な影響を与える。したがって機械の
設計段階において、その機械の固有振動数を所定の角周
波数領域内に、あるいは所定の角周波数領域外に設定す
る必要がある場合が少くない。このため機械の設計段階
において、機械の固有振動数等を解析する振動解析装置
を利用することが好ましい。上記振動解析装置を用いる
ことにより、例えばCAD  (コンピュータ・アシス
テツド・デザインニング)設計において、与えられた寸
法値、材質の物質定数等から機械装置の固有振動数等を
予め知ることができ、装置の振動による障害を予め回避
することができる。またCAM(コンピュータ・アシス
テツド・マニュファクチャリング)にも応用することが
できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION a. Field of Industrial Application The present invention relates to a vibration analysis device. Vibrations in mechanical equipment have a significant impact on the performance of the equipment. Therefore, in the design stage of a machine, it is often necessary to set the natural frequency of the machine within a predetermined angular frequency range or outside the predetermined angular frequency range. For this reason, it is preferable to use a vibration analysis device that analyzes the natural frequency of the machine, etc. at the design stage of the machine. By using the above-mentioned vibration analysis device, for example, in CAD (computer assisted design) design, the natural frequency of a mechanical device can be known in advance from the given dimension values, material constants of the material, etc. Failures caused by vibration can be avoided in advance. It can also be applied to CAM (computer assisted manufacturing).

b、従来の技術 従来の技術による振動解析装置として、振動パラメータ
を入力するためのパラメータ人力手段と、 角周波数の初期値を設定するための初期角周波数設定手
段と、 上記振動パラメータと所与の角周波数から、振動の運動
方程式である斉次連立一次方程式の各係数を定数係数化
する係数計算手段と、 上記係数計算手段の出力を記憶する記憶手段と、上記係
数計算手段で計算された定数係数連立−次方程弐の固有
角周波数と固有ベクトルを計算する固有値計算手段と、 上記固有角周波数を所定の収束条件により評価し、収束
していないときには上記固有角周波数を上記係数計算手
段の所与の角周波数として送り、収束しているときは上
記固有角周波数と上記固有ベクトルを出力する収束判定
・出力手段を備えるものがある。
b. Prior art A vibration analysis device according to the prior art includes: parameter manual means for inputting vibration parameters; initial angular frequency setting means for setting the initial value of the angular frequency; Coefficient calculation means for converting each coefficient of a homogeneous simultaneous linear equation, which is an equation of motion of vibration, into a constant coefficient from the angular frequency; a storage means for storing the output of the coefficient calculation means; and a constant calculated by the coefficient calculation means. an eigenvalue calculation means for calculating the natural angular frequency and eigenvector of the coefficient simultaneous equation 2; and eigenvalue calculation means for evaluating the natural angular frequency according to a predetermined convergence condition, and when the natural angular frequency has not converged, calculating the natural angular frequency as a given value of the coefficient calculation means. Some devices are equipped with a convergence determination/output means that sends the angular frequency as the angular frequency and outputs the eigenangular frequency and the eigenvector when the angular frequency has converged.

従来技術による振動解析装置における振動解析は、第2
図に示すフローチャートに従って、次のように行なわれ
る。
Vibration analysis in the vibration analysis device according to the conventional technology is
The process is performed as follows according to the flowchart shown in the figure.

1)適当な角周波数ωが、上記初期角周波数設定手段に
入力される。
1) An appropriate angular frequency ω is input to the initial angular frequency setting means.

ii)上記初期角周波数設定手段に人力された角周波数
ωから、係数計算手段で運動方程式の係数行列にK(ω
)1行列M−’K(ω)等が計算される。なおK(ω)
、M−’K(ω)は一般的にはωに依存する行列である
ii) From the angular frequency ω manually input to the initial angular frequency setting means, the coefficient calculation means calculates K(ω
)1 matrix M−'K(ω), etc. are calculated. Furthermore, K(ω)
, M−'K(ω) is generally a matrix that depends on ω.

山)上記係数計算手段で計算された係数を有する定数係
数斉次連立一次方程式の固有値を固有値計算手段で計算
する。
1) Calculate the eigenvalues of the constant coefficient homogeneous simultaneous linear equations having the coefficients calculated by the coefficient calculation means.

iv)上記収束判別・出力手段において、上記固有値計
算手段で計算された固有値が収束したか否かを判別し、
収束していないときはその固有値を所与の角周波数とし
て上記係数計算手段に送り、そこで係数を改めて計算し
、それに基づいてii)以下の過程を繰り返えす。
iv) The convergence determination/output means determines whether the eigenvalues calculated by the eigenvalue calculation means have converged;
If it has not converged, the eigenvalue is sent as a given angular frequency to the coefficient calculating means, where the coefficient is calculated anew, and based on that, the following process ii) is repeated.

■)固有値が収束しているときには、その固有値。■) If the eigenvalues are convergent, the eigenvalues.

および固有ベクトルを出力する。and output the eigenvectors.

C1発明が解決しようとする問題点 従来技術による振動解析装置においては固有角周波数を
計算するループの中に固有値計算が含まれているので、
ループを繰り返えす毎に固有値が計算される。その固を
値計算手段はそれ自体がループを含む収束計算手段であ
るので、所与の運動方程式の固有値を求めるために膨大
な時間を要する。したがってこのような振動解析装置を
用いてCAD設計等をすることは困難であった。本発明
はこのような目的にも対処できるよう、短時間で運動方
程式の固有値等を求めることができる振動解析装置を提
供することを目的とする。
C1 Problems to be Solved by the Invention In the conventional vibration analysis device, the eigenvalue calculation is included in the loop for calculating the eigenangular frequency.
Eigenvalues are calculated each time the loop is repeated. Since the fixed value calculation means itself is a convergence calculation means including a loop, it takes an enormous amount of time to find the eigenvalues of a given equation of motion. Therefore, it has been difficult to perform CAD design using such a vibration analysis device. An object of the present invention is to provide a vibration analysis device that can calculate the eigenvalues of an equation of motion in a short period of time so as to meet such objectives.

d1問題点を解決するための手段 上記問題点は、レーリー商を計算するレーリー商計算手
段を備え、レーリー商が収束するまでレーリー商計算を
繰り返し、収束したレーリー商で、所与の運動方程式の
固有値を近似することにより解決された。具体的には 振動パラメータを人力するだめのパラメータ入力手段と
、 角周波数の初期値を設定するための初期角周波数設定手
段と、 上記初期角周波数設定手段で設定された角周波数、固有
値計算手段で得られた固有周波数およびレーリー商の平
方根の中の一つを選択する角周波数選択手段と、 上記パラメータ入力手段から得られるパラメータと上記
角周波数選択手段から得られる所与の角周波数から、振
動の運動方程式である斉次連立一次方程式の各係数の値
を計算する係数計算手段と、上記係数計算手段で得られ
た係数値に基づいて、振動の運動方程式に伴う固有値方
程式を解き、得られた固有値を上記角周波数選択手段に
送る固有値計算手段と、 上記固有値計算手段で得られた固有ベクトルを記憶する
固有ベクトル記憶手段と、 上記係数計算手段で得られた各係数と上記固有ベクトル
に基づきレーリー商を計算し、その結果を上記角周波数
選択手段に送るレーリー商計算手段と、 上記レーリー商計算手段で得られたレーリー商が収束し
ているかどうかを判別する収束判別回路と、 上記レーリー商が収束したとき上記レーリー商と固有ベ
クトルあるいはその一方を出力する出力手段を備える振
動解析装置によって解決された。
Means for solving the d1 problem The above problem is solved by providing a Rayleigh quotient calculation means for calculating the Rayleigh quotient, repeating the Rayleigh quotient calculation until the Rayleigh quotient converges, and using the converged Rayleigh quotient to solve the given equation of motion. It was solved by approximating the eigenvalues. Specifically, a parameter input means for inputting vibration parameters manually, an initial angular frequency setting means for setting the initial value of the angular frequency, and a means for calculating the angular frequency and eigenvalue set by the initial angular frequency setting means. angular frequency selection means for selecting one of the obtained natural frequencies and the square root of the Rayleigh quotient; Based on the coefficient calculation means that calculates the value of each coefficient of the homogeneous simultaneous linear equations that are the equations of motion, and the coefficient values obtained by the coefficient calculation means, the eigenvalue equation accompanying the vibration equation of motion is solved, and the obtained an eigenvalue calculation means for sending the eigenvalue to the angular frequency selection means; an eigenvector storage means for storing the eigenvector obtained by the eigenvalue calculation means; and a Rayleigh quotient calculated based on each coefficient obtained by the coefficient calculation means and the eigenvector. and a Rayleigh quotient calculation means for sending the result to the angular frequency selection means; a convergence determining circuit for determining whether the Rayleigh quotient obtained by the Rayleigh quotient calculation means has converged; and when the Rayleigh quotient has converged. The problem was solved by a vibration analysis device equipped with an output means for outputting the Rayleigh quotient and/or the eigenvector.

61作用 有限要素法では振動問題は(11式のように定式化され
る。
In the 61 action finite element method, the vibration problem is formulated as shown in Equation 11.

(K−02M)  δ= f        −−−−
−−−(11ここにおいて に:剛性行列(ωに依存する) M:質量行列 ω:加振角周波数 δ:変位ベクトル f:外力ベクトル なお剛性行列に、tffi行列Mはその物理的対称性に
より対称行列である。すなわち、それらの行列要素をK
 r J+ M t aとするときに、J=KJ、、M
、J−K j iが成立つ。
(K-02M) δ= f -----
--- (11 where: Stiffness matrix (depends on ω) M: Mass matrix ω: Excitation angular frequency δ: Displacement vector f: External force vector Furthermore, in the stiffness matrix, the tffi matrix M is due to its physical symmetry. It is a symmetric matrix, i.e. its matrix elements are K
When r J+ M t a, J=KJ,, M
, J-K j i holds true.

減衰のない場合、共振角周波数は自由振動角周波数に等
しい。すなわち共振角周波数は、(1)弐のfをf−0
としたときの、固有値方程式(2)の解に等しい。
In the absence of damping, the resonant angular frequency is equal to the free vibration angular frequency. In other words, the resonance angular frequency is (1) f-0
It is equivalent to the solution of the eigenvalue equation (2) when

(K−ω”M)δ= O−−+21 (2)式は、次のように変形される。(K−ω”M)δ=O−−+21 Equation (2) is transformed as follows.

Kδ−ω2Mδ         −−−−−(31M
の逆行列M −1を(3)式の両辺にかける。
Kδ−ω2Mδ −−−−−(31M
Multiply both sides of equation (3) by the inverse matrix M −1 of .

(M−’K)δ=ω2δ       −−+41行列
M、Kが定数係数の場合(4)式は標準的な固有値問題
であるので、QR法等により解くことができる。
(M−'K)δ=ω2δ −−+41 When the matrices M and K are constant coefficients, equation (4) is a standard eigenvalue problem and can be solved by the QR method or the like.

行列M、K、特に行列Kが角周波数ωに依存する場合、
本発明においては、固有値を何度も計算することを避け
るために、レーリー商を計算する。
Matrices M, K, especially if matrix K depends on the angular frequency ω,
In the present invention, the Rayleigh quotient is calculated in order to avoid calculating the eigenvalues many times.

レーリー商とは、(4)式で与えられる固有値方程式の
剛性行列に、質量行列Mから、次式によって定義される
量である。
The Rayleigh quotient is a quantity defined by the following equation from the mass matrix M to the stiffness matrix of the eigenvalue equation given by equation (4).

ここにおいて69は任意のベクトル、δI、Tはδ2の
転置行列である。
Here, 69 is an arbitrary vector, and δI and T are transposed matrices of δ2.

(4)弐の固有角周波数および正規化された固有ベクト
ルをそれぞれω、(i =0.1.2・−) 、  δ
、(i−O,1,2−−−−)とするとき、次式が成立
つ。
(4) Let the natural angular frequency and normalized eigenvector of 2 be ω, (i = 0.1.2・−), δ, respectively
, (i-O, 1, 2---), the following equation holds true.

(M−’K)δ、=ωl′δ、       −−−−
−(61にδ、−ω、′Mδ、     −・−(6a
)なおω、を、j次の共振角周波数とする。
(M-'K)δ, = ωl'δ, -----
−(61 has δ, −ω, ′Mδ, −・−(6a
) Note that ω is the j-th resonant angular frequency.

任意のベクトルδ2を(4)式の固有ベクトルδ。。Let any vector δ2 be the eigenvector δ of equation (4). .

δ1.δ2−’−’−で展開したと、きの展開係数を”
 Or a I+a2−・−とすると、次式が得られる
δ1. When expanded by δ2−'−'−, the expansion coefficient of
When Or a I+a2-.-, the following formula is obtained.

δ9=a0δ。+a、δ1+a2δ2+    −・−
(71δ2↑−a0δ。”+a、δlT十a2δ2丁+
 −−−−−(8)(7)弐(8)弐を(5)式に代入
すると次式が得られる(式の4出は省略する)。
δ9=a0δ. +a, δ1+a2δ2+ −・−
(71δ2↑−a0δ.”+a, δlT10a2δ2+
-------(8)(7)2 Substituting (8)2 into equation (5) yields the following equation (the fourth output of the equation is omitted).

固有ベクトルδ2がj次の固有ベクトルδ、に近いとき
、係数a、に比較して他の係数は非常に小さいので、次
式が成り立つ。
When the eigenvector δ2 is close to the j-th eigenvector δ, the other coefficients are very small compared to the coefficient a, so the following equation holds true.

(−> 2< 1       − (10)J 従ってωJ′をレーリー商Rで近似することができる。(-> 2< 1     -(10)J Therefore, ωJ' can be approximated by the Rayleigh quotient R.

ωJ′″= R−−−−(11) (11)弐で近似値が得られた共振角周波数ω、の値で
、剛性行列にの各係数の値を再び定め、その定数行列を
用いて(9)弐によりレーリー商Rを計算することによ
り、共振角周波数ω、の近似の精度が改善される。
ωJ′″= R---(11) (11) Using the value of the resonance angular frequency ω, whose approximate value was obtained in 2, determine the value of each coefficient in the stiffness matrix again, and use that constant matrix to (9) By calculating the Rayleigh quotient R, the accuracy of the approximation of the resonance angular frequency ω is improved.

本発明に係る振動解析装置においては、上記レーリー商
Rを繰り返し計算し、その収束値をもって共振角周波数
とする。その共振角周波数に対する固有ベクトルが必要
な場合には、上記固有ベクトルδ2.δ27あるいは上
記収束共振角周波数によって剛性行列Kを定数係数化し
た固有値方程式(4)苓解き、その固有ベクトルで近似
する。
In the vibration analysis device according to the present invention, the Rayleigh quotient R is repeatedly calculated, and the convergence value thereof is taken as the resonance angular frequency. If an eigenvector for the resonance angular frequency is required, the eigenvector δ2. Solve the eigenvalue equation (4) in which the stiffness matrix K is made into a constant coefficient by δ27 or the above-mentioned convergent resonance angular frequency, and approximate with its eigenvector.

r、実施例 第1図は、本発明に係る振動解析装置の好ましい実施例
のブロックダイヤグラムであり、この場合はCADの設
計装置の補助装置として応用されている。
r. Embodiment FIG. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of the vibration analysis device according to the present invention, which in this case is applied as an auxiliary device to a CAD design device.

振動のパラメータである、部材の材質に依存する弾性係
数、ポアソン比、内部摩擦係数、質量密度、その他の物
性量、および部材の寸法2位置。
Vibration parameters include the elastic modulus, Poisson's ratio, internal friction coefficient, mass density, and other physical properties that depend on the material of the member, as well as the two dimensions and positions of the member.

分割数、拘束節点数、拘束方法、外力の加わる節点数、
外力の大きさ等が、CAD等からパラメータ入力手段1
に入力される。なお、パラメータ入力手段1への入力は
CADからの入力に限られず、例えばキーボードからの
手動操作で各パラメータ毎に行うこともできる。さらに
CAM装置に取付け、次段の工程へフィードフォワード
するために各部材の寸法値等を人力することもできる。
Number of divisions, number of restraint nodes, restraint method, number of nodes to which external force is applied,
The magnitude of external force, etc. is input from parameter input means 1 from CAD, etc.
is input. Note that the input to the parameter input means 1 is not limited to input from the CAD, and may also be performed for each parameter by manual operation from a keyboard, for example. Furthermore, it is also possible to manually enter the dimension values of each member in order to attach it to the CAM device and feed forward to the next step.

初期角周波数設定手段2には、経験的に予想される共振
角周波数、すでに実行された本振動解析装置の結果、あ
るいは全(任意の数値である初期角周波数が入力される
The initial angular frequency setting means 2 receives an empirically expected resonance angular frequency, a result of the present vibration analysis apparatus that has already been executed, or an initial angular frequency that is a total (arbitrary numerical value).

上記初期角周波数設定手段で設定された角周波数、固有
値計算手段で得られた固有角周波数、またはレーリー商
計算手段で得られた角周波数の−が、角周波数選択手段
3において選択され、それに対応する信号が係数計算手
段4に送られる。
The angular frequency set by the initial angular frequency setting means, the natural angular frequency obtained by the eigenvalue calculation means, or the angular frequency obtained by the Rayleigh quotient calculation means - is selected by the angular frequency selection means 3 and corresponds to it. A signal is sent to the coefficient calculation means 4.

係数計算手段4には、系の運動方程式である連立一次方
程式の各係数を振動のパラメータおよび入力角周波数か
ら求める弐が与えられている。係数計算手段4は上記角
周波数選択手段3からの信号ばかりでなく、上記パラメ
ータ入力手段1から各パラメータに対応する信号を得て
、それらの信号から上記式に基づいて、各係数の値を計
算する。
The coefficient calculating means 4 is provided with a means for calculating each coefficient of a simultaneous linear equation, which is an equation of motion of the system, from vibration parameters and an input angular frequency. The coefficient calculation means 4 obtains not only the signal from the angular frequency selection means 3 but also the signals corresponding to each parameter from the parameter input means 1, and calculates the value of each coefficient from these signals based on the above formula. do.

係数計算手段4で計算された各係数の値は固有値計算手
段5に送られ、上記係数値に基づく定数係数固有値方程
式が公知の固有値問題の解法を用いて計算される。固有
値問題の解として得られた固有角周波数は上記角周波数
選択手段3に送られ、固有ベクトルは固有ベクトル記憶
手段6に送られそこで保持される。
The value of each coefficient calculated by the coefficient calculation means 4 is sent to the eigenvalue calculation means 5, and a constant coefficient eigenvalue equation based on the coefficient value is calculated using a known method for solving an eigenvalue problem. The natural angular frequency obtained as a solution to the eigenvalue problem is sent to the angular frequency selection means 3, and the eigenvector is sent to the eigenvector storage means 6 and held there.

上記固有角周波数は、上記角周波数選択手段を介して上
記係数計算手段4に送られる。係数計算手段4は上記固
有角周波数から上記式に基づいて改めて各係数を計算し
、その値をレーリー商計算手段7に送る。
The natural angular frequency is sent to the coefficient calculation means 4 via the angular frequency selection means. The coefficient calculation means 4 calculates each coefficient anew from the above-mentioned natural angular frequency based on the above formula, and sends the values to the Rayleigh quotient calculation means 7.

レーリー商計算手段7は、上記各係数の値および固有ベ
クトル記憶手段6から得られる固有ベクトルからレーリ
ー商を計算する。
The Rayleigh quotient calculation means 7 calculates the Rayleigh quotient from the values of the respective coefficients and the eigenvector obtained from the eigenvector storage means 6.

レーリー商計算手段7で得られたレーリー商は収束判定
手段8に送られ、予め与えられている不等式に基づいて
該レーリー商が収束しているかどうかが判別される。収
束していない場合には、上記レーリー商の平方根が角周
波数選択手段3を介して係数計算手段4に送られる。係
数計算手段4は改めて各係数の値を計算し、レーリー商
計算手段はその値と固有ベクトル記憶手段6に保持され
ている固有ベクトルから改めてレーリー商を計算する。
The Rayleigh quotient obtained by the Rayleigh quotient calculating means 7 is sent to the convergence determining means 8, and it is determined whether the Rayleigh quotient has converged based on a predetermined inequality. If it has not converged, the square root of the Rayleigh quotient is sent to the coefficient calculation means 4 via the angular frequency selection means 3. The coefficient calculation means 4 recalculates the value of each coefficient, and the Rayleigh quotient calculation means recalculates the Rayleigh quotient from that value and the eigenvector held in the eigenvector storage means 6.

なお固有ベクトルは上記ループにおいては変化しない。Note that the eigenvector does not change in the above loop.

何故ならば、上記ループの中には固有値計算が含まれて
おらず、固有ベクトルは固有値計算が行なわれたときに
のみ変化するからである。
This is because the above loop does not include eigenvalue calculation, and the eigenvector changes only when eigenvalue calculation is performed.

レーリー商が収束してときは、上記レーリー商の平方根
が共振角周波数として出力回路9から出力される。また
固有ベクトルが必要である場合には、固有ベクトル記憶
回路6に保持されている固有ベクトル、または上記収束
レーリー商の平方根と上記パラメータから改めて計算し
た係数値に基づく固有値方程式を固有値計算手段で計算
し、その出力を出力回路9を介して出力する。
When the Rayleigh quotient converges, the square root of the Rayleigh quotient is output from the output circuit 9 as the resonance angular frequency. If an eigenvector is required, the eigenvalue calculation means calculates an eigenvalue equation based on the eigenvector held in the eigenvector storage circuit 6 or the coefficient value newly calculated from the square root of the convergent Rayleigh quotient and the above parameters. The output is outputted via the output circuit 9.

上記振動解析装置はCAD装置の補助装置としてでばか
りでなく、特に迅速な計算が要求されるCAM装置の補
助装置としても応用することができる。
The vibration analysis device described above can be applied not only as an auxiliary device for a CAD device, but also as an auxiliary device for a CAM device, which particularly requires quick calculations.

この場合番よ、例えば部材の寸法等のデータがパラメー
タ入力手段にCAM装置から送られ、そのデータに基づ
き共振角周波数が迅速に計算され、その結果を次の工程
にフィードフォワードするときに使われる。
In this case, for example, data such as the dimensions of the member is sent from the CAM device to the parameter input means, and the resonance angular frequency is quickly calculated based on that data, and the result is used when feeding forward to the next process. .

さらに上記振動解析装置は、機械の振動などを予めシミ
ュレートするシミュレータの補助装置として使用するこ
とができる。この場合は、各種データ4よ例えばキーボ
ードから入力され、出力をCRT上またはプリンターに
表示することも可能である。
Further, the vibration analysis device described above can be used as an auxiliary device for a simulator that simulates machine vibrations and the like in advance. In this case, the various data 4 may be input from, for example, a keyboard, and the output may be displayed on a CRT or a printer.

出力は共振角周波数、レーリー商(共振角周波数の二乗
)、共振時の各部の変位に限られない。例えば減衰時定
数、共振時の各部の応力、共振時の各支点の反力等も上
記共振角周波数から公知の方法で求めることができる。
The output is not limited to the resonance angular frequency, the Rayleigh quotient (the square of the resonance angular frequency), or the displacement of each part during resonance. For example, the damping time constant, the stress of each part during resonance, the reaction force of each fulcrum during resonance, etc. can also be determined from the above-mentioned resonance angular frequency by a known method.

g1発明の効果 本発明に係る振動解析装置がCAD等の補助装置として
用いられている場合は、上記出力を参考にして各部材の
寸法等が決定される。例えば共振を嫌う部材の寸法を仮
に定め、その寸法に対応する共振角周波数を本装置で求
め、その値をCAD装置にフィードバンクすることによ
り最適の寸法にすることができる。またCAM装置にお
いて各種データから共振角周波数を計算し、その結果を
次段にフィードフォワードすることができる。これらの
応用は本装置における共振角周波数計算の時間が短いこ
とにより可能となった。
g1 Effects of the Invention When the vibration analysis device according to the present invention is used as an auxiliary device for CAD or the like, the dimensions of each member are determined with reference to the above output. For example, by temporarily determining the dimensions of a member that dislikes resonance, using this device to find the resonance angular frequency corresponding to the dimensions, and feeding that value to the CAD device, the optimum dimensions can be obtained. Furthermore, the resonance angular frequency can be calculated from various data in the CAM device, and the result can be fed forward to the next stage. These applications are made possible by the short time required to calculate the resonance angular frequency in this device.

次に従来技術による収束時間と本発明によるときの収束
時間を、複素固有値の場合について繰返回数を5回のと
き求めた収束計算−回当りの時間を示すことにより、対
比する。
Next, the convergence time according to the prior art and the convergence time according to the present invention will be compared by showing the time per convergence calculation when the number of iterations is five in the case of complex eigenvalues.

表−1Table-1

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

第1図は本発明に係る振動解析装置のブロックダイヤグ
ラム、第2図は従来技術による振動解析装置のフローチ
ャートである。 1・・パラメータ入力手段、 2・・・初期角周波数入力手段、 3・・・角周波数選択手段、 4・・・係数計算手段、 5・・・固有値計算手段、 6・・・固有ベクトル記憶手段、 7・・・レーリー計算手段、 8・・・収束判別手段、 9・・・出力手段。 第1図
FIG. 1 is a block diagram of a vibration analysis apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart of a vibration analysis apparatus according to the prior art. 1... Parameter input means, 2... Initial angular frequency input means, 3... Angular frequency selection means, 4... Coefficient calculation means, 5... Eigenvalue calculation means, 6... Eigenvector storage means, 7... Rayleigh calculation means, 8... Convergence determining means, 9... Output means. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 振動パラメータを入力するためのパラメータ入力手
段と、 角周波数の初期値を設定するための初期角周波数設定手
段と、 上記初期角周波数設定手段で設定された角周波数、固有
値計算手段で得られた固有角周波数およびレーリー商の
平方根の中の一つを選択する角周波数選択手段と、 上記パラメータ入力手段から得られるパラメータと上記
角周波数選択手段から得られる所与の角周波数から、振
動の運動方程式である斉次連立一次方程式の各係数の値
を計算する係数計算手段と、上記係数計算手段で得られ
た係数値に基づいて、振動の運動方程式に伴う固有値方
程式を解き、得られた固有値を上記角周波数選択手段に
送る固有値計算手段と、 上記固有値計算手段で得られた固有ベクトルを記憶する
固有ベクトル記憶手段と、 上記係数計算手段で得られた各係数と上記固有ベクトル
に基づきレーリー商を計算し、その結果を上記角周波数
選択手段に送るレーリー商計算手段と、 上記レーリー商計算手段で得られたレーリー商が収束し
ているかどうかを判別する収束判別回路と、 上記レーリー商が収束したとき上記レーリー商と固有ベ
クトルあるいはその一方を出力する出力手段を備える振
動解析装置。 2 上記パラメータ入力手段がCAD装置から入力信号
を得ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の振
動解析装置。 3 上記パラメータ入力手段がCAM装置から入力信号
を得ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の振
動解析装置。 4 上記パラメータ入力手段がキーボードから入力信号
を得ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の振
動解析装置。 5 上記出力手段がCAD装置に出力を送ることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の振動解析装置。 6 上記出力手段がCAM装置に出力を送ることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の振動解析装置。 7 上記出力手段がCRT装置に出力を送ることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の振動解析装置。
[Scope of Claims] 1. Parameter input means for inputting vibration parameters; Initial angular frequency setting means for setting an initial value of angular frequency; and the angular frequency and eigenvalue set by the initial angular frequency setting means. angular frequency selection means for selecting one of the natural angular frequency obtained by the calculation means and the square root of the Rayleigh quotient; and a parameter obtained from the parameter input means and a given angular frequency obtained from the angular frequency selection means. , a coefficient calculation means for calculating the value of each coefficient of the homogeneous simultaneous linear equations which is the equation of motion of vibration, and an eigenvalue equation accompanying the equation of motion of vibration based on the coefficient values obtained by the coefficient calculation means. , eigenvalue calculation means for sending the obtained eigenvalues to the angular frequency selection means, eigenvector storage means for storing the eigenvectors obtained by the eigenvalue calculation means, and based on each coefficient obtained by the coefficient calculation means and the eigenvectors. Rayleigh quotient calculation means for calculating a Rayleigh quotient and sending the result to the angular frequency selection means; a convergence determining circuit for determining whether the Rayleigh quotient obtained by the Rayleigh quotient calculation means has converged; and the Rayleigh quotient A vibration analysis device comprising output means for outputting the Rayleigh quotient and/or the eigenvector when converged. 2. The vibration analysis device according to claim 1, wherein the parameter input means obtains an input signal from a CAD device. 3. The vibration analysis device according to claim 1, wherein the parameter input means obtains an input signal from a CAM device. 4. The vibration analysis device according to claim 1, wherein the parameter input means obtains an input signal from a keyboard. 5. The vibration analysis device according to claim 1, wherein the output means sends an output to a CAD device. 6. The vibration analysis device according to claim 1, wherein the output means sends an output to a CAM device. 7. The vibration analysis device according to claim 1, wherein the output means sends an output to a CRT device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012056868A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 三菱電機株式会社 Electric motor control device

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