JPS6295656A

JPS6295656A - デ−タ変換装置

Info

Publication number: JPS6295656A
Application number: JP60234915A
Authority: JP
Inventors: Yuko Yokota; 横田　優子
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-10-21
Filing date: 1985-10-21
Publication date: 1987-05-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は構造物の振動の解析に関するものであり、特
に１第１の構造物と第２の構造物との振動をそれぞれ実
測しておき、この第１の構造物と第２の構造物とを連結
して構成した構造物の振動のシミュレーションを行う場
合、実測したデータをシミュレータの入力に適するデー
タに変換するデータ変換装置に関するものである。

〔従来の技術〕

構造物の振動の解析のために広く用いられている方法に
伝達関数の測定がある。一つの構造物の中に総計Ｎ個の
方向を宮む測定点を選定しく以下これを自由度という）
、各自由度に１，２．・・・ｔ。

・・・ｍ、・・・Ｎの番号を附け、たとえば自由度ｍを
応谷点とし、他のすべての自由度を加振点とし、加振点
には定められた波形の振動（この振動は当該測定点のｆ
位、速度又は加速度により表わされる）を加え、応答点
における振動を測定する。

このとき、加振点の振動の周波数スペクトルは既知であ
り、応答点の振動の周波数スペクトルは応答点の振動を
Ｆ　Ｆ　Ｔ　（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｔｅｒ　Ｔｒａｎｓ
ｆｏｒ−ｍａｔｉｏｎ）処理することによって算出する
ことができるので、加振点ｔと応答点ｍとの間の振動の
伝達関数ｌ（全角周波数ωの関数として”ｍ、ｔ（ω）
で表し、川、１（ω）、ｌ（□、２（ω）、・・・堪、
ｔ（ω）・・・虎、（ω）を決定することができる。ま
た、曳、ｒｒｌ（ω）　＝　１および、”ｍ、ｔ（ω）
　＝　）Ｉｔ、ｒｒ、（ω）という性質があり、これを
相反定理という。

伝達関数）（ｍ、　ｔ（ω）は一般には複雑な形になる
が、当該・４造物の単一な撮動モードに対応する伝達間
ａはカーブフィツトという千法全用いることにより算出
されるモードｋにおける固有振動数、減衰比、モードベ
クトルというモードパラメータにより比較的簡単な形で
表すことができる。すなわち、各振動モードを１．２．
３・・・ｋ、・・・Ｍ（但し■は無視できない程度の振
動が存在し得る最高次のモード）とすれば、伝達関数Ｈ
ｒｎ、ｔ（”）はで表すことができる。但し、ｒｍ２．
：ｋｌ　、　Ｓ、、　はそれぞれ複素数で＊は複素数の
共役関係を表す。又にはに次振動モードを表する。

（ｋ）ここに、ｒ　　はモードｋにおけるレジデユーｍ、ｔ（ｒｅｓｉｄｕｅ　）といい測定点ｍ、ｔにおけるモー
ドにのモードベクトルをψ猥ψｉｋ　）　、！：すれば
Ａｌ（をある係数としてで表すことができる。式（１−２）においてａｋは測定
点ｍ、ｌにおけるレジデユーの振幅であり、θにはその
位相である。

また、モードｋにおける固有振動数をｆｋ、　（以下２
πｆｋ＝１とする）、減衰比をζｋ　とすればＳ　＝−
ζ、・ω３±ｊＱＪｋ−四丁汀　　　・・−・・（１−
３）である。

Ｈ，ｔ（ω）を各ωの値に対して記憶するには多量のメ
モリを必要とするし、またこのようなデータｔそのまま
演算に利用することは困難であるので虎、ｔ（ω）を複
数のモードに分解し、各モードにおけるｆｋ、ζｋｌａ
ｌｔ＋θ、の値を記憶しておいてこれを真後の演算に利
用する。

ω＝ωつ　の時、ｆｌ、ζｋ　ｌ　ａｋ　ｌθ、にょっ
て定められ、モードｅシエイプーデータと称せられるデ
ータの形で記憶する場合がある。

モード・シェイプ・データφ（ｋ）トモード・パラメー
タとの関係はφ詰ｋｔ）−Ｒ８（φ記′ｔ））＋ｊＩ□
（φ五ｉン）で表すことができる。この関係は式（１−
１）の括弧の中でω＝ωｋ　とおいた時、与えられる。

すなゎれと式（１−３）から（ｋＩＣ＝２ζにωに−Ｒｅ（γ　）−２Ｗｋ５　Ｉ語γ、［
ｋｌ　）ｍ、ｔＤ＝２ωＲｅ　（’ｒ　ｈ　、　ｊ”’　）　　である
が、ω＝ω、。

ｋｔｒ　ｍ　、　Ｚ　＝ａ　ｋｃｏｓθ、　＋　ａ、　ｓｉ
ｎθ、とするとｔｋ＋とな月−、ｔ（ωｋ）をφ（ｋ）とおいたとき、モード
・シェイプ・データとして式（２−１＞、（２−２）、
（２−３）　’Ｉｔ：得る。

振動解析に用いられる従来のＦＦＴｌ１！！ｌ￥析機は
応答点の振動の周波数スペクトルを算出し、伝達関数を
計算した後、更にモード・パラメータ（ｆｋ＋ζに＋　
ａｋ　ｖθｋ）の形又はモード・シェイプ・データの形
にしてファイルに格納する処理までを行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の装装置は以上のように構成されているので、第１
の構造物の振動と第２の構造物の撮動とを測定したデー
タがモード拳パラメータの形又はモード・シェープＯデ
ータの形で記憶されていて、第１の構造物と第２の構造
物とを連結して構成した構造物の振動をシミュレートす
るための入力データとしては記憶されてｂるデータをそ
のまま使うことができず、シミュレータの入力データと
して好適なデータの形に変換せねばならず、このデータ
変換に多大の時間と労力を必要とするという問題点があ
った。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で従来のＦＦＴ装置によって得られたデータを自動的に
変換してシミュレータに入力することのできるデータ変
換装［’を得ることを目的としている。

Ｃ問題点を解決するための手段〕この発明の装置で・、は、ある加振点と応答点における
レジデユーの大きさと位相とがモード・パラメータ・デ
ータとして出力され、また、各モードにおけるすべての
計測点についてはモード・シェイプ値がモード・シェイ
プ・データとして出力されるようなＦＦ’Ｔ解析機の出
力を用いて、任意の加振点と任意の応答点に対するレジ
デユー値を演算して、レジデュー・マトリクスを作り、
シミュレータに入力するに適した形のデータに！換する
。

〔作用〕

この発明の装置ではレジデュー・ベクトル変換手段、モ
ード・ベクトル変換手段、レジデュー・マトリクス変換
手段を備え、レジデュー・ベクトル変換手段では、ｋ＝
１　＋　２　＋・・・９Ｍの各モード・パラメータ・デ
ータが存在しω５．ζ、が既知である場合のモード・シ
ェイプ・データから式（２−２）。

式（２−３）により式（１−２）で表わされる応答点ｍ
に対するモードにのレジデュー・ベクトル（γｆｋｌ、
　。

ｆｋｌ　　　　　　ｌｋｌ手段では、レジデユーベクトル（ｒ、□、　　ｍ、２゜
ψ　＝（ψ１ｆｋｌ、ψｌｋい・ψ！に１）を求め、ま
たレジデｋｌニー・マトリクス変換手段では与えられたモード・ベク
トルψ（ゝ）から式（１−２）　ｔｌ−用いかつ相反定
理を利用して任意の加振点と任意の応答点に対する、但
しＳＹＭ、は対称行列でおることを表わす。

すべての測定点について任意の加振点と任意の応答点と
の間のレジデユー唾が与えられるという形式のデータが
振動をシミュレートするシミュレータの入力となる。

〔実施例〕

以下、図面についてこの発明・の実施例を説明する。第
２図はこの発明のデータ変侠装謹が用いられるシステム
ｎ１ｈｉ、を示すブロック図で、図において（１ａ）は
モード拳パラメータ・データ格納器、（１ｂ）はモード
・シェイプ・データ格納器、（５）は部分構造データ格
納器、（１ｏ）はＦＦＴ解析機、（１１）はＣＰＵ、（
１２）は主記憶装置である。この発明のデータ変換装置
はプログラム制御によって構成されそのプログラムは普
通は不揮発性のメモリである補助記憶装置（図示せず）
に格納されていて初期化の時点で主記憶装ｒａｔ　（１
２）にロードされ、ＣＰ　Ｕ　（１１）により実行され
る。

ＦＦＴ解析機（ｌＯ）により解析されたデータのうち、
モード拳パラメーダ・データはモード・パラメーターデ
ータ格納器（ｌａ）　　に格納され、モード・シェイプ
拳データはモード・シェイプ・データ格納０　（ｌｂ）
　Ｉｃ　格納される。ＣＰ　Ｕ　（１１）はプログラム
に従ってこれら格納器（ｌａ）、（ｌｂ）からデータを
読出してこれを変換し、変換済のデータを部分構造デ〜
り格納器（５１に格納する。ＦＦＴ解析機（１０）から
ＣＰ　Ｕ　（１１）側にモード・パラメータ・データな
らびにモード・シエイプ書データを４えるにはＧＰ−Ｉ
Ｂ回線又はフロッピーディスク等を中介して行う。

第１図はこの発明の一実施例金示すブロック図で、＠２
図に示す全体のシステムのうちのデータ変換装置に関す
る部分を示し、第２図と同一符号は同一部分を表し、（
２）はレジデュー・ベクトル変換手段、（３）１はモー
ド・ベクトル変換手段、１４）はレジデュー・マトリク
ス変換手段である。

レジデユー−ベクトル変換手段（２）は式（１−２）。

（２−２）　、　（２−３）から得られる式、’ｍ、（
ソ＝（Ｒｅ（φツ）・ζ、・ω、）すなわち、式（３−
１）を用いてレジデユー・ペクトＩｋｌ　　　Ｉｋｌ　
　　　ｉｋ１ル（’ｍ、１１　’ｍ＋　Ｌ　”−’−”　ｒｍ、Ｎ）
　ｔ−算出する。但しζ、。

ω、はモード・パラメータ・データ格納器（１ａ）かｋ
１ら読出り、１（ｅ（φ）とＩ□（φ（ｋ））とはモード
・シェイプ・データ格納器（ｌａ）から読出して用いる
。

ｋｌ従っ−Ｃｒｍ、ｔ　　のうちレジデユー〇ベクトル変換
手段（２）により再生できるレジデユーＯベクトルはモ
ード・パラメータ・データ格納！（ｌａ）中にζ、。

ω、等のデータが格納されており、かつモード・シェイ
プ・データ格納器（１６）に、応答点ｍに対するモード
・シェイプ・データφ（１が格納されているものに限定
される。

モード・ベクトル変換手段（３）はレジデユー・べｌｋ
ｌ　　　Ｉｋｌ　　　　（ｋｌによりモードベクトル（ψ　、ψ　、・・・φ　）を１
　　　　　　２　　　　　　　　　Ｎ求める。

式（１−２）からレジデユー拳マトリクスは、次式（３
−２）の如くモード・ベクトル・マトリクスで表式（３
−２）から相反定理全利用してレジデュー・マトリクス
を作成する。

以上のよってして作成したモードベクトル〔γ　（ｋ）
〕　　およびモード・パラメータ・データ格ｍ、Ｌ納器（１ａ）に格納されているモード・パラメータ・デ
ータω２．ζ、を部分構造データ格納器（５）に格納し
、部分構造データ格納器（５）に格納されているデータ
がシミュレータ人力となる。

第３図は第１図に示す装置の動作を示すフローチャート
で（３０）〜（３７）は各ステップを表す。

式（３−＝１）、式（３−２）に示されるようにレジデ
ユー争マトリクス、モード・ベクトル・マトリクスはモ
ードにごとに算出される。従ってステップ（３２）〜（
３４）は単一のモードについて実行され、ステップ（３
５）においてすべてのモードに対する演算が終了したと
判定されるまで、ステップ（３２）〜（３４）の演算が
繰り返される。

なお、ステップ（３６）におけるデータ出力は第２図の
部分構造データ格納器（５）に対するデータ出力を意味
し、このデータ格納器（５）は磁気ディスク装置、磁気
テープ装置、ラインプリンタ等どのような種類のもので
もよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、式（１−１）、（１−
２）。

（１−３）、（２−１）、（２−２）、（２−３）で定
義されたデータに対してそれを処理するレジデュー・ベ
クトル変換手段、モード・ベクトル変換手段、レジデュ
ー・マトリクス変換手段を＋ｉ４成したので、第１の構
造物の振動と第２の構造物の振動から、この第１の構造
物と第２の構造物とを連結して構成した構造物の１ｍ　
１ｌｔｌのシミュレーションを行う場合、このシミュレ
ータの入力に適する形の部分構造データを迅速に作成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明のデータ変換装置が用いられるシステム構成
を示すブロック図、第３図は第１図に示す装置の動作を
示す７０−チャートである。（ｌａ）はモード奢パラメータΦデータ格納器、（ｌｂ
）　ｄモード・シェイプ・データ格納器、（２）はレジ
デュー・ベクトル変換手段、（３）はモード・ベクトル
変換手段、（４）はレジデュー・マトリクス変換手段、
（５）は部分構造データ格納器、（１０）はＦＦＴ解析
機。尚、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】第１の構造物の振動を実測して得たデータ及び第２の構
造物の振動を実測して得たデータから上記第１の構造物
と第２の構造物とを連結して構成した構造物の振動のシ
ミュレーションを行う場合、上記実測して得た各データ
から上記シミュレーションを行うシミュレータの入力に
適する形の部分構造データにデータ変換するデータ変換
装置において、上記実測して得た各データをフーリエ分析した上で、モ
ード・パラメータ・データの形及びモード・シェイプ・
データの形に変換して記憶する手段、上記モード・パラメータ・データ及びモード・シェイプ
・データから当該モードにおけるレジデュー・ベクトル
を算出するレジデュー・ベクトル変換手段、上記レジデュー・ベクトル変換手段及び上記モード・ベ
クトル変換手段によって生成したレジデュー・ベクトル
及びモード・ベクトルを用い相反定理により各モードに
おけるレジデュー・マトリクスを生成するレジデュー・
マトリクス変換手段を備えたことを特徴とするデータ変
換装置。