KR101280989B1

KR101280989B1 - Analyzing apparatus and simulation method

Info

Publication number: KR101280989B1
Application number: KR1020120014483A
Authority: KR
Inventors: 요시타카 오니시
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-07-08

Abstract

PURPOSE: An analysis device and a simulation method are provided to calculate a domination equation which dominates movement of particles in a particle system, thereby generating the stable particle system. CONSTITUTION: A transpose generation unit (150) generates a particle system. An area designating unit (112) designates an area having a predetermined shape in the particle system as an object description system. A number calculation unit (120) numerically calculates a domination equation which dominates movement of particles of the object description system. The transpose generation unit includes a rule system generation unit (152), which generates a system including the particles which are regularly arranged, and a change unit (154) which changes the system based on the domination equation. [Reference numerals] (100) Interpretation device; (102) Input device; (104) Output device; (110) Model generation unit; (112) Area designating unit; (120) Number calculation unit; (122) Force calculation unit; (124) Particle state calculation unit; (126) State renewal unit; (128) End condition determination unit; (130) Result suggestion unit; (132) Physical quantity calculation unit; (134) Rescaling unit; (136) Lithography control unit; (140) Memory unit; (150) Transpose generation unit; (152) Rule system generation unit; (154) Change unit

Description

Analysis apparatus and simulation method

본 발명은, 입자계(粒子系)를 해석(解析)하는 해석장치 및 시뮬레이션방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to the analysis apparatus and simulation method which analyze a particle system.

종래, 고전역학이나 양자역학 등을 기초로 계산기를 이용하여 물질과학 전반의 현상을 찾기 위한 방법으로서, 분자 동역학법(Molecular Dynamics Method, 이하 MD법이라고 칭함)에 근거하는 시뮬레이션이 알려져 있다. MD법은 물성을 포텐셜에너지 함수로 부여하므로 모델화가 적은 수법이지만, 그 반면 입자수가 증가하면 계산량도 비약적으로 증대하므로 실용적으로는 보다 적은 수의 입자 밖에 취급할 수 없다. 따라서 종래 MD법은 주로 재료의 물성의 예측 등, 해석대상의 형상에 그다지 관련 없는 용도로 사용되는 경우가 많았다.Background Art Conventionally, a simulation based on a molecular dynamics method (hereinafter, referred to as MD method) is known as a method for finding a general phenomenon of material science using a calculator based on classical mechanics or quantum mechanics. Since the MD method gives physical properties as a potential energy function, the modeling method is less. On the other hand, as the number of particles increases, the calculation amount increases dramatically, and practically, only a small number of particles can be handled. Therefore, the conventional MD method is often used for applications that are not very relevant to the shape of the analysis object, such as the prediction of material properties.

최근, 이 MD법을 매크로 스케일의 계를 취급할 수 있도록 발전시킨 재(再)규격화 군(群) 분자 동역학법(Renormalized Molecular Dynamics, 이하 RMD법이라고 칭함)이 제안되었다(예컨대, 특허문헌 1 참조). RMD법에 의하여 해석대상은 기어나 모터 등의 매크로 스케일의 기계적인 구조물에까지 넓어지고 있다.Recently, a Renormalized Molecular Dynamics (hereinafter referred to as RMD method) method has been proposed in which the MD method has been developed to handle macroscale systems (see, for example, Patent Document 1). ). By RMD method, the analysis object is extended to the macroscale mechanical structures, such as a gear and a motor.

매크로 스케일의 해석대상을 취급하는 경우, 통상, 해석대상을 그 형상도 포함하여 재현하는 계를 설정할 필요가 있다. 그래서 종래에는, 해석대상을 기술하는 계의 형상을 해석대상의 형상에 준거하여 결정하고, 그 형상 안에 메시 생성용의 소프트웨어를 사용하여 메시를 생성하며, 생성된 메시의 절점(節点) 상에 입자를 배치하는 방법이 고안되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 입자를 배치한 후에 입자가 포텐셜의 최고안정위치로 이동하고, 그 결과 형상이 무너져 버리는 경우가 있다.When dealing with the macroscale analysis object, it is usually necessary to set a system for reproducing the analysis object including its shape. Thus, conventionally, the shape of a system describing an analysis object is determined based on the shape of an analysis object, a mesh is generated using the mesh generation software in the shape, and particles are formed on the nodes of the generated mesh. A method of placing is devised. However, in this method, after arranging the particles, the particles may move to the highest stable position of the potential, and as a result, the shape may collapse.

일본 특허공개 2006－285866호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2006-285866 일본 특허공개 2009－37334호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-37334

상기의 종래의 방법이 잘 되지 않는 경우가 많은 이유로서, 본 발명자는 이하와 같이 고찰한다.As a reason why the above-mentioned conventional method is often not good, this inventor considers as follows.

2체(體)의 포텐셜에너지 함수에 관해서는, 포텐셜에너지 함수는 입자간 거리에만 의존하여, 그 거리는 제3 근접입자에까지 미치는 경우도 드물지 않다. 입자간 거리가 크면 상호작용의 힘도 작아지지만, 상호작용하는 입자는 거리의 3승에 비례하여 많아지기 때문에, 중첩시킨 크기를 무시할 수 없는 상황도 발생할 수 있다.As for the two-potential potential function, the potential energy function depends only on the distance between the particles, and the distance does not rarely extend to the third neighboring particle. The larger the distance between particles, the smaller the force of interaction. However, since the number of interacting particles increases in proportion to the third power of the distance, a situation in which the overlapped size may not be ignored may occur.

이 중첩의 영향에 의하여, 인간이 머리로 생각하여 초기상태에서 안정되게 입자를 배치한 경우에도, 계 전체의 포텐셜에너지는 최고안정이 아닌 경우가 많다. 그로 인하여, 입자는 최고안정위치가 되도록 이동하고, 결과적으로 시뮬레이션을 행하고자 하는 형상으로부터 벗어나 버리는 경우가 있다.Due to the effect of this superposition, even when a human is regarded as a head and stably arranges particles in the initial state, the potential energy of the entire system is often not the highest stability. As a result, the particles may move to the highest stable position, and as a result, the particles may deviate from the shape to be simulated.

본 출원인은 특허문헌 2에 있어서 이 과제에 대한 하나의 해답을 부여하고 있다. 특허문헌 2에는, 입자간의 포텐셜에너지 함수를 수정하는 것이 개시되어 있다. 즉, 메시 생성용의 소프트웨어로 배치한 절점끼리의 초기의 거리를 포텐셜에너지 함수의 안정점으로 함으로써, 형상을 무너뜨리지 않고 시뮬레이션을 행하는 것을 가능하게 하고 있다.The present applicant has given one solution to this problem in Patent Document 2. Patent Document 2 discloses correcting a potential energy function between particles. In other words, by setting the initial distance between nodes arranged by the software for mesh generation as the stable point of the potential energy function, it is possible to perform the simulation without destroying the shape.

그러나, 포텐셜에너지 함수를 수정하는 것이 바람직하지 않은 상황도 일어날 수 있다. 그래서, 보다 많은 상황에 대응 가능한 별도의 해법이 요망되고 있다. However, situations may arise where it is not desirable to modify the potential energy function. Therefore, a separate solution that can cope with more situations is desired.

본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 소정의 형상을 가지는 대상을 기술하는 계로서 보다 안정된 계를 생성할 수 있는 해석기술의 제공에 있다.This invention is made | formed in view of such a subject, and the objective is to provide the analysis technique which can produce a more stable system as a system which describes the object which has a predetermined shape.

본 발명의 하나의 태양은 해석장치에 관한 것이다. 이 해석장치는, 소정의 형상을 가지는 대상을 해석하는 해석장치로서, 복수의 입자를 포함하는 계를 생성하는 전치(前置) 생성부와, 대상을 기술하는 계로서, 전치생성부에 의하여 생성된 계 중에 소정의 형상을 가지는 영역을 지정하는 영역지정부와, 대상을 기술하는 계의 각 입자의 운동을 지배하는 지배방정식을 수치적으로 연산하는 수치연산부를 구비한다.One aspect of the invention relates to an analyzer. This analysis device is an analysis device for analyzing an object having a predetermined shape. The analysis device is a pre-generation unit that generates a system including a plurality of particles, and a system that describes the object. And a numerical calculation unit that numerically calculates a governing equation that governs the motion of each particle in the system describing the object.

이 태양에 의하면, 복수의 입자를 포함하는 계의 안에서부터 대상을 기술하는 계를 생성할 수 있다.According to this aspect, the system which describes an object can be produced | generated from the system containing a some particle.

본 발명의 다른 하나의 태양은, 시뮬레이션방법이다. 이 방법에서는, 소정의 형상을 가지는 기계적인 구조물을 시뮬레이션할 때, 그 기계적인 구조물이 소정의 형상으로 형성되기 전의 단계의 상태를 기술하는 복수의 입자를 포함하는 계를 준비하고, 준비된 계로부터 소정의 형상을 가지는 계를 잘라내어 해석한다.Another aspect of the present invention is a simulation method. In this method, when simulating a mechanical structure having a predetermined shape, a system including a plurality of particles describing a state of a step before the mechanical structure is formed into a predetermined shape is prepared, and the predetermined system is prepared from the prepared system. Cut out and analyze the system having the shape of.

다만, 이상의 구성요소의 임의의 조합이나, 본 발명의 구성요소나 표현을 장치, 방법, 시스템, 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 프로그램을 격납한 기록매체 등의 사이에서 서로 치환한 것도, 본 발명의 태양으로서 유효하다.However, any combination of the above components, or the components or expressions of the present invention are replaced with each other among apparatuses, methods, systems, computer programs, recording media storing computer programs, and the like, are effective as aspects of the present invention. Do.

본 발명에 의하면, 소정의 형상을 가지는 대상을 기술하는 계로서 보다 안정적인 계를 생성할 수 있다.According to the present invention, a more stable system can be generated as a system for describing an object having a predetermined shape.

도 1은, 본 실시형태와 관련된 해석장치의 기능 및 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 규칙계를 나타내는 모식도이다.
도 3은, 아몰퍼스계를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 다결정계를 나타내는 모식도이다.
도 5는, 도 1의 영역지정부에 의하여 도 4에 나타내는 다결정계 속에 지정된 영역을 나타내는 모식도이다.
도 6은, 도 5에 나타내는 지정된 영역에 강체(剛體)를 매립함으로써 생성되는 입자계를 나타내는 모식도이다.
도 7은, 도 1의 해석장치에 있어서의 일련의 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 8은, 인벌류트의 평기어를 기술하는 도 6에 나타내는 입자계를 2개 사용한 동(動)해석의 결과를 나타내는 모식도이다.1 is a block diagram showing the function and configuration of an analyzer according to the present embodiment.
2 is a schematic diagram showing a regular system.
3 is a schematic diagram showing an amorphous system.
4 is a schematic diagram showing a polycrystalline system.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an area designated in the polycrystalline system shown in FIG. 4 by the area designator in FIG. 1.
FIG. 6: is a schematic diagram which shows the particle system produced | generated by embedding a rigid body in the designated area | region shown in FIG.
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a series of processes in the analyzer of FIG. 1.
FIG. 8: is a schematic diagram which shows the result of the dynamic analysis which used the two particle systems shown in FIG. 6 which describe the spur gear of an involute.

이하, 본 발명을 적합한 실시형태를 기초로 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 나타내는 동일 또는 동등한 구성요소, 부재, 처리에는, 동일한 부호를 붙이는 것으로 하고, 중복되는 설명은 적절히 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated, referring drawings based on suitable embodiment. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are appropriately omitted.

기어나 빔이나 모터 등의 소정의 형상을 가지는 매크로 스케일의 대상을 복수의 입자를 포함하는 계로 기술하여 해석할 때, 입자를 대상의 형상에 준거한 형상위치에서 안정시킬 필요가 있지만, 상기한 바와 같이 초기상태에서 입자를 최고안정위치에 배치하는 것은 곤란하다. 따라서 본 실시형태에 관한 해석장치에서는, 입자를 처음부터 대상의 형상에 따라 배열하는 것이 아니라, 생성하고자 하고 있는 입자계보다 충분히 큰 입자계(이하, 잉곳 입자계라고 칭함)를 준비하고, 충분히 완화(緩和)계산을 행한 후, 그 결과로부터 목적의 형상을 잘라낸다. 이로써, 특허문헌 2에 기재되어 있는 것처럼 포텐셜에너지 함수의 수정을 행하지 않고도, 플레인한 MD법, RMD법 등의 입자법으로 안정된 복잡형상을 작성할 수 있다.When describing and analyzing a macroscale object having a predetermined shape such as a gear, a beam, or a motor by a system including a plurality of particles, it is necessary to stabilize the particles at a shape position based on the shape of the object. Likewise, it is difficult to arrange the particles in the highest stable position in the initial state. Therefore, in the analyzer according to the present embodiment, the particles are not arranged at the beginning according to the shape of the object, but a particle system (hereinafter referred to as an ingot particle system) which is sufficiently larger than the particle system to be produced is prepared and sufficiently relaxed. After performing calculation, the desired shape is cut out from the result. Thereby, as described in Patent Literature 2, a stable complex shape can be produced by particle methods such as the plain MD method and the RMD method, without modifying the potential energy function.

도 1은, 해석장치(100)의 기능 및 구성을 나타내는 블록도이다. 여기에 나타내는 각 블록은, 하드웨어적으로는, 컴퓨터의 CPU(central processing unit)를 비롯한 소자나 기계장치로 실현할 수 있고, 소프트웨어적으로는 컴퓨터 프로그램 등에 의하여 실현되지만, 여기에서는, 그러한 연계에 의하여 실현되는 기능블록을 나타내고 있다. 따라서, 이러한 기능블록을 하드웨어, 소프트웨어의 조합에 의하여 다양한 모습으로 실현할 수 있는 것은, 본 명세서를 접한 당업자는 이해할 수 있는 것이다.1 is a block diagram showing the function and configuration of the analyzer 100. Each block shown here can be realized in hardware or by an element or a mechanical device including a central processing unit (CPU) of a computer, and realized by a computer program in software. Functional blocks are shown. Therefore, it can be understood by those skilled in the art that the functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.

해석장치(100)는 소정의 형상을 가지는 대상을 복수의 입자를 포함한 계로 기술하고, 입자의 운동방정식을 수치적으로 연산함으로써 그 계를 해석한다. 해석장치(100)는 그 연산에 의하여 계의 시간발전(發展)이나 정상(定常)상태를 취득하며, 그와 같이 하여 얻어진 데이터로부터 대상을 시뮬레이션하거나 대상의 물리량의 예측치를 제공하거나 한다.The analyzer 100 describes an object having a predetermined shape as a system including a plurality of particles, and analyzes the system by numerically calculating the equation of motion of the particles. The analysis apparatus 100 acquires the time evolution and the steady state of the system by the calculation, and simulates the object from the data thus obtained or provides a predicted value of the physical quantity of the object.

다만, 본 실시형태에서는 MD법 또는 RMD법을 따라서 입자계를 해석하는 경우에 대하여 설명하지만, DEM(Distinct Element Method)나 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)나 MPS(Moving Particle Semi-implicit) 등의 다른 입자법을 따라서 입자계를 해석하는 경우에도, 본 실시형태와 관련되는 기술적 사상을 적용할 수 있는 것은 본 명세서를 접한 당업자에게는 분명한 것이다.In the present embodiment, the case of analyzing the particle system according to the MD method or the RMD method will be described. However, other particles such as DEM (Distinct Element Method), SPH (Smooth Particle Hydrodynamics), and MPS (Moving Particle Semi-implicit) are described. Even when analyzing a particle system according to the method, it is clear to those skilled in the art that the present invention can be applied to the technical idea according to the present embodiment.

해석장치(100)는 입력장치(102) 및 출력장치(104)와 접속된다. 입력장치(102)는, 해석장치(100)에서 실행되는 처리에 관련되는 유저의 입력을 받기 위한 키보드, 마우스 등이어도 된다. 입력장치(102)는, 인터넷 등의 네트워크나 CD, DVD 등의 기록매체로부터 입력을 받도록 구성되어 있어도 된다. 출력장치(104)는, 디스플레이 등의 표시기기나 프린터 등의 인쇄기기여도 된다.The analyzer 100 is connected to the input device 102 and the output device 104. The input device 102 may be a keyboard, a mouse, or the like for receiving a user's input related to a process executed by the analysis device 100. The input device 102 may be configured to receive input from a network such as the Internet or a recording medium such as a CD or a DVD. The output device 104 may be a display device such as a display or a printing device such as a printer.

해석장치(100)는, 모델생성부(110)와, 수치연산부(120)와, 결과제시부(130)와, 기억부(140)를 구비한다.The analyzing apparatus 100 includes a model generating unit 110, a numerical operation unit 120, a result presentation unit 130, and a storage unit 140.

모델생성부(110)는, 입력장치(102)를 통하여 유저로부터 취득하는 입력정보에 근거하여, 대상을 기술하는 N(N는 자연수)개의 입자로 이루어지는 입자계(S)를 잉곳 입자계(SI)로부터 생성한다. 모델생성부(110)는 생성된 입자계(S)의 각 입자의 위치, 초기속도, 질량 등을 입자계(S)의 초기조건으로서 기억부(140)에 기억시킨다.The model generating unit 110 generates an ingot particle system SI based on a particle system S composed of N (N is a natural number) particles describing an object based on input information acquired from a user through the input device 102. From). The model generator 110 stores the position, initial velocity, mass, and the like of each particle in the generated particle system S in the storage unit 140 as initial conditions of the particle system S.

다만, MD법을 따르는 경우에는 입자를 원자 또는 분자에 대응시켜도 된다. 혹은 또한 RMD법을 따르는 경우에는 입자를 재규격화된 계의 입자로 하여도 된다.However, when the MD method is followed, the particles may be made to correspond to atoms or molecules. Alternatively, when the RMD method is followed, the particles may be particles of a restandardized system.

모델생성부(110)는, 전치생성부(150)와, 영역지정부(112)를 포함한다.The model generation unit 110 includes a preposition generation unit 150 and an area designation unit 112.

전치생성부(150)는, M개(M은 N보다 큰 자연수)의 입자를 포함하고, 생성하고자 하고 있는 입자계(S)보다 큰 잉곳 입자계(SI)를 생성한다. 잉곳 입자계(SI)는 예컨대, 입자가 규칙적으로 배치된 규칙계여도 되고, 혹은 입자가 아몰퍼스 형상으로 배치된 아몰퍼스계여도 되고, 혹은 다결정 상태를 나타내도록 입자가 배치된 다결정계여도 된다.The pre generation unit 150 includes M particles (M is a natural number larger than N) and generates an ingot particle system SI larger than the particle system S to be generated. The ingot particle system SI may be, for example, a regular system in which particles are arranged regularly, an amorphous system in which particles are arranged in an amorphous shape, or a polycrystal system in which particles are arranged so as to exhibit a polycrystalline state.

도 2는, 규칙계(302)를 나타내는 모식도이다. 도 2에 나타내는 규칙계(302)에서는 입자는 면심입방격자 형상으로 배치되어 있다. 따라서, 규칙계(302)의 온도를 낮게 유지함으로써, 결정을 부수지 않고 규칙계(302)를 단결정에 가까운 상태로 유지할 수 있다.2 is a schematic diagram showing the rule system 302. In the regular system 302 shown in FIG. 2, particles are arranged in the shape of a face-centered cubic lattice. Therefore, by keeping the temperature of the regular system 302 low, the regular system 302 can be maintained in a state close to the single crystal without breaking the crystal.

도 3은, 아몰퍼스계(304)를 나타내는 모식도이다. 아몰퍼스계(304)는 예컨대, 먼저 규칙계를 생성하고, 그 규칙계를 일단 높은 온도로 한 후 급냉함으로써 얻어진다.3 is a schematic diagram illustrating an amorphous system 304. The amorphous system 304 is obtained by, for example, first generating a regular system and then rapidly cooling the regular system to a high temperature.

도 4는, 다결정계(306)를 나타내는 모식도이다. 다결정계(306)는 예컨대, 먼저 규칙계를 생성하고, 그 규칙계를 일단 높은 온도로 한 후 완만하게 냉각함으로써 얻어진다.4 is a schematic diagram illustrating the polycrystalline system 306. The polycrystalline system 306 is obtained, for example, by first creating a regular system and then slowly cooling the regular system to a high temperature.

다만, 다결정계에서는 도 4에도 나타내는 바와 같이, 다결정을 구성하는 미(微)결정의 결정축이 각각 상이한 상태가 재현되어 있으므로, 일정성이 나타나 있는 규칙계나 아몰퍼스계와 비교하여 다결정계에는 비일정성이 나타나 있다.However, in the polycrystalline system, as shown in Fig. 4, since the states in which the crystal axes of the microcrystals constituting the polycrystals are different from each other are reproduced, the non-uniformity of the polycrystalline system is higher than that of the regular system and the amorphous system. Is shown.

도 1로 되돌아간다.Returning to Fig.

전치생성부(150)는, 규칙계생성부(152)와, 변경부(154)를 가진다.The preposition generating unit 150 includes a rule generating unit 152 and a changing unit 154.

규칙계생성부(152)는, M개의 입자를 포함하여, 생성하고자 하고 있는 입자계(S)보다 큰 규칙계를 생성한다. 특히 규칙계생성부(152)에 의하여 생성되는 규칙계는, 입자계(S)가 그 규칙계로부터 벗어나지 않을 크기로 구성된다.The regular system generation unit 152 generates a regular system larger than the particle system S to be generated, including M particles. In particular, the rule system generated by the rule system generation unit 152 is configured in such a size that the particle system S does not deviate from the rule system.

규칙계생성부(152)는, 가상적인 3차원 공간 내에 입자계(S)가 점하여야 할 영역보다 큰 영역을 설정하고, 그 영역 내에 M개의 입자를 규칙적인 구조를 가지도록 배치한다. 이 규칙적인 구조는, 면심입방격자 구조, 체심입방격자 구조, 육방최밀 구조 등의 소정의 결정구조여도 되고, 혹은 공지의 메시 생성기술에 의하여 생성된 메시여도 된다.The regular system generation unit 152 sets an area larger than the area to which the particle system S should occupy in the virtual three-dimensional space, and arranges M particles in the area to have a regular structure. This regular structure may be a predetermined crystal structure such as a face centered cubic structure, a body centered cubic structure, a hexagonal close structure, or a mesh generated by a known mesh generating technique.

변경부(154)는, 규칙계생성부(152)에 의하여 생성된 규칙계를 그 규칙계의 각 입자의 운동을 지배하는 지배방정식에 근거하여 변경한다. 특히 변경부(154)는, 규칙계를 아몰퍼스계나 다결정계 등의 규칙계보다 포텐셜적으로 보다 안정적인 계로 변화시킨다. 규칙계보다 포텐셜적으로 보다 안정된 계는, 규칙계보다 자발적인 변화가 진행된 계라고 할 수도 있다. 혹은, 규칙계보다 시간이 경과한 계라고 할 수도 있다.The change unit 154 changes the rule system generated by the rule system generation unit 152 based on the governing equation that governs the motion of each particle of the rule system. In particular, the change unit 154 changes the rule system into a system that is more stable in potential than the rule system such as an amorphous system or a polycrystalline system. Potentially more stable system than the regular system may be said to be a system in which spontaneous change is advanced than the regular system. Or it may be said that the time has elapsed than the regular system.

예컨대 변경부(154)는, 규칙계생성부(152)에 의하여 생성된 규칙계를 온도의 변화 등의 소정의 완화계산 조건과 함께 후술하는 수치연산부(120)에 인풋으로서 부여한다. 수치연산부(120)는, 규칙계생성부(152)에 의하여 생성된 규칙계의 상태를 초기상태로 하여, 이산(離散)화된 입자의 운동방정식을 사용하여 반복연산을 행한다. 변경부(154)는, 정상(定常)상태에 이르는 등 수치연산부(120)에 있어서 연산이 충분히 반복되면, 수치연산부(120)로부터 반복연산의 결과 얻어진 계의 정보를 변경 후의 계의 정보로서 취득한다. 즉, 변경부(154)는 초기상태로부터 충분히 시간이 경과하여 완화된 후의 계의 정보를 변경 후의 계의 정보로서 취득한다.For example, the change unit 154 supplies the rule system generated by the rule system generation unit 152 as an input to the numerical operation unit 120 described later together with predetermined relaxation calculation conditions such as a change in temperature. The numerical operation unit 120 performs an iterative operation by using the equation of motion of the discrete particles, with the initial state of the regular system generated by the rule system generation unit 152 as an initial state. The change unit 154 acquires the information of the system obtained as a result of the repetitive operation as the information of the system after the change from the numerical operation unit 120 when the calculation is sufficiently repeated in the numerical operation unit 120 such as reaching a steady state. do. In other words, the change unit 154 acquires the information of the system after the time has been sufficiently relaxed from the initial state as the information of the system after the change.

소정의 완화계산 조건을 예컨대 수치연산부(120)에 있어서의 반복연산에 있어서 계를 일단 높은 온도로 한 후 급냉하는 것으로 설정하면, 변경 후의 계로서 아몰퍼스계를 얻을 수 있다. 또한 소정의 완화계산 조건을 예컨대 수치연산부(120)에 있어서의 반복연산에 있어서 계를 일단 높은 온도로 한 후 완만하게 냉각하는 것으로 설정하면, 변경 후의 계로서 다결정계를 얻을 수 있다.If the predetermined relaxation calculation condition is set to, for example, the system at a high temperature and then quenched in repetitive calculation in the numerical calculation unit 120, an amorphous system can be obtained as the changed system. In addition, if the predetermined relaxation calculation condition is set to, for example, the system at a high temperature and then gently cooled in the iterative operation in the numerical operation unit 120, a polycrystalline system can be obtained as the system after the change.

다만, 변경부(154)는 규칙계생성부(152)에 의하여 생성된 규칙계를 그 규칙계의 입자의 운동방정식에 근거하여 자신이 변경하여도 된다. 혹은, 변경부(154)는, 규칙계생성부(152)에 의하여 생성된 규칙계의 정보를 외부의 연산장치(미도시)에 송신하고, 그 외부의 연산장치에서 규칙계의 입자의 운동방정식에 근거하여 연산된 결과의 정보를 그 외부의 연산장치로부터 변경 후의 계의 정보로서 취득하여도 된다. However, the changer 154 may change the rule system generated by the rule system generator 152 on the basis of the equation of motion of the particles of the rule system. Alternatively, the change unit 154 transmits the information of the rule system generated by the rule system generation unit 152 to an external computing device (not shown), and the motion equation of the particles of the regular system in the external computing device. The information of the result calculated on the basis of the information may be obtained from the external computing device as information on the changed system.

전치생성부(150)는, 규칙계생성부(152)에 의하여 생성된 규칙계 또는 변경부(154)에 의하여 변경된 계를 잉곳 입자계(SI)로서 생성한다.The preposition generator 150 generates the rule system generated by the rule system generation unit 152 or the system changed by the change unit 154 as the ingot particle system SI.

영역지정부(112)는, 입력정보로부터 대상의 형상의 정보를 취득한다. 영역지정부(112)는, 입자계(S)로서, 전치생성부(150)에 의하여 생성된 잉곳 입자계(SI) 내에, 취득된 대상의 형상을 가지는 영역을 지정한다.The area designation unit 112 obtains information of the shape of the object from the input information. The area designator 112 designates, as the particle system S, an area having the shape of the obtained object in the ingot particle system SI generated by the pre-generating unit 150.

도 5는, 영역지정부(112)에 의하여 도 4에 나타내는 다결정계(306) 내에 지정된 영역(308)을 나타내는 모식도이다. 대상은 인벌류트의 평기어이며, 따라서 영역지정부(112)는 그러한 평기어의 형상을 가지는 영역(308)을 다결정계(306) 내에 지정한다.FIG. 5: is a schematic diagram which shows the area | region 308 designated in the polycrystal system 306 shown in FIG. 4 by the area | region designation 112. FIG. The object is an involute spur gear, so the area designator 112 designates an area 308 having the shape of such spur gear in the polycrystalline system 306.

영역지정부(112)는, 지정된 영역에 이후의 연산을 위한 소정의 처리를 실시하여도 된다.The area designation unit 112 may perform a predetermined process for subsequent calculation on the designated area.

도 6은, 도 5에 나타내는 지정된 영역(308)에 강체(剛體)(310, 312, 314)를 매립함으로써 생성되는 입자계(316)를 나타내는 모식도이다. 강체(310, 312, 314)는 입자계(316)에 회전을 위한 외력을 가하기 위하여 설치된다.FIG. 6: is a schematic diagram which shows the particle system 316 produced by embedding rigid bodies 310, 312, 314 in the designated area | region 308 shown in FIG. Rigid bodies 310, 312, 314 are installed to apply an external force for rotation to the particle system 316.

도 1로 되돌아간다.Returning to Fig.

이하에서는 입자계(S)의 입자는 모두 동질 또는 동등한 것으로서 설정되고, 또한, 포텐셜에너지 함수는 2체(體)의 포텐셜로서 입자에 관계없이 동일형태를 가지는 것으로 설정되는 경우에 대하여 설명한다. 그러나, 다른 경우에도 본 실시형태와 관련되는 기술적 사상을 적용할 수 있는 것은, 본 명세서를 접한 당업자에게는 분명한 것이다.Hereinafter, the case where the particles of the particle system S are all set to be homogeneous or equivalent, and the potential energy function is set to have the same form regardless of the particles as the potential of two bodies will be described. However, it is apparent to those skilled in the art that the present specification is applicable to other cases in which the technical idea related to the present embodiment can be applied.

수치연산부(120)는, 모델생성부(110)에 의하여 생성된 입자계(S) 및 경우에 따라서는 규칙계생성부(152)에 의하여 생성된 규칙계에 대하여, 그 계의 각 입자의 운동을 지배하는 지배방정식을 수치적으로 연산한다. 특히 수치연산부(120)는, 이산(離散)화된 입자의 운동방정식에 따른 반복연산을 행한다. 수치연산부(120)는, 힘 연산부(122)와, 입자상태 연산부(124)와, 상태갱신부(126)와, 종료조건 판정부(128)를 포함한다.Numerical calculation unit 120 is a motion of each particle of the system with respect to the particle system (S) generated by the model generation unit 110 and, in some cases, the regular system generated by the regular system generation unit 152 Compute numerically the governing equation governing In particular, the numerical operation unit 120 performs an iterative operation according to the equation of motion of the discrete particles. The numerical calculator 120 includes a force calculator 122, a particle state calculator 124, a state updater 126, and an end condition determiner 128.

힘 연산부(122)는 기억부(140)에 기억되는 입자계(S)의 정보를 참조하여, 입자계(S)의 각 입자에 대하여, 입자간의 거리에 근거하여 그 입자에 작용하는 힘을 연산한다. 힘 연산부(122)는, 입자계(S)의 i번째 (1≤i≤N)의 입자에 대하여, 그 i번째의 입자와의 거리가 소정의 컷오프 거리보다 작은 입자(이하, 근접입자라고 칭함)를 결정한다. 힘 연산부(122)는, 각 근접입자에 대하여, 그 근접입자와 i번째의 입자 사이의 포텐셜에너지 함수 및 그 근접입자와 i번째의 입자의 거리에 근거하여, 그 근접입자가 i번째의 입자에 미치는 힘을 연산한다. 특히 힘 연산부(122)는, 그 근접입자와 i번째의 입자의 거리의 값에 있어서의 포텐셜에너지 함수의 그라디언트(Gradient)의 값으로부터 힘을 산출한다. 힘 연산부(122)는, 근접입자가 i번째의 입자에 미치는 힘을 모든 근접입자에 대하여 서로 더함으로써, i번째의 입자에 작용하는 힘을 산출한다.The force calculating unit 122 refers to the information of the particle system S stored in the storage unit 140, and calculates the force acting on the particles based on the distance between the particles with respect to each particle of the particle system S. do. The force calculating part 122 is a particle | grain with which the distance with the i-th particle is smaller than a predetermined cut-off distance with respect to the i-th (1 <= i <= N) particle | grain of the particle system S (henceforth a near particle). Is determined. The force calculating unit 122, for each proximity particle, is based on the potential energy function between the proximity particle and the i-th particle and the distance between the proximity particle and the i-th particle. Calculate the impact force. In particular, the force calculating unit 122 calculates the force from the value of the gradient of the potential energy function in the value of the distance between the adjacent particle and the i-th particle. The force calculating unit 122 calculates the force acting on the i-th particle by adding the forces exerted on the i-th particle by the neighboring particles with respect to all the adjacent particles.

입자상태 연산부(124)는 기억부(140)에 기억되는 입자계(S)의 정보를 참조하여, 입자계(S)의 각 입자에 대하여, 이산화된 입자의 운동방정식에 힘 연산부(122)에 의하여 연산된 힘을 적용함으로써 입자의 위치 및 속도 중 적어도 하나를 연산한다. 본 실시형태에서는, 입자상태 연산부(124)는 입자의 위치 및 속도의 양방을 연산한다.The particle state calculating unit 124 refers to the information of the particle system S stored in the storage unit 140, and provides the force calculating unit 122 with respect to each particle of the particle system S to the equation of motion of the discrete particles. Calculate the at least one of the position and velocity of the particle by applying the force calculated by the method. In this embodiment, the particle state calculating unit 124 calculates both the position and the velocity of the particles.

입자상태 연산부(124)는, 힘 연산부(122)에 의하여 연산된 힘을 포함하는 이산화된 입자의 운동방정식으로부터 입자의 속도를 연산한다. 입자상태 연산부(124)는, 입자계(S)의 i번째의 입자에 대하여, 립프로그(leapfrog)법이나 오일러법 등의 소정의 수치해석의 기법에 근거하여 소정의 미소한 시간간격(Δt)을 사용하여 이산화된 입자의 운동방정식에, 힘 연산부(122)에 의하여 연산된 힘을 대입함으로써, 입자의 속도를 연산한다. 이 연산에는 이전의 반복연산의 스텝에서 연산된 입자의 속도가 사용된다.The particle state calculating unit 124 calculates the velocity of the particle from the equation of motion of the discretized particles including the force calculated by the force calculating unit 122. The particle state calculating unit 124 makes a predetermined time interval? T for the i-th particle of the particle system S based on a predetermined numerical analysis technique such as a lip frog method or Euler method. The velocity of the particles is calculated by substituting the force calculated by the force calculating section 122 into the equation of motion of the particles which are discretized. This operation uses the velocity of the particle computed in the previous iteration step.

입자상태 연산부(124)는, 연산된 입자의 속도에 근거하여 입자의 위치를 산출한다. 입자상태 연산부(124)는, 입자계(S)의 i번째의 입자에 대하여, 소정의 수치해석의 기법에 근거하여 시간간격(Δt)을 사용하여 이산화된 입자의 위치와 속도의 관계식에, 연산된 입자의 속도를 적용함으로써, 입자의 위치를 연산한다. 이 연산에는 이전의 반복연산의 스텝에서 연산된 입자의 위치가 사용된다.The particle state calculating unit 124 calculates the position of the particle based on the calculated velocity of the particle. The particle state calculating unit 124 calculates, with respect to the i-th particle of the particle system S, a relation between the position and the velocity of the discretized particles using the time interval Δt based on a predetermined numerical analysis technique. The position of the particles is calculated by applying the velocity of the particles. This operation uses the position of the particle computed in the previous iteration step.

상태갱신부(126)는, 기억부(140)에 기억되는 입자계(S)의 각 입자의 위치 및 속도의 각각을, 입자상태 연산부(124)에 의하여 연산된 위치 및 속도로 갱신한다.The state updating unit 126 updates the positions and the speeds of the particles of the particle system S stored in the storage unit 140 to the positions and the speeds calculated by the particle state calculating unit 124.

종료조건 판정부(128)는, 수치연산부(120)에 있어서의 반복연산을 종료하여야 하는지 아닌지를 판정한다. 반복연산을 종료하여야 하는 종료조건은, 예컨대 반복연산이 소정의 횟수 행하여진 경우나, 입자계(S)가 정상(定常)상태에 도달한 경우나, 외부로부터 종료의 지시를 받아들인 경우이다. 종료조건 판정부(128)는, 종료조건이 충족되는 경우, 수치연산부(120)에 있어서의 반복연산을 종료시킨다. 종료조건 판정부(128)는, 종료조건이 충족되지 않은 경우, 처리를 힘 연산부(122)로 되돌린다. 그러면 힘 연산부(122)는, 상태갱신부(126)에 의하여 갱신된 입자의 위치에서 다시 힘을 연산한다.The termination condition determination unit 128 determines whether or not the iterative calculation in the numerical operation unit 120 should be terminated. The terminating condition to end the repetitive operation is, for example, when the repetitive operation is performed a predetermined number of times, when the particle system S reaches a steady state, or when an instruction to end is received from the outside. The termination condition determination unit 128 terminates the iterative calculation in the numerical operation unit 120 when the termination condition is satisfied. When the termination condition is not satisfied, the termination condition determining unit 128 returns the processing to the force calculating unit 122. The force calculator 122 then calculates the force again at the position of the particle updated by the state updater 126.

결과제시부(130)는, 모델생성부(110)에 의하여 생성된 입자계(S)의 해석 결과를 유저에게 제시한다. 결과제시부(130)는, 물리량연산부(132)와, 재(再)스케일링부(134)와, 묘화제어부(136)를 포함한다.The result presentation unit 130 presents the analysis result of the particle system S generated by the model generation unit 110 to the user. The result presentation unit 130 includes a physical quantity calculation unit 132, a rescaling unit 134, and a drawing control unit 136.

물리량연산부(132)는, 수치연산부(120)에 있어서의 반복연산이 종료된 후, 기억부(140)에 기억되는 입자계(S)의 정보에 근거하여 입자계(S)의 각종 물리량, 예컨대 온도나 압력이나 응력 등을 연산한다.The physical quantity calculation unit 132 is based on the information of the particle system S stored in the storage unit 140 after the repetitive calculation in the numerical calculation unit 120 ends, for example, various physical quantities of the particle system S, for example. Calculate temperature, pressure, stress, etc.

재(再)스케일링부(134)는, 모델생성부(110)에 있어서 입자계(S)의 입자가 재규격화된 계의 입자로 된 경우, 물리량연산부(132)에 의하여 연산된 물리량을 재규격화 되기 전의 계의 물리량으로 변환한다. 특히 재스케일링부(134)는, 물리량연산부(132)에 의하여 연산된 물리량에, 물리량마다 정하여지는 스케일링 계수를 곱함으로써 재규격화 되기 전의 계의 물리량을 얻는다. 물리량에는 응력이나 온도 등 재규격화 변환시에 불변이 되는 물리량도 있고, 그러한 물리량에 대해서는 스케일링 계수로서 1(변환 전후에서 불변)이 설정된다. 재스케일링부(134)는, 변환된 물리량을 출력장치(104)에 표시시킨다.The rescaling unit 134 re-standardizes the physical quantity calculated by the physical quantity calculating unit 132 when the particle of the particle system S becomes the particle of the re-standardized system in the model generating unit 110. Converts to the physical quantity of the system before it becomes. In particular, the rescaling unit 134 obtains the physical quantity of the system before being renormalized by multiplying the physical quantity calculated by the physical quantity computing unit 132 by the scaling factor determined for each physical quantity. The physical quantity also includes a physical quantity that is invariant during renormalization transformation such as stress and temperature, and 1 (invariant before and after transformation) is set as the scaling factor for such physical quantity. The rescaling unit 134 causes the output device 104 to display the converted physical quantity.

묘화제어부(136)는, 힘 연산부(122)에 있어서의 반복연산이 종료된 후, 기억부(140)에 기억되는 입자계(S)의 각 입자의 위치, 속도의 정보에 근거하여, 출력장치(104)에 입자계(S)의 시간발전(發展)이나 정상(定常)상태의 모습을 그래피컬하게 표시시킨다.The drawing control unit 136 outputs the output device based on the position and velocity information of each particle of the particle system S stored in the storage unit 140 after the repetitive calculation in the force calculating unit 122 is finished. In 104, the state of the time evolution and the steady state of the particle system S is graphically displayed.

상기 서술한 실시형태에 있어서, 기억부(140)의 예는, 하드디스크나 메모리이다. 또한, 본 명세서의 기재에 근거하여, 각 부를, 도시하지 않은 CPU나, 인스톨 된 애플리케이션 프로그램의 모듈이나, 시스템 프로그램의 모듈이나, 하드디스크로부터 독출된 데이터의 내용을 일시적으로 기억하는 메모리 등에 의하여 실현할 수 있는 것은 본 명세서를 접한 당업자는 이해할 수 있는 부분이다.In the above-mentioned embodiment, the example of the storage part 140 is a hard disk or a memory. In addition, based on the description of this specification, each part can be implemented by a CPU (not shown), a module of an installed application program, a module of a system program, a memory that temporarily stores contents of data read from a hard disk, or the like. What can be understood is a part which can be understood by those skilled in the art.

이상의 구성에 의한 해석장치(100)의 동작을 설명한다.The operation of the analyzer 100 according to the above configuration will be described.

도 7은, 해석장치(100)에 있어서의 일련의 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 규칙계생성부(152)는 규칙계를 생성한다(S202). 변경부(154)는, 생성된 규칙계의 완화계산을 수치연산부(120)에 실시시킨다(S204). 영역지정부(112)는, 해석하여야 할 입자계로서, 완화계산의 결과 얻어지는 계 속에 대상의 형상을 가지는 영역을 지정한다(S206). 힘 연산부(122)는, 입자간의 거리로부터 입자에 작용하는 힘을 연산한다(S208). 입자상태 연산부(124)는, 연산된 힘을 포함하는 입자의 운동방정식으로부터 속도를 연산한다(S210). 입자상태 연산부(124)는, 연산된 속도로부터 입자의 위치를 산출한다(S212). 상태갱신부(126)는, 기억부(140)에 기억되는 입자의 위치를 산출된 위치로 갱신한다(S214). 종료조건 판정부(128)는, 종료조건이 충족되는지 아닌지를 판정한다(S216). 종료조건이 충족되지 않은 경우(S216의 N), 처리는 S208로 되돌려진다. 종료조건이 충족되는 경우(S216의 Y), 결과제시부(130)는 연산결과를 유저에게 제시한다(S218).7 is a flowchart showing an example of a series of processes in the analyzer 100. The rule system generation unit 152 generates a rule system (S202). The change unit 154 causes the numerical calculation unit 120 to perform the relaxation calculation of the generated regular system (S204). The area designation unit 112 designates an area having the shape of the object in the system obtained as a result of relaxation calculation as the particle system to be analyzed (S206). The force calculating part 122 calculates the force acting on a particle from the distance between particle | grains (S208). The particle state calculating unit 124 calculates the speed from the equation of motion of the particle including the calculated force (S210). The particle state calculating unit 124 calculates the position of the particle from the calculated speed (S212). The state update unit 126 updates the position of the particles stored in the storage unit 140 to the calculated position (S214). The termination condition determination unit 128 determines whether the termination condition is satisfied (S216). If the end condition is not satisfied (N in S216), the processing returns to S208. If the termination condition is satisfied (Y in S216), the result presentation unit 130 presents the calculation result to the user (S218).

본 실시형태와 관련되는 해석장치(100)에 의하면, 입자계(S)보다 큰 잉곳 입자계(SI)가 먼저 생성되고, 그 잉곳 입자계(SI) 속에 입자계(S)가 되어야 할 영역이 지정된다. 이로써, 입자계(S)의 수치연산에 있어서, 입자의 이동에 의한 예기치 못한 입자계(S)의 형상의 변화를 저감할 수 있다.According to the analyzer 100 concerning this embodiment, the ingot particle system SI larger than the particle system S is produced | generated first, and the area | region which should be particle system S in the ingot particle system SI is formed. Is specified. Thereby, in the numerical calculation of the particle system S, an unexpected change in the shape of the particle system S due to the movement of the particles can be reduced.

또한, 본 실시형태와 관련되는 해석장치(100)에 있어서, 영역지정부(112)가 변경부(154)에 의하여 변경된 계 내부로부터 입자계(S)를 생성하는 경우, 변경부(154)에 의하여 변경된 계, 즉, 잉곳 입자계(SI)를 충분히 완화계산이 행하여진 계로 할 수 있다. 그러한 계는 예컨대 도 3에 나타내는 아몰퍼스계(304)나 도 4에 나타내는 다결정계(306)이다. 이 경우, 완화계산에 의하여 각 입자는 포텐셜적으로 최고안정이 되거나 또는 최고안정에 가까운 위치로 이동하여 버리므로, 잉곳 입자계(SI)로부터 잘라내어진 입자계(S)의 대부분의 입자는 포텐셜적으로 최고안정이 되거나 또는 최고안정에 가까운 위치에 배치되게 된다. 따라서, 입자계(S)의 수치연산에 있어서, 계 전체가 포텐셜적으로 최고안정이 되고자 하는 것에 의한 입자의 예기치 못한 이동은 제한되고, 그러한 이동에 의한 형상의 변화도 억제된다. 그 결과, 보다 포텐셜적으로 안정된 입자계(S)를 생성할 수 있다.In addition, in the analysis device 100 which concerns on this embodiment, when the area | region designation part 112 produces | generates the particle system S from inside the system changed by the change part 154, it changes to the change part 154. The modified system, that is, the system in which the ingot particle system SI is sufficiently relaxed is calculated. Such a system is, for example, an amorphous system 304 shown in FIG. 3 or a polycrystalline system 306 shown in FIG. In this case, each particle is potentially stabilized or moved to a position close to the maximum stability by relaxation calculation, so that most of the particles of the particle system S cut out from the ingot particle system SI are potential. This will be the highest stability or placed close to the highest stability. Therefore, in the numerical calculation of the particle system S, the unexpected movement of the particles due to the potential of the entire system to be the highest stability is limited, and the change of the shape due to such movement is also suppressed. As a result, more potential stable particle system S can be produced.

예컨대, 본 실시형태와 관련된 해석장치(100)에 의하면, 도 4에 나타내는 다결정계(306)에 대하여서 도 5에 나타내는 바와 같이 “형(型)”을 끼워 넣고, 여분의 입자를 삭제함으로써 도 6에 나타내는 바와 같은 복잡한 형상의 입자계(316)가 얻어진다. 본 발명자의 검토에 의하면, 이와 같이 하여 생성된 입자계(316)에 포함되는 입자는 포텐셜적으로 거의 안정위치에 있어서, 다소의 표면 재구성은 있지만 형상을 무너뜨릴 정도의 입자의 이동은 볼 수 없었다.For example, according to the analysis apparatus 100 which concerns on this embodiment, it inserts "shaped" into the polycrystal system 306 shown in FIG. 4, and removes extra particle | grains, as shown in FIG. The particle system 316 of a complicated shape as shown to is obtained. According to the examination of the present inventors, the particles contained in the particle system 316 thus produced are in a potential almost stable position, and there is some surface reconstruction, but no movement of the particles is enough to destroy the shape. .

또한, 본 실시형태와 관련되는 해석장치(100)에 있어서, 변경부(154)가 규칙계생성부(152)에 의하여 생성된 규칙계를 다결정계 등의 비일정성이 나타나는 계로 변경하고, 영역지정부(112)가 그러한 비일정성이 나타나는 계로부터 입자계(S)를 잘라내는 경우, 보다 자연스럽게 입자계(S)에 비일정성을 도입할 수 있다. 일반적으로 많은 금속이나 세라믹은 다결정체이며, 해석장치(100)의 해석대상이 되지만 재질은 비일정성을 가지는 것이 많다. 본 실시형태와 관련되는 해석장치(100)에서는 이 비일정성도 포함하여 입자계(S)를 생성할 수 있으므로, 보다 충실한 시뮬레이션이 가능하여진다.In addition, in the analyzing apparatus 100 which concerns on this embodiment, the change part 154 changes the rule system produced | generated by the rule system generation part 152 into the system which shows non-constants, such as a polycrystal system, When the government 112 cuts out the particle system S from the system in which such non-uniformity appears, it is possible to introduce non-uniformity into the particle system S more naturally. Generally, many metals and ceramics are polycrystals, and they are the object of analysis of the analyzer 100, but the materials have many inconsistencies. In the analysis device 100 according to the present embodiment, since the particle system S can be generated including this non-constant, more faithful simulation becomes possible.

입자계의 형상을 결정하고 나서 입자를 그 안에 배치하여 나가는 종래의 방법에서는 상기 서술한 대로 입자계의 형상을 유지하는 것조차 곤란하기 때문에, 그 입자계에 처음부터 비일정성을 도입하는 것은 비현실적이다. 이것에 대하여 본 실시형태와 관련되는 해석장치(100)에서는, 보다 자연스럽게 그러한 비일정성을 입자계에 도입할 수 있는 것이다.In the conventional method of determining the shape of the particle system and then arranging the particles therein, it is difficult to maintain the shape of the particle system as described above, so it is impractical to introduce inconsistency from the beginning into the particle system. . On the other hand, in the analyzer 100 which concerns on this embodiment, such a nonuniformity can be introduce | transduced into a particle system more naturally.

본 실시형태와 관련되는 해석장치(100)에서는, 도 3에 나타내는 아몰퍼스계(304)나 도 4에 나타내는 다결정계(306) 등, 완화계산 조건에 따라서 다종다양한 잉곳 입자계(SI)를 생성할 수 있다. 기어 등의 기계적인 구조물은, 실제로 금속의 모재로부터 절삭가공 등에 의하여 소정의 형상으로 형성되는 경우가 있다. 본 실시형태와 관련되는 해석장치(100)에 의하면, 그러한 기계적인 구조물을 시뮬레이션할 때, 그 기계적인 구조물이 소정의 형상으로 형성되기 전의 단계의 상태를 기술하는 잉곳 입자계(SI)를 생성할 수 있다. 예컨대, 해석장치(100)는 금속의 모재를 기술하는 다결정계를 생성할 수 있다. 해석장치(100)에 있어서 이와 같이 준비된 잉곳 입자계(SI)로부터 소정의 형상을 가지는 입자계(S)를 잘라내어 해석함으로써, 형상적으로 보다 안정된 입자계(S)를 생성할 수 있고, 또한 대상에 맞춘 보다 현실적인 시뮬레이션이 가능하여진다.In the analysis device 100 according to the present embodiment, various ingot particle systems SI can be generated according to relaxation calculation conditions such as the amorphous system 304 shown in FIG. 3 and the polycrystalline system 306 shown in FIG. 4. Can be. Mechanical structures, such as gears, may actually be formed in a predetermined shape from a metal base material by cutting and the like. According to the analysis device 100 according to the present embodiment, when simulating such a mechanical structure, it is possible to generate an ingot particle system (SI) which describes the state before the mechanical structure is formed into a predetermined shape. Can be. For example, the analyzer 100 may generate a polycrystalline system describing a base metal. In the analyzing apparatus 100, the particle system S having a predetermined shape is cut out from the ingot particle system SI prepared in this way and analyzed, whereby a more stable particle system S can be generated. More realistic simulations are possible.

도 8은, 인벌류트의 평기어를 기술하는 도 6에 나타내는 입자계를 2개 사용한 동(動)해석의 결과를 나타내는 모식도이다. 도 8에 있어서의 그레이 스케일은 응력의 크기를 나타낸다. 흑색의 화살표는 시간경과를 나타낸다. 백색의 화살표는, 2개 있는 평기어의 우측이 회전(입력측)하는 것을 나타낸다. 좌측의 기어는 우측의 기어의 회전을 받아 수동적으로 회전한다.FIG. 8: is a schematic diagram which shows the result of the dynamic analysis which used the two particle systems shown in FIG. 6 which describe the spur gear of an involute. The gray scale in FIG. 8 represents the magnitude of the stress. Black arrows indicate time-lapse. White arrows indicate that the right side of the two spur gears rotates (input side). The gear on the left side rotates passively by the rotation of the gear on the right side.

이 결과로부터, 다결정의 입계에서의 응력이 크게 나와 있는 것을 알 수 있다. 이는, 다결정에서는 입계(粒界)를 따른 미끄러짐이 생기기 쉽다고 하는 지견과 합치한다. 따라서, 본 실시형태와 관련되는 해석장치(100)에 의하면, 대상의 피로나 파괴현상을 보다 현실적으로 평가할 수 있다.From this result, it turns out that the stress in the grain boundary of a polycrystal is large. This is consistent with the finding that slippage along grain boundaries is likely to occur in polycrystals. Therefore, according to the analysis apparatus 100 which concerns on this embodiment, the fatigue and fracture | phenomena of an object can be evaluated more realistically.

본 발명자는, MD법에서는 복잡한 형상을 가지는 계를 작성할 필요는 없지만, 향후 RMD법의 적용범위가 넓어짐에 따라, 복잡한 형상을 가지는 계를 작성하는 방법은 중요하여지고 있다고 생각한다. 본 실시형태와 관련되는 해석장치(100)는 복잡한 형상을 가지며 또한 안정적인 계를 자연스러운 형태로 생성할 수 있으므로, 그러한 상황에 보다 적합하게 대응할 수 있다.The present inventors do not need to create a system having a complicated shape in the MD method. However, as the scope of application of the RMD method expands in the future, a method of creating a system having a complicated shape is considered to be important. The analyzing apparatus 100 according to the present embodiment has a complicated shape and can generate a stable system in a natural form, and therefore can respond more appropriately to such a situation.

이상, 실시형태와 관련되는 해석장치(100)의 구성과 동작에 대하여 설명하였다. 이들 실시형태는 예시이며, 그 각 구성요소나 각 처리의 조합에 다양한 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 부분이다.In the above, the structure and operation | movement of the analyzer 100 concerning embodiment were demonstrated. These embodiments are exemplary, and it is a part understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the respective components and the combination of the respective treatments, and that such modifications are also within the scope of the present invention.

100　해석장치,　102　입력장치,　104　출력장치,　110　모델생성부,　112　영역지정부,　120　수치연산부,　130　결과제시부,　140　기억부,　150　전치생성부,　152　규칙계생성부,　154　변경부.100 analysis device, 102 input device, 104 output device, 110 model generation part, 112 area designator, 120 numerical calculation part, 130 result presentation part, 140 memory part, 150 pre-generator part, 152 rule part generation part, 154 change part.

Claims

An analyzer for analyzing an object having a predetermined shape,
A pre-generation unit for generating a system including a plurality of particles,
An area designator for designating the object, the area designator designating an area having the predetermined shape in a system generated by the preposition generator;
Numerical calculation unit for numerically calculating a governing equation governing the motion of each particle in the system describing the object
Analysis device characterized in that it comprises a.

The method according to claim 1,
The preposition generating unit,
A regular system generation unit for generating a system including a plurality of particles arranged regularly,
A changing unit for changing the system generated by the regular system generating unit based on a governing equation governing the motion of each particle of the system
Lt; / RTI >
The area designator designating an area having the predetermined shape in a system changed by the change unit;
Analysis device characterized in that.

The method according to claim 2,
Wherein the change unit changes the system generated by the rule system generation unit so that non-coherence appears.
Analysis device characterized in that.

When simulating a mechanical structure having a predetermined shape, a system including a plurality of particles describing a state of a step before the mechanical structure is formed into the predetermined shape is prepared, and the predetermined shape is prepared from the prepared system. To cut and interpret system with
Simulation method characterized in that.

A computer-readable medium storing a computer program for causing a computer to interpret an object having a predetermined shape,
A function of generating a system including a plurality of particles,
A system for describing the object, the function of designating a region having the predetermined shape in the generated system;
Function to numerically calculate the governing equations governing the motion of each particle in the system describing the object
A computer-readable medium having a computer program stored therein, characterized in that the computer is realized.