(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
数値解析に用いる解析モデルを作成する解析モデル作成装置であって、
膜状の粘着部材のモデルを複数のソリッド要素に分けるソリッド要素定義手段と、
前記複数のソリッド要素の節点を板厚方向に接続するバネ要素を、前記ソリッド要素の節点と対応付けて定義するバネ要素定義手段と、
前記バネ要素毎のバネ定数を、少なくとも該バネ要素と対応する前記節点を含む前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出するバネ定数算出手段と
を有し、
前記バネ定数算出手段は、前記ソリッド要素毎に、前記ソリッド要素の接合面を囲む前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義された複数の前記バネ要素のバネ定数を前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出し、算出したバネ定数を前記ソリッド要素の接合面を囲む前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義された複数の前記バネ要素に分けて割り当て、前記ソリッド要素毎に算出した前記バネ要素毎のバネ定数のうち、重複する前記バネ要素のバネ定数を足し合わせて前記バネ要素毎のバネ定数を決定する解析モデル作成装置。
【請求項２】
コンピュータによって実行される解析モデル作成方法であって、
前記コンピュータが、
膜状の粘着部材のモデルを複数のソリッド要素に分けるソリッド要素定義ステップと、
前記複数のソリッド要素の節点を板厚方向に接続するバネ要素を、前記ソリッド要素の節点と対応付けて定義するバネ要素定義ステップと、
前記バネ要素毎のバネ定数を、少なくとも該バネ要素と対応する前記節点を含む前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出するバネ定数算出ステップと
を実行し、
前記バネ定数算出ステップは、前記ソリッド要素毎に、前記ソリッド要素の接合面を囲む前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義された複数の前記バネ要素のバネ定数を前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出し、算出したバネ定数を前記ソリッド要素の接合面を囲む前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義された複数の前記バネ要素に分けて割り当て、前記ソリッド要素毎に算出した前記バネ要素毎のバネ定数のうち、重複する前記バネ要素のバネ定数を足し合わせて前記バネ要素毎のバネ定数を決定する解析モデル作成方法。
【請求項３】
コンピュータを、
膜状の粘着部材のモデルを複数のソリッド要素に分けるソリッド要素定義手段、
前記複数のソリッド要素の節点を板厚方向に接続するバネ要素を、前記ソリッド要素の節点と対応付けて定義するバネ要素定義手段、
前記バネ要素毎のバネ定数を、少なくとも該バネ要素と対応する前記節点を含む前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出するバネ定数算出手段、
して機能させ、
前記バネ定数算出手段は、前記ソリッド要素毎に、前記ソリッド要素の接合面を囲む前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義された複数の前記バネ要素のバネ定数を前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出し、算出したバネ定数を前記ソリッド要素の接合面を囲む前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義された複数の前記バネ要素に分けて割り当て、前記ソリッド要素毎に算出した前記バネ要素毎のバネ定数のうち、重複する前記バネ要素のバネ定数を足し合わせて前記バネ要素毎のバネ定数を決定する解析モデル作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は数値解析に用いる解析モデルを作成する解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の携帯電子機器は軽薄短小化が進み、ネジ固定による組立構造から両面テープ等の粘着部材を多用した組立構造に変移している。携帯電子機器の設計段階においては数値解析を行い、数値解析結果に基づいて設計条件を求めることが行われる。コンピュータを用いて数値解析を行う数値解析シミュレーションは、解析対象の構造体を複数の領域（要素）に分割した解析モデルを用いて行われる。
【０００３】
従来の解析モデル作成方法には、両面テープのような粘着部材をバネ要素でモデル化することにより、解析モデルを作成するものがあった（例えば特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３５２９号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の解析モデル作成方法では、膜状の粘着部材（両面テープ等）をバネ要素で再現する際、定義するバネ要素の数が少なければ粘着部材の特性を精度良く再現することができず、定義するバネ要素の数が多ければバネ要素の設定作業に多大な工数を必要とするという問題があった。
【０００６】
本発明の一実施形態は、膜状の粘着部材をモデル化する為のバネ要素の設定作業を軽減できる解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、数値解析に用いる解析モデルを作成する解析モデル作成装置であって、膜状の粘着部材のモデルを複数のソリッド要素に分けるソリッド要素定義手段と、前記複数のソリッド要素の節点を板厚方向に接続するバネ要素を、前記ソリッド要素の節点と対応付けて定義するバネ要素定義手段と、前記バネ要素毎のバネ定数を、少なくとも該バネ要素と対応する前記節点を含む前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出するバネ定数算出手段とを有し、前記バネ定数算出手段は、前記ソリッド要素毎に、前記ソリッド要素の接合面を囲む前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義された複数の前記バネ要素のバネ定数を前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出し、算出したバネ定数を前記ソリッド要素の接合面を囲む前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義された複数の前記バネ要素に分けて割り当て、前記ソリッド要素毎に算出した前記バネ要素毎のバネ定数のうち、重複する前記バネ要素のバネ定数を足し合わせて前記バネ要素毎のバネ定数を決定する。
【０００８】
なお、本発明の一実施形態の構成要素、表現又は構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、膜状の粘着部材をモデル化する為のバネ要素の設定作業を軽減できる解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムを提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例の解析モデル作成装置の一例のハードウェア構成図である。
【図２】本実施例の解析モデル作成装置の一例のブロック構成図である。
【図３】本実施例の解析モデル作成装置の処理手順を表した一例のフローチャートである。
【図４】両面テープのメッシュモデルを作成する処理の一例のイメージ図である。
【図５】両面テープのソリッド要素を説明する説明図である。
【図６】ソリッド要素の定義を説明する説明図である。
【図７】ソリッド要素にバネ要素を配置した一例のイメージ図である。
【図８】バネ要素の定義を説明する説明図である。
【図９】両面テープの３点曲げ試験の一例のイメージ図である。
【図１０】バネ定数の算出方法について説明する一例の説明図である。
【図１１】バネ要素が属しているソリッド要素の検索方法について説明する一例の説明図である。
【図１２】ステップＳ５の処理の詳細を表した一例のフローチャート（１／２）である。
【図１３】ステップＳ５の処理の詳細を表した一例のフローチャート（２／２）である。
【図１４】ステップＳ１１で読み込むデータの一例の構成図である。
【図１５】バネ要素の定義を表した一例の説明図である。
【図１６】本実施例の構造シミュレーション装置の一例のブロック構成図である。
【図１７】本実施例の構造シミュレーション装置の処理手順を表した一例のフローチャートである。
【図１８】ＵＩの一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明していく。なお、本実施例における膜状の粘着部材は引き剥がし方向に抵抗力が強く、せん断方向（ずれ方向）に抵抗力が弱い、という特性を有しているものとする。本実施例では膜状の粘着部材の一例として両面テープを例に説明しているが、両面テープに限定するものではない。
【実施例１】
【００１２】
（ハードウェア構成）
図１は本実施例の解析モデル作成装置の一例のハードウェア構成図である。解析モデル作成装置１はスタンドアローンの形態でも、インターネットやＬＡＮ等のネットワーク経由でユーザ端末にデータ通信可能に接続された形態でもよい。
【００１３】
解析モデル作成装置１は、バス１９で相互に接続されている入力装置１１，出力装置１２，ドライブ装置１３，補助記憶装置１４，主記憶装置１５，演算処理装置１６及びインターフェース装置１７を有する。
【００１４】
入力装置１１はキーボードやマウス等である。入力装置１１は、各種信号を入力するために用いられる。出力装置１２はディスプレイ装置等である。出力装置１２は、各種ウインドウやデータ等を表示するために用いられる。インターフェース装置１７は、モデム又はＬＡＮカード等である。インターフェース装置１７は、ネットワークに接続する為に用いられる。
【００１５】
本実施例の解析モデル作成プログラムは、解析モデル作成装置１を制御する各種プログラムの少なくとも一部である。解析モデル作成プログラムは例えば記録媒体１８の配布やネットワークからのダウンロードなどによって提供される。解析モデル作成プログラムを記録した記録媒体１８は、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。
【００１６】
解析モデル作成プログラムを記録した記録媒体１８がドライブ装置１３にセットされると、解析モデル作成プログラムは、記録媒体１８からドライブ装置１３を介して補助記憶装置１４にインストールされる。なお、ネットワークからダウンロードされた解析モデル作成プログラムはインターフェース装置１７を介して、補助記憶装置１４にインストールされる。補助記憶装置１４はインストールされた解析モデル作成プログラムの他、必要なファイル，データ等を格納する。
【００１７】
主記憶装置１５は、解析モデル作成装置１の起動時に補助記憶装置１４から解析モデル作成プログラムを読み出して格納する。演算処理装置１６は主記憶装置１５に格納された解析モデル作成プログラムに従って、後述するような各種処理を実現している。
【００１８】
（ブロック構成）
図２は本実施例の解析モデル作成装置の一例のブロック構成図である。解析モデル作成装置１は、メッシュ作成部２１，要素特性設定部２２，材料条件設定部２３，等価バネ生成部２４，３ＤモデルＤＢ（データベース）３１，要素特性ＤＢ３２，材料ＤＢ３３を有する。
【００１９】
メッシュ作成部２１は、解析対象の構造体の３Ｄモデルデータから解析対象の構造体を複数の領域（要素）に分割したメッシュモデルを作成する。要素特性設定部２２は、要素特性データに基づき、メッシュ作成部２１が分割した要素の特性を設定する。材料条件設定部２３は、材料データに基づき、メッシュ作成部２１が分割した要素の材料条件を設定する。等価バネ生成部２４は、メッシュ作成部２１が分割した要素が両面テープであるときに、分割された要素と等価なバネ要素を生成し、分割された要素を等価なバネ要素に変換する。
【００２０】
例えばユーザは図１８に示すようなユーザインタフェース（ＵＩ）を利用することによりメッシュモデルからバネ要素への変換作業を開始させることができる。図１８はＵＩの一例の説明図である。ユーザは例えば図１８（Ａ）に示すようにマウスドラッグで解析対象のメッシュモデル１００を選択した後、図１８（Ｂ）に示す「バネ要素へ変換」アイコン１０１をクリックすることで、メッシュモデルからバネ要素への変換作業の処理を起動させることができる。
【００２１】
３ＤモデルＤＢ３１は解析対象の構造体の３Ｄモデルデータを格納している。要素特性ＤＢ３２は解析対象の構造体の要素特性データを格納している。材料ＤＢ３３は解析対象の構造体の材料データを格納している。
【００２２】
（処理内容）
図２に示した本実施例の解析モデル作成装置１は、例えば図３に示すフローチャートの手順に従って処理を行う。図３は本実施例の解析モデル作成装置の処理手順を表した一例のフローチャートである。なお、本実施例の解析モデル作成装置１は、解析対象の構造体が両面テープであるときに特有な処理を行う。そこで、ここでは解析対象の構造体が両面テープであるときの処理について説明する。
【００２３】
ステップＳ１に進み、メッシュ作成部２１は３ＤモデルＤＢ３１から両面テープの３Ｄモデルデータを読み出す。メッシュ作成部２１は両面テープの３Ｄモデルデータから例えば図４に示すように両面テープのメッシュモデルを作成する。
【００２４】
図４は両面テープのメッシュモデルを作成する処理の一例のイメージ図である。図４に示すように、メッシュ作成部２１は両面テープの３Ｄモデルデータから両面テープの３Ｄモデル４１を作成する。そして、メッシュ作成部２１は両面テープの３Ｄモデル４１の底面にシェル要素４２を作成する。シェル要素４２は両面テープの３Ｄモデル４１の底面を四角形で分割したものである。メッシュ作成部２１は作成したシェル要素４２を板厚方向へ板厚分だけ押し出すことにより、両面テープのソリッド要素４３を作成する。
【００２５】
図５は両面テープのソリッド要素を説明する説明図である。両面テープのソリッド要素Ｅは上面（接合面）に位置する節点Ｎと底面（接合面）に位置する節点Ｎとで図６のように定義される。図６はソリッド要素の定義を説明する説明図である。
【００２６】
図６に示すように、ソリッド要素Ｅnmは底面に位置する４つの節点ＮnmB，Ｎnm+1B，Ｎn+1m+1B，Ｎn+1mBと上面に位置する４つの節点ＮnmU，Ｎnm+1U，Ｎn+1m+1U，Ｎn+1mUとで定義される。なお、図６では各ソリッド要素の１番目及び５番目の節点，２番目及び６番目の節点，３番目及び７番目の節点，４番目及び８番目の節点のＸ，Ｙ軸方向の位置が同一である。
【００２７】
図３のステップＳ２に進み、要素特性設定部２２は要素特定ＤＢ３２から両面テープの要素特性データを読み出す。要素特性設定部２２は、両面テープの要素特性データに基づいてソリッド要素４３の特性を設定する。
【００２８】
ステップＳ３に進み、材料条件設定部２３は材料ＤＢ３３から両面テープの材料データを読み出す。材料条件設定部２３は、両面テープの材料データに基づいてソリッド要素４３の材料条件として両面テープのヤング率，せん断弾性率などを設定する。
【００２９】
ステップＳ４に進み、等価バネ生成部２４はソリッド要素４３が両面テープであるか否かを判定する。ソリッド要素４３が両面テープである為、等価バネ生成部２４はステップＳ５に進み、後述のようにソリッド要素４３と等価なバネ要素を生成し、ソリッド要素４３を等価なバネ要素に変換する。なお、ソリッド要素４３が両面テープでなければ、等価バネ生成部２４は図３に示すフローチャートの処理を終了する。
【００３０】
ここではステップＳ５の処理について詳細に説明する。等価バネ生成部２４はソリッド要素Ｅを等価なバネ要素ｋに変換する際、図７に示すようにバネ要素ｋを底面に位置する節点Ｎと上面に位置する節点Ｎとの間に配置する。図７はソリッド要素にバネ要素を配置した一例のイメージ図である。
【００３１】
配置されたバネ要素ｋは、接続する底面及び上面に位置する接点Ｎで図８のように定義される。図８はバネ要素の定義を説明する説明図である。図８のバネ要素ｋn+1m+1は、接続される底面に位置する節点Ｎn+1m+1B及び上面に位置する節点Ｎn+1m+1Uで定義される。
【００３２】
配置されたバネ要素ｋのバネ定数は、図９に示すような２枚板５２の張り合わせモデルによる両面テープ５１の３点曲げ試験と、その再現シミュレーションにより同定されたヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇを用いて決定する。図９は両面テープの３点曲げ試験の一例のイメージ図である。
【００３３】
図７に示すように、均等なメッシュサイズで両面テープのソリッド要素４３が作成されていたとしても、バネ要素ｋは反力特性を等価するため、配置場所によって異なるバネ定数を設定しなければならない。図１０はバネ定数の算出方法について説明する一例の説明図である。図１０は図７に示したイメージ図のうちソリッド要素Ｅ11及びＥ12の部分を表している。
【００３４】
バネ定数の算出方法は、バネ要素ｋが両面テープの角に配置されているか、両面テープの辺上に配置されているか、４つのソリッド要素４３に囲まれた位置に配置されているかによって異なる。
【００３５】
例えば両面テープの角に配置されたバネ要素ｋ11は、以下の式（１）によりＺ方向のバネ定数ｋ11zを算出できる。式（１）において、Ｅはヤング率を表す。ＡE11はソリッド要素Ｅ11の節点Ｎ11U、Ｎ12U、Ｎ22U、Ｎ21Uで囲まれる面積を表す。また、ｔは両面テープの厚みを表す。
【００３６】
【数１】
0005464013.tif 000002
【００３７】
また、両面テープの辺上に配置されたバネ要素ｋ12は、以下の式（２）によりＺ方向のバネ定数ｋ12zを算出できる。式（２）において、ＡE12はソリッド要素Ｅ12の節点Ｎ12U、Ｎ13U、Ｎ23U、Ｎ22Uで囲まれる面積を表す。
【００３８】
【数２】
0005464013.tif 000003
【００３９】
また、４つのソリッド要素４３に囲まれた位置に配置されたバネ要素ｋ22は、以下の式（３）によりＺ方向のバネ定数ｋ22zを算出できる。式（３）において、ＡE22はソリッド要素Ｅ22の節点Ｎ22U、Ｎ23U、Ｎ33U、Ｎ32Uで囲まれる面積を表す。ＡE21はソリッド要素Ｅ21の節点Ｎ21U、Ｎ22U、Ｎ32U、Ｎ31Uで囲まれる面積を表す。
【００４０】
【数３】
0005464013.tif 000004
【００４１】
さらに、両面テープの角に配置されたバネ要素ｋ11は、以下の式（４）によりＸ方向のバネ定数ｋ11x，Ｙ方向のバネ定数ｋ11yを算出できる。式（４）において、Ｇはせん断弾性率を表す。
【００４２】
【数４】
0005464013.tif 000005
【００４３】
また、両面テープの辺上に配置されたバネ要素ｋ12は、以下の式（５）によりＸ方向のバネ定数ｋ12x，Ｙ方向のバネ定数ｋ12yを算出できる。
【００４４】
【数５】
0005464013.tif 000006
【００４５】
また、４つのソリッド要素４３に囲まれた位置に配置されたバネ要素ｋ22は、以下の式（６）によりＸ方向のバネ定数ｋ22x，Ｙ方向のバネ定数ｋ22yを算出できる。
【００４６】
【数６】
0005464013.tif 000007
【００４７】
上記式（１）〜（６）は面積比で各バネ要素ｋにヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇを割り当てている。例えばソリッド要素Ｅ11はＡE11を４分の１に分け、ＡE11／４を４つのバネ要素ｋ11、ｋ12、ｋ22、ｋ21に割り当てている。
【００４８】
両面テープの角に配置されたバネ要素ｋ11はソリッド要素Ｅ11に属しているため、ＡE11／４として図１０の斜線部分が割り当てられている。よって、バネ要素ｋ11はソリッド要素Ｅ11のヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇの４分の１が割り当てられる。
【００４９】
両面テープの辺上に配置されたバネ要素ｋ12はソリッド要素Ｅ11，Ｅ12に属しているため、（ＡE11＋ＡE12）／４が割り当てられている。よって、バネ要素ｋ12は、ソリッド要素Ｅ11のヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇの４分の１と、ソリッド要素Ｅ12のヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇの４分の１とが割り当てられる。
【００５０】
また、４つのソリッド要素Ｅ11，Ｅ12，Ｅ22，Ｅ21に囲まれた位置に配置されたバネ要素ｋ22はソリッド要素Ｅ11，Ｅ12，Ｅ22，Ｅ21に属しているため、（ＡE11＋ＡE12＋ＡE22＋ＡE21）／４が割り当てられている。よって、バネ要素ｋ22はソリッド要素Ｅ11のヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇの４分の１と、ソリッド要素Ｅ12のヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇの４分の１と、ソリッド要素Ｅ22のヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇの４分の１と、ソリッド要素Ｅ21のヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇの４分の１とが割り当てられる。
【００５１】
このように、上記のバネ定数の算出方法は、それぞれのバネ要素ｋがどのソリッド要素Ｅに属しているのか、言い換えれば幾つのソリッド要素Ｅに属しているのかを調べなければバネ定数を算出できない。
【００５２】
例えば等価バネ生成部２４は図１１に示すソリッド要素Ｅの定義の場合、破線に示した５番目から８番目の節点から、バネ定数を算出するバネ要素ｋが接続されている上面に位置する節点の数を検索する。検索された節点の数が１つであれば、等価バネ生成部２４はバネ定数を算出するバネ要素ｋが両面テープの角に配置されていると判断する。検索された節点の数が２つであれば、等価バネ生成部２４はバネ定数を算出するバネ要素ｋが両面テープの辺上に配置されていると判断する。検索された節点の数が４つであれば、等価バネ生成部２４はバネ定数を算出するバネ要素ｋが４つのソリッド要素４３に囲まれた位置に配置されていると判断する。
【００５３】
図１２，図１３はステップＳ５の処理の詳細を表した一例のフローチャートである。ステップＳ１１に進み、等価バネ生成部２４はソリッド要素Ｅ11のデータを読み込む。図１４はステップＳ１１で読み込むデータの一例の構成図である。図１４に示すデータにはソリッド要素Ｅ11を定義する８つの節点，ヤング率Ｅ及びせん断弾性率Ｇが含まれる。
【００５４】
ステップＳ１２に進み、等価バネ生成部２４はステップＳ１１で読み込んだデータから１番目の節点Ｎ11Bと５番目の節点Ｎ11Uとで１番目のバネ要素ｋ11を定義する。ステップＳ１３に進み、等価バネ生成部２４はステップＳ１２と同様、ステップＳ１１で読み込んだデータから２番目の節点Ｎ12Bと６番目の節点Ｎ12Uとで２番目のバネ要素ｋ12を定義する。
【００５５】
等価バネ生成部２４は、ステップＳ１１で読み込んだデータから３番目の節点Ｎ22Bと７番目の節点Ｎ22Uとで３番目のバネ要素ｋ22を定義する。また、等価バネ生成部２４はステップＳ１１で読み込んだデータから４番目の節点Ｎ21Bと８番目の節点Ｎ21Uとで４番目のバネ要素ｋ21を定義する。
【００５６】
ステップＳ１４に進み、等価バネ生成部２４は節点Ｎ11B、Ｎ12B、Ｎ22B、Ｎ21Bで囲まれたソリッド要素Ｅ11の接合面積ＡE11を算出する。ステップＳ１５に進み、等価バネ生成部２４は両面テープの板厚ｔを節点Ｎ11Bと節点Ｎ11Uとの距離から求める。ステップＳ１６に進み、等価バネ生成部２４はソリッド要素Ｅ11における１節点あたりのＸ方向及びＹ方向のバネ定数（等価バネ定数）を下記の式（７）から算出する。
【００５７】
【数７】
0005464013.tif 000008
【００５８】
ステップＳ１７に進み、等価バネ生成部２４はソリッド要素Ｅ11における１節点あたりのＺ方向のバネ定数（等価バネ定数）を下記の式（８）から算出する。
【００５９】
【数８】
0005464013.tif 000009
【００６０】
ステップＳ１８に進み、等価バネ生成部２４はソリッド要素Ｅ11を元に生成されたバネ要素（等価バネ要素）ｋ11、ｋ12、ｋ22、ｋ21の図１５に示すようなＸ，Ｙ及びＺ方向のバネ定数データへ、算出したバネ定数の値を格納する。図１５はバネ要素の定義を表した一例の説明図である。
【００６１】
図１５に示すように、バネ要素ｋ11、ｋ12、ｋ22、ｋ21は接続される底面及び上面の節点と、バネ定数を定義するためのバネ要素特性Ｐｋnmから定義される。バネ要素特性ＰｋnmはＸ，Ｙ及びＺ方向のバネ定数ｋx，ｋy，ｋzから定義される。
【００６２】
ステップＳ１９に進み、等価バネ生成部２４は次のソリッド要素Ｅnmのデータを読み込む。ステップＳ２０に進み、等価バネ生成部２４はＮ番目の節点ＮnBが既に現れた節点番号であるか否かを判定する。Ｎ番目の節点ＮnBが既に現れた節点番号であれば、等価バネ生成部２４はステップＳ２１に進み、節点Ｎnで定義されたバネ定数データｋNnをロードする。なお、Ｎ番目の節点ＮnBが既に現れた節点番号でなければ、等価バネ生成部２４はステップＳ２２に進み、節点ＮnBと節点ＮnUとでバネ要素ｋnを定義する。
【００６３】
ステップＳ２３に進み、等価バネ生成部２４はソリッド要素Ｅnmの接合面積ＡEnmを算出する。ステップＳ２４に進み、等価バネ生成部２４はソリッド要素Ｅnmにおける１節点あたりのＸ，Ｙ及びＺ方向のバネ定数（等価バネ定数）をステップＳ１６，Ｓ１７と同様に求める。ステップＳ２５に進み、等価バネ生成部２４はソリッド要素Ｅnmの各節点へ配置されたバネ要素（等価バネ要素）ｋ1〜ｋnの図１５に示すようなＸ，Ｙ及びＺ方向のバネ定数データへ、ソリッド要素Ｅnmから算出したバネ定数の値を足し合わせる。
【００６４】
なお、ステップＳ２０〜Ｓ２５の処理はｎの値を１〜４まで変化させて４回、繰り返される。ステップＳ２０〜Ｓ２５の処理が４回、繰り返されたあと、等価バネ生成部２４はステップＳ２６に進み、全てのソリッド要素Ｅnmのデータを読み込み済みか否か、言い換えれば全てのソリッド要素Ｅnmのデータが処理済みか否かを判定する。
【００６５】
全てのソリッド要素Ｅnmのデータを読み込み済みでなければ、等価バネ生成部２４はステップＳ１９に戻り処理を繰り返す。全てのソリッド要素Ｅnmのデータを読み込み済みであれば、等価バネ生成部２４は図１２及び図１３に示すフローチャートの処理を終了する。
【００６６】
以上、本実施例の解析モデル作成装置１は、両面テープのソリッド要素，ヤング率及びせん断弾性率を元に、自動的に等価バネ要素を生成できる。また、本実施例の解析モデル作成装置１は両面テープのソリッド要素４３と等価なバネ要素を生成し、ソリッド要素４３を等価なバネ要素に自動変換できる。結果として、本実施例の解析モデル作成装置１によれば、両面テープをモデル化する為のバネ要素の設定作業を軽減できる。
【００６７】
なお、本実施例ではソリッド要素４３を構成する節点を利用しているが、両面テープのソリッド要素４３のメッシュサイズが均等な場合、ソリッド要素４３の自由表面上側の重心位置と自由表面下側の重心位置とに新たな節点を生成し、新たに生成した節点間にバネ要素を定義するようにしてもよい。
【００６８】
新たに生成した節点間にバネ要素を定義すると、本実施例の解析モデル作成装置１は全てのバネ要素のバネ定数を一定にすることができ、解析モデルの定義を簡略化することができる。
【００６９】
（他の処理内容）
本実施例の解析モデル作成装置１は例えば構造（強度）シミュレーション装置の一機能として含ませることができる。以下では、本実施例の解析モデル作成装置１の機能を含む構造シミュレーション装置について説明する。なお、解析モデル作成装置１と重複する説明は適宜省略する。
【００７０】
（ブロック構成）
本実施例の構造シミュレーション装置のハードウェア構造図は上記した解析モデル作成装置１と同様であるため、説明を省略する。図１６は本実施例の構造シミュレーション装置の一例のブロック構成図である。構造シミュレーション装置６０は、メッシュ作成部２１，要素特性設定部２２，材料条件設定部２３，等価バネ生成部２４，３ＤモデルＤＢ３１，要素特性ＤＢ３２，材料ＤＢ３３，拘束条件設定部６１，荷重条件設定部６２，計算実行部６３，結果評価部６４，結果出力部６５，荷重条件ＤＢ７１を有する。
【００７１】
なお、メッシュ作成部２１，要素特性設定部２２，材料条件設定部２３，等価バネ生成部２４，３ＤモデルＤＢ３１，要素特性ＤＢ３２，材料ＤＢ３３は、解析モデル作成装置１と同様であるため、説明を省略する。
【００７２】
拘束条件設定部６１は、解析対象の構造体の拘束条件を設定する。荷重条件設定部６２は、解析対象の構造体に加える荷重条件を設定する。計算実行部６３は、上記のように作成されたメッシュモデル，上記のように設定された特性，材料条件，等価なバネ要素，拘束条件，荷重条件を利用して構造シミュレーションを行う。結果評価部６４は、計算実行部６３が行った構造シミュレーションの結果を評価する。結果出力部６５は、結果評価部６４が評価した構造シミュレーションの結果を出力する。荷重条件ＤＢ７１は解析対象の構造体に加える荷重条件データを格納している。
【００７３】
（処理内容）
図１６に示した本実施例の構造シミュレーション装置６０は、例えば図１７に示したフローチャートの手順に従って処理を行う。図１７は本実施例の構造シミュレーション装置の処理手順を表した一例のフローチャートである。
【００７４】
なお、本実施例の構造シミュレーション装置６０は、解析対象の構造体が両面テープであるときに特有な処理を行う。そこで、ここでは解析対象の構造体が両面テープであるときの処理について説明する。また、ステップＳ３１〜Ｓ３５の処理は解析モデル作成装置１のステップＳ１〜Ｓ５の処理と同様であるため、説明を省略する。
【００７５】
ステップＳ３１〜Ｓ３５の処理後、ステップＳ３６に進み、拘束条件設定部６１は材料ＤＢ３３から両面テープの材料データを読み出す。拘束条件設定部６１は、両面テープの材料データに基づいてソリッド要素４３の拘束条件を設定する。
【００７６】
ステップＳ３７に進み、荷重条件設定部６２は荷重条件ＤＢ７１から解析対象の構造体への荷重条件データを読み出す。荷重条件設定部６２は、解析対象の構造体への荷重条件データに基づいて解析対象の構造体に加える荷重条件を設定する。
【００７７】
ステップＳ３８に進み、計算実行部６３は上記のように設定された特性，材料条件，等価なバネ要素，拘束条件，荷重条件を利用して構造シミュレーションを行う。ステップＳ３９に進み、結果評価部６４はステップＳ３８で行った構造シミュレーションの結果を評価する。そして、ステップＳ４０に進み、結果出力部６５はステップＳ３９で評価した構造シミュレーションの結果を出力する。
【００７８】
以上、本実施例の構造シミュレーション装置６０は解析対象の構造体に両面テープが含まれていても、両面テープのソリッド要素を等価なバネ要素に自動変換できるので、両面テープをモデル化する為のバネ要素の設定作業を軽減できる。結果として、本実施例の構造シミュレーション装置６０によれば、解析対象の構造体に両面テープが含まれていたとしても、解析対象の構造体の構造シミュレーションを容易に行うことができる。
【００７９】
（まとめ）
例えば携帯電話等の携帯電子機器の場合は、現在、４０００ｍｍ2程度の両面テープが使用されている。携帯電話等の携帯電子機器で使用されている両面テープを等価なバネ要素で再現する場合は約５０００本のバネ要素の設定作業が必要となる。約５０００本のバネ要素の設定作業を実施すると、手作業では７〜８時間程度の工数を必要とする。本実施例の解析モデル作成装置１では約５０００本のバネ要素の設定作業を僅か１０分ほどでミス無く設定できる。
【００８０】
本実施例では、解析モデル作成装置１，構造シミュレーション装置６０を例として説明したが、解析モデル作成装置１，構造シミュレーション装置６０に限るものでなく、解析モデルを作成する他の装置へ適用してもよい。また、本実施例による解析モデル作成方法はＷＥＢサービス等によっても実現可能である。さらに、本実施例による解析モデル作成プログラムはパッケージソフト，ダウンロード等によって提供可能である。解析モデル作成プログラムはバッチファイル等によって実現されるものであってもよい。
【００８１】
本発明は、以下に記載する付記のような構成が考えられる。
（付記１）
数値解析に用いる解析モデルを作成する解析モデル作成装置であって、
膜状の粘着部材のモデルを複数のソリッド要素に分けるソリッド要素定義手段と、
前記複数のソリッド要素の節点を板厚方向に接続するバネ要素を、前記ソリッド要素の節点と対応付けて定義するバネ要素定義手段と、
前記バネ要素毎のバネ定数を、少なくとも該バネ要素と対応する前記節点を含む前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出するバネ定数算出手段と
を有する解析モデル作成装置。
（付記２）
前記バネ定数算出手段は、前記ソリッド要素毎に、前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義されている前記バネ要素のバネ定数を算出し、前記ソリッド要素毎に算出した前記バネ要素毎のバネ定数のうち、重複する前記バネ要素のバネ定数を足し合わせて前記バネ要素毎のバネ定数を決定する付記１記載の解析モデル作成装置。
（付記３）
前記バネ定数算出手段は、前記ソリッド要素の接合面を囲む前記ソリッド要素の節点と対応付けられて定義された複数の前記バネ要素に、前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出したバネ定数を分けて割り当てる付記１又は２記載の解析モデル作成装置。
（付記４）
作成した解析モデルを用いて構造シミュレーションを行う構造シミュレーション装置であって、
膜状の粘着部材のモデルを複数のソリッド要素に分けるソリッド要素定義手段と、
前記複数のソリッド要素の節点を板厚方向に接続するバネ要素を、前記ソリッド要素の節点と対応付けて定義するバネ要素定義手段と、
前記バネ要素毎のバネ定数を、少なくとも該バネ要素と対応する前記節点を含む前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出するバネ定数算出手段と
前記ソリッド要素を前記バネ要素に変換し、前記膜状の粘着部材のモデルを含む解析対象の構造体の構造シミュレーションを行うシミュレーション手段と
を有する構造シミュレーション装置。
（付記５）
コンピュータによって実行される解析モデル作成方法であって、
前記コンピュータが、
膜状の粘着部材のモデルを複数のソリッド要素に分けるソリッド要素定義ステップと、
前記複数のソリッド要素の節点を板厚方向に接続するバネ要素を、前記ソリッド要素の節点と対応付けて定義するバネ要素定義ステップと、
前記バネ要素毎のバネ定数を、少なくとも該バネ要素と対応する前記節点を含む前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出するバネ定数算出ステップと
を実行する解析モデル作成方法。
（付記６）
コンピュータを、
膜状の粘着部材のモデルを複数のソリッド要素に分けるソリッド要素定義手段と、
前記複数のソリッド要素の節点を板厚方向に接続するバネ要素を、前記ソリッド要素の節点と対応付けて定義するバネ要素定義手段と、
前記バネ要素毎のバネ定数を、少なくとも該バネ要素と対応する前記節点を含む前記ソリッド要素の接合面積，前記粘着部材のヤング率及びせん断弾性率，前記要素の板厚から算出するバネ定数算出手段と
して機能させるための解析モデル作成プログラム。
【００８２】
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１    解析モデル作成装置
１１    入力装置
１２    出力装置
１３    ドライブ装置
１４    補助記憶装置
１５    主記憶装置
１６    演算処理装置
１７    インターフェース装置
１８    記録媒体
１９    バス
２１    メッシュ作成部
２２    要素特性設定部
２３    材料条件設定部
２４    等価バネ生成部
３１    ３ＤモデルＤＢ（データベース）
３２    要素特性ＤＢ
３３    材料ＤＢ
５１    両面テープ
５２    ２枚板
６１    拘束条件設定部
６２    荷重条件設定部
６３    計算実行部
６４    結果評価部
６５    結果出力部
７１    荷重条件ＤＢ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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