(57)【要約】  複合部材の荷重容量を分析するためのシステムおよびコンピュータプログラムプロダクトが提供される。このシステムは、構造部材の構成および荷重条件に特有のモデルデータ、および構造部材の材料の材料特性に特有の材料データを受けるための装置またはモジュールを含む。モデルデータが分析されて、構造部材の複数のノードについてのひずみテンソルを含む分析データが生成される。構造部材の材料を表わす臨界ひずみ不変量値を含む、強調された分析データが生成される。強調された分析データは、ひずみ不変量破損則に従ってさらに分析され、構造部材の損傷の不安定さをもたらす荷重条件、ならびに不安定の進行の可能性のある場所、方向、および／または経路を表わす結果データが生成される。
2009515257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合部材の荷重容量を分析するためのシステムであって、
ユーザからモデルデータを受けるための入力／出力モジュールと、
前記入力／出力モジュールを介してインターフェイスを与え、前記入力／出力モジュールから前記モデルデータを受けるように構成されたモデル発生器モジュールと、
複数の複合材料についての材料特性の少なくとも１つのデータベースを含むデータベースモジュールと、
前記モデル発生器モジュールから前記モデルデータを受け、前記データベースモジュールから対応する材料特性データを検索するように構成された材料ハンドラモジュールと、
前記材料ハンドラモジュールからの前記材料特性データに従って前記モデルデータの有限要素解析を行なって、複合部材のガウス点についての一組のひずみテンソルを含む、前記複合部材を表わす均質化分析データを生成する分析モジュールと、
前記均質化分析データを受け、強調された分析データを生成するように構成されたマイクロメカニカル強調分析パッケージモジュールとを備え、前記強調された分析データは、前記複合部材についての破損条件に特有の強調された一組のひずみテンソルを含み、
前記強調された分析データを受け、分析のひずみ不変量破損則を用いて、前記複合部材内の損傷の不安定さをもたらす荷重条件を表わす結果データを生成するように構成されたＳＩＦＴ分析モジュールを備える、システム。
【請求項２】
前記複合部材の材料の変動および前記複合部材の外形構成の変動からなる群のうち１つまたはそれ以上のために確率的に起こる可能性のある、前記結果データの少なくとも１つの変動を判断するように構成された確率的モジュールをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＳＩＦＴ分析モジュールは、前記不安定の進行の可能性のある方向および経路からなる群のうち少なくとも１つを備える結果データを生成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記材料ハンドラモジュールは、前記複合部材の前記複合材料についての少なくとも１つの繊維相臨界ひずみ不変量を与えるように構成されており、
前記分析モジュール、前記マイクロメカニカル強調分析パッケージモジュール、および前記ＳＩＦＴ分析モジュールは、異なる予め定められた荷重について以下のステップを繰り返すことによって、最大保持エネルギに対応する臨界荷重を計算するように構成されており、前記以下のステップは、
前記複合部材の前記複合材料についての複数のマトリクス相ひずみ不変量値を決定するステップを含み、各マトリクス相ひずみ不変量値は、前記複合部材に対する予め定められた荷重による、前記複合部材の前記マトリクス相の複数のガウス点のうちの１つのひずみ条件に対応し、
前記複合部材の前記複合材料についての複数の繊維相ひずみ不変量値を決定するステップを含み、各繊維相ひずみ不変量値は、前記複合部材に対する前記予め定められた荷重による、前記複合部材の前記繊維相の複数のガウス点のうちの１つのひずみ条件に対応し、
前記予め定められた荷重についての各ガウス点の臨界を同定するため、各マトリクス相ひずみ不変量値をマトリクス相臨界ひずみ不変量と比較し、各繊維相ひずみ不変量値を前記繊維相臨界ひずみ不変量と比較するステップと、
前記予め定められた荷重についての総ひずみエネルギの分割を決定するステップとを備え、前記総ひずみエネルギは、前記ガウス点の前記臨界に従って保持エネルギと分散エネルギとに分割される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＳＩＦＴ分析モジュールは、各臨界ガウス点に関連付けられたひずみエネルギを分
散エネルギとして、各非臨界ガウス点に関連付けられたひずみエネルギを保持エネルギとして分割することによって前記総ひずみエネルギの前記分割を決定するように構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＳＩＦＴ分析モジュールは、前記複合部材の薄層特性に基づいた暗示的な損傷汎関数に従って最大エネルギ保持力を決定することによって前記臨界荷重を計算するように構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＳＩＦＴ分析モジュールは、構造部材の保持エネルギの前記構造部材の総内部ひずみエネルギに対する比に従って損傷汎関数を判断することによって前記臨界荷重を計算するように構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記システムは、計算された前記荷重容量に従って前記複合部材の寸法を調整するために前記モデルデータを調整するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記データベースモジュールは複数のデータベースを含み、前記データベースの少なくとも１つは、時間の経過、湿度に晒されること、温度に晒されること、および物理的荷重からなる群のうち少なくとも１つによる前記材料特性の変動を表わす加速寿命材料情報を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
複合部材の荷重容量を分析するためのコンピュータプログラムプロダクトであって、コンピュータ読取可能なプログラムコード部を内部に格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体を備え、前記コンピュータ読取可能なプログラムコード部は
モデルデータおよび材料データを受けるための第１の実行可能部を備え、前記モデルデータは構造部材の構成および荷重条件に特有であり、前記材料データは前記構造部材の材料の材料特性に特有であり、前記コンピュータ読取可能なプログラムコード部はさらに、
前記モデルデータを分析し、前記構造部材の複数のノードについてのひずみテンソルを含む分析データを生成するための第２の実行可能部と、
前記構造部材の材料を表わす臨界ひずみ不変量値を含む強調された分析データを生成するための第３の実行可能部と、
前記強調された分析データを分析して、前記構造部材内の損傷の不安定さをもたらす荷重条件および前記不安定の可能性のある場所を表わす結果データを生成するための第４の実行可能部とを含む、コンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１１】
前記結果データの確率的分析を行って、前記構造部材の材料および前記構造部材の外形構成からなる群のうち少なくとも１つの確率的に可能性のある変動による前記結果データの変動を決定するための第５の実行可能部をさらに備える、請求項１０に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１２】
前記第４の実行可能部は、前記不安定の進行の可能性のある方向および経路からなる群のうち少なくとも１つを備える結果データを生成するように構成されている、請求項１０に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１３】
前記第２、第３、および第４の実行可能部は以下のステップを行うように構成されており、前記以下のステップは、
前記複合部材の複合材料についての少なくとも１つのマトリクス相臨界ひずみ不変量を与えるステップと、
前記複合部材の前記複合材料についての少なくとも１つの繊維相臨界ひずみ不変量を与えるステップと、
前記複合部材の前記複合材料についての複数のマトリクス相ひずみ不変量値を決定する
ステップとを含み、各マトリクス相ひずみ不変量値は、前記複合部材に対する予め定められた荷重による、前記複合部材の前記マトリクス相の複数のガウス点のうちの１つのひずみ条件に対応し、
前記複合部材の前記複合材料についての複数の繊維相ひずみ不変量値を決定するステップを含み、各繊維相ひずみ不変量値は、前記複合部材に対する前記予め定められた荷重による、前記複合部材の前記繊維相の複数のガウス点のうちの１つのひずみ条件に対応し、
前記予め定められた荷重についての各ガウス点の臨界を同定するため、各マトリクス相ひずみ不変量値をマトリクス相臨界ひずみ不変量と比較し、各繊維相ひずみ不変量値を前記繊維相臨界ひずみ不変量と比較するステップと、
前記予め定められた荷重についての総ひずみエネルギの分割を決定するステップとを含み、前記総ひずみエネルギは、前記ガウス点の前記臨界に従って保持エネルギと分散エネルギとに分割され、
増加する予め定められた荷重について前記決定するステップおよび前記比較するステップを繰返し、最大保持エネルギに対応する臨界荷重を計算するステップを含む、請求項１０に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１４】
前記分割を決定するステップは、各臨界ガウス点に関連付けられたひずみエネルギを分散エネルギとして、各非臨界ガウス点に関連付けられたひずみエネルギを保持エネルギとして分割するステップを含む、請求項１３に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１５】
前記臨界荷重を計算するステップは、前記複合部材の薄層特性に基づいた暗示的な損傷汎関数に従って最大エネルギ保持を決定するステップを含む、請求項１３に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１６】
前記計算するステップは、構造部材の保持エネルギの前記構造部材の総内部ひずみエネルギに対する比に従って損傷汎関数を決定するステップを含む、請求項１３に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１７】
計算された前記荷重容量に従って前記複合部材の寸法を調整するための第５の実行可能部をさらに備える、請求項１０に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１８】
前記第１の実行可能部は、時間の経過、湿度に晒されること、温度に晒されること、および物理的荷重からなる群のうち少なくとも１つによる前記材料特性の変動を表わす加速寿命材料情報を受けるように構成されている、請求項１０に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
この発明は一般に、たとえば１つまたはそれ以上の予め定められた荷重についてのひずみエネルギの分割およびガウス点ひずみの臨界に従って、複合部材の臨界荷重を定めることなどによって、予め定められた荷重容量を有する構造部材を分析および／または製造するためのシステムおよびコンピュータプログラムプロダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
複合構造部材が典型的に示す材料特性は、従来の技術による破損分析を困難にする。たとえば、多くの複合材料は、ひびが入るかまたはそうでなければ破損する前にほとんど変形を示さない。したがって、複合部材のひびが進展するか、またはそうでなければ破損し始める前に、応力に起因する変形に基づいて部材の破損点を正確に予測することは困難であり得る。特に、繊維強化複合材料の異方性、および同一の構造部品内での複数の材料の使用に関連付けられた複雑さのため、経験的技術に基づいた予測が一般に必要となる。それらの方策は、正確な予測を行なうために、同一の、または実質的に同様の構造部品の広範な試験を必要とする。したがって、典型的には設計および製造後に複合部材を試験して臨界荷重容量を決定または実証する。そのような試験は高額で時間がかかるので、評価され得る特定の部材についての代替的な設計の数が制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、構造部材を分析および製造して、過度の破壊試験を必要とせずに部材の荷重容量を決定する改良されたシステムおよびコンピュータプログラムプロダクトが必要である。このシステムおよびコンピュータプログラムプロダクトは、重量および製造コストを低減するかまたは最小限に抑えつつ複合構造部材が少なくとも最小荷重に耐えるように設計され得るよう、部材を分析可能であるべきであり、部材の正確な評価を提供すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の要約
システムおよびコンピュータプログラムプロダクトは、複合部材の荷重容量を分析する。たとえば、このシステムは、コンピュータ読取可能なプログラムコード部を内部に格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体を含むコンピュータプログラムプロダクトで実現され得る。１つの実施例によると、コンピュータ読取可能なプログラムコード部は、モデルデータおよび材料データを受けるための第１の実行可能部を含む。モデルデータは構造部材の構成および荷重条件に特有であり、材料データは構造部材の材料の材料特性に特有である。第２の実行可能部は、モデルデータを分析し、構造部材の複数のノードについてのひずみテンソルを含む分析データを生成する。第３の実行可能部は、構造部材の材料を表わす臨界ひずみ不変量値を含む強調された分析データを生成する。第４の実行可能部は、強調された分析データを分析して、構造部材内の損傷の不安定さをもたらす荷重条件、ならびに不安定の可能性のある場所および方向を表わす結果データを生成する。
【０００５】
たとえば、マトリクス相および繊維相を有する複合構造部材について、第２、第３、および第４の実行可能部は、複合部材の複合材料についての少なくとも１つのマトリクス相臨界ゆがみひずみ不変量を与え、複合部材の複合材料についての少なくとも１つの繊維相臨界ゆがみひずみ不変量を与え、かつ複合部材の複合材料についての少なくとも１つのマ
トリクス相臨界膨張度ひずみ不変量を決定するように構成され得る。各マトリクス相ひずみ不変量値は、複合部材に対する予め定められた荷重による、複合部材のマトリクス相の複数のガウス点のうちの１つのひずみ条件に対応する。実行可能部はまた、各々が複合部材に対する予め定められた荷重による、複合部材の複合材料の複数のガウス点のうちの１つのひずみ条件に対応する複合部材の複合材料についての複数のひずみ不変量値も決定し得る。実行可能部は、予め定められた荷重についての各ガウス点の臨界を同定するため、各マトリクスおよび繊維相ひずみ不変量値を、対応するマトリクスまたは繊維相臨界ひずみ不変量と比較し得る。したがって、コンピュータ読取可能なプログラムの部分は、予め定められた荷重についての総ひずみエネルギの分割を決定し得、総ひずみエネルギは、ガウス点の臨界に従って保持エネルギと分散エネルギとに分割される。たとえば、各臨界ガウス点に関連付けられたひずみエネルギは分散エネルギとして分割され得、各非臨界ガウス点に関連付けられたひずみエネルギは保持エネルギとして分割され得る。
【０００６】
さらに、これらの部分は、増加し続ける荷重などの異なる予め定められた荷重についてこれらの動作を繰返すことにより、特定の適用例には受け入れ不可能と考えられる損傷に対応する臨界荷重(損傷の不安定さの始まり）、すなわち保持され得る最大エネルギを計算するように構成され得る。たとえば、臨界荷重は、複合部材の薄層特性に基づいた暗示的な損傷汎関数に従って最大エネルギ保持量を決定することによって計算され得る。
【０００７】
本発明の１つの局面によると、結果データの確率的分析を行って、構造部材の材料および／または構造部材の外形構成の１つまたはそれ以上の確率的に可能性のある変動による結果データの変動を決定するための、追加の実行可能部も設けられ得る。複合部材の反復分析が自動的に行われ得るように、計算された荷重容量に従って、部材の寸法などの属性を調整するための追加の実行可能部も設けられ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の上述および他の利点および特徴、ならびにそれらが達成される態様は、添付の図面と関連して読まれる本発明の以下の詳細な説明を考慮すると、より容易に明らかになるであろう。添付の図面は好ましい例示的な実施例を図示しており、必ずしも同じ割合で描かれていない。
【０００９】
発明の詳細な説明
本発明の実施例のすべてではないがいくつかが示される添付の図面を参照して、この発明を以下により十分に説明する。この発明は多くの異なる形態で具体化され得、本明細書中で述べられる実施例に限定されるとして解釈されるべきではない。むしろこれらの実施例は、この開示が網羅的で完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように与えられる。全体を通して同様の番号は同様の要素を示す。
【００１０】
図面、特に図１を参照して、この発明の１つの実施例に係る複合材料で形成される構造部材１０が示される。特に、部材１０の複合材料は繊維相およびマトリクス相を含む。繊維相は複数の繊維強化部材１２（このうち３つが、図１の部材１０に沿って長手方向に延在する破線で図示される）によって規定され、マトリクス相は、繊維強化部材１２が配置されるマトリクス材料１４によって規定される。たとえば、構造部材１０は、所望の構成に配置され、固められ、硬化される複数の細長いテープ（または「トウ」）で形成され得る。強化部材１２は、繊維ガラス、金属、鉱物、導電性または非導電性グラファイトまたは炭素、ナイロン、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー社（E.
I. du Pont de Nemours and Company）の登録商標であるケブラー（登録商標）などのアラミドなどの材料で形成される個別の繊維、ストランド、編物、織マットまたは不織マットとして配置され得る。強化部材１２が配置されるマトリクス相１４は、熱可塑性または熱硬化性ポリマー樹脂などのさまざまな材料を含み得る。例示的な熱硬化性樹脂は、アリ
ル、アルキドポリエステル、ビスマレイミド（ＢＭＩ）、エポキシ、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリ尿素−ホルムアルデヒド、シアン酸エステル、およびビニールエステル樹脂を含む。例示的な熱可塑性樹脂は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、およびポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロメチルビニルエーテル（ＭＦＡ）を含むフッ素樹脂；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ（登録商標）、イギリスのLancashire Thorntons Cleveleysのビクトレックス社（Victrex PLC Corporation）の登録商標）を含むケトン系樹脂；ナイロン６／６、３０％ガラス繊維などのポリアミド；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）；ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）；ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびポリ（フェニレンテレフタレート）を含むポリエステル熱可塑性樹脂；ポリスルホン（ＰＳＵ）；ポリ（フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）を含む。
【００１１】
構造部材１０は臨界荷重容量を特徴とする。すなわち、臨界荷重とは、それより下では部材１０の各部分が損傷の不安定さまたは破損を被らずにすむものである。臨界荷重は、部材を形成する材料などの要因に依存する。たとえば、図１に示されるような複合構造部材の場合、臨界荷重は、繊維およびマトリクス材料の種類、繊維およびマトリクス相の相対量、マトリクス相内の繊維相の構成、複合部材の寸法および構成、加えられる荷重の種類、部材が晒される他の条件などによって定められる。複合構造部材は、その動作または使用中に予想される複合部材の実際の荷重に従って、予め定められた臨界荷重容量を達成するように設計および製造され得る。この点について、この発明によると、部材が破壊することなく臨界荷重容量を分析的に判断することができる。たとえば、部材の臨界荷重容量を、その後の部材の破壊試験が減るまたは無くなるように、この複合部材の製造前に判断することができる。
【００１２】
臨界荷重容量は、エネルギを保持するための部材の容量に従って、およびひずみ不変量破損則（本明細書中では「ＳＩＦＴ」と称する）を用いることによって判断され得る。ＳＩＦＴはさらに、２００４年４月１９〜２２日、カリフォルニア州パームスプリングス、第４５回ＡＩＡＡ／ＡＳＭＥ／ＡＳＣ構造および構造力学、材料工学学会（Structures, Structural Dynamics & Materials Conference）、ＡＩＡＡ−２００４−１７８８、Jonathan H. Gosseによる「複合構造内の損傷開始後環境を測定するための損傷汎関数方法（A
Damage Functional Methodology for Assessing Post-Damage Initiation Environments
in Composite Structure）」に説明されている。この文献に説明されているように、ＳＩＦＴは、複合材料および接合組品内の損傷の開始を分析するのに使用され得、連続積層物、構造外形、荷重および境界条件などのさまざまな構成に適用され得る。特に、ＳＩＦＴを用いて、構造部材の形状の変化（「ゆがみ」）および／または構造部材の体積の変化（「膨張度」）によって誘発または示される損傷開始を分析することができる。この点について、ＳＩＦＴは構造部材のマトリクスおよび繊維のゆがみおよび膨張を考察している。
【００１３】
構造部材内の損傷開始は典型的に、繊維およびマトリクス相の各々に関連付けられた臨界ひずみ不変量、すなわち構造部材の材料に特有の臨界ひずみ値によって決定付けられる。たとえば、複合構造部材は、複数の細長い複合テープを敷き、固め、硬化させることによって形成することができ、各々のテープはマトリクス材料中に繊維が配置され、繊維はテープの方向に沿ってほぼ長手方向に延在している。そのような複合構造部材のマトリクス相内部の損傷開始は典型的に、マトリクス材料に特有の２つの臨界ひずみ不変量Ｊ1criticalおよびεvon Misescriticalによって決定付けられる一方、繊維相内の損傷は典型的に、繊維強化部材に特有の１つの臨界ひずみ不変量εfibervon Misescriticalによって決定付けられる。εfibervon Misescriticalは実際は、マトリクス相のεvon Misescritica
lの高度に局所化された値である。この臨界不変量の値は製品形態の主に繊維において発生する（fiber-dominated）破損を分析することによって推測され、したがってεfibervon Misescriticalとして表わされる。したがって、ひずみの臨界（すなわち、そのひずみが構造部材に恒久的な損傷をもたらすかどうか）は、マトリクス相のひずみ不変量Ｊ1，εvon Misesをマトリクス相についてのそれぞれの臨界ひずみ不変量Ｊ1criticalおよびεvon Misescriticalと比較し、繊維相のひずみ不変量εfibervon Misesを繊維相についてのそれぞれの臨界ひずみ不変量εfibervon Misescriticalと比較することによって定められ得る：
【００１４】
【数１】
2009515257.tif 000003
【００１５】
ひずみ不変量は
【００１６】
【数２】
2009515257.tif 000004
【００１７】
として規定され、式中ε1、ε2、およびε3は主ひずみである。
すなわち、構造部材によって規定される複数のガウス点の各々について、ひずみ不変量を評価して構造部材の総内部ひずみエネルギをどのように分割するか判断する、すなわち構造部材の総内部ひずみエネルギのうちどれだけを（たとえば構造部材内のひずみとして）保持してどれだけを（たとえば損傷として）分散させるか判断する。この評価がなされるべきガウス点は、正確な手順、または「診断」を用いて選択され得る。特に、構造部材の総内部ひずみエネルギは以下の一般方程式を用いて分割され得る：
【００１８】
【数３】
2009515257.tif 000005
【００１９】
式中、ｉは主材料方向（４→２３，５→１３，６→１２）に対応し、ＥTiは総エネルギの６個のひずみエネルギ成分に拡張し、ＥDは全分散エネルギのセットであり、
【００２０】
【数４】
2009515257.tif 000006
【００２１】
は各臨界ひずみ不変量ΦK、ｋ＝Ｊi、εvon Misesまたはεfibervon Misesについての総エネルギの各成分に関連付けられた明示的な損傷汎関数であり、ｖＭはvon Misesを示す。
【００２２】
損傷汎関数は、変形の現在の状態および損傷の現在の状態ならびに他の変数の関数であり得、これらはすべてξで包括的に表わされる。明示的な損傷汎関数
【００２３】
【数５】
2009515257.tif 000007
【００２４】
は、それらの測定に含まれる多くの変数およびそれらのさまざまな相互作用のため、この時点では不定とみなされ得る。
【００２５】
最大エネルギ保持（ＭＥＲ）の明示的な形態は、明示的な損傷汎関数
【００２６】
【数６】
2009515257.tif 000008
【００２７】
を暗示的な損傷汎関数
【００２８】
【数７】
2009515257.tif 000009
【００２９】
で置換して以下をもたらすことによって近似され得る：
【００３０】
【数８】
2009515257.tif 000010
【００３１】
ＭＥＲは一般に、
【００３２】
【数９】
2009515257.tif 000011
【００３３】
であるような数値積分の最大値であり、式中、δ1は変形の総合的な現在の状態に対応し、
【００３４】
【数１０】
2009515257.tif 000012
【００３５】
は全保持エネルギのセットである（ここでωはマトリクスエネルギ、繊維エネルギまたは総エネルギを表わす）。
【００３６】
暗示的な損傷汎関数
【００３７】
【数１１】
2009515257.tif 000013
【００３８】
は、代入汎関数ξiおよび積層物内汎関数
【００３９】
【数１２】
2009515257.tif 000014
【００４０】
を含む。代入汎関数は０または１のいずれかであり、これは、ひずみ不変量の臨界値の実現によって総エネルギの特定のエネルギ成分のすべてが配置エネルギセットに、または特定のエネルギ成分のすべてが保持セットに分割されることを意味する。すなわち、臨界値を有する各ガウス点に関連付けられた全エネルギは典型的に分散エネルギとして分割され、非臨界値を有する各ガウス点に関連付けられた全エネルギは保持エネルギとして分割される。積層物内汎関数は薄層特性の関数である（たとえば、一方向性の製品の形態については、Ｅ11，Ｅ22，Ｅ33，Ｇ12，Ｇ13，Ｇ23，υ12，υ13，υ23，α11，α22，α33，Ｊ1critical，εvon Misescritical，εfibervon Misescriticalおよび変形の現在の状態であり、式中、Ｅは線形の弾性率、Ｇはねじれ弾性率、ｖはポアソン比、αは熱膨張係数である）。その結果、
【００４１】
【数１３】
2009515257.tif 000015
【００４２】
は、複合製品の形態（すなわち、一方向性のテープ薄層などの純粋な製品の形態）の有効な固有の材料特性の関数である。積層物特性は、暗示的な損傷汎関数の公式化に用いられない。積層物内損傷汎関数も変形の現在の状態の関数であり、したがって定数ではなく変数である。
【００４３】
一旦方程式（１２）が満たされると、積層物内損傷汎関数が方程式（１２）の変形状態について演算し、不可逆的に変形した複合構造のピーク容量（または損傷の不安定さの始まり）に対応する最終変形状態を得る。積層物内損傷汎関数λは、有効な薄層固有の材料特性ならびに分散エネルギおよびエネルギが分散される体積のような導出された本質の両方の関数であり得る。したがって、積層物内損傷汎関数λも変数である。
【００４４】
人工知能方法およびシステムを用いてＳＩＦＴを実現する、たとえばＭＥＲ分析を行うことができる。特に、人工知能装置またはモジュールに、解決すべき問題を適切に規定するための問題文および支援情報、すなわち、ＭＥＲ分析を解くための方程式、暗示的な損傷汎関数、ならびに実現のための規則および戦略が与えられ得る。
【００４５】
所与の変形複合構造の極限荷重容量（損傷の不安定さについての荷重環境）を得るため、エネルギ領域（すなわち、損傷の不安定さについて測定されるひずみ局所化を囲む領域）内の各ガウス点におけるひずみ不変量が、たとえば上述の方程式（１）〜（３）および（９）〜（１１）を用いて評価される。方程式（１２）からのＭＥＲの点における最終変形構成（ＤＦMER）は、次に暗示的な損傷汎関数λによって演算されて、複合構造の所望の変形構成を得る。複合構造の極限荷重容量（または損傷の不安定さ）に対応する変形構
成は、
【００４６】
【数１４】
2009515257.tif 000016
【００４７】
である。
ＳＩＦＴの理論および実現は以下の文献でさらに説明されており、それらの各々の全体は、ここに引用により本願へ援用されている：http://www.compositn.net/Downloads/Presentation%20-%20Modelling%20-%20Boeing.pdfで入手可能な、Jon Gosseによって発表された「ひずみ不変量破損則；実現のための破損則および方法（Strain Invariant Failure
Theory; Failure Theory and Methodologies for Implementation）」；２００４年１２月、Composites Science and Technology 65(2005)、９３５〜９３４頁、T.E. Tay、S.H.N. Tan、V.B.C. Tan、およびJ.H. Gosseによる「要素破損法（ＥＦＭ）およびひずみ不変量破損則（ＳＩＦＴ）による損傷進行（Damage Progression by the element-failure method (EFM) and strain invariant failure theory (SIFT)）」；２００３年１１月、Journal of Composite Materials、vol. 37、no. 22/2003、１９７７〜２０００頁、R. Li、D. Kelly、およびR. Nessによる「複合材料内のマトリクス破損に対する第１の不変量ひずみ基準の適用（Application of a First Invariant Strain Criterion for Matrix Failure in Composite Materials）」；ならびに２００３年９月、オハイオ州デイトン、SAMPE Technical Conference、Stephen W. TsaiおよびJohn L. Townsleyによる「複合体の耐久性測定のための方法（Methodology for Composite Durability Assessment）」。
【００４８】
以下に説明されるシステムおよび方法は、金属などの非複合材料を含むさまざまな材料のいずれかで形成される構造部材を分析するために用いられ得る。しかし、この発明は、従来の方法での分析が困難であり得る、図１の複合構造部材１０などの複合材料で形成される構造部材の分析および製造に特に有用である。
【００４９】
図２は、この発明の１つの実施例に係る構造部材の荷重容量を分析するためのシステム２０を概略的に図示する。システム２０は多数のモジュールまたは部品を含み、これらは別個の独立した装置であってもよいし、１つまたはそれ以上の装置として統合されていてもよい。たとえば、システム２０はプロセッサまたはコントローラ２２、メモリ２４、および入力／出力ポートを有するコンピュータを含み得、システム２０はモジュールのうち１つまたはそれ以上として動作するように構成され得る。いくつかの場合では、各モジュールはコンピュータプログラムプロダクトの実行可能部、すなわち、メモリ２４などのコンピュータ読取可能媒体に記憶されるコンピュータソフトウェアプログラムのコンピュータ読取可能プログラムコード部であり得る。各モジュールは他のモジュールと別個であっても統合されていてもよく、各々は、他のモジュールが動作する装置と別個であるか同一のコンピュータまたは他の装置上で動作し得る。
【００５０】
システム２０のさまざまなモジュール間のデータの典型的な通信も図２に図式化して示されており、以下に説明される。しかし、モジュールの各々は他のモジュールのいくつかまたはすべてと通信するように構成され得、モジュールはさまざまな通信プロトコルのいずれかに従って通信し得ることが認識される。システム２０内へ、システム２０内で、およびシステム２０から通信されるデータは、ファイル、時変信号などとして通信することができ、モジュールの構成に従って内部または外部通信としてモジュール間で通信することができる。たとえば、１つの実施例では、モジュールはファイル内のデータを連続的に記憶および検索することによって通信し、ファイルはメモリ、ディスクドライブなどに記憶することができる。特に、さまざまなモジュールが、コントローラ２２に関連付けられたメモリへおよびメモリからデータを通信することができる。
【００５１】
図２に図示されるように、システム２０は、ユーザから情報を受けるため、およびユーザに情報を与えるための入力／出力モジュール３０を含む。入力／出力モジュール３０は、ユーザの入力を受けるためのキーボードなどの入力装置、およびユーザに情報を示すためのビデオモニタまたは他の出力装置を含み得る。入力／出力装置３０は、パーソナルコンピュータまたはコンピュータワークステーションなどの独立して制御される装置であり得る。代替的に、図２に示されるように、入力／出力装置は、システム２０の他のモジュールと通信するおよび／またはこれらのモジュールを制御するように構成され得るコントローラ２２によって制御され得る。
【００５２】
入力／出力モジュール３０はモデル発生器モジュール３２にデータを通信するように構成される。したがって、モデル発生器モジュール３２は、パラメータ化されたユーザインターフェイスを入力／出力モジュールを介して与えるように構成され得、これによってユーザがモデルデータを入力して構造部材のモデル構成を規定することができる。モデル発生器モジュール３２は、ユーザから構造部材についての材料特性のすべてを受けるようにも構成され得る。しかし、材料ハンドラモジュール３４が典型的に設けられて、１つまたはそれ以上のデータベース３８、４０を含み得るデータベースモジュール３６からデータの少なくともいくらかを受けるまたは検索するので、ユーザはこのデータを入力する必要はない。したがって、材料ハンドラモジュール３４は、たとえばモデル発生器モジュール３２から入力モデルデータを受け、データベースモジュール３６の１つまたはそれ以上のデータベース３８、４０から対応する材料特性データを検索することにより、構造部材に関するデータを受けるまたは検索するように構成される。材料ハンドラモジュール３４は、分析するためにデータをシステム２０の残余に与えることができる。特に、データは分析モジュール４２、マイクロメカニカル強調分析パッケージ４４、ＳＩＦＴ分析モジュール４６、および／または確率的モジュール５０に与えられ得る。
【００５３】
この発明の１つの実施例に係る構造部材を分析するための動作が図３に図示される。図示されるように、モデルデータは、典型的に入力／出力モジュール３０を用いるユーザによってシステム２０に入力される。ブロック６０参照。ユーザ入力モデルデータに基づいて、モデル発生器３２は、設計基準値、すなわち、モデル化されている構造部材に特有のデータおよび構造部材がモデル化されるべき条件を材料ハンドラモジュール３４に与える。材料ハンドラモジュール３４はデータベースモジュール３６からモデル構造部材の材料に対応する、すなわちモデルデータに従って、材料特性データを検索する。ブロック６２参照。モデルデータおよび材料データは分析データとして分析モジュール４２に与えられ、これは典型的に有限要素解析を行って、構造部材を表わす均質化分析データを生成する。ブロック６４参照。分析モジュール４２は、このデータを構造部材の図式化表現として表示することもできる。ブロック６６参照。マイクロメカニカル強調分析パッケージモジュール４４は均質化分析データを受け、強調された一組のひずみテンソルを含む強調された分析データを生成する。強調されたひずみテンソルは、複合部材についての破損条件に特有のものである。すなわち、強調されたひずみテンソルは、構造部材の破損をもたらす最小条件下での部材のマイクロメカニカル挙動を表わす。ブロック６８参照。ＳＩＦＴ分析モジュール４６は、強調された分析データを受け、そのデータのＳＩＦＴ分析を行い、それによって構造部材の損傷の不安定さをもたらす荷重条件、不安定の可能性のある場所、ならびに不安定の進行の可能性のある方向および／または経路を表わす結果データを生成する。ブロック７０参照。結果データは確率的モジュール５０によってさらに分析され得、確率的モジュール５０は確率的分析を行って、構造部材の材料または組成の確率的に可能性のある変動、構造部材の外形構成の変動などのために起こり得る、結果データの可能性のある変動を決定する。ブロック７４参照。分析モジュールの各々からもたらされるデータは、たとえばコンピュータファイルに格納することによって、および／またはそのデータの図式化表現をビデオモニタ上でユーザに表示することによって、保存および／ま
たは報告され得る。たとえばブロック７２参照。
【００５４】
図４Ａ、図４Ｂおよび図５は、複合材料からなる構造部材の荷重容量を分析するための、この発明の１つの実施例に係るシステム２０の選択部分の動作をより詳細に概略的に図示する。上述のように、モデル発生器３２は、典型的にキーボード、マウス、もしくは他の装置などの入力／出力モジュール３０から、または構築前のデータファイルからモデルデータを受ける。ブロック８０参照。モデルデータは、部材の外形；部材を形成する特定の材料；複合構造部材のマトリクス材料内の繊維の構造、サイズ、数、およびレイアウトなどの材料の構成；ならびに部材の層、プライ（ply）、または他の部分の構造、サイズ、数、およびレイアウトなどの、部材の物理的構造に特有の情報を含み得る。また、モデルデータは、構造部材に加えるべき荷重または力の大きさ、場所、方向、およびタイミング；構造部材の１つまたはそれ以上の端に存在すべき熱境界条件などの、部材が晒されることになる熱的条件の大きさ、場所、およびタイミング；構造部材の環境の湿度または他の条件の大きさ、場所、タイミング、および種類；ならびに複合部材、その環境、およびその使用の他の特徴などの、荷重データ、すなわち構造部材の荷重条件に特有の情報を含み得る。
【００５５】
モデル発生器は、パラメータ化されたユーザインターフェイス、たとえばグラフィックユーザインターフェイスを入力／出力モジュール３０を介して与えることができ、これによってユーザは、複合部材モデルのさまざまな予め規定されるパラメータの値を規定することができる。これらのパラメータは、時間の関数として複合部材モデルに適用される荷重、温度、湿度および他の条件の各々のほかに、複合部材モデルの形状、外形構成、および組成に関するパラメータを含むが、これらに限定されない。
【００５６】
ユーザ入力に基づいて、モデル発生器モジュール３２は材料ハンドラモジュール３４に設計基準値を与え、これは、複合部材の繊維およびマトリクス材料、部材のプライ、繊維および／または他の構成要素の数および構成、ならびに使用時間または期間、湿度予定、温度予定、および荷重予定などの、複合部材についての試験または使用条件を表わす値を含む。ブロック８２参照。
【００５７】
材料ハンドラモジュール３４は、モデル発生器モジュール３２から入力モデルデータを受け、データベース３８、４０の一方または両方から材料特性データを検索する。ブロック８４参照。基本材料データベース３８は、複合部材を形成し得る１つまたはそれ以上の材料についての材料特性に関する情報を含む。ブロック８６参照。基本材料データベース３８に記憶されるデータは、物理試験によりもたらされる試験データから生成され得る。ブロック９４参照。試験データは、複合材料の各種類について以下のような情報を含み得る：複合材料の繊維および樹脂の名称；複合材料の単位体積当たりの繊維の体積；複合材料に実質的にひずみのない温度；一方向性の複合材料についての荷重とひずみとの増分関係；さまざまな繊維の向きを有する一方向性の試料についての典型的な破損ひずみを表わす値。ブロック９２参照。
【００５８】
臨界値計算器モジュールは、機械的な一方向性の試験データを受け、この試験データを用いて複合材料についての臨界ひずみ不変量値を生成するように構成される。ブロック９０参照。特に、臨界ひずみ不変量値は、一方向性の試験クーポンの試験を行い、破損の場所で上記の方程式（１）〜（３）を評価することによって経験的に判断され得る。
【００５９】
したがって、試験データのいずれかに加え、基本材料データベース３８には各材料について以下のような特性に対応する値が与えられ得る：繊維率、すなわち複合材料の繊維の弾性率；マトリクス率、すなわち複合材料のマトリクス材料の弾性率；繊維およびマトリクス材料の各々を表わす熱膨張係数；繊維およびマトリクス材料の各々を表わすポアソン
比；複合材料の繊維および／またはプライもしくは層の厚みまたは他の外形局面；複合材料にひずみのない複合材料の温度；ならびに材料についての臨界ひずみ不変量。ブロック８８参照。基本材料データベースに記憶されるこれらおよび他の値は、臨界値計算器によって、材料試験などによって経験的に定められた値の手動もしくは自動入力によって、理論的に定められた値の手動もしくは自動入力によって、または他の方法によって与えられ得る。
【００６０】
加速寿命材料データベース４０は、時間の経過；湿度、静温度、または周期的温度変動などの環境条件に晒されること；ならびに荷重の大きさおよび周波数を含む物理的な荷重特徴を含む寿命条件のために起こり得る特性変化などの、基本材料特性の変動を一般に表わす情報を含む。ブロック９６参照。加速寿命材料データベース４０に記憶すべきデータは、図４Ｂに示されるように、物理試験、すなわち加速寿命材料試験によりもたらされる試験データから生成され得る。ブロック１０４参照。たとえば、試験データは、材料名、および大気条件に晒された後や荷重の後などの異なる条件下で試験をされるさまざまな材料の材料特性を表わす関連の値を含み得る。
【００６１】
加速寿命材料データベース４０に記憶すべきデータを生成するために行なわれる材料試験の結果は、マスター曲線発生器モジュールにおいて処理され得る。ブロック１００参照。特に、マスター曲線発生器モジュールは、材料の寿命条件の各々の原因となる修正因子を組込んだマスター曲線を発生し得る。たとえば、マスター曲線は、さまざまな材料の各々についての臨界ひずみ不変量、ポアソン比、弾性率および熱膨張係数を修正して寿命、温度に晒されること、または荷重に晒されることなどの寿命条件について調整するための修正因子を与えることができる。ブロック９８参照。マスター曲線発生器は、たとえば寿命材料試験からのデータを外挿することによってそのような修正因子およびマスター曲線を計算することができ、これによりマスター曲線発生器は、長い時間の経過または特定のおよび／もしくは極端な温度、湿度、もしくは荷重条件に晒されることなどの、まだ試験をされていない寿命条件について修正因子および曲線データを生成することができる。いくつかの場合では、これらおよび他の曲線または値は他の方法で、たとえば材料試験などによって経験的に定められた値の手動もしくは自動入力によって、理論的に定められた値の手動もしくは自動入力によって、または他の方法によって加速寿命材料データベースに与えられて記憶され得る。加速寿命材料データベース４０および基本材料データベース３８は、いくつかの実施例では単一の結合データベースによって提供され得る。
【００６２】
したがって、モデル発生器モジュール３２および材料ハンドラモジュール３４は、複合部材についての特定的な構成および動作条件を表わすデータを与えるように構成され、これによりこのデータを用いてモデル化動作を行うことができる。この点について、モデル発生器および材料ハンドラモジュール３２、３４は、分析モジュール４２に分析データを通信するように構成される。分析データは典型的に外形、荷重、変位、温度などに関する情報を含む。ブロック１１０参照。分析データは各使用条件についての予定を含み得、各予定は特定された使用期間にわたる１つまたはそれ以上の条件の変動を示し得る。たとえば、荷重予定が、断続的な荷重または他の場合では時間が経つにつれて不均一になる荷重を示す、などである。分析データは、モデル発生器モジュール３２および材料ハンドラモジュール３４の一方または両方から与えられ得る。たとえば、図４Ａに図示されるように、モデル発生器モジュール３２が、外形、変位、および温度に関するデータなどの分析データの一部を与える一方、材料ハンドラモジュール３４が材料特性などの残りのデータを与えてもよい。ブロック１０６、１０８参照。代替的に、データは、ユーザによる手入力や他のコンピュータベースの分析ツールからの自動入力などの他の方法によって与えられ得る。いずれの場合も、データは、長時間の経過、特定の環境条件へ晒されることなどに起因する材料特性の変化を反映するように、マスター曲線発生器により発生されるマスター曲線などの加速寿命値に従って修正され得る。
【００６３】
分析データは分析モジュール４２に通信されるかまたはそれ以外の方法で与えられ、これは典型的に分析データの均質化材料分析を行なう。たとえば、分析モジュール４２は、ESRD, Inc.から市販されているStressCheck、ペンシルバニア州キャノンスバーグのANSYS, Inc.から市販されている分析プログラムなどの、有限要素解析を行なうためのさまざまな従来のコンピュータソフトウェアパッケージのいずれかであり得る。図４Ａに図示されるように、分析モジュール４２は、業界では公知の「ｈ要素」有限要素モデル化パッケージまたは「ｐ要素」有限要素モデル化パッケージなどの、１つまたはそれ以上の種類の分析ツールを含み得る。ブロック１１２、１１４参照。「均質化材料分析」とは、モデル化されている実際の複合部材が、たとえば明確な特性を有する繊維、マトリクス材料、三次元の縫い目などを含んで、各相または部分内で不均一であったとしても、分析モジュールは複合部材が均質化または均一の相または部分を有しているとしてモデル化することを意味する。ブロック１１６参照。均質化データは典型的に、分析データおよび複合部材の各層またはプライのすべてのノードまたはガウス点についての完全な一組のひずみテンソル（機械的、熱的などの両方）を含む。
【００６４】
分析モジュール４２は次に、マイクロメカニカル強調分析パッケージモジュール４４に均質化分析データを渡す。また、分析モジュール４２またはマイクロメカニカル強調分析パッケージモジュール４４は、複合部材、加える荷重または他の条件、荷重および条件、破損点およびモードなどに起因する複合部材内の応力およびひずみの図式化表現を図示することによって、視覚化能力をも与え得る。図式化表現は、入力／出力モジュール３０の陰極線管または液晶ディスプレイなどのビデオモニタ上でユーザに直接与えることができ、これによってユーザが、入力モデルおよび条件の特徴を確認し、および／またはモデルもしくは条件を反復して修正することができる。
【００６５】
マイクロメカニカル強調分析パッケージモジュール４４は、均質化データを受け、強調された分析データを生成する。ブロック１１８参照。特に、マイクロメカニカル強調分析パッケージモジュール４４は、ユーザが規定した熱境界条件下での複合材料の繊維およびマトリクスの相互作用的マイクロメカニカル挙動を反映する、強調された一組のひずみテンソルを生成する。ブロック１２０参照。また、マイクロメカニカル強調分析パッケージモジュール４４は、繊維またはマトリクスの破損を開始するのに必要な機械的条件下での繊維およびマトリクスの相互作用的マイクロメカニカル挙動を反映する、強調された一組のひずみテンソルを生成する。特に、マイクロメカニカル強調分析パッケージモジュール４４は、破損に必要な最小条件および最初の破損場所を判断する。マイクロメカニカル強調分析パッケージモジュール４４によって通信される強調された分析データは典型的に、繊維およびマトリクス材料の相互作用的マイクロメカニカル挙動を反映するようにひずみテンソル（機械的、熱的など）が強調されていることを除いては、均質化分析データを含む。破損開始に対応すると判断された条件についてのひずみテンソルも与えられる。
【００６６】
均質化データから複合材料についての強調された分析データを生成するのに用いられる強調因子は、対象のマトリクスおよび繊維材料を明示的に含む複合材料の代表体積を分析することによって決定される。代表体積は典型的に、対象の複合部材内の複合系内のすべての材料を表わすのに必要なすべての特性、たとえば、線形およびひずみ弾性率、熱膨張係数、ポアソン比、複合系内の各材料を構成する体積分数、いずれかの異方性材料の方向性などを含むことになる。この代表体積は次に、加えられる変位、荷重または両方、および温度変化などの対象の荷重条件下で分析されて、代表体積のさまざまな材料要素内の選択された場所におけるひずみ増幅を定め得る。６個のテンソルのひずみ状態および温度変化に対応する各荷重条件下での、代表体積のさまざまな材料要素内の選択された場所におけるこれらの増幅されたひずみは、次に正規化され、分析用のマイクロメカニカル強調因子として用いられる。これらの因子を用いて、たとえば複合繊維およびマトリクス材料の
内部などの複合系内の対象の各場所について、均質化ひずみに強調因子を乗じて、複合部材内の対象の各場所における強調されたひずみ値を判断することによって、均質化分析データを強調された分析データに変換する。
【００６７】
強調された分析データは、この強調されたデータを分析して結果データを生成するように構成される、最大エネルギ保持（ＭＥＲ）分析モジュールなどのＳＩＦＴ分析モジュール４８に与えられ得る。ブロック１２２参照。ＳＩＦＴ分析モジュール４８は、対象の構造内の複数のガウス点について強調されたデータを受け、そのデータを用いて上述の方程式９〜１２を評価する。このモジュール４８は、繊維内の対象の各場所に存在する強調された完全な一組のひずみを評価し、結果として生じるひずみ不変量を臨界ひずみ不変量と比較して、複合部材内の特定の場所に損傷が存在するかどうかを判断する。
【００６８】
単に損傷の存在ではなく、損傷の進行に関する分析情報が望まれる場合、反復または漸進的な態様で損傷進行を測定することが可能である。これは、特定の場所における損傷の存在を示し、この好適に説明された損傷の存在を用いて分析を繰り返すための方法を必要とする。この種類の反復分析を行うためのいくつかの可能な方法があり、それらの１つが、上で援用されたT.E. Tay、S.H.N. Tan、V.B.C. Tan、およびJ.H. Gosseによる「要素破損法（ＥＦＭ）およびひずみ不変量破損則（ＳＩＦＴ）による損傷進行（Damage progression by the element-failure method (EFM) and strain invariant failure theory (SIFT)」に概説されている。
【００６９】
ＳＩＦＴ分析モジュール４８で行なわれる分析の結果は、結果データとしてそれぞれのモジュールから出力される。ブロック１２４参照。結果データは、たとえばデータファイルとして記憶するため、または分析モジュール４２の図式化表示能力を用いてこの結果データの図式化表現を生成する際に使用するため、ユーザおよび／または分析モジュール４２に出力され得る。
【００７０】
結果データは確率的モジュール５０にも与えられ得る。ブロック１２６参照。確率的モジュール５０は典型的に、製造、設置、および／または材料変動に起因する複合部材の可能性のある変動による、結果データに対する影響を同定する。たとえば、確率的モジュール５０は、複合部材の繊維およびマトリクス相の材料の確率的に可能性のある変動、繊維相材料の量または構成の変動、部材の全体的な形状または構成の変動などを記憶または判断し得る。確率的モジュール５０は次に、異なる確率的に可能性のある変動を仮定し、たとえば他の分析モジュール４２、４４、４６を用いて複合部材の分析を行い得る。このように、これらの可能性のある変動の各々について強調された分析データおよび結果データが決定されて記憶され得る。確率的モジュール５０は、強調された分析データを用いて、どの荷重条件が破損開始を統計的に最ももたらしやすいかを判断し、ＳＩＦＴ結果データを用いて、どの荷重条件が損傷の不安定さまたは伝播を統計的に最ももたらしやすいか、ならびに可能性のある変動がモデルに組込まれた際の損傷の不安定さまたは伝播の可能性のある方向および／または経路を決定する。確率的モジュール５０からの出力データは分析ファイルで与えられ得、これは記憶され、および／または入力／出力モジュール３０を介してユーザに報告される。
【００７１】
いくつかの場合では、システム２０は、モデル化される複合部材の属性を自動的に調整し、それに従って部材を再分析するように構成され得る。たとえば、ブロック１２４で結果データが計算されるか、ブロック１２６で確率的モジュール５０から出力があるとすぐに、システム２０は、複合部材の寸法、複合部材の材料、部材の外形構成などへの調整を反映するようにモデルデータを自動的に調整することができる。そのような調整は典型的に、モデル発生器３２または分析モジュール４２、４４、４６、５０の１つによって行われるか、コントローラ２２の他の部分または別個の装置によって行われ得る。システムは
次にブロック８０に戻り、調整されたモデルデータを用いて複合部材を再分析することができる。したがって、システム２０は、所与の確率的に可能性のある変動についての最小荷重容量および重量またはサイズ基準などのモデルデータについての優先などの、予め定められた基準を達成する一組のモデルデータが与えられるまで、モデルデータを反復して分析および調整するように構成され得る。
【００７２】
この発明が属する技術分野の当業者は、上記の説明および関連の図面で提示された教示内容の利点を有する多くの発明修正例および他の実施例を思い浮かべるであろう。したがって、本発明は開示された特定的な実施例に限定されるものではなく、それらの修正例および他の実施例は添付の請求項の範囲内に含まれると意図されることが理解されるべきである。本明細書中では特定的な用語が採用されるが、それらは包括的および説明的な意味で用いられるに過ぎず、限定するためではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】この発明の１つの実施例に係る形成された複合構造部材を図示する斜視図である。
【図２】この発明の１つの実施例に係る構造部材の荷重容量を分析するためのシステムを図示するブロック図である。
【図３】この発明の１つの実施例に係る構造部材の荷重容量を分析するための動作を図示するフローチャートの図である。
【図４Ａ】複合構造部材の荷重容量を分析するためのシステムおよび動作を図式化して示す概略図である。
【図４Ｂ】複合構造部材の荷重容量を分析するためのシステムおよび動作を図式化して示す概略図である。
【図５】複合構造部材の荷重容量を分析するためのシステムおよび動作を図式化して示す概略図である。
【図１】
2009515257.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年7月4日(2008.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【国際調査報告】
2009515257.tif 000024
2009515257.tif 000025