(57)【要約】【課題】強化繊維基材を積層して形成され、孔部及び孔部の周囲に形成された補強部を有する複合材について、孔部の周縁及び補強部に生じる応力集中の低減と、複合材の重量増加の抑制との両立を図る。【解決手段】コンピュータを用いて、強化繊維基材を積層して形成される複合材を設計する複合材の設計方法であって、複合材は、強化繊維基材の積層方向に延びる孔部と、孔部の周囲に形成された補強部とを有し、コンピュータは、孔部の形状、補強部の形状、及び補強部の各層における強化繊維基材の配向角度を設計因子とし、設計因子と所定の荷重条件とに基づいて複合材に生じるひずみ値を算出し、算出したひずみ値が小さくなる傾向に、遺伝的アルゴリズムに基づいて設計因子を最適化する。【選択図】図３
2019032768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを用いて、強化繊維基材を積層して形成される複合材を設計する複合材の設計方法であって、
前記複合材は、前記強化繊維基材の積層方向に延びる孔部と、前記孔部の周囲に形成された補強部とを有し、
前記コンピュータは、前記孔部の形状、前記補強部の形状、及び前記補強部の各層における前記強化繊維基材の配向角度を設計因子とし、前記設計因子と所定の荷重条件とに基づいて前記複合材に生じるひずみ値を算出し、算出した前記ひずみ値が小さくなる傾向に、遺伝的アルゴリズムに基づいて前記設計因子を最適化することを特徴とする複合材の設計方法。
【請求項２】
前記コンピュータが、前記孔部の形状に関する遺伝子情報、前記補強部の形状に関する遺伝子情報、及び前記配向角度に関する遺伝子情報を所定の制約条件に従って生成し、異なる前記遺伝子情報を有する複数の個体を生成する個体生成ステップと、
前記コンピュータが、前記個体ごとに、前記所定の荷重条件で前記複合材に生じる前記ひずみ値を算出するひずみ値算出ステップと、
前記コンピュータが、複数の前記個体のうち前記ひずみ値が小さいものを順に少なくとも２つ選択し、選択した前記個体を用いて前記遺伝子情報の遺伝子操作を実行し、異なる前記遺伝子情報を有する複数の前記個体を新たに生成する遺伝子操作ステップと、
を備え、
前記コンピュータは、前記遺伝子操作ステップで生成された複数の前記個体を用いて前記ひずみ値算出ステップ及び前記遺伝子操作ステップを繰り返し実行し、所定条件が成立すると、複数の前記個体のうち前記ひずみ値が小さいものを最適解として算出することを特徴とする請求項１に記載の複合材の設計方法。
【請求項３】
前記個体は、前記孔部の形状に関する前記遺伝子情報、前記補強部の形状に関する前記遺伝子情報、及び前記配向角度に関する前記遺伝子情報をすべて有し、
前記コンピュータは、前記孔部の形状、前記補強部の形状、及び前記配向角度の前記最適解を一体に算出することを特徴とする請求項２に記載の複合材の設計方法。
【請求項４】
前記個体は、前記孔部の形状に関する前記遺伝子情報を有するもの、前記補強部の形状に関する前記遺伝子情報を有するもの、及び前記配向角度に関する前記遺伝子情報を有するものに分かれており、
前記コンピュータは、前記孔部の形状、前記補強部の形状、前記配向角度の順番に、前記最適解を算出することを特徴とする請求項２に記載の複合材の設計方法。
【請求項５】
前記孔部の形状は、前記積層方向に直交するＸ−Ｙ座標系の一つの象限における第一孔部定義点、第二孔部定義点、及び第三孔部定義点を含み、
前記第一孔部定義点は、Ｙ軸上の予め設定された座標点であり、
前記第二孔部定義点は、Ｘ軸上及びＹ軸上以外の座標点であり、
前記第三孔部定義点は、前記Ｘ軸上の座標点であり、
前記孔部の形状に関する前記遺伝子情報は、前記第二孔部定義点のＸ座標、前記第二孔部定義点のＹ座標、及び前記第三孔部定義点のＸ座標の情報であり、
前記コンピュータは、前記ひずみ値算出ステップで、前記個体ごとに、前記第一孔部定義点、前記第二孔部定義点、及び前記第三孔部定義点を補間して前記一つの象限における前記孔部の形状を算出し、算出結果に基づいて前記ひずみ値を算出することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の複合材の設計方法。
【請求項６】
前記補強部の最外層の形状は、前記積層方向に直交するＸ−Ｙ座標系の一つの象限における第一補強部定義点、第二補強部定義点、及び第三補強部定義点を含み、
前記第一補強部定義点は、Ｙ軸上の予め設定された座標点であり、
前記第二補強部定義点は、Ｘ軸上及びＹ軸上以外の座標点であり、
前記第三補強部定義点は、Ｘ軸上の座標点であり、
前記補強部の形状に関する前記遺伝子情報は、前記第二補強部定義点のＸ座標、前記第二補強部定義点のＹ座標、及び前記第三補強部定義点のＸ座標の情報であり、
前記コンピュータは、前記ひずみ値算出ステップで、前記個体ごとに、前記第一補強部定義点、前記第二補強部定義点、及び前記第三補強部定義点を補間して前記一つの象限における前記補強部の最外層の形状を算出し、算出結果に基づいて前記ひずみ値を算出することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の複合材の設計方法。
【請求項７】
前記配向角度に関する前記遺伝子情報は、前記層ごとに積層なしの情報を定義し得るものであることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の複合材の設計方法。
【請求項８】
強化繊維基材を積層して形成される複合材であって、
前記強化繊維基材の積層方向に延びる孔部と、前記孔部の周囲に形成された補強部とを有し、
前記補強部は、前記複合材に一軸の引張荷重を作用させたとき、前記引張荷重の作用方向に沿った方向と、前記作用方向に直交する方向とに頂点を有する菱形形状であることを特徴とする複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材の設計方法、及び複合材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、強化繊維基材を積層して形成される複合材について、強度確保及び軽量化を図るための技術が知られている。例えば、特許文献１には、流線関数により定義される配向操作繊維プライを含む複合材積層板を設計する方法が開示されている。この方法は、流線関数群に関連する配向操作繊維プライの配向角度を、最適化プログラムによって決定することにより、目標性能要求を満たす複合材積層板を設計する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９７２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載のような強化繊維基材を積層して形成される複合材に、積層方向に延びる孔部を形成する場合、孔部の周縁の応力集中を緩和するため、孔部の周囲に板厚を増加させる補強部を形成する場合がある。孔部の周囲に補強部を設けることは、複合材の重量増加の一因となる。そのため、孔部の周縁及び補強部に生じる応力集中の低減と、複合材の重量増加の抑制との両立を図ることが求められる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、強化繊維基材を積層して形成され、孔部及び孔部の周囲に形成された補強部を有する複合材について、孔部の周縁及び補強部に生じる応力集中の低減と、複合材の重量増加の抑制との両立を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、コンピュータを用いて、強化繊維基材を積層して形成される複合材を設計する複合材の設計方法であって、前記複合材は、前記強化繊維基材の積層方向に延びる孔部と、前記孔部の周囲に形成された補強部とを有し、前記コンピュータは、前記孔部の形状、前記補強部の形状、及び前記補強部の各層における前記強化繊維基材の配向角度を設計因子とし、前記設計因子と所定の荷重条件とに基づいて前記複合材に生じるひずみ値を算出し、算出した前記ひずみ値が小さくなる傾向に、遺伝的アルゴリズムに基づいて前記設計因子を最適化することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、所定の荷重条件で複合材に生じるひずみ値が小さくなる傾向に、設計因子としての孔部の形状、補強部の形状、及び補強部の各層における配向角度のすべてを最適化することができる。それにより、孔部の形状のみを最適化する場合、補強部の形状のみを最適化する場合、及び配向角度のみを最適化する場合に比べて、より適切にひずみ値を小さくすることが可能な孔部及び補強部の構造を得ることができる。その結果、孔部の周縁及び補強部に生じる応力集中を低減するために、補強部が必要以上に大きくなることを抑制することができる。従って、本発明は、孔部の周縁及び補強部に生じる応力集中の低減と、複合材の軽量化との両立を図ることができる。
【０００８】
また、前記コンピュータが、前記孔部の形状に関する遺伝子情報、前記補強部の形状に関する遺伝子情報、及び前記配向角度に関する遺伝子情報を生成し、異なる前記遺伝子情報を有する複数の個体を所定の制約条件に従って生成する個体生成ステップと、前記コンピュータが、前記個体ごとに、前記所定の荷重条件で前記複合材に生じる前記ひずみ値を算出するひずみ値算出ステップと、前記コンピュータが、複数の前記個体のうち前記ひずみ値が小さいものを順に少なくとも２つ選択し、選択した前記個体を用いて前記遺伝子情報の遺伝子操作を実行し、異なる前記遺伝子情報を有する複数の前記個体を新たに生成する遺伝子操作ステップと、を備え、前記コンピュータは、前記遺伝子操作ステップで生成された複数の前記個体を用いて前記ひずみ値算出ステップ及び前記遺伝子操作ステップを繰り返し実行し、所定条件が成立すると、複数の前記個体のうち前記ひずみ値が小さいものを最適解として算出することが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、異なる遺伝子情報を有する複数の個体のうち、ひずみ値が小さいものから選択的に遺伝子操作を行う処理を繰り返し実行し、孔部の形状、補強部の形状、及び配向角度のすべてについて、効率的な最適化を実現することができる。
【００１０】
また、前記個体は、前記孔部の形状に関する前記遺伝子情報、前記補強部の形状に関する前記遺伝子情報、及び前記配向角度に関する前記遺伝子情報をすべて有し、前記コンピュータは、前記孔部の形状、前記補強部の形状、及び前記配向角度の前記最適解を一体に算出することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、孔部の形状、補強部の形状、及び配向角度を同時に最適化した最適解を得ることができる。また、特に、各遺伝子情報の情報量が少ない場合には、効率的に最適解を算出することができる。
【００１２】
また、前記個体は、前記孔部の形状に関する前記遺伝子情報を有するもの、前記補強部の形状に関する前記遺伝子情報を有するもの、及び前記配向角度に関する前記遺伝子情報を有するものに分かれており、前記コンピュータは、前記孔部の形状、前記補強部の形状、前記配向角度の順番に、前記最適解を算出することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、孔部の形状の最適解を反映した補強部の形状の最適解、及び孔部の形状及び補強部の形状の最適解を反映した配向角度の最適解を得ることができる。
【００１４】
また、前記孔部の形状は、前記積層方向に直交するＸ−Ｙ座標系の一つの象限における第一孔部定義点、第二孔部定義点、及び第三孔部定義点を含み、前記第一孔部定義点は、Ｙ軸上の予め設定された座標点であり、前記第二孔部定義点は、Ｘ軸上及びＹ軸上以外の座標点であり、前記第三孔部定義点は、前記Ｘ軸上の座標点であり、前記孔部の形状に関する前記遺伝子情報は、前記第二孔部定義点のＸ座標、前記第二孔部定義点のＹ座標、及び前記第三孔部定義点のＸ座標の情報であり、前記コンピュータは、前記ひずみ値算出ステップで、前記個体ごとに、前記第一孔部定義点、前記第二孔部定義点、及び前記第三孔部定義点を補間して前記一つの象限における前記孔部の形状を算出し、算出結果に基づいて前記ひずみ値を算出することが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、第二孔部定義点のＸ座標、第二孔部定義点のＹ座標、及び第三孔部定義点のＸ座標の３つの変数で孔部の形状の最適解を算出することができるため、計算負荷の低減を図ることが可能となる。
【００１６】
また、前記補強部の最外層の形状は、前記積層方向に直交するＸ−Ｙ座標系の一つの象限における第一補強部定義点、第二補強部定義点、及び第三補強部定義点を含み、前記第一補強部定義点は、Ｙ軸上の予め設定された座標点であり、前記第二補強部定義点は、Ｘ軸上及びＹ軸上以外の座標点であり、前記第三補強部定義点は、前記Ｘ軸上の座標点であり、前記補強部の形状に関する前記遺伝子情報は、前記第二補強部定義点のＸ座標、前記第二補強部定義点のＹ座標、及び前記第三補強部定義点のＸ座標の情報であり、前記コンピュータは、前記ひずみ値算出ステップで、前記個体ごとに、前記第一補強部定義点、前記第二補強部定義点、及び前記第三補強部定義点を補間して前記一つの象限における前記補強部の最外層の形状を算出し、算出結果に基づいて前記ひずみ値を算出することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、第二補強部定義点のＸ座標、第二補強部定義点のＹ座標、及び第三補強部定義点のＸ座標の３つの変数で補強部の形状の最適解を算出することができるため、計算負荷の低減を図ることが可能となる。
【００１８】
また、前記配向角度に関する前記遺伝子情報は、前記層ごとに積層なしの情報を定義し得るものであることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、強化繊維基材の積層数についても、最適解を得ることができる。
【００２０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、強化繊維基材を積層して形成される複合材であって、前記強化繊維基材の積層方向に延びる孔部と、前記孔部の周囲に形成された補強部とを有し、前記補強部は、前記複合材に一軸の引張荷重を作用させたとき、前記引張荷重の作用方向に沿った方向と、前記作用方向に直交する方向とに頂点を有する菱形形状であることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、複合材に一軸の引張荷重が作用することを想定した場合に、補強部を、引張荷重の作用方向及び作用方向に直交する方向に頂点を有する菱形形状とすることで、孔部の周縁及び補強部に生じる応力集中を低減することができる。また、補強部を菱形形状とすることで、補強部が必要以上に大きくなることを抑制することができる。従って、本発明は、孔部の周縁及び補強部に生じる応力集中の低減と、複合材の軽量化との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、実施形態にかかる複合材を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、実施形態にかかる複合材の設計方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図３の処理において生成される個体の一例を示す説明図である。
【図５】図５は、遺伝子情報に基づいて算出される孔部の形状の一部を模式的に示す説明図である。
【図６】図６は、遺伝子情報に基づいて算出される補強部の形状の一部を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、補強部の形状に関する遺伝子情報を決定するための領域を模式的に示す説明図である。
【図８】図８は、遺伝子操作の具体例を示す説明図である。
【図９】図９は、遺伝子操作の具体例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、比較例としての複合材を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明にかかる複合材の設計方法、及び複合材の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２４】
図１は、実施形態にかかる複合材を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。本実施形態にかかる複合材１０は、図１に示すように、基部１１と、孔部１２と、補強部１３とを有する。複合材１０は、例えば航空機等の様々な箇所に用いられる。複合材１０は、例えば、航空機の胴体に設けられる窓部、配管用の孔部、翼に設けられる作業用のアクセスホール（マンホール）、配管用の孔部、燃料通過孔等に適用することができる。複合材１０は、航空機以外のいかなる構造体に用いられてもよい。
【００２５】
基部１１は、複数の強化繊維基材１０ａが積層されて形成される。強化繊維基材１０ａは、強化繊維に樹脂が含浸されたものである。孔部１２は、基部１１を強化繊維基材１０ａの積層方向（複合材１０の板厚方向。図２の上下方向）に貫通する貫通孔である。補強部１３は、孔部１２の周囲において基部１１上に形成される。補強部１３は、複数（本実施形態では、８層）の強化繊維基材１０ａが積層されて形成される。孔部１２及び補強部１３は、図１における左右方向に対称形状であると共に、図１における上下方向に対称形状である。また、孔部１２は、強化繊維基材１０ａの積層方向に沿って同一の形状である。補強部１３は、図２に示すように、最外層から最内層にかけて、所定の勾配αで厚みが変化する。
【００２６】
次に、図１及び図２に示す複合材１０の設計方法について説明する。実施形態にかかる複合材の設計方法は、図示しないコンピュータを用いて、孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び補強部１３の各層における強化繊維基材１０ａの配向角度θ（所定方向（例えば図１中のＡ−Ａ線に沿った方向）を基準（０°）とする強化繊維の配列方向の角度）を設計因子とし、これらの設計因子と所定の荷重条件とに基づいて複合材１０に生じるひずみ値を算出し、算出したひずみ値が小さくなる傾向に、遺伝的アルゴリズムに基づいて設計因子を最適化する手法である。図３は、実施形態にかかる複合材の設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートであり、図４は、図３の処理において生成される個体の一例を示す説明図である。
【００２７】
コンピュータは、図３に示すように、ステップＳＴ１１として、個体生成ステップを実行する。個体生成ステップは、孔部１２の形状に関する遺伝子情報ＧＡ１、補強部１３の形状に関する遺伝子情報ＧＡ２、及び補強部１３の各層における強化繊維基材１０ａの配向角度θに関する遺伝子情報ＧＡ３を有する複数の個体２０を生成するステップである。本実施形態において、コンピュータは、図４に示すように、異なる遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を有する３つの個体２１、２２、２３を生成する。個体２１、２２、２３は、図示するように、遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３をすべて含んでいる。コンピュータは、所定の制約条件に従って、乱数を用いて遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を生成する。本実施形態において、遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３は、所定のビット数の範囲内で２進数により定義されている。
【００２８】
まず、孔部１２の形状に関する遺伝子情報ＧＡ１の内容について、遺伝子情報ＧＡ１に基づいて算出される孔部１２の形状の一部と併せて説明する。図５は、遺伝子情報に基づいて算出される孔部の形状の一部を模式的に示す説明図である。孔部１２の形状の一部は、図５に示すように、強化繊維基材１０ａの積層方向に直交するＸ−Ｙ座標系の一つの象限における第一孔部定義点Ｓ１、第二孔部定義点Ｓ２、及び第三孔部定義点Ｓ３を含む。図５に示すＸ−Ｙ座標系において、原点は、孔部１２の中心と一致する。ここでは、第一象限における孔部１２の形状を例にとって説明する。
【００２９】
第一孔部定義点Ｓ１は、Ｘ軸上の座標点（０，ａ）である。第二孔部定義点Ｓ２は、座標点（Ｘｓ２，Ｙｓ２）である。第三孔部定義点Ｓ３は、Ｙ軸上の座標点（Ｘｓ３，０）である。第一孔部定義点Ｓ１のＹ座標（ａ）は、ユーザにより予め設定される値である。第二孔部定義点Ｓ２の座標点（Ｘｓ２，Ｙｓ２）は、図５に点線で示す第一所定範囲３０に含まれる。第一所定範囲３０は、Ｘ軸上及びＹ軸上以外の領域である。第一所定範囲３０は、孔部１２に求められる大きさに基づいて、ユーザにより予め設定される。また、第三孔部定義点Ｓ３のＸ座標（Ｘｓ３）は、値ａから値２ａの範囲内の値である。
【００３０】
第一象限における孔部１２の形状は、第一孔部定義点Ｓ１、第二孔部定義点Ｓ２、及び第三孔部定義点Ｓ３を補間することにより算出することができる。本実施形態では、コンピュータは、スプライン補間を用いて第一象限における孔部１２の形状を算出する。第一孔部定義点Ｓ１が予め設定される定数であるため、第一象限における孔部１２の形状を算出する際に必要となる変数は、第二孔部定義点Ｓ２のＸ座標（Ｘｓ２）、第二孔部定義点Ｓ２のＹ座標（Ｙｓ２）、及び第三孔部定義点Ｓ３のＸ座標（Ｘｓ３）である。コンピュータは、孔部１２の形状に関する遺伝子情報ＧＡ１として、個体２１、２２、２３ごとに、第二孔部定義点Ｓ２のＸ座標（Ｘｓ２）、第二孔部定義点Ｓ２のＹ座標（Ｙｓ２）、及び第三孔部定義点Ｓ３のＸ座標（Ｘｓ３）を、所定の制約条件に従って、乱数を用いて２進数で生成する。第二孔部定義点Ｓ２の座標（Ｘｓ２，Ｙｓ２）が第一所定範囲３０に含まれること、及び第三孔部定義点Ｓ３のＸ座標（Ｘｓ３）が値ａから値２ａの範囲内に含まれることが、上記所定の制約条件となる。
【００３１】
次に、補強部１３の形状に関する遺伝子情報ＧＡ２について、遺伝子情報ＧＡ２に基づいて算出される補強部１３の最外層の形状の一部と併せて説明する。図６は、遺伝子情報に基づいて算出される補強部の形状の一部を模式的に示す説明図であり、図７は、補強部の形状に関する遺伝子情報を決定するための領域を模式的に示す説明図である。補強部１３の形状に関する遺伝子情報ＧＡ２は、補強部１３の最外層の形状を決定するための変数である。図６に示すように、遺伝子情報ＧＡ２に基づいて算出される補強部１３の最外層の形状は、強化繊維基材１０ａの積層方向に直交するＸ−Ｙ座標系の一つの象限における第一補強部定義点Ｐ１、第二補強部定義点Ｐ２、及び第三補強部定義点Ｐ３を含む。図６に示すＸ−Ｙ座標系において、原点は、孔部１２及び補強部１３の中心と一致する。ここでは、第一象限における補強部１３の最外層の形状の一部を例にとって説明する。
【００３２】
第一補強部定義点Ｐ１は、Ｘ軸上の座標点（０，ｂ）である。第二補強部定義点Ｐ２は、座標点（Ｘｐ２，Ｙｐ２）である。第三補強部定義点Ｐ３は、Ｙ軸上の座標点（Ｘｐ３，０）である。図７において太線で囲んだ範囲に示すように、第一補強部定義点Ｐ１は、第二所定範囲４１に含まれ、第二補強部定義点Ｐ２は、第二所定範囲４２に含まれ、第三補強部定義点Ｐ３は、第二所定範囲４３に含まれる。第二所定範囲４１、４２、４３は、上述した遺伝子情報ＧＡ１に基づいて算出される孔部１２の形状の外側の領域である。第二所定範囲４１は、第一孔部定義点Ｓ１のＹ座標（ａ）と、補強部１３の最外層がとり得る大きさとに基づいてユーザにより予め設定される。第一補強部定義点Ｐ１のＹ座標（ｂ）は、第二所定範囲４１に含まれるようにユーザにより予め設定される。第二所定範囲４２、４３は、上記算出された第一象限における孔部１２の形状と、ユーザが予め設定する補強部１３の最外層がとり得る大きさとに基づいて、コンピュータにより設定される。
【００３３】
第一象限における補強部１３の最外層の形状は、第一補強部定義点Ｐ１、第二補強部定義点Ｐ２、及び第三補強部定義点Ｐ３を補間することにより算出することができる。本実施形態では、コンピュータは、ラグランジュ補間を用いて第一象限における補強部１３の最外層の形状を算出する。第一補強部定義点Ｐ１が予め設定される定数であるため、第一象限における補強部１３の形状を算出する際に必要となる変数は、第二補強部定義点Ｐ２の座標（Ｘｐ２，Ｙｐ２）、及び第三補強部定義点Ｐ３のＸ座標（Ｘｐ３）である。コンピュータは、補強部１３の形状に関する遺伝子情報ＧＡ２として、個体２１、２２、２３ごとに、第二補強部定義点Ｐ２の座標（Ｘｐ２，Ｙｐ２）、及び第三補強部定義点Ｐ３のＸ座標（Ｘｐ３）を、所定の制約条件に従って、乱数を用いて２進数で生成する。第二補強部定義点Ｐ２の座標（Ｘｐ２，Ｙｐ２）が第二所定範囲４２に含まれること、及び第三補強部定義点Ｐ３のＸ座標（Ｘｐ３）が第二所定範囲４３に含まれることが、上記所定の制約条件となる。
【００３４】
次に、補強部１３の各層における配向角度θに関する遺伝子情報ＧＡ３について説明する。コンピュータは、補強部１３の各層における配向角度θを、所定の制約条件に従って、乱数を用いて２進数で生成する。配向角度θに関する遺伝子情報ＧＡ３を生成する際の所定の制約条件は、配向角度θが所定角度（例えば１５°）の倍数となるように設定されることである。なお、本実施形態において、補強部１３における強化繊維基材１０ａの層数は、ユーザにより予め設定される。
【００３５】
図３の説明に戻る。コンピュータは、ステップＳＴ１２として、ステップＳＴ１１で生成した個体２１、２２、２３ごとの遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を表現型に変換する表現型変換ステップを実行する。「表現型に変換する」とは、ここでは、２進数で定義された遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を１０進数の値に変換することを意味する。例えば、図４に示す個体２１の遺伝子情報ＧＡ１に含まれる第二孔部定義点Ｓ２のＸ座標（Ｘｓ２）について、次式（１）に従って１０進数の値４１１に変換することができる。また、式（２）に示すように、式（１）で得られた値４１１を総ビット数（図４に示す例では、９ビット）での最大値である値５１１で除算することで、値１を最大値として正規化することができる。式（２）で得られた値０．８０４が、第二孔部定義点Ｓ２の座標点となる。コンピュータは、同様の手法により、遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３に含まれる２進数の値をすべて１０進数に変換する。
【００３６】
（２８・１）＋（２７・１）＋（２６・０）＋（２５・０）＋（２４・１）＋（２３・１）＋（２２・０）＋（２１・１）＋（２０・１）  ＝  ４１１  …（１）
４１１／５１１  ＝  ０．８０４  …（２）
【００３７】
次に、コンピュータは、図３に示すように、ステップＳＴ１３として、ひずみ値算出ステップを実行する。ひずみ値算出ステップは、遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３が表現型に変換された個体２１、２２、２３ごとに、所定の荷重条件で複合材１０に生じるひずみ値を算出するステップである。より詳細には、コンピュータは、個体２１、２２、２３ごとに、第一孔部定義点Ｓ１、第二孔部定義点Ｓ２、及び第三孔部定義点Ｓ３をスプライン補間し、図５に実線で例示する第一象限における孔部１２の形状を算出する。コンピュータは、算出した第一象限における孔部１２の形状を、第二象限から第四象限に対応づけて拡張し、孔部１２の全体形状を算出する。
【００３８】
コンピュータは、個体２１、２２、２３ごとに、第一補強部定義点Ｐ１、第二補強部定義点Ｐ２、及び第三補強部定義点Ｐ３をラグランジュ補間し、図６に実線で例示する第一象限における補強部１３の最外層の形状を算出する。コンピュータは、算出した第一象限における補強部１３の最外層の形状に基づいて、第一象限における補強部１３の形状を算出する。具体的には、コンピュータは、予め定められる所定の勾配α（図１参照）及び強化繊維基材１０ａの一層ごとの厚みに従って、図６に破線で示すように、補強部１３の最外層の形状を外側へと拡大していき、第一象限における補強部１３の形状を算出する。さらに、コンピュータは、算出した第一象限における補強部１３の形状を、第二象限から第四象限に対応づけて拡張し、補強部１３の全体形状を算出する。
【００３９】
コンピュータは、個体２１、２２、２３ごとに、遺伝子情報ＧＡ３に基づいて、補強部１３の各層における強化繊維基材１０ａの配向角度θを算出する。これにより、すべての個体２１、２２、２３について、孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び補強部１３の各層における強化繊維基材１０ａの配向角度θの値が決定される。
【００４０】
コンピュータは、孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び補強部１３の各層における強化繊維基材１０ａの配向角度θの値が決定された個体２１、２２、２３ごとに、所定の荷重条件で複合材１０に生じるひずみ値を解析により算出する。より詳細には、コンピュータは、図１に実線矢印で示すように、複合材１０に対して一軸の引張荷重を作用させた際に、孔部１２の周縁及び補強部１３で生じるひずみ値を、有限要素法といった解析手法を用いて算出する。なお、「ひずみ値」は、孔部１２の周縁及び補強部１３で生じるひずみ値のうち、最大値であってもよいし、平均値であってもよいし、特定の箇所で生じるひずみ値であってもよい。
【００４１】
次に、コンピュータは、ステップＳＴ１４として、遺伝子操作ステップを実行する。遺伝子操作ステップは、複数の個体２１、２２、２３のうち、ひずみ値が小さいものを２つ選択し、遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３の遺伝子操作を実行し、異なる遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を有する複数の個体を新たに生成するステップである。例えば、コンピュータは、図４に示す個体２１、２２のひずみ値が個体２３のひずみ値よりも小さい場合、個体２１、２２に含まれる遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３について、遺伝子操作を実行する。
【００４２】
図８及び図９は、遺伝子操作の具体例を示す説明図である。図８及び図９は、遺伝子情報ＧＡ１の第二孔部定義点Ｓ２のＸ座標（Ｘｓ２）の情報について、遺伝子操作を行う場合を例示する。コンピュータは、個体２１、２２に含まれる遺伝子情報ＧＡ１を、図８に破線で示すように任意の位置で区切り、白抜き矢印に示すように、区切った位置で２つの遺伝子情報の値を交換する交叉の処理を実行する。それにより、図８において太線で囲んだ範囲に示すように、遺伝子情報ＧＡ１の一部を交叉させた新たな遺伝子情報ＧＡ１を含む個体２４が生成される。図８では、遺伝子情報ＧＡ１の第二孔部定義点Ｓ２のＸ座標（Ｘｓ２）の情報について交叉の処理を行う例のみを記載したが、コンピュータは、個体２１、２２に含まれる遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３のすべての情報について、同様に交叉の処理を行い、新たな個体２４を生成する。なお、交叉の処理を行う際に遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を区切る位置は、いかなる位置であってもよい。交叉の処理は、個体２１、２２間で互いに対応する情報同士（例えば、第二孔部定義点Ｓ２のＸ座標（Ｘｓ２）の情報同士）で行われてもよいし、遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３に含まれるすべての情報をいずれかの位置で区切って行われてもよい。
【００４３】
また、コンピュータは、図９において太線で囲んだ範囲に示すように、新たな個体２４の遺伝子情報ＧＡ１の一部の値を反転させる突然変異の処理を行い、新たな遺伝子情報ＧＡ１を有する新たな個体２５を生成する。図９では、遺伝子情報ＧＡ１の第二孔部定義点Ｓ２のＸ座標（Ｘｓ２）の情報について突然変異の処理を行う例のみを記載したが、突然変異の処理は、個体２１、２２に含まれる遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３のいずれの位置で行われてもよい。コンピュータは、図８及び図９に例示した遺伝子操作の処理を複数回（例えば３回）に渡って実行し、異なる遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を有する複数（例えば３個）の新たな個体２５を生成する。
【００４４】
次に、コンピュータは、図３に示すように、ステップＳＴ１５、ステップＳＴ１６として、ステップＳＴ１４で新たに生成した複数の個体２５を用いて、上述した表現型変換ステップ及びひずみ値算出ステップを再度実行する。それにより、コンピュータは、ステップＳＴ１４で新たに生成した複数の個体２５ごとに、複合材１０に生じるひずみ値を算出する。
【００４５】
次に、コンピュータは、図３に示すように、ステップＳＴ１７として、所定条件が成立したか否かを判定し、所定条件が成立していないと判定した場合（ステップＳＴ１７でＮｏ）、ステップＳＴ１４からステップＳＴ１６の処理を繰り返し実行する。本実施形態において、「所定条件が成立した」とは、ステップＳＴ１４からステップＳＴ１６の処理を繰り返し実行した回数が予め設定される上限回数に達したことを意味する。「予め設定される上限回数」は、ステップＳＴ１４からステップＳＴ１６の処理を繰り替えし実行することにより、ステップＳＴ１６で算出される複数の個体２５のひずみ値が十分に収束する回数として、ユーザにより設定される。なお、「所定条件が成立した」とは、ステップＳＴ１６で算出される各個体２５のひずみ値の変化率がユーザにより予め設定される閾値以下となったことを意味してもよい。また、「所定条件が成立した」とは、ステップＳＴ１６で算出される各個体２５のひずみ値の最小値または平均値がユーザにより予め設定される値以下となったことを意味してもよい。
【００４６】
コンピュータは、ステップＳＴ１７で所定条件が成立したと判定したとき（ステップＳＴ１７でＹｅｓ）、ステップＳＴ１８として、複数の個体２５のうち、ひずみ値が最も小さいものを最適解として選択し、本ルーチンを終了する。なお、コンピュータは、最適解として、複数の個体２５のうち、ひずみ値が小さいものを順に複数選択するものとしてもよい。
【００４７】
この結果、設計因子である孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び補強部１３の各層における強化繊維基材１０ａの配向角度θの最適解を得ることができ、最適解に基づいて、一例として図１及び図２に示す複合材１０を製造することができる。最適解に基づいて製造される複合材１０は、孔部１２が、一例として楕円形状（図５の一点鎖線参照）よりも外側に膨らんだ形状である。本発明者らは、孔部１２が楕円形状である場合に比べて、複合材１０に対して一軸の引張荷重を作用させた際に孔部１２の周縁に生じるひずみ値を小さくすることができるという解析結果、及び実験結果を得た。
【００４８】
また、最適解に基づいて製造される複合材１０は、補強部１３が、一例として菱形形状である。補強部１３は、複合材１０に対して一軸の引張荷重を作用させた場合に、引張荷重の作用方向、及び引張荷重の作用方向と直交する方向に頂点を有する。本実施形態にかかる複合材の設計方法により算出される補強部１３の最適解は、最外層の形状が第一補強部定義点Ｐ１、第二補強部定義点Ｐ２、及び第三補強部定義点Ｐ３を結ぶ曲線形状となる。補強部１３の最適解は、一例として、第二補強部定義点Ｐ２が、第一補強部定義点Ｐ１、及び第三補強部定義点Ｐ３を結ぶ直線Ｌ（図６の二点鎖線参照）の近傍（ほぼ直線Ｌ上）に位置する。最適解に基づいて製造される複合材１０の補強部１３は、最外層が直線Ｌに沿った形状を呈し、他の層の形状もこの直線Ｌを外側に拡張した形状を呈する菱形形状とした。
【００４９】
また、最適解に基づいて製造される複合材１０は、補強部１３の各層における配向角度θが、一例として最内層から最外層にかけて０°、３０°、０°、１５°、−１５°、−３０°、−１５°、４５°とされる。
【００５０】
図１０は、比較例としての複合材を示す平面図である。比較例としての複合材１００は、基部１１０を貫通する孔部１２０と、孔部１２０の周囲に形成された補強部１３０とを有する。比較例の複合材１００は、孔部１２０が複合材１０の孔部１２と同形状である一方で、補強部１３０が一般的によく用いられる長方形状とされている。また、比較例としての複合材１００は、補強部１３０が４層構成であり、各層における配向角度θが最内層から最外層にかけて４５°、０°、４５°、９０°とされている。本発明者らは、比較例としての複合材１００に対して、複合材１０に対して一軸の引張荷重を作用させた際に孔部１２及び補強部１３に生じるひずみ値を同程度とすることができるという解析結果を得た。すなわち、孔部１２の周縁及び補強部１３に生じる応力集中を低減することができる。その一方で、本実施形態の複合材１０は、補強部１３が菱形形状であるため、補強部１３が必要以上に大きくなることを抑制することができ、長方形状の補強部１３０に比べて補強部１３の重量を大きく軽減することができる。
【００５１】
以上説明したように、実施形態にかかる複合材の設計方法は、コンピュータを用いて、強化繊維基材１０ａを積層して形成される複合材１０を設計する複合材の設計方法であって、複合材１０は、強化繊維基材１０ａの積層方向に延びる孔部１２と、孔部１２の周囲に形成された補強部１３とを有し、コンピュータは、孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び補強部１３の各層における強化繊維基材１０ａの配向角度θを設計因子とし、設計因子と所定の荷重条件とに基づいて複合材１０に生じるひずみ値を算出し、算出したひずみ値が小さくなる傾向に、遺伝的アルゴリズムに基づいて設計因子を最適化する。
【００５２】
この構成によれば、所定の荷重条件で複合材１０に生じるひずみ値が小さくなる傾向に、設計因子としての孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び補強部１３の各層における配向角度θのすべてを最適化することができる。それにより、孔部１２の形状のみを最適化する場合、補強部１３の形状のみを最適化する場合、及び配向角度θのみを最適化する場合に比べて、より適切にひずみ値を小さくすることが可能な孔部１２及び補強部１３の構造を得ることができる。その結果、孔部１２の周縁及び補強部１３に生じる応力集中を低減するために、補強部１３が必要以上に大きくなることを抑制することができる。従って、実施形態にかかる複合材の設計方法は、孔部１２の周縁及び補強部１３に生じる応力集中の低減と、複合材１０の軽量化との両立を図ることができる。
【００５３】
また、本実施形態にかかる複合材の設計方法は、補強部１３の各層における配向角度θを含めて、孔部１２及び補強部１３の構造を最適化することができる。そのため、各層の配向角度θが所定角度の倍数となる所定の制約条件を変化させることで、従来通例であった所定角度が４５°等に制約される場合に比べて、配向角度θの設計の自由度を高めつつ、配向角度θの最適解を得ることが可能となる。
【００５４】
また、コンピュータが、孔部１２の形状に関する遺伝子情報ＧＡ１、補強部１３の形状に関する遺伝子情報ＧＡ２、及び配向角度θに関する遺伝子情報ＧＡ３を生成し、異なる遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を有する複数の個体２０を所定の制約条件に従って生成する個体生成ステップ（ステップＳＴ１１）と、コンピュータが、個体２０ごとに、所定の荷重条件で複合材１０に生じるひずみ値を算出するひずみ値算出ステップ（ステップＳＴ１３）と、コンピュータが、複数の個体２０のうちひずみ値が小さいものを順に２つ選択し、選択した個体２０を用いて遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３の遺伝子操作を実行し、異なる遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を有する複数の個体２５を新たに生成する遺伝子操作ステップ（ステップＳＴ１４）と、を備え、コンピュータは、遺伝子操作ステップで生成された複数の個体２５を用いてひずみ値算出ステップ（ステップＳＴ１６）及び遺伝子操作ステップ（ステップＳＴ１４）を繰り返し実行し、所定条件が成立すると、複数の個体２５のうちひずみ値が小さいものを最適解として算出する。
【００５５】
この構成によれば、異なる遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３を有する複数の個体２０、２５のうち、ひずみ値が小さいものから選択的に遺伝子操作を行う処理を繰り返し実行し、孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び配向角度θのすべてについて、効率的な最適化を実現することができる。
【００５６】
また、個体２０は、孔部１２の形状に関する遺伝子情報ＧＡ１、補強部１３の形状に関する遺伝子情報ＧＡ２、及び配向角度θに関する遺伝子情報ＧＡ３をすべて有し、コンピュータは、孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び配向角度θの最適解を一体に算出する。
【００５７】
この構成によれば、孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び配向角度θを同時に最適化した最適解を得ることができる。また、特に、各遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３の情報量が少ない場合には、効率的に最適解を算出することができる。
【００５８】
また、孔部１２の形状は、積層方向に直交するＸ−Ｙ座標系の一つの象限における第一孔部定義点Ｓ１、第二孔部定義点Ｓ２、及び第三孔部定義点Ｓ３を含み、第一孔部定義点Ｓ１は、Ｙ軸上の予め設定された座標点（０，ａ）であり、第二孔部定義点Ｓ２は、Ｘ軸上及びＹ軸上以外の座標点（Ｘｓ２，Ｙｓ２）であり、第三孔部定義点Ｓ３は、Ｘ軸上の座標点（Ｘｓ３，０）であり、孔部１２の形状に関する遺伝子情報ＧＡ１は、第二孔部定義点Ｓ２のＸ座標（Ｘｓ２）、第二孔部定義点Ｓ２のＹ座標（Ｙｓ２）、及び第三孔部定義点Ｓ３のＸ座標（Ｘｓ３）の情報であり、コンピュータは、ひずみ値算出ステップ（ステップＳＴ１３、ＳＴ１６）で、個体２０、２５ごとに、第一孔部定義点Ｓ１、第二孔部定義点Ｓ２、及び第三孔部定義点Ｓ３を補間して一つの象限における孔部１２の形状を算出し、算出結果に基づいてひずみ値を算出する。
【００５９】
この構成によれば、第二孔部定義点Ｓ２のＸ座標（Ｘｓ２）、第二孔部定義点Ｓ２のＹ座標（Ｙｓ２）、及び第三孔部定義点Ｓ３のＸ座標（Ｘｓ３）の３つの変数で孔部１２の形状の最適解を算出することができるため、計算負荷の低減を図ることが可能となる。
【００６０】
また、補強部１３の最外層の形状は、積層方向に直交するＸ−Ｙ座標系の一つの象限における第一補強部定義点Ｐ１、第二補強部定義点Ｐ２、及び第三補強部定義点Ｐ３を含み、第一補強部定義点Ｐ１は、Ｙ軸上の予め設定された座標点（０，ｂ）であり、第二補強部定義点Ｐ２は、Ｘ軸上及びＹ軸上以外の座標点（Ｘｐ２，Ｙｐ２）であり、第三補強部定義点Ｐ３は、Ｘ軸上の座標点（Ｘｐ３，０）であり、補強部１３の形状に関する遺伝子情報ＧＡ３は、第二補強部定義点Ｐ２のＸ座標（Ｘｐ２）、第二補強部定義点Ｐ２のＹ座標（Ｙｐ２）、及び第三補強部定義点Ｐ３のＸ座標（Ｘｐ３）の情報であり、コンピュータは、ひずみ値算出ステップ（ステップＳＴ１３、ＳＴ１６）で、個体２０、２５ごとに、第一補強部定義点Ｐ１、第二補強部定義点Ｐ２、及び第三補強部定義点Ｐ３を補間して一つの象限における補強部１３の最外層の形状を算出し、算出結果に基づいてひずみ値を算出する。
【００６１】
この構成によれば、第二補強部定義点Ｐ２のＸ座標（Ｘｐ２）、第二補強部定義点Ｐ２のＹ座標（Ｙｐ２）、及び第三補強部定義点Ｐ３のＸ座標（Ｘｐ３）の３つの変数で補強部１３の形状の最適解を算出することができるため、計算負荷の低減を図ることが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態では、遺伝子操作ステップ（ステップＳＴ１４）において、複数の個体２０、２５のうち、ひずみ値が小さいものを２つ選択し、選択した２つの個体２０、２５を用いて遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３の遺伝子操作を実行するものとした。ただし、複数の個体２０、２５のうち、ひずみ値が小さいものを３つ以上選択し、選択した３つ以上の個体２０、２５を用いて遺伝子情報ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３の遺伝子操作を実行してもよい。
【００６３】
本実施形態では、遺伝子操作の処理として、交叉の処理及び突然変異の処理を行って生成された複数の個体２５を用いて、ひずみ値算出ステップ（ステップＳＴ１６）及び遺伝子操作ステップ（ステップＳＴ１４）を繰り返し実行するものとした。ただし、突然変異の処理を省略し、交叉の処理を行って生成された複数の個体２４を用いて、ひずみ値算出ステップ（ステップＳＴ１６）及び遺伝子操作ステップ（ステップＳＴ１４）を繰り返し実行してもよい。また、遺伝子操作の処理は、本実施形態で例示したものに限られず、一般的な遺伝的アルゴリズムおいて用いられるいかなる遺伝子操作の処理を用いてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、個体２０、２４、２５が、遺伝子情報ＧＡ１、遺伝子情報ＧＡ２、及び遺伝子情報ＧＡ３をすべて有し、コンピュータは、孔部１２の形状、補強部１３の形状、及び配向角度θの最適解を一体に算出するものとした。ただし、最適解の算出手順は、これに限られない。すなわち、各個体２０、２４、２５は、孔部１２の形状に関する遺伝子情報ＧＡ１を有するもの、補強部１３の形状に関する遺伝子情報ＧＡ２を有するもの、及び配向角度θに関する遺伝子情報ＧＡ３を有するものに分かれていてもよい。
【００６５】
この場合、コンピュータは、まず、図４に示す遺伝的アルゴリズムの処理を用いて、孔部１２の形状に関する遺伝子情報ＧＡ１のみを最適化する。このとき、コンピュータは、ひずみ値算出ステップ（ステップＳＴ１３、ＳＴ１６）において、孔部１２の周囲に任意の形状及び配向角度θで構成される補強部１３があるものと仮定し、個体ごとにひずみ値を算出すればよい。次に、コンピュータは、図４に示す遺伝的アルゴリズムの処理を用いて、補強部１３の形状に関する遺伝子情報ＧＡ２を最適化する。このとき、コンピュータは、個体生成ステップ（ステップＳＴ１１）において、最適化した孔部１２の形状と、ユーザが予め設定する補強部１３の最外層がとり得る大きさとに基づいて、第二所定範囲４２、４３を設定すればよい。また、コンピュータは、ひずみ値算出ステップ（ステップＳＴ１３、ＳＴ１６）において、補強部１３の各層における配向角度θを任意に設定し、個体ごとにひずみ値を算出すればよい。次に、コンピュータは、図４に示す遺伝的アルゴリズムの処理を用いて、補強部１３の各層における配向角度θに関する遺伝子情報ＧＡ３を最適化する。このように、コンピュータは、孔部１２の形状、補強部１３の形状、配向角度θの順番に、最適解を算出してもよい。この構成によれば、孔部１２の形状の最適解を反映した補強部１３の形状の最適解、及び孔部１２の形状及び補強部１３の形状の最適解を反映した配向角度θの最適解を得ることができる。なお、孔部１２の形状と補強部１３の形状とを一体に最適化した後、配向角度θを最適化してもよいし、孔部１２の形状を最適化した後、補強部１３の形状と配向角度θとを一体に最適化してもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、補強部１３における強化繊維基材１０ａの積層数を予めユーザが設定するものとしたが、補強部１３における強化繊維基材１０ａの積層数についても、遺伝的アルゴリズムにより最適化するものとしてもよい。具体的には、各層の配向角度θに関する遺伝子情報ＧＡ３において、層ごとに「積層なし」の情報を定義し得るものとする。コンピュータは、図３の遺伝子操作ステップ（ステップＳＴ１４）において、例えば突然変異の処理を実行する際に、特定の層における配向角度θの情報を「積層なし」となるように遺伝子操作する。それにより、強化繊維基材１０ａの積層数についても、最適化を図ることが可能となる。なお、この場合、ユーザが予め積層数の下限値を設定しておき、下限値未満となるような遺伝子操作が行われないようにすることが好ましい。また、補強部１３の形状は、強化繊維基材１０ａの積層数（補強部１３の厚み）に基づいて決定されるため、強化繊維基材１０ａの積層数の変更は、補強部１３の形状が最適化される前に行われる必要がある。従って、強化繊維基材１０ａの積層数の最適化は、コンピュータが補強部１３の形状、及び配向角度θの最適解を一体に算出する手法を用いる場合にのみ適用することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、孔部１２及び補強部１３は、図１における左右方向に対称形状であると共に、図１における上下方向に対称形状であるものとしたが、孔部１２及び補強部１３は、図１における左右方向にのみ対称形状であってもよい。すなわち、孔部１２及び補強部１３は、図１に例示する形状の上側半分、または下側半分のみで構成されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０  複合材
１０ａ  強化繊維基材
１１  基部
１２  孔部
１３  補強部
２０、２１、２２、２３、２４、２５  個体
３０  第一所定範囲
４１、４２、４３  第二所定範囲
１００  複合材
１２０  孔部
１３０  補強部
ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＡ３  遺伝子情報
Ｐ１  第一補強部定義点
Ｐ２  第二補強部定義点
Ｐ３  第三補強部定義点
Ｓ１  第一孔部定義点
Ｓ２  第二孔部定義点
Ｓ３  第三孔部定義点
α  勾配
θ  配向角度
【図１】
2019032768.tif 000003
【図２】
2019032768.tif 000004
【図３】
2019032768.tif 000005
【図４】
2019032768.tif 000006
【図５】
2019032768.tif 000007
【図６】
2019032768.tif 000008
【図７】
2019032768.tif 000009
【図８】
2019032768.tif 000010
【図９】
2019032768.tif 000011
【図１０】
2019032768.tif 000012