(57)【要約】【課題】ＣＡＥにおいてシミュレーションの精度を向上させる。【解決手段】製品の所定の物理的特性の解析を行う特性解析方法であって、製品の試作品の実測（ステップＳ１１）によって得られた属性値を含むパラメータに基づいてその製品の物理的特性を解析する数値シミュレーションを行うステップＳ１９（およびＳ１４）を含み、そのパラメータには、属性値以外に、試作品の所定の実験結果とステップＳ１４によるその実験の数値シミュレーション結果とを比較した結果によって修正された（ステップＳ１７）所定のパラメータが含まれる。こうすることで、数値シミュレーションと実験との間で、対象となる製品の属性値（例えば形状）の誤差が小さくなり、数値シミュレーションの精度を向上することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品の所定の物理的特性の解析を行う特性解析方法であって、
製品の試作品の実測によって得られた属性値を含むパラメータに基づいてその製品の物理的特性を解析する数値シミュレーションを行うステップＡを含み、
前記パラメータには、前記属性値以外に、試作品の所定の実験結果と前記ステップＡによるその実験の数値シミュレーション結果とを比較した結果によって修正された所定のパラメータが含まれることを特徴とする特性解析方法。
【請求項２】
製品の所定の物理的特性の解析を行う特性解析装置であって、
製品の試作品の実測によって得られた属性値を含むパラメータに基づいてその製品の物理的特性を解析する数値シミュレーションを行うシミュレーション実行部を含み、
前記パラメータには、前記属性値以外に、試作品の所定の実験結果と前記ステップＡによるその実験の数値シミュレーション結果とを比較した結果によって修正された所定のパラメータが含まれることを特徴とする特性解析装置。
【請求項３】
製品の所定の物理的特性の解析を行うために、コンピュータに、製品の試作品の実測によって得られた属性値を含むパラメータに基づいてその製品の物理的特性を解析する数値シミュレーションを行うステップＡを実行させるためのプログラムであって、
前記パラメータには、前記属性値以外に、試作品の所定の実験結果と前記ステップＡによるその実験の数値シミュレーション結果とを比較した結果によって修正された所定のパラメータが含まれることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータを用いて製品の所定の物理的特性の数値シミュレーションを行う技術に関し、特に、シミュレーション精度の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有限要素法や差分法等の数値シミュレーションによる構造解析や流体解析は従来より盛んに行われており、その精度は、コンピュータの発展や計算スキームの開発等により益々向上している。ＣＡＥにおいても、製品の種々の物理的特性を解析するのにコンピュータによる数値シミュレーションが利用され、部品や製品の設計に反映されている。
【０００３】
ＣＡＥにおいては、例えば特許文献１にも示されるように、数値シミュレーション用の形状データ（計算用グリッド，メッシュ等）は、ＣＡＤデータから作成される。その場合、通常、数値シミュレーション用の形状データの各部の形状は、ＣＡＤデータで指定された公差（寸法公差等）の中央値となっている。
【０００４】
またＣＡＥでは、数値シミュレーションをより有効に活用するため、実験結果に整合するように数値シミュレーションに改良（作り込み）が施される。具体的には、数値シミュレーションに用いるパラメータのうち所定のパラメータ（例えば推定値で仮決めしていたパラメータ）の値を、同一条件での数値シミュレーション結果と実験結果との比較に基づいて修正する。こうした数値シミュレーションの改良により、数値シミュレーションによる仮想的な実験、いわゆる数値実験の精度が向上し、実測の難しい特性をより容易にかつより精度良く把握することができるようになる。また、数値実験は、実験の実行およびその準備に要する手間や費用の削減という効果をもたらす。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４７９５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のＣＡＥでは、数値シミュレーション用の形状データは、通常、ＣＡＤデータの公差中央値となっている。一方、実験に供される試作品の形状は、ＣＡＤデータに指定される公差の範囲内ではあるものの、必ずしも公差中央値とはなっていない。要するに、多くの場合、数値シミュレーション用の形状データと、実験に用いる試作品との間には、形状誤差（寸法誤差）が存在していた。そのような状態では、上述した改良すなわち所定のパラメータの修正を試みたとしても、数値シミュレーションの結果を実験結果に精度良く整合させるのが難しくなる場合がある。また、そのような状態では、パラメータの修正によって見かけ上数値シミュレーション結果と実験結果との整合が図れたとしても、本質的な整合が図られたのではなく、実際には形状誤差に起因していたそれらの結果の差異が、他のパラメータの変更によって、偶々小さくなっているにすぎないことがある。そのような場合、特にパラメータの修正を行った条件以外では、数値シミュレーション結果の実験結果に対する差異がむしろ拡大してしまうこともありうる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる特性解析方法は、製品の所定の物理的特性の解析を行う特性解析方法であって、製品の試作品の実測によって得られた属性値を含むパラメータに基づいてその製品の物理的特性を解析する数値シミュレーションを行うステップＡを含み、上記パラメータには、上記属性値以外に、試作品の所定の実験結果と上記ステップＡによるその実験の数値シミュレーション結果とを比較した結果によって修正された所定のパラメータが含まれる。こうすることで、数値シミュレーションと実験との間で、対象となる製品の属性値（例えば形状）の誤差が小さくなり、数値シミュレーションの精度を向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる特性解析装置１０のブロック図、図２は、本実施形態にかかる特性解析方法を示すフローチャートである。
【０００９】
図１に示すように、特性解析装置１０は、コンピュータとして構成され、数値シミュレーションの実行や入出力の制御を行う制御部（例えばＣＰＵ）１２、制御部１２の動作に関わる諸情報を記憶する記憶部（例えばＲＡＭ，ＲＯＭまたはハードディスク等）１４、諸情報を入力する入力部（例えばキーボード，マウス等）１６、および計算結果や諸情報の入力を促すための情報を所定の形式で出力する出力部（例えばディスプレイ，プリンタ等）１８を備える。また、特性解析装置１０には、リムーバブルデバイスや通信用インタフェース機器等（いずれも図示せず）が内蔵あるいは接続され、これらを介して、他装置（例えば実験データを処理した装置等）から所定のデータあるいはパラメータ（例えば実験結果データ等）を取り込むことも可能である。取り込まれたデータあるいはパラメータは、記憶部１４に格納される。
【００１０】
そして、主として特性解析装置１０によって実行される本実施形態にかかる特性解析方法は、同一の実施条件（例えば、荷重、温度、圧力、［流体解析の場合には］レイノルズ数等）にて試作品の実験と数値シミュレーションとを行い、数値シミュレーションの結果が実験結果に整合するように、数値シミュレーションの改良を図るものである。改良された数値シミュレーションは、種々の条件下での特性解析に用いられたり、あるいは実測の難しい特性を取得するのに用いられたりする。なお、本実施形態では、後述するステップ（Ｓ１２，Ｓ１４〜Ｓ１９；いずれも図２）は、図１に示す特性解析装置１０の制御部１２（および該制御部１２によって制御される装置各部）によって実行される。本実施形態では、制御部１２がシミュレーション実行部に相当する。そしてこれら各ステップ（Ｓ１２，Ｓ１４〜Ｓ１９）は、例えば、プログラム保持部（例えば記憶部１４）に保持されたプログラムにしたがって、制御部１２によって実行される。プログラムは、例えば、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例えばＭＯ、ＤＶＤ等）に格納され、リムーバブルデバイス（例えばＭＯドライブ、ＤＶＤドライブ等）によって読み出され、プログラム保持部にインストールされる。プログラムを格納した外部装置から通信ネットワークおよび通信用インタフェース機器等を介してダウンロードしたプログラムをインストールすることももちろん可能である。
【００１１】
さて、図２に示すように、まずは、試作品がＣＡＤデータに基づいて製作される（ステップＳ１０）。ここで、試作品は指示された公差（例えば寸法公差）内で製作される。次に、製作された試作品の属性値が取得される（ステップＳ１１）。ここで取得される試作品の属性値としては、例えば、試作品の形状、密度等がある。試作品の形状は、接触式の形状測定装置（例えば接触子の三次元位置を取得可能な三次元位置測定装置等）や、非接触式の形状測定装置（例えば光学式（例えばレーザ式や干渉縞式等）の表面形状測定装置）、あるいは断面取得装置（例えばＭＲＩやＣＴスキャン装置等）などを用いて取得することができる。
【００１２】
次に、ステップＳ１１で取得された試作品の属性値から、数値シミュレーション用のデータやパラメータが取得される（ステップＳ１２）。具体的には、例えば、製品の特性解析として、有限要素法や差分法による構造解析を行う場合、ステップＳ１２では、例えば、試作品の属性値としての外形データに基づいて、公知の格子生成法にしたがって、試作品内部に三角形あるいは四角形を単位とするメッシュ（グリッド）が生成される。このとき、格子生成に必要なパラメータ（例えばグリッド点数やグリッドの粗密分布を決定するためのパラメータ等）は適宜入力部１６（図１）から入力される。また、ＣＡＤデータによる公差中央値と、その公差中央値に対する試作品の属性値の差分と、に基づいて数値シミュレーション用のデータやパラメータを取得するようにしてもよい。
【００１３】
一方では、ステップＳ１１で製作された試作品を用いて、所定の実施条件で実験が実施される（ステップＳ１３）。このステップＳ１３では、数値シミュレーション結果と比較するためのデータ（実験結果データ）が取得される。実験結果データは、構造解析の場合には、例えばひずみ量（歪みゲージによる検出値）や変形量、加速度（振動）などであり、流体解析の場合には、例えば揚力や、抗力、圧力、あるいは可視化された情報（例えば流跡線や流線ベクトル等）などである。
【００１４】
そして、ステップＳ１２で取得された数値シミュレーション用のデータやパラメータ、およびステップＳ１３と同一の実験条件を示すパラメータを用いて（すなわちステップＳ１３と同じ条件で）、数値シミュレーションが実行される（ステップＳ１４）。このステップＳ１４では、上記ステップＳ１３で取得されたのと同種のデータ（計算結果データ，解析結果データ）が取得される。すなわち、計算結果データは、構造解析の場合には、例えばひずみ量（歪みゲージによる検出値）や変形量、加速度（振動）などであり、流体解析の場合には、例えば揚力や抗力、圧力、あるいは可視化された情報（例えば流跡線や流線ベクトル等の画像情報）などである。
【００１５】
ステップＳ１４で取得された計算結果データは、所定の形式（例えば実験結果データと比較しやすい形式）で出力される（ステップＳ１５）。この出力は、例えば、出力部１８（図１）の一例としてのディスプレイによる表示出力として行ってもよいし、他の例としてのプリンタによる印字出力として行ってもよい。また、このとき、予めステップＳ１３で取得された実験結果データを入力部１６やリムーバブルデバイス等を経由して入力しておき、実験結果データと計算結果データとを比較しやすい形式で（例えばそれらの数値あるいは可視化させたグラフ等を並べて）出力するようにしてもよい。
【００１６】
次に、ステップＳ１３で取得された実験結果データとステップＳ１４で取得された計算結果データとが比較される（ステップＳ１６）。このステップＳ１６で実験結果データと計算結果データとが比較された結果、実験結果に対する計算結果の乖離度が大きい場合（例えば同じ物理量の実験結果データと計算結果データとの差異が、所定の閾値以上である場合）には、数値シミュレーションに用いる特定のパラメータが修正される（ステップＳ１７）。
【００１７】
ステップＳ１７で修正の対象となる特定のパラメータとしては、例えば、推定値として仮決めしていたパラメータ（例えば、ヤング率、密度、印加した押圧力の大きさや方向、摩擦係数等）がある。一例として、印加した押圧力の大きさや方向について説明すると、ステップＳ１３の構造解析実験において、実験の対象となる試作品に対し、押圧力を鉛直方向にのみ１［Ｎ（ニュートン）］加えた（つもりであった）としても、実験装置における試作品の支持機構の構造から、実際には、水平方向にもわずかながら押圧力が作用してしまう場合もある。したがって、そのような可能性が考えられる場合には、ステップＳ１７において、鉛直方向の押圧力＝１［Ｎ］、水平方向の押圧力＝０［Ｎ］に対応するパラメータが、水平方向成分を含むように、例えば、鉛直方向の押圧力＝１［Ｎ］、水平方向の押圧力＝０．０５［Ｎ］に対応するパラメータに修正（変更）される。ステップＳ１７の修正は、例えば結果の乖離度あるいは乖離パターンに対応づけて修正対象となるパラメータおよびその変化量（あるいは変化パターン）を示すデータを予め記憶部１４（図１）に格納しておくことで、制御部１２が自動的に実行することができる。また、ステップＳ１５で出力された結果に基づいてオペレータが入力した値を修正値として採用するようにしてもよい。
【００１８】
こうして修正されたパラメータに基づいて、ステップＳ１４の数値シミュレーションが再度実行される。引き続き、上述したのと同様にステップＳ１５およびＳ１６が実行され、ステップＳ１６において計算結果の実験結果に対する乖離度が所定の閾値以内となった場合には、制御部１２は、その計算結果を算出した数値シミュレーションに用いられたパラメータの値を、最終的にその実験用のパラメータの値として確定させる（ステップＳ１８）。こうして確定された数値シミュレーションにより、他の条件での諸特性の取得や、実測の難しい特性の取得など（いわゆる数値実験）が実行される（ステップＳ１９）。
【００１９】
上述したように、本実施形態では、ステップＳ１９（およびＳ１４）の数値シミュレーションが、試作品を実測した結果取得された属性値に基づいて行われる。このため、数値シミュレーションをより精度良く改良することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる特性解析装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる特性解析方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１０  特性解析装置、１２  制御部、１４  記憶部、１６  入力部、１８  出力部。
【図１】
2004171144.tif 000003
【図２】
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