(57)【要約】【課題】非線形データを使用する解析の処理時間を短縮する。【解決手段】データ処理方法は、非線形の関係にある材料特性データを読み込むステップ（Ｓ３０２）と、荷重データを取得するステップ（Ｓ３０４）と、材料特性データの変更が必要であると判断すると（Ｓ３０６にてＹＥＳ）、変更量を算出するステップ（Ｓ３０８）と、材料特性データを変更するステップ（Ｓ３１０）と、材料の厚みデータを算出するステップ（Ｓ３１２）と、厚みデータに基づいて形状データを変更するステップ（Ｓ３１４）と、形状データを出力するステップ（Ｓ３１６）とを含む。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算装置が使用するデータを予め処理するデータ処理装置であって、
前記演算装置が使用する、第１の物理量を表わす第１のデータと、前記第１の物理量と異なる物理量であって前記第１の物理量と非線形の関係を有する第２の物理量を表わす第２のデータとを記憶するための記憶手段と、
前記第１の物理量を表わす条件データを取得するための取得手段と、
前記条件データと、前記条件データに対応する前記第２のデータとに基づいて、前記第１のデータおよび前記第２のデータを変更するか否かを判断するための変更判断手段と、
前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記第１のデータの変更量および前記第２のデータの変更量を算出するための算出手段と、
前記第１のデータおよび前記第２のデータを変更すると判断すると、前記第１のデータの変更量に基づいて、前記第１のデータを変更するための第１の変更手段と、
前記第１のデータおよび前記第２のデータを変更すると判断すると、前記第２のデータの変更量に基づいて、前記第２のデータを変更するための第２の変更手段と、
前記変更された第１のデータおよび第２のデータを出力するための出力手段とを含む、データ処理装置。
【請求項２】
前記データ処理装置は、前記第１のデータに対する前記第２のデータの変化率を算出するための変化率算出手段をさらに含み、
前記変更判断手段は、前記条件データに対する第２のデータの変化率に基づいて、前記第１のデータおよび前記第２のデータを変更するか否かを判断するための判断手段を含み、
前記算出手段は、前記変化率が算出されたときの第１のデータおよび第２のデータを、前記第１のデータの変更量および前記第２のデータの変更量として算出するための手段を含む、請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項３】
前記第１のデータと前記第２のデータとの関係は、前記第１のデータが予め算出された値を上回ると、前記第１のデータに対する前記第２のデータの変化率が減少する関係であって、
前記判断手段は、前記条件データに対する第２のデータの変化率が予め算出された変化率を下回ると、前記第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断するための手段を含む、請求項２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
前記第１の物理量は、物体に作用する荷重であり、
前記第２の物理量は、前記物体の変位量である、請求項１〜３のいずれかに記載のデータ処理装置。
【請求項５】
演算装置が使用するデータを予め処理するデータ処理方法であって、
前記演算装置が使用する、第１の物理量を表わす第１のデータと、前記第１の物理量と異なる物理量であって前記第１の物理量と非線形の関係を有する第２の物理量を表わす第２のデータとを予め準備する準備ステップと、
前記第１の物理量を表わす条件データを取得する取得ステップと、
前記条件データと、前記条件データに対応する前記第２のデータとに基づいて、前記第１のデータおよび前記第２のデータを変更するか否かを判断する変更判断ステップと、
前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて、前記第１のデータの変更量および前記第２のデータの変更量を算出する算出ステップと、
前記第１のデータおよび前記第２のデータを変更すると判断すると、前記第１のデータの変更量に基づいて、前記第１のデータを変更する第１の変更ステップと、
前記第１のデータおよび前記第２のデータを変更すると判断すると、前記第２のデータの変更量に基づいて、前記第２のデータを変更する第２の変更ステップと、
前記変更された第１のデータおよび第２のデータを出力する出力ステップとを含む、データ処理方法。
【請求項６】
前記データ処理方法は、前記第１のデータに対する前記第２のデータの変化率を算出する変化率算出ステップをさらに含み、
前記変更判断ステップは、前記条件データに対する第２のデータの変化率に基づいて、前記第１のデータおよび前記第２のデータを変更するか否かを判断する判断ステップを含み、
前記算出ステップは、前記変化率が算出されたときの第１のデータおよび第２のデータを、前記第１のデータの変更量および前記第２のデータの変更量として算出するステップを含む、請求項５に記載のデータ処理方法。
【請求項７】
前記第１のデータと前記第２のデータとの関係は、前記第１のデータが予め算出された値を上回ると、前記第１のデータに対する前記第２のデータの変化率が減少する関係であって、
前記判断ステップは、前記条件データに対する第２のデータの変化率が予め算出された変化率を下回ると、前記第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断するステップを含む、請求項６に記載のデータ処理方法。
【請求項８】
前記第１の物理量は、物体に作用する荷重であり、
前記第２の物理量は、前記物体の変位量である、請求項５〜７のいずれかに記載のデータ処理方法。
【請求項９】
演算装置が使用するデータを予め処理する請求項５〜８のいずれかに記載のデータ処理方法を、コンピュータに実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数値解析の処理時間を短くする技術に関し、特に、非線形データを使用する数値解析の処理時間を短くする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非線形の関係を有するデータを使用する数値解析においては、そのデータに基づいて算出された計算結果が所定の収束条件を満足するまで入力データ等のパラメータが適宜変更され、収束を判断するための処理が繰り返される。このような処理は、たとえば以下のように、構造体の挙動を解析する処理に使用される。
【０００３】
特開平９−１５２３９２号公報（特許文献１）は、非線形領域における構造体の挙動の解析に有効な材料定数を容易に算出でき、材料定数を得るまでの労力を削減するための非線形構造解析方法を開示する。この解析方法は、構造体の一部を用いた材料試験とその材料試験をモデル化した数値解析とを組み合わせることにより材料定数を同定する同定ステップと、非線形領域における構造体の挙動を構造解析する解析ステップとを含む。同定ステップは、入力データを作成するステップと、挙動変数を抽出するステップと、評価関数を計算して実験値との偏差を算出するステップと、偏差が許容範囲にあるか否かを判定するステップと、偏差が許容範囲にない場合に材料定数を更新するステップとを含む。
【０００４】
特許文献１に開示された方法によると、入力データが作成されて所定の処理が行なわれると、挙動変数が抽出される。その変数に基づいて評価関数が計算されると、その計算結果と実験値との偏差が算出される。その偏差が許容範囲に含まれる場合には、材料定数が更新され、挙動変数を抽出するステップが再び実行される。一方、偏差が許容範囲に含まれる場合には、材料定数が同定され、解析ステップにて所定の構造解析が実行される。このように、所定の収束条件を満足するまで、変数が許容範囲にあるか否かを判定する処理と挙動変数を抽出する処理とを繰り返すことにより、非線形領域における構造体の挙動を解析することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１５２３９２号公報（図２、図５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された解析方法によると、材料定数は判定処理の繰り返しにより同定されるため、当初に選定された材料データによっては、その繰り返し回数が多くなる場合がある。その結果、材料定数を使用する処理が完了するまでの時間が長くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、非線形データを使用する数値解析の処理時間を短くすることができるデータ処理装置、データ処理方法およびその方法を実現するためのプログラムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るデータ処理装置は、演算装置が使用する、第１の物理量を表わす第１のデータと、第１の物理量と異なる物理量であって第１の物理量と非線形の関係を有する第２の物理量を表わす第２のデータとを記憶するための記憶手段と、第１の物理量を表わす条件データを取得するための取得手段と、条件データと、条件データに対応する第２のデータとに基づいて第１のデータおよび第２のデータを変更するか否かを判断するための変更判断手段と、第１のデータと第２のデータとに基づいて第１のデータの変更量および第２のデータの変更量を算出するための算出手段と、第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断すると、第１のデータの変更量に基づいて第１のデータを変更するための第１の変更手段と、第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断すると、第２のデータの変更量に基づいて第２のデータを変更するための第２の変更手段と、変更された第１のデータおよび第２のデータを出力するための出力手段とを含む。
【０００９】
第１の発明によると、データ処理装置は、非線形データの数値解析（たとえば有限要素法解析）を実行する演算装置が使用するデータを予め処理する。このデータ処理装置の記憶手段には、第１の物理量（たとえば荷重、応力など）を表わす第１のデータと、その物理量とは異なる第２の物理量（たとえば変位量、歪みなど）を表わす第２のデータとが記憶されている。この第１のデータおよび第２のデータは、非線形の関係を有する。取得手段が第１の物理量である条件データ（たとえば、試験片に作用する荷重）を取得すると、変更判断手段は、その条件データとそのデータに対応する第２のデータとに基づいて、第１のデータおよび第２のデータを変更するか否かを判断する。たとえば、条件データとそのデータに対応する第２のデータとが、それぞれ所定の値よりも大きいとき、あるいは、条件データに対する第２のデータの変化率が所定の変化率よりも小さいとき、変更判断手段は、第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断する。算出手段は、第１のデータおよび第２のデータに基づいて、第１のデータの変更量および第２のデータの変更量を算出する。たとえば、上記の所定の値が、それぞれの変更量として算出される。あるいは、第１のデータに対する第２のデータの変化率が所定の変化率を下回るときの第１のデータおよび第２のデータが、変更量として算出される。変更量が算出されると、第１のデータおよび第２のデータは、その変更量に基づいて変更され、変更後の第１のデータおよび第２のデータが出力される。このようにすると、演算装置における反復処理の対象となるデータを予め除去することができる。このデータは、たとえば上記の所定の値であり、あるいは、非線形領域のうち所定の変化率を上回る領域に含まれる第１のデータおよび第２のデータ（すなわち収束条件を満足しないデータ）である。演算装置は、除去されたデータを使用する反復処理を実行しないため、計算時間が短くなる。これにより、非線形データを使用する数値解析の処理時間を短くすることができるデータ処理装置を提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係るデータ処理装置は、第１の発明の構成に加えて、第１のデータに対する第２のデータの変化率を算出するための変化率算出手段をさらに含む。変更判断手段は、条件データに対する第２のデータの変化率に基づいて、第１のデータおよび第２のデータを変更するか否かを判断するための判断手段を含む。算出手段は、変化率が算出されたときの第１のデータおよび第２のデータを、第１のデータの変更量および第２のデータの変更量として算出するための手段を含む。
【００１１】
第２の発明によると、条件データに対する第２のデータの変化率が算出されると、その変化率に基づいて、第１のデータおよび第２のデータを変更するか否かが判断される。たとえば、算出された変化率が所定の変化率を下回ると、これらのデータを変更すると判断する。あるいは、変化率の変化の大きさ（すなわち、第１のデータおよび第２のデータに関する二次の導関数の符号）が変わると、これらのデータを変更すると判断する。このような判断に基づいて、第１のデータおよび第２のデータを変更すると、演算装置の処理に使用されるデータから不要なデータを削除することができるため、反復処理の回数を削減することができる。その結果、非線形データを使用する演算装置の処理時間を短くすることができる。
【００１２】
第３の発明に係るデータ処理装置は、第２の発明の構成に加えて、判断手段は、条件データに対する第２のデータの変化率が予め算出された変化率を下回ると、第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断するための手段を含む。
【００１３】
第３の発明によると、条件データに対する第２のデータの変化率が所定の変化率を下回ると、第１のデータおよび第２のデータが変更される。このようにすると、第１のデータに対する第２のデータの変化率が所定の変化率を上回る領域に含まれるデータを除外することができる。その結果、その領域に含まれるデータを使用する解析処理が行なわれなくなり、演算装置の処理時間を短くすることができる。
【００１４】
第４の発明に係るデータ処理装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、第１の物理量は、物体に作用する荷重であり、第２の物理量は、物体の変位量である。
【００１５】
第４の発明によると、物体に作用する荷重と、その荷重に対応する変位量とに関する解析の処理時間を短くすることができる。
【００１６】
第５の発明に係るデータ処理方法は、演算装置が使用する、第１の物理量を表わす第１のデータと、第１の物理量と異なる物理量であって第１の物理量と非線形の関係を有する第２の物理量を表わす第２のデータとを予め準備する準備ステップと、第１の物理量を表わす条件データを取得する取得ステップと、条件データとその条件データに対応する第２のデータとに基づいて第１のデータおよび第２のデータを変更するか否かを判断する変更判断ステップと、第１のデータと第２のデータとに基づいて第１のデータの変更量および第２のデータの変更量を算出する算出ステップと、第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断すると、第１のデータの変更量に基づいて第１のデータを変更する第１の変更ステップと、第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断すると、第２のデータの変更量に基づいて第２のデータを変更する第２の変更ステップと、変更された第１のデータおよび第２のデータを出力する出力ステップとを含む。
【００１７】
第５の発明によると、データ処理方法は、非線形データの数値解析（たとえば有限要素法解析）を実行する演算装置が使用するデータを予め処理する装置において使用される。このデータ処理方法の準備ステップにて、第１の物理量（たとえば荷重、応力など）を表わす第１のデータと、その物理量とは異なる第２の物理量（たとえば変位量、歪みなど）を表わす第２のデータとが、予め準備される。この第１のデータおよび第２のデータは、非線形の関係を有する。取得ステップにて、条件データ（たとえば、試験片に作用する荷重）が取得されると、変更判断ステップにて、その条件データとそのデータに対応する第２のデータとに基づいて、第１のデータおよび第２のデータを変更するか否かが判断される。たとえば、条件データとそのデータに対応する第２のデータとが、それぞれ所定の値よりも大きいとき、あるいは条件データに対する第２のデータの変化率が所定の変化率よりも小さいとき、第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断される。算出ステップにて、第１のデータおよび第２のデータに基づいて、第１のデータの変更量および第２のデータの変更量が算出される。たとえば、上記の所定の値が、それぞれの変更量として算出される。あるいは、第１のデータに対する第２のデータの変化率が所定の変化率を下回るときの第１のデータおよび第２のデータが、変更量として算出される。変更量が算出されると、第１のデータおよび第２のデータは、その変更量に基づいて変更され、変更後の第１のデータおよび第２のデータが出力される。このようにすると、演算装置における反復処理の対象となるデータを予め除去することができる。このデータは、たとえば上記の所定の値であり、あるいは、非線形領域のうち所定の変化率を上回る領域に含まれる第１のデータおよび第２のデータ（すなわち収束条件を満足しないデータ）である。演算装置は、除去されたデータを使用する反復処理を実行しないため、計算時間が短くなる。これにより、非線形データを使用する数値解析の処理時間を短くすることができるデータ処理方法を提供することができる。
【００１８】
第６の発明に係るデータ処理方法は、第５の発明の構成に加えて、第１のデータに対する第２のデータの変化率を算出する変化率算出ステップをさらに含む。変更判断ステップは、条件データに対する第２のデータの変化率に基づいて、第１のデータおよび第２のデータを変更するか否かを判断する判断ステップを含む。算出ステップは、変化率が算出されたときの第１のデータおよび第２のデータを、第１のデータの変更量および第２のデータの変更量として算出するステップを含む。
【００１９】
第６の発明によると、条件データに対する第２のデータの変化率が算出されると、判断ステップにて、その変化率に基づいて第１のデータおよび第２のデータを変更するか否かが判断される。たとえば、算出された変化率が所定の変化率を下回ると、これらのデータを変更すると判断される。あるいは、変化率の変化の大きさ（すなわち、第１のデータおよび第２のデータに関する二次の導関数の符号）が変わると、これらのデータを変更すると判断する。このような判断に基づいて、第１のデータおよび第２のデータを変更すると、演算装置の処理に使用されるデータから不要なデータを削除することができるため、反復処理の回数を削減することができる。これにより、非線形データを使用する演算装置の処理時間を短くすることができる。
【００２０】
第７の発明に係るデータ処理方法は、第６の発明の構成に加えて、判断ステップは、条件データに対する第２のデータの変化率が予め算出された変化率を下回ると、第１のデータおよび第２のデータを変更すると判断するステップを含む。
【００２１】
第７の発明によると、条件データに対する第２のデータの変化率が所定の変化率を下回ると、第１のデータおよび第２のデータが変更される。このようにすると、第１のデータに対する第２のデータの変化率が所定の変化率を上回る領域に含まれるデータを除外することができる。その結果、その領域に含まれるデータを使用する解析処理が行なわれなくなり、演算装置の処理時間を短くすることができる。
【００２２】
第８の発明に係るデータ処理方法は、第５〜７のいずれかの発明の構成に加えて、第１の物理量は、物体に作用する荷重であり、第２の物理量は、物体の変位量である。
【００２３】
第８の発明によると、物体に作用する荷重と、その荷重に対応する変位量とに関する解析の処理時間を短くすることができる。
【００２４】
第９の発明に係るプログラムは、演算装置が使用するデータを予め処理する第５〜８のいずれかの発明に係るデータ処理方法をコンピュータに実現させる。
【００２５】
第９の発明によると、コンピュータは、非線形データの数値解析（たとえば有限要素法解析）を行なう演算装置が使用するデータを予め処理するデータ処理方法を実行することができる。この方法が実行されると、演算装置における反復処理の対象となるデータが予め除去される。したがって、演算装置は、除去されたデータを使用する反復処理を実行しないため、計算時間が短くなる。これにより、非線形データを使用する数値解析の処理時間を短くすることができるデータ処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２７】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るデータ処理装置１０００の一例であるコンピュータの制御ブロック図について説明する。図１に示すように、このコンピュータは、相互にバスで接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１００、通信ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１１０、メモリ１２０、固定ディスク１３０、キーボード１４０、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｄｉｓｋ）駆動装置１５０、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）駆動装置１６０、マウス１７０およびモニタ１８０を含む。ＦＤ駆動装置１５０には、ＦＤ１５２が装着される。ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置１６０には、ＣＤ−ＲＯＭ１６２が装着される。
【００２８】
このデータ処理装置１０００における処理は、コンピュータハードウェアおよびＣＰＵ１００によって実行されるソフトウェアにより実現される。一般に、このようなソフトウェアは、ＦＤ１５２またはＣＤ−ＲＯＭ１６２などの記録媒体に格納されて流通し、ＦＤ駆動装置１５０またはＣＤ−ＲＯＭ駆動装置１６０などによりその記録媒体から読取られて、固定ディスク１３０に一旦格納される。そのソフトウェアは固定ディスク１３０からメモリ１２０に読出されて、ＣＰＵ１００により実行される。図１に示したコンピュータのハードウェア自体は、一般的なものである。したがって、本発明の最も本質的な部分は、ＦＤ１５２、ＣＤ−ＲＯＭ１６２、固定ディスク１３０などの記録媒体に記録されたソフトウェアである。
【００２９】
なお、図１に示したコンピュータ自体の動作は周知であるので、ここでは、その詳細な説明は繰り返さない。
【００３０】
このデータ処理装置１０００は、演算装置（図示しない）が実行するプログラムの入力データを予め処理する。この処理には、たとえば、その入力データから、プログラムの実行に不要なデータを除去する処理が含まれる。不要なデータとは、演算装置による演算結果の精度に影響を及ぼさないようなデータである。このプログラムは、たとえば構造解析等の処理を行なうプログラムであるが、特にこれに限られない。
【００３１】
図２を参照して、本実施の形態に係るデータ処理装置１０００にて使用される材料特性データについて説明する。図２は、試験片に作用する荷重と、その荷重に対応する試験片の変位量（いわゆる「つぶれ量」）との関係を表わす。この試験片の材料は、たとえば試験片がメタルガスケットである場合、ＳＰＣＣ、ＳＵＳ３０１などである。
【００３２】
図２に示すように、荷重と変位量とは非線形の関係を有する。すなわち、荷重が作用するとともにその試験片は変形し、所定の荷重σにて変位量はεとなる。荷重に対する変位量の変化率は、荷重がσより小さい場合と、σより大きい場合とで異なる。図２の例では、σ以上の荷重におけるこの変化率は、荷重が０からσまでの間における変化率よりも小さい。
【００３３】
したがって、σ以上の荷重が作用するときに、試験片の性能を評価する関数（以下、「評価関数」という。）に基づいて収束条件の成立を判断する場合、σ以下の荷重のデータをその関数に入力すると、荷重に対する変位量の変化率が大きいため、評価関数の結果は収束条件を満足しない。そのため、入力条件としての荷重のデータを大きくして、評価関数の計算処理が再度実行される。この場合、荷重のデータがσに達するまでに実行される計算は、荷重に対する変位量の変化率が大きいデータを使用するため、評価関数の計算に不要な処理となる。
【００３４】
一方、σ以上の荷重のデータを評価関数に与えると、荷重に対する変位量の変化率が小さくなるため、その関数の値は収束に向かう値となる。したがって、σ以上の荷重のデータによる処理を行なうことにより、評価関数の計算処理の回数を少なくすることができる。
【００３５】
図３を参照して、本実施の形態に係るデータ処理装置１０００にて実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００３６】
ステップ（以下、「ステップ」をＳと表わす。）３０２にて、データ処理装置１０００のＣＰＵ１００は、固定ディスク１３０から材料特性データを読み込み、そのデータをメモリ１２０に一時的に保存する。材料特性データとは、たとえば、解析の対象となる試験片（ＳＰＣＣ，ＳＵＳ３０１等からなるガスケット）に作用する荷重と、その荷重に対応する試験片の変位量とを表わすデータである。なお、この材料特性データはこのようなデータに限られず、２つの物理量が非線形の関係を示すデータであればよい。
【００３７】
Ｓ３０４にて、ＣＰＵ１００は、データ処理装置１０００の利用者が入力した荷重データを取得する。この荷重データは、メモリ１２０に一時的に保存される。なお、取得される荷重データは、利用者が入力するデータに限られず、たとえば、図１に示す通信ＩＦ１１０、ＦＤ１５２等を介して、外部から入力されるデータであってもよい。
【００３８】
Ｓ３０６にて、ＣＰＵ１００は、材料特性データの変更が必要であるか否かを判断する。この判断は、Ｓ３０２にて読み込んだ材料特性データと、Ｓ３０４にて取得した荷重データとに基づいて行なわれる。すなわち、その荷重データを材料特性データに適用したときの変位量が所定の範囲に含まれると、材料特性データの変更が必要であると判断される。この範囲は、たとえば荷重に対する変位量の変化率が所定の変化率を下回る範囲である。図２の例では、荷重がσよりも大きい範囲である。ＣＰＵ１００が、材料特性データの変更は必要であると判断すると（Ｓ３０６にてＹＥＳ）、処理はＳ３０８に移される。そうでないと（Ｓ３０６にてＮＯ）、処理はＳ３１６に移される。
【００３９】
Ｓ３０８にて、ＣＰＵ１００は、材料特性データの変更量を算出する。この変更量は、材料特性データの変化率が所定の変化率を下回るときの荷重および変位量である。すなわち、前述した演算装置にて実行される収束判断に影響のないデータ（収束条件を明らかに満足しないデータ）が除去されるように、変更量が算出される。図２に示す材料特性データの例では、荷重の変更量はσであり、変位量の変更量はεである。
【００４０】
Ｓ３１０にて、ＣＰＵ１００は、算出した変更量に基づいて材料特性データを変更する。この変更は、材料特性データから、Ｓ３０８にて算出した変更量を控除することにより行なわれる。変更された材料特性データは、メモリ１２０に一時的に保存される。図２に示す材料特性データの例では、グラフは、（−ε，−σ）だけ平行移動されることになる。
【００４１】
Ｓ３１２にて、ＣＰＵ１００は、Ｓ３０８にて算出した変更量に基づいて、材料の厚みデータを算出する。この厚みデータとは、前述の演算装置が使用するデータであって、非線形解析に使用される試験片の厚みを表わすデータである。
【００４２】
Ｓ３１４にて、ＣＰＵ１００は、算出した厚みデータに基づいて、試験片の形状データを変更する。これにより、荷重σが予め作用した試験片の形状データが算出される。このようにして変更された形状データは、収束判断に影響のない変位量だけ予め控除されたデータとなる。
【００４３】
Ｓ３１６にて、ＣＰＵ１００は、変更した形状データを出力する。これにより、データ処理装置１０００の利用者は、その形状データを演算装置にて使用することができる。
【００４４】
以上の構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係るデータ処理装置１０００の動作について、荷重が作用するガスケットの変位を解析する場合を説明する。このガスケットは、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に配置される、ＳＰＣＣからなるメタルガスケットである。
【００４５】
利用者がデータ処理装置１０００に記憶されているプログラムを起動すると、ＳＰＣＣに関する材料特性データが固定ディスク１３０からメモリ１２０に読み込まれる（Ｓ３０２）。利用者がキーボード１４０から荷重データを入力すると、その荷重データはメモリ１２０に一時的に保存される（Ｓ３０４）。材料特性データの変更が必要であると判断されると（Ｓ３０６にてＹＥＳ）、材料特性データの変更量が算出される（Ｓ３０８）。さらに、その変更量に基づいて、メモリ１２０に一時的に保存されている材料特性データが変更される（Ｓ３１０）。
【００４６】
試験片であるガスケットの厚みデータが変更量に基づいて算出されると（Ｓ３１２）、形状データは厚みデータの変更に対応して変更される（Ｓ３１４）。その変更された形状データおよび材料特性データは、ＦＤ１５２に記録されることによりあるいは通信ＩＦ１１０により、データ処理装置１０００の外部に出力される（Ｓ３１６）。
【００４７】
このようにして出力された形状データおよび材料特性データが演算装置に入力されると、非線形データの解析処理が実行される。この場合、収束条件を満足しないデータが予め除外されているため、演算装置は、形状データおよび材料特性データが直接入力される場合に比べて、速やかに収束条件を満足する解を得ることができる。その結果、演算装置による計算時間を短くすることができる。
【００４８】
図４〜図７を参照して、本実施の形態に係るデータ処理装置１０００により変更されたデータについて説明する。ここでは、シリンダヘッドとブロックとの間に配置されるガスケットについて説明するが、材料特性データの変更は、これに限られない。
【００４９】
図４は、ガスケットの変位の解析を行なう場合における、シリンダヘッド４００とガスケット４１０とブロック４２０との配置を表わす。図４に示すように、ブロック４２０は、予め準備された拘束台４３０の上に配置される。解析の対象であるガスケット４１０は、シリンダヘッド４００とブロック４２０との間に配置される。ここで、シリンダヘッド４００とガスケット４１０との接触面およびガスケット４１０とブロック４２０との接触面は、それぞれ摩擦係数が低くなるように潤滑材が塗布されている。これにより、高い圧力がガスケット４１０に作用しても、試験片におけるひずみと応力とが一様に分布するため、適切な変位量データを取得することができる。
【００５０】
図５（Ａ）は、ガスケットに作用する荷重と、その荷重に対応する変位量（すなわち、ガスケットのつぶれ量）との関係を表わす。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示した荷重と変位量との関係をグラフに表わしたものである。
【００５１】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、ガスケットの変位量が約０．４１０９３３（ｍｍ）になるまでは（荷重が約８．２０４８１Ｅ＋００（Ｎ）となるまでは）、荷重に対する変位量の変化率が大きいため、わずかの荷重が作用しても、ガスケットは大きく変位する（ガスケットが大きく押しつぶされる）。
【００５２】
したがって、約８．２０４８１Ｅ＋００（Ｎ）よりも小さいデータが荷重データとして与えられると、変位量が大きく変化するため所定の収束条件を明らかに満足しない。その結果、所定の処理（変数の変更、評価関数の計算、収束判定など）が反復されることになる。
【００５３】
一方、変位量が約０．４１０９３３（ｍｍ）を超える領域では、荷重に対する変位量の変化率が小さいため、所定の荷重がガスケットに作用しても、そのガスケットはあまり変位しない。したがって、ガスケットの変位量を解析処理における収束の判断に使用すると、所定の収束条件を満足しやすくなる。
【００５４】
図６を参照して、本実施の形態に係るデータ処理装置１０００により変更された材料特性データについて説明する。
【００５５】
図６（Ａ）は、図５（Ａ）に示した材料特性データを変更したデータを表わす。すなわち、荷重は、８．２０４８１Ｅ＋００（Ｎ）だけ減算されている。変位量は、０．４１０９３３（ｍｍ）だけ減算されている。
【００５６】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示した荷重と変位量との関係を表わすグラフである。すなわち、図５（Ｂ）に示したグラフが（−０．４１０９３３，−８．２０４８１Ｅ＋００）だけ、平行移動されている。図６（Ｂ）の場合、荷重に対する変位量の変化率が小さいため、荷重が変化しても、変位量はあまり変化しない。したがって、特定の荷重データを入力して解析処理を実行すると、所定の収束条件を満足する解を得やすくなる。
【００５７】
図７を参照して、材料特性データの変更に基づいて実行される、ガスケットの形状データの変更について説明する。
【００５８】
図７（Ａ）は、材料特性データの変更前における、ガスケットの形状データを表わす。図７（Ｂ）は、材料特性データの変更後における、そのガスケットの形状データを表わす。この形状データは、演算装置に入力される解析対象（ガスケット）のデータである。
【００５９】
図７（Ａ）に示すように、ガスケット７１０は、シリンダヘッド７００とブロック７２０との間に配置される。ガスケット７１０の厚みを示す形状データは、たとえば２．００００００（ｍｍ）である。図７（Ｂ）に示すように、材料特性データを変更すると、その形状データは、１．５８９０６７（ｍｍ）となる。演算装置は、この１．５８９０６７（ｍｍ）のデータから、所定の非線形データ処理を実行する。
【００６０】
このように、条件データに基づいて材料特性データを予め変更すると、形状データは、０．４１０９３３（ｍｍ）だけ変更される。この変更量は、解析処理における収束判断に影響を与えない変位量である。したがって、演算装置は、非線形データ処理において、形状データを０．４１０９３３（ｍｍ）だけ変更するための反復処理を実行する必要がなくなる。
【００６１】
以上により、本実施の形態に係るデータ処理装置１０００によると、試験片に作用する荷重データとこのデータに対応する変位量とに基づいて、予め記憶されている材料特性データの変更が必要か否かが判断される。変更が必要であると判断されると、材料特性データは算出された変更量だけ変更される。この変更により、収束判断に影響のないデータが除外される。この除外されるデータは、収束条件を明らかに満足しないデータ、たとえば単位荷重あたりの変位量が所定の変位量よりも大きなデータである。
【００６２】
このようにすると、その後に実行される非線形データ処理において、確実に収束しないと考えられるデータ領域における収束判断を行なう必要がないため、所定の反復処理の回数を削減することができる。これにより、演算装置に入力されるデータを予め処理することにより、非線形データを使用する演算装置の処理時間を短くすることができるデータ処理装置を提供することができる。
【００６３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るデータ処理を実行するコンピュータの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るデータ処理装置の対象となる材料特性データの関係を表わす図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るデータ処理装置にて実行されるプログラムの制御構造を表わすフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係るデータ処理装置の対象となる試験片の解析条件を表わす図である。
【図５】図４に示す試験片に作用する荷重と変位量との関係を表わす図（その１）である。
【図６】図４に示す試験片に作用する荷重と変位量との関係を表わす図（その２）である。
【図７】本発明の実施の形態に係るデータ処理装置による処理の前後における試験片を表わす図である。
【符号の説明】
１００  ＣＰＵ、通信ＩＦ  １１０、メモリ  １２０、固定ディスク  １３０、キーボード  １４０、ＦＤ駆動装置  １５０、ＦＤ  １５２、ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置  １６０、ＣＤ−ＲＯＭ  １６２、マウス  １７０、モニタ  １８０、データ処理装置  １０００、４００，７００  シリンダヘッド、４１０，７１０  ガスケット、４２０，７２０  ブロック、４３０  拘束台。
【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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