(57)【要約】【課題】実験値に近似した再現値が得られる有限要素モデルを構築できる合せガラス用モデル化装置を提供すること。【解決手段】合せガラス用モデル化装置１は、２つのガラス部材１１、１２間にフィルム部材１３を挟み込んでなる合せガラス１０に対して、有限要素法におけるモデル化を行う。また、合せガラス用モデル化装置１は、ガラス部材１１、１２を板要素１４、１５又は立体要素１４ａ、１５ａとし、フィルム部材１３を立体要素１６として生成する要素生成手段２ａを備えている。【選択図】図１
2007193452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのガラス部材間にフィルム部材を挟み込んでなる合せガラスに対して、有限要素法におけるモデル化を行う、合せガラス用モデル化装置であって、
前記ガラス部材を板要素又は立体要素とし、前記フィルム部材を立体要素として生成する要素生成手段を備える、ことを特徴とする合せガラス用モデル化装置。
【請求項２】
請求項１記載の合せガラス用モデル化装置であって、
前記要素生成手段は、前記ガラス部材を前記板要素で生成し、前記板要素と前記立体要素とを、前記板要素と前記立体要素との界面における節点で結合し、
前記前記板要素の節点を所定量だけオフセットさせるオフセット手段を更に備える、ことを特徴とする合せガラス用モデル化装置。
【請求項３】
請求項２記載の合せガラス用モデル化装置であって、
前記所定量は、前記ガラス部材の厚さの略半分である、ことを特徴とする合せガラス用モデル化装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の合せガラス用モデル化装置であって、
前記フィルム部材は、高減衰フィルムである、ことを特徴とする合せガラス用モデル化装置。
【請求項５】
請求項１記載の合せガラス用モデル化装置であって、
前記要素生成手段は、前記ガラス部材を前記板要素で生成し、該板要素と前記立体要素との間に剛体結合要素を介在させる、ことを特徴とする合せガラス用モデル化装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の合せガラス用モデル化装置であって、
前記ガラス部材及び前記フィルム部材に各部材の材料物性値を付与する物性値付与手段を更に備える、ことを特徴とする合せガラス用モデル化装置。
【請求項７】
２つのガラス部材間にフィルム部材を挟み込んでなる合せガラスに対して、有限要素法におけるモデル化を行う、合せガラス用モデル化方法であって、
前記ガラス部材を板要素又は立体要素とし、前記フィルム部材を立体要素として生成する要素生成ステップを含む、ことを特徴とする合せガラス用モデル化方法。
【請求項８】
２つのガラス部材間にフィルム部材を挟み込んでなる合せガラスに対して、有限要素法におけるモデル化を行う、合せガラス用モデル化プログラムであって、
前記ガラス部材を板要素又は立体要素とし、前記フィルム部材を立体要素として生成する要素生成手順を含む、ことを特徴とする合せガラス用モデル化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、合せガラスの有限要素法におけるモデル化を行う合せガラス用モデル化装置、合せガラス用モデル化方法、及び合せガラス用モデル化プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板ガラス間にフィルムを圧着した合せ板ガラスを、等価剛性を持つ一様な板要素として、有限要素法のモデル化を行った「自動車用合わせ板ガラスの振動解析モデルの検討」が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】自動車技術会  学術講演会前刷集９１１  １９９１−５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の検討において、剛性の低い高減衰フィルムが用いられた場合、フィルム自体が厚さ方向へ大きく変形する。一方で、合わせ板ガラスが上記等価剛性を持つ一様な板要素として、モデル化が行われる。この為、振動応答のシミュレーションが行われた場合に、実験値とシミュレーション値（計算値）とが乖離し、シミュレーションによる再現性が得られない問題がある。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、実験値に近似した再現値が得られる有限要素モデルを構築できる合せガラス用モデル化装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
２つのガラス部材間にフィルム部材を挟み込んでなる合せガラスに対して、有限要素法におけるモデル化を行う、合せガラス用モデル化装置であって、
前記ガラス部材を板要素又は立体要素とし、前記フィルム部材を立体要素として生成する要素生成手段を備えることを特徴とする合せガラス用モデル化装置である。
【０００６】
この一態様によれば、要素生成手段はガラス部材を板要素又は立体要素とし、フィルム部材を立体要素として生成する。これにより、実験値に近似した再現値が得られる有限要素モデルを構築することができる。
【０００７】
この一態様において、前記要素生成手段は、前記ガラス部材を前記板要素で生成し、前記板要素と前記立体要素とを、前記板要素と前記立体要素との界面における節点で結合し、
前記前記板要素の節点を所定量だけオフセットさせるオフセット手段を更に備えるのが好ましい。これにより、実験値により近似した再現値が得られる有限要素モデルを構築することができる。
【０００８】
この一態様において、前記所定量は、例えば、前記ガラス部材の厚さの略半分である。ガラス部材の厚さの略半分である、ガラス部材の中心位置に節点をオフセットさせることで、実験値により近似する再現値が得られる有限要素モデルを構築することができる。
【０００９】
この一態様において、前記フィルム部材は、例えば、高減衰フィルムである。高減衰フィルムが立体要素により表現されることで、当該フィルムの厚さ方向の変形がより正確に表現される。
【００１０】
この一態様において、前記要素生成手段は、前記ガラス部材を前記板要素で生成し、該板要素と前記立体要素との間に剛体結合要素を介在させてもよい。これにより、ユーザはモデル生成過程における物理的イメージを発想し易い。
【００１１】
この一態様において、前記ガラス部材及び前記フィルム部材に各部材の材料物性値を付与する物性値付与手段を更に備えるのが好ましい。これにより、各部材の材料の物性に応じた上記モデル化が行われる。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
２つのガラス部材間にフィルム部材を挟み込んでなる合せガラスに対して、有限要素法におけるモデル化を行う、合せガラス用モデル化方法であって、
前記ガラス部材を板要素又は立体要素とし、前記フィルム部材を立体要素として生成する要素生成ステップを含むことを特徴とする合せガラス用モデル化方法であってもよい。
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
２つのガラス部材間にフィルム部材を挟み込んでなる合せガラスに対して、有限要素法におけるモデル化を行う、合せガラス用モデル化プログラムであって、
前記ガラス部材を板要素又は立体要素とし、前記フィルム部材を立体要素として生成する要素生成手順を含むことを特徴とする合せガラス用モデル化プログラムであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、実験値に近似した再現値が得られる有限要素モデルが構築される合せガラス用モデル化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る合せガラス用モデル化装置のシステム構成を示すブロック図である。当該装置１のハードウェア構成は、後述する各種の演算処理を行うコンピュータ本体２に、各種のデータを記憶するハードディク等の記憶装置３と、ＣＡＤデータ画像、モデル化された画像等を表示する液晶ディスプレイ等の表示装置４と、ユーザが操作入力を行う、キーボード、マウス等の入力装置５と、が接続された標準的なものである。
【００１７】
なお、コンピュータ本体２は、制御、演算プログラムに従って各種処理を実行すると共に、当該装置１の各部を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵの実行プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）等から構成されている。
【００１８】
合せガラス用モデル化装置１は、２つのガラス部材１１、１２間にフィルム部材１３を挟み込んでなる合せガラス１０に対して（図２）、有限要素法（ＦＥＭ：Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）におけるモデル化を行う。合せガラス１０は、例えば、車両、列車、船舶、航空機等の移動体、建物の窓、家電機器の窓等に用いられる。
【００１９】
また、合せガラス１０は、２つの板状のガラス部材１１、１２間に中間層として、高減衰フィルム等のフィルム部材１３が圧着された所謂サンドイッチ構造からなる。この合せガラス１０が車両の窓ガラス等に用いられた場合、車室内の騒音を低減することができる。
【００２０】
なお、高減衰フィルムとして、例えば、ポリビニールブチラール等が用いられている。例えば、２つの板状のガラス部材の厚さを、夫々、Ｔ１（ｍｍ）、Ｔ３（ｍｍ）とし、高減衰フィルムの厚さをＴ２（ｍｍ）とする。
【００２１】
本実施例に係る合せガラス用モデル化装置１のコンピュータ本体２は、記憶装置３に記憶された、例えば、３次元のＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）データからなる合せガラス１０を取得する。また、コンピュータ本体２は、ＲＯＭ内に記憶され、ＣＰＵによって実行されるソフトウエアからなる要素生成手段２ａ及びオフセット手段２ｂを有している。なお、このソフトウエアは、任意の記憶媒体に記憶され、コンピュータ本体２により、適宜、読み込まれる構成であってもよい。
【００２２】
要素生成手段２ａは、合せガラス１０のＣＡＤデータに基づいて、２つのガラス部材１１、１２を板要素１４、１５として生成し、フィルム部材１３を立体要素１６として生成する（図３（ａ））。また、要素生成手段２ａは、板要素１４、１５及び立体要素１６を、夫々、三角形、四角形等の有限要素に分割する。
【００２３】
なお、各有限要素の大きさ及び形状は、入力装置５を介した操作入力に応じて、又は予め記憶されたデータに基づいて、任意に設定される。板要素１４、１５は表示装置４の画面上、厚みのない板として表示され、実際の厚みはパラメータとして保持される。
【００２４】
また、板要素１４、１５においては面方向に複数の有限要素が生成され、立体要素１６においては面方向及び厚さ方向に夫々複数の有限要素が生成される。例えば、板要素１４、１５においては横方向に５つの有限要素が生成されている。また、立体要素１６においては、横方向に５つの有限要素が生成され、厚さ方向に３つの有限要素が生成されている。
【００２５】
各有限要素は節点１７を有しており、各有限要素はその節点１７により相互に連結され、力を作用し合う。各板要素１４、１５の有限要素の節点１７と、立体要素１６の有限要素の節点１７とは、板要素１４、１５と立体要素１６との界面１８とにおいて、夫々連結されている。相互に連結された有限要素において、各要素内の変位、ひずみ、応力等は、例えば、節点１７の変位関数として決定され、振動解析等が行われる。
【００２６】
上述のオフセット手段２ｂは、例えば、各ガラス部材１１、１２の厚さＴ１、Ｔ３の半分をオフセット距離Ｔ１／２、Ｔ３／２として、板要素１４、１５に付与する（図３（ｂ））。
【００２７】
すなわち、板要素１４、１５の節点１７と立体要素１６の節点１７とは、表示装置４の画面表示上において、板要素１４、１５と立体要素１６との界面１８において連結されているが、板要素１４、１５はオフセット距離だけオフセットした位置（各ガラス部材１１、１２の厚さ方向の中心位置）にあると想定して、後述のオフセット特性が付与され、振動解析等が行われる。これにより、ガラス部材１１、１２の中心位置に対して各解析が行われることから、振動解析等の精度が向上する。なお、オフセット距離は、各ガラス部材１１、１２の厚さ方向の中心位置が最も好ましいが、中心位置からある程度ずれていてもよい。
【００２８】
要素生成手段２ａは、例えば、合せガラス１０のＣＡＤデータに基づいて、まず一方のガラス部材１１の板要素１４を生成し、この一方の板要素１４を複写して他方のガラス部材１２の板要素１５を生成し、これらの間にフィルム部材１３の立体要素１６を生成する。
【００２９】
その後、オフセット手段２ｂは、生成された各板要素１４、１５に対して、各ガラス部材１１、１２の厚さの半分のオフセット距離をデータとして付加することで、オフセット特性を付与する。
【００３０】
記憶装置３には、ガラス部材１１、１２、及びフィルム部材１３の材料物性値（例えば、ヤング率、静摩擦係数、引張強度等）に関するデータベース３ａが構築されている。コンピュータ本体２は、合せガラス１０のガラス部材１１、１２及びフィルム部材１３に対応した材料物性値を、記憶装置３のデータベース３ａから読み出す。
【００３１】
次に、上述のように構成された本実施例に係る合せガラス用モデル化装置１の処理フローについて説明する。図４は、本実施例に係る合せガラス用モデル化装置１の処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、コンピュータ本体２は、記憶装置３に記憶された合せガラス１０のＣＡＤデータを読み出す（Ｓ１００）。
【００３３】
次に、コンピュータ本体２の要素生成手段２ａは、ＣＡＤデータ（各ガラス部材１１、１２の厚さＴ１、Ｔ３及びフィルム部材１３の厚さＴ２等）に基づいて、一方のガラス部材１１の板要素１４を生成し、設定された大きさ等に分割し、有限要素を生成する（Ｓ１１０）。
【００３４】
要素生成手段２ａは、ＣＡＤデータに基づいて、生成された一方の板要素１４を複写し、他方のガラス部材１２の板要素１５を生成し、生成された板要素１４、１５の間にフィルム部材１３の立体要素１６を生成する（Ｓ１２０）。
【００３５】
オフセット手段２ｂは、生成された板要素１４、１５にオフセット特性を付与する（Ｓ１３０）。
【００３６】
コンピュータ本体２は、合せガラス１０のガラス部材１１、１２及びフィルム部材１３に対応した材料物性値を、記憶装置３のデータベース３ａから読み出し、板要素１４、１５及び立体要素１６に読み出した材料物性値を割り当てる（Ｓ１４０）。
【００３７】
以上のように、有限要素法におけるモデル化が行われた合せガラス１０の有限要素モデルに対して、例えば、振動応答シミュレーションが行われる。
【００３８】
図５（ａ）及び（ｂ）は、合せガラス１０の所定の加振が行われたときの実験値と、本実施例に係る合せガラス用モデル化装置１によりモデル化された合せガラス１０の有限要素モデルの計算値との比較を示す図である。
【００３９】
なお、図５（ａ）は周波数（Ｈｚ）と加振点イナータンス（応答）（ｄＢ）との関係を示す図であり、図５（ｂ）は周波数（Ｈｚ）と位相（ｄｅｇ）との関係を示す図である。また、上記実験値は、自動車用フロントウィンドシールドの合せガラス単体の略中央において、面直方向に所定の加振が付与されて、取得されている。
【００４０】
図５（ａ）及び（ｂ）に示す如く、合せガラス１０に対して所定の加振が行われたときの実験値と、合せガラス用モデル化装置１による有限要素モデルの計算値とが全ての周波数において、略一致している。したがって、本実施例に係る合せガラス用モデル化装置１によりモデル化された有限要素モデルにおいて、実験値に非常に近似した再現値が得られることが分かる。
【００４１】
以上、本実施例に係る合せガラス用モデル化装置１において、要素生成手段２ａは、２つのガラス部材１１、１２を板要素１４、１５として生成し、フィルム部材１３を立体要素１６として生成し、有限要素法におけるモデル化を行う。これにより、フィルム部材１３が変形した場合でも、この変形を立体要素により正確に表現することができる。したがって、例えば、フィルム部材が変形するような振動応答のシミュレーションが行われた場合でも、本実施例に係る合せガラス用モデル化装置１により生成された合せガラス１０の有限要素モデルを用いることにより、実験値に近似した再現値を得ることができる。
【００４２】
また、オフセット手段２ｂは、例えば、各ガラス部材１１、１２の厚さＴ１、Ｔ３の半分をオフセット距離Ｔ１／２、Ｔ３／２として、板要素１４、１５に付与して、有限要素法によるモデル化を行う。これにより、実験値により近似した再現値が得られる合せガラスの有限要素モデルを構築することができる。
【００４３】
なお、本実施例に係る合せガラス用モデル化装置１により構築された有限要素モデルにより、実験値により近似した再現値が得られることで、例えば、開発時のシミュレーション予測を正確に行うことができ、開発期間の短縮できる。
【００４４】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４５】
例えば、上記一実施例において、要素生成手段２ａはガラス部材１１、１２を板要素１４、１５として生成しているが、ガラス部材１１、１２を立体要素１４ａ、１５ａとして生成してもよい（図６（ａ））。この場合、板要素１４ａ、１５ａに対して、オフセット特性を付与する必要がない。
【００４６】
また、上記一実施例において、要素生成手段２ａは、板要素１４、１５と立体要素１６との間に剛体結合要素１９を介在させてもよい（図６（ｂ））。この場合、板要素１４、１５に対してオフセット特性を付与する必要がない。また、ユーザはモデル生成過程における物理的イメージを発想し易い。
【００４７】
なお、上記一実施例において、合せガラスの有限要素法におけるモデル化に適用されているが、合せ鋼板の有限要素法におけるモデル化に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、例えば、車両用の合せガラスを有限要素法におけるモデル化を行うモデル化装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例に係る合せガラス用モデル化装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】２つのガラス部材間にフィルム部材を挟み込んでなる合せガラスの構成の一例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）２つのガラス部材を板要素として生成し、フィルム部材を立体要素として生成した状態を示す図である。（ｂ）各ガラス部材の厚さの半分をオフセット距離として、各板要素に付与する状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る合せガラス用モデル化装置の処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）合せガラスの所定の加振が行われたときの実験値と、合せガラス用モデル化装置によりモデル化された合せガラスの有限要素モデルの計算値との比較を示す図である。（ｂ）合せガラスの所定の加振が行われたときの実験値と、合せガラス用モデル化装置によりモデル化された合せガラスの有限要素モデルの計算値との比較を示す図である。
【図６】（ａ）板要素を立体要素として生成した一例を示す図である。（ｂ）板要素と立体要素との間に剛体結合要素を介在させた一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    合せガラス用モデル化装置
２    コンピュータ本体
２ａ  要素生成手段
２ｂ  オフセット手段
１０    合せガラス
１１    ガラス部材
１２    ガラス部材
１３    フィルム部材
１４    板要素
１５    板要素
１６    立体要素
１７    節点
１８    界面
【図１】
2007193452.tif 000003
【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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