(57)【要約】      （修正有）【課題】構造物の強度解析の実施に要する時間を短縮する。【解決手段】構造コンポーネントを解析する方法２００は、構造コンポーネントに対する少なくとも１つの材料許容値と、構造コンポーネントに対する少なくとも１つの荷重事例と、少なくとも１つの解析変数を有する少なくとも１つの解析テンプレートのうちの一又は複数をサーバーに保存する。インターフェースを使用して、解析変数に対する少なくとも１つの登録を行う。プロセッサベースの構造コンポーネントアナライザを使用して、解析テンプレートを用いた上で荷重事例及び解析変数への登録に基づく構造コンポーネントの強度解析を実施する。アナライザを使用して、材料許容値に基づく構造コンポーネントの安全マージンを決定する。【選択図】図２
2013182614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造コンポーネント（２５０）を解析する方法であって、
アクセス制御付きサーバー（１２）に
少なくとも１つの荷重事例（１８、２０、２２）、
少なくとも１つの材料許容値（２６）、及び
少なくとも１つの解析変数（１０４）を有する解析テンプレート（２８）、
を保存するステップと、
サーバー（１２）へのインターフェース（５０）を使用して、前記解析変数（１０４）に少なくとも１つの登録を行うステップと、
プロセッサベースのアナライザ（１００）を使用して、前記荷重事例（１８、２０、２２）及び前記解析変数（１０４）の登録に基づく前記解析テンプレート（２８）を使用する前記構造コンポーネント（２５０）の強度解析を実施するステップと、
前記アナライザ（１００）を使用して、前記材料許容値（２６）に基づく前記構造コンポーネント（２５０）の安全マージン（１３０）、前記解析変数（１０４）の各登録に対して、前記アナライザ（１００）が前記安全マージン（１３０）に対して一貫性のある値を決定できるように前記インターフェース（５０）を用いた改変が不可となっている前記解析テンプレート（２８）を決定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記安全マージン（１３０）に対応する前記構造コンポーネント（２５０）の故障モード（１３２）を決定するステップと、
少なくとも１つの荷重事例（１８、２０、２２）及び前記安全マージン（１３０）に関連する環境を決定するステップと
をさらに含み、
前記解析変数（１０４）に対する登録を行う前記ステップが、
前記構造コンポーネント（２５０）の幾何学的パラメータ（３１２）を選択することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
材料（２４）及び対応する材料許容値（２６）の一覧表を前記サーバー（１２）に保存するステップと、
前記インターフェース（５０）を使用して、前記解析変数（１０４）に対する登録として少なくとも１つの前記材料（２４）を選択するステップと、
オプティマイザ（１５０）を使用して、選択された材料の前記材料許容値（２６）を使用する前記強度解析を実施するステップと、
前記サーバー（１２）に複数の荷重事例（１８、２０、２２）を保存するステップと、
前記インターフェース（５０）を使用して、前記強度解析のための前記荷重事例（１８、２０、２２）の１つを選択するステップと
をさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記解析テンプレート（２８）が、静的解析テンプレート（３０）、疲労解析テンプレート（３２）、及び損傷許容性解析テンプレート（３４）を含み、前記アナライザ（１００）を使用して前記強度解析を実施する前記ステップが、
前記静的解析テンプレート（３０）を使用して前記構造コンポーネント（２５０）の静的解析を実施することと、
前記疲労解析テンプレート（２８）及び前記損傷許容性解析テンプレート（３４）を使用して前記構造コンポーネント（２５０）の疲労解析を実施すること
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記インターフェース（５０）を使用して、最適化のため前記構造コンポーネント（２５０）の少なくとも１つの設計変数（１５４）を選択するステップであって、前記１つの設計変数（１５４）が前記構造コンポーネント（２５０）の幾何学的パラメータ（３１２）を含み、前記幾何学的パラメータ（３１２）が前記構造コンポーネント（２５０）の厚みを含むステップと、
前記インターフェース（５０）を使用して、プロセッサベースのオプティマイザ（１５０）に前記構造コンポーネント（２５０）の少なくとも１つの制約を入力するステップであって、前記制約が前記安全マージン（１３０）に対する最小値を含むステップと、
前記オプティマイザ（１５０）を使用して、前記制約が実質的に満たされるまで前記設計変数（１５４）を繰り返し更新することによって、前記設計変数（１５４）の最適化を実施するステップと、
前記オプティマイザ（１５０）を使用して、前記設計変数（１５４）の前記最適化に基づいて前記構造コンポーネント（２５０）の最適化された幾何形状を決定するステップと
をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記最適化された幾何形状の故障モード（１３２）及び該故障モード（１３２）に対応する安全マージン（１３０）を決定するステップと、
少なくとも１つの荷重条件及び前記安全マージン（１３０）に関連する環境を決定するステップとをさらに含み、
前記構造コンポーネント（２５０）の前記最適化が、前記構造コンポーネント（２５０）の静的解析及び疲労解析にそれぞれ基づく静的最適化（１７０）及び疲労最適化（１７２）のうちの少なくとも１つを含み、最適化された幾何形状を決定するステップが、
前記構造コンポーネント（２５０）の少なくとも一部分の最小の厚みを決定することを含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
構造コンポーネント（２５０）を解析するためのプロセッサベースシステムであって、
少なくとも１つの荷重事例（１８、２０、２２）、
少なくとも１つの材料許容値（２６）、及び
少なくとも１つの解析変数（１０４）を有する解析テンプレート（２８）
を保存するように構成されているアクセス制御付きサーバー（１２）と、
前記サーバー（１２）へのインターフェース（５０）であって、ユーザーによる前記解析変数（１０４）への登録を容易にするように構成されているインターフェース（５０）と、
前記荷重事例（１８、２０、２２）及び前記解析変数（１０４）の登録に基づく前記解析テンプレート（２８）を使用する前記構造コンポーネント（２５０）の強度解析を実施するように構成されている構造コンポーネントアナライザ（１００）であって、前記材料許容値（２６）に基づく前記構造コンポーネント（２５０）の安全マージン（１３０）を決定するように構成されている構造コンポーネントアナライザ（１００）と、
前記解析変数（１０４）の各登録に対して、前記アナライザ（１００）が前記安全マージン（１３０）に対して一貫性のある値を決定できるように前記インターフェース（５０）を用いた改変が不可となっている前記解析テンプレート（２８）と
を含むシステム。
【請求項８】
前記登録が前記構造コンポーネント（２５０）の幾何学的パラメータ（３１２）を含み、前記サーバー（１２）が複数の前記荷重事例（１８、２０、２２）を保存するように構成されており、且つ
前記強度解析のための荷重事例（１８、２０、２２）の１つの選択を容易にするように前記インターフェース（５０）が構成されている
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記サーバー（１２）が、材料（２４）及び対応する材料許容値（２６）の一覧表を保存するように構成されており、且つ
前記解析変数（１０４）への登録として前記材料（２４）のうちの少なくとも１つの選択を容易にするように前記インターフェース（５０）が構成されている
請求項７又は８に記載のシステム。
【請求項１０】
構造コンポーネントオプティマイザ（１５０）であって、
前記インターフェース（５０）が前記オプティマイザ（１５０）への少なくとも１つの設計変数（１５４）及び少なくとも１つの制約の登録を容易にするように構成されており、
前記制約が実質的に満たされるまで前記設計変数（１５４）を繰り返し更新するように構成されている構造コンポーネントオプティマイザ（１５０）であり、
前記設計変数（１５４）の前記最適化に基づいて前記構造コンポーネント（２５０）の最適化された幾何形状を決定するように構成されている構造コンポーネントオプティマイザ（１５０）、をさらに含み、
少なくとも１つの設計変数（１５４）が前記構造コンポーネント（２５０）の厚みを含み、且つ少なくとも１つの制約が前記安全マージン（１３０）の最小値を含む
請求項７〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は該して構造設計に関し、より詳しくは構造コンポーネントの強度解析及び最適化に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機設計は典型的には、航空機が運航中に受ける可能性のある一連の荷重を事前に明らかにするステップを含む。このような荷重は、巡航中に航空機の翼又は胴体にかかる定常状態での曲げ荷重などの静的荷重及び航空機の他の部位における定常状態での他の荷重を含みうる。この荷重はまた、航空機が乱気流に遭遇した際に発生することがある翼上での急速載荷及び急速除荷などの疲労荷重、各飛行サイクル時の胴体での加圧荷重の変化、並びに航空機構造物の変動荷重又は繰り返し荷重などを含みうる。航空機の設計中には、構造コンポーネントを区分するため構造物の強度解析中の航空機構造物のモデルに荷重をかけることができる。
【０００３】
航空機設計の従来の慣例は典型的に、手作業による強度解析の実施を含む。残念なことに、手作業による強度解析の実施は時間のかかるプロセスである。例えば、設計プロセス中に、航空機の動作環境及び飛行条件（例えば、質量分布、空気力学）がより精確になるにつれて、荷重は訂正されることがある。構造コンポーネントの解析に使用される強度解析方法及び材料許容値はまた、設計プロセスの中で更新されうる。荷重、解析方法、及び／又は材料許容値が改定されるたびに、構造コンポーネントのサイズ変更が必要かどうかを判断するため、強度解析の更新が必要になりうる。言うまでもなく、各構造コンポーネントの強度解析を手作業で更新することは、設計スケジュールに重大な影響を及ぼすことがある。さらには、手作業による強度解析の実施によって、重量が最適化されていない過剰設計の構造物になることがある。
【０００４】
従来の設計慣例に関連する上述の欠点は、種々の供給業者によって詳細に設計、製造される個々のサブアセンブリに分割される航空機構造物に対して複合的になることである。例えば、航空機の胴体は幾つかの円筒部分に分割されることがある。各円筒部分は異なる供給業者に割り当てられて、円筒部分の詳細設計及び製造が行われる。各円筒部分は、各客室ドア周囲の構造物などの共通機能を共有することがあるが、各供給業者は、局部的な詳細の解析及び客室ドア周囲構造物の設計に関しては、独自の強度解析方法を有することがある。供給業者の解析方法の違いによって、種々の円筒部分で共通機能の詳細設計に矛盾が生ずることがある。このような矛盾によって一部の円筒部分が過剰設計になり、胴体の重量が過剰になることが起こりうる。
【０００５】
商用航空機などの複雑な構造物では、設計プロセスには数千種類の構造コンポーネントの解析を行う数百人の強度解析者が関わることがある。従来の慣例では、各解析者は自身の独自の解析方法又はテンプレートを使用して、幾つかの構造コンポーネントの強度解析を実施することがある。数千個の構造コンポーネントの解析に多数の解析テンプレートを使用することにより、実質的に同様な構造コンポーネントに関して安全マージンが大きく食い違うなど、解析結果に重大な矛盾が生ずることがある。大量の構造コンポーネントからなる複雑な構造物では、このような矛盾の累積効果によって、不必要に重量が過剰な構造物になることがありうる。加えて、多数の強度解析の検証及び認証は、個々の解析者が使用する種々の解析テンプレート間の差異によって、きわめて煩雑で時間を要するプロセスとなることがある。
【０００６】
以上から理解されるように、構造物の強度解析の実施に要する時間を低減するためのシステム及び方法に関する技術のニーズが存在する。加えて、構造物の重量を最小化する強度解析を実施するためのシステム及び方法に関する技術のニーズも存在する。さらに、種々の供給業者によって設計及び製造される構造物に対する強度解析方法の一貫性又は再現性を改善するためのシステム及び方法に関する技術のニーズも存在する。このようなシステム及び方法は費用効率の高い方法で実施されることが好ましい。
【発明の概要】
【０００７】
構造物の強度解析に関連する上述のニーズは、事前に定義され制御された強度解析テンプレート及び材料許容値を使用するアクセス制御付きのサーバー上に、構造コンポーネントを解析するシステム及び方法を提供する本発明によって、具体的に対処される。このシステム及び方法によって、複数のユーザーが、アクセス制御付きのサーバーを介して、大量の強度解析テンプレートを幾つかの高度に制御されたテンプレートに絞り込むことによって、一貫性の高い方法で構造コンポーネントを解析することができる。加えて、このシステムは、各構造コンポーネントに対して、強度解析出力及び最適化出力を生成することができる。解析出力及び最適化出力は、解析検証プロセスを簡略化しうる、自動化された方法で標準的なフォーマットによって生成することができる。
【０００８】
例えば、このシステムは、安全マージンを含み、故障モードに対応し、環境データに関連した強度解析結果を生成することが可能で、構造アセンブリの各構造コンポーネントに対して、安全マージンは一貫性があり再現性が高い。加えて、このシステムは、構造コンポーネントの解析及び最適化に要する時間を大幅に短縮することができる。強度解析出力及び最適化出力は、構造の妥当性及び設計機能に関する応力解析者及び／又は設計エンジニアによる検討が行われなければならない。このシステムの使用者は解析に対して責任を負い、説明を行うことができる。有利には、このシステムによって、構造コンポーネントを過剰に慎重な構成することを回避し、代わりに重量の最適化を高めた構造コンポーネントと重量の最適化を高めた構造アセンブリを提供することができる。このシステムはまた、従来の設計慣例で使用されていた多数の異なる強度解析テンプレートを、本発明のシステムで実装されている幾つかの高度に制御された解析テンプレートに減らすことによって、強度解析レポートの監査及び認証に関わる時間と費用を低減することもできる。
【０００９】
一実施形態では、この方法は、アクセス制御付きのサーバー上に、少なくとも１つの材料許容値、構造コンポーネントに対する少なくとも１つの荷重事例、及び少なくとも１つの解析変数を有する少なくとも１つの解析テンプレートを保存するステップを含むことができる。この方法はさらに、サーバーへのインターフェースを使用して解析変数に対する少なくとも１つを登録するステップを含むことができる。サーバーへのインターフェースは、サーバーと通信可能に結合されて遠隔地に配置されることがあるコンピュータ又は他のデバイスによって、表示又は提供されることがある。この方法は、解析テンプレートを利用して荷重事例及び解析変数への登録に基づく構造コンポーネントの強度解析を、プロセッサベースの構造コンポーネントアナライザを使用して実施することをさらに含みうる。この方法は追加的に、材料許容値に基づく構造コンポーネントの安全マージンを、アナライザを使用して決定することを含みうる。解析変数に対する登録ごとにアナライザが構造コンポーネントの安全マージンに対して一貫性のある値を決定するため、インターフェースを使用して解析テンプレートを改変することはできない。
【００１０】
さらなる実施形態では、構造コンポーネントの解析及び最適化のための方法が開示される。この方法は、アクセス制御付きのサーバー上に、構造コンポーネント用の複数の材料許容値、構造コンポーネントに対する複数の荷重事例、及び各々が少なくとも１つの変数を有する複数の解析テンプレートを保存するステップを含む。この方法はさらに、サーバーへのインターフェースを使用して解析変数に対する少なくとも１つを登録するステップを含みうる。この方法は、一又は複数の解析テンプレートを利用して少なくとも１つの荷重事例及び解析変数への少なくとも１つの登録に基づく構造コンポーネントの強度解析を、構造コンポーネントアナライザを使用して実施することをさらに含みうる。
【００１１】
この方法は追加的に、材料許容値に基づく構造コンポーネントの安全マージンを、構造コンポーネントアナライザを使用して決定することを含みうる。この方法は、構造コンポーネントの最適化のために構造コンポーネントの少なくとも１つの設計変数を、インターフェースを使用して選択することをさらに含むことがある。構造コンポーネントの少なくとも１つの制約が、インターフェースを使用して構造コンポーネントオプティマイザに入力されることがある。この方法は、制約が実質的に満たされるまで設計変数が繰り返し更新されることによって設計変数の最適化を実施すること、並びに設計変数の最適化に基づいて構造コンポーネントの最適化された幾何形状を、オプティマイザを使用して決定することをさらに含む。
【００１２】
また、アクセス制御付きサーバー、サーバーへのインターフェース、及び構造コンポーネントアナライザを含む構造コンポーネントの解析システムが開示されている。サーバーは、構造コンポーネントに対する少なくとも１つの荷重、少なくとも１つの材料許容値、及び少なくとも１つの解析変数を有する少なくとも１つの解析テンプレートのうちの少なくとも１つを保存するように構成されうる。インターフェースは、解析変数に対して少なくとも１つを登録することを容易にするように構成されてもよい。構造コンポーネントアナライザは、荷重事例及び解析変数への登録に基づく解析テンプレートを利用して、構造コンポーネントの強度解析を実施するように構成されてもよい。構造コンポーネントアナライザは、材料許容値に基づく構造コンポーネントの安全マージンを決定することができる。解析変数に対する登録ごとにアナライザが構造コンポーネントの安全マージンに対して一貫性のある値を決定するため、インターフェースを使用して解析テンプレートを改変することはできない。
【００１３】
特徴、機能および利点は、本開示のさまざまな実施形態において独立して達成可能であり、または、以下の説明および図面を参照してさらなる詳細が理解可能であるさらに他の実施形態において組み合わされてもよい。
【００１４】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、全体を通して同等の部品に同等の数字が与えられる図面を参照することで、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】構造コンポーネント解析用のプロセッサベースシステムであって、ネットワークを介してアクセス制御付きサーバーに通信可能に結合されている一又は複数のインターフェースを含むシステムの実施形態の概略図である。
【図２】構造コンポーネントの解析方法に含まれる一又は複数の操作を含むフロー図である。
【図３】図１のシステムの実施形態並びに構造コンポーネントアナライザ及び構造コンポーネントオプティマイザを図解するブロック図である。
【図４】構造コンポーネントの静的解析及び疲労解析を実施するための実施形態における、構造コンポーネントアナライザのブロック図である。
【図５】構造コンポーネントの最適化された幾何形状を決定するための最適化ループを含む構造コンポーネントオプティマイザのブロック図である。
【図６】本明細書に開示されているシステム及び方法を使用して解析される一又は複数の構造コンポーネントを含む航空機の斜視図である。
【図７】一又は複数の航空機構成用の一又は複数の構造コンポーネントの解析を実施し、本明細書で開示されているシステム及び方法を使用して解析される一又は複数の構造コンポーネントを含む構造アセンブリをさらに図解するための解析テンプレートの一又は複数の解析変数に対して、少なくとも１つを登録するためのインターフェースの実施形態の図解である。
【図８】構造アセンブリの実施形態並びに構造アセンブリのパネルに取り付けられた構造コンポーネントを図解する斜視図である。
【図９】構造コンポーネントの解析を実施するための解析変数に対する登録として、少なくとも１つの材料を選択するためのインターフェースの実施形態の図解である。
【図１０】解析変数に対する登録として、少なくとも１つの荷重事例を選択するためのインターフェースの実施形態の図解である。
【図１１】解析変数に対する登録として、構造コンポーネントの構成を選択するためのインターフェースの実施形態の図解である。
【図１２】解析変数に対する登録として、構造コンポーネントの幾何形状パラメータを選択するためのインターフェースの実施形態の図解である。
【図１３】解析変数に対する登録として、構造コンポーネントのジョイント構成を選択するためのインターフェースの代表的な表示である。
【図１４】位置の関数として構造コンポーネントの安全マージンの概要をプロットするグラフの図解である。
【図１５】各安全マージンに対応する位置及び故障モードによって、構造コンポーネントの安全マージンを一覧表示する表の図解である。
【図１６】構造コンポーネントの最適化を実施するための設計変数及び制約を選択するためのインターフェースの実施形態の図解である。
【図１７】構造コンポーネントの解析方法の一又は複数の操作を実装するためのプロセッサベースシステムの実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで本発明の好ましい種々の実施形態を示すことを目的とした図面を参照すると、図１には、構造コンポーネント２５０（図７）及び／又は構造アセンブリ２５２（図７）の解析並びに最適化に使用されるシステム１０の概略図が示されている。システム１０は、一又は複数の解析テンプレート２８（図３）が保存されるアクセス制御付きの一又は複数のサーバー１２を含みうる。解析テンプレート２８の各々は、構造解析ソフトウェアプログラム又は強度解析のためのソースコードの形態での解析方法、並びに構造コンポーネント２５０又は構造アセンブリ２５２の最適化を含みうる。一又は複数の荷重事例１８（図３）及び複数の材料許容値２６（図３）はサーバー１２上に保存可能である。
【００１７】
図１では、システム１０は、ウェブインターフェースなど、サーバー１２へのインターフェース５０を表示するためのコンピュータなどの一又は複数のデバイスを含みうる。インターフェース５０により、一又は複数のユーザーは任意の場所から、インターネット、イントラネット、プライベートネットワーク、種々の他のネットワーク１６のうちの任意の１つなどのネットワーク１６又は他の接続手段を介して、サーバー１２にアクセスすることができる。このように、製造元への供給業者などのユーザーは、強度解析２０６（図４）、最適化１６２（図５）、及び構造コンポーネント２５０（図７）の詳細設計、供給業者が製造元へ供給することがある構造アセンブリ２５２（図７）のための解析テンプレート２８（図３）に、データ登録１０６（図３）を提示することができる。システム１０は、構造コンポーネント２５０又は構造アセンブリ２５２の一又は複数の安全マージン１３０（図１４）、対応する故障モード１３２（図１５）、及び／又は以下でさらに詳細に記載される他の結果を一覧表示する、解析出力１２６（図３）及び／又は最適化出力１６８（図３）を生成するように構成されうる。
【００１８】
図１を参照するに、システム１０のユーザーが解析テンプレート２８、荷重事例１８、及び材料許容値２６を改変することはできないが、これによって以下に述べるように種々のユーザー間で強度解析プロセスの再現性及び一貫性を改善することができる。その際、アクセス制御付きのサーバー１２（例えば、ウェブサーバー）上で、解析テンプレート２８（例えば、ソースコード）、荷重事例１８、及び材料許容値２６を維持することによって、並びに一又は複数のユーザー（例えば、一又は複数の供給業者）が解析テンプレート２８及び最適化プロセスを実行するためのインターフェース５０（例えば、ウェブインターフェース）を提供することによって、システム１０は強度解析プロセスの再現性及び一貫性を改善するための技術的効果をもたらす。例えば、サーバーに保存されている解析テンプレート２８の改変を防止することによって、各ユーザーは所与の構造コンポーネント２５０を解析するため、同一の又は実質的に同様の解析テンプレート２８を有利に使用することができる。このような一貫性のある解析結果は、所与の環境（例えば、温度）で所与の荷重事例１８を使用する種々のユーザーによって解析される所与の構造コンポーネント２５０に対して、実質的に同様な安全マージン１３０を含みうる。その際、アクセス制御付きのサーバー１２にテンプレート２８を保存することで解析テンプレート２８の改変を防止することによって、そうでない場合には各ユーザーが独自の解析テンプレートを開発して実行する時間を設計スケジュールから省くこともできる。加えて、種々のユーザーによる解析テンプレート２８の実行はまた、一又は複数の構造コンポーネント２５０を備える構造アセンブリ２５２の重量を軽減する結果となることがある。その際、本明細書で開示されているシステム１０は、ユーザーが独自の解析モデルを使用して構造コンポーネント２５０の解析及び最適化を行う場合に起こりうる、構造コンポーネント２５０の矛盾及び不必要な重量を回避することができる。その際、本明細書で開示されているシステム１０及び方法は、各ユーザーの個別の強度解析の監査及び／又は検証に要する時間を短縮する技術的な効果をさらにもたらす。
【００１９】
加えて、システム１０は、荷重事例１８の変更、解析テンプレート２８（すなわち、解析方法）の変更、及び／又は材料許容値２６の変更に応じて、構造コンポーネント２５０（図７）の設計の改良に要する時間を短縮する技術的な効果をもたらす。その際、動作環境として生じる解析テンプレート２８が更新され、輸送手段の構成（例えば、構造アセンブリ）が設計プロセス中により精確になるたびに、構造コンポーネント２５０の構造解析の再実行をユーザーが迅速に実施することができる。例えば、ユーザーはインターフェース５０を介してサーバー１２にログインし、一又は複数の構造コンポーネント２５０の強度解析及び重量の最適化の再実行を何回も、従来の（例えば、手作業による）強度解析方法と比べて短時間で実施することができる。強度解析の再実行並びに強度チェック注記１３４の形式による重量最適化の文書は、本明細書に記載されているシステム１０を使用して迅速に作成することができる。
【００２０】
図２及び付加的に図３〜１６を参照するに、図２には構造コンポーネント２５０（図７）の解析及び／又は最適化のために実装されうる、一又は複数の操作を含む方法２００のフロー図が示されている。システム１０及び本明細書で開示されている方法は、構造コンポーネント２５０との関連において記述されているが、システム１０及び方法は、一又は複数の構造コンポーネント２５０を含みうる構造アセンブリの解析及び最適化に適用することもできる。構造コンポーネント２５０又は構造アセンブリ２５２は、品目の最終コンポーネント又はアセンブリを表わすことがある。代替的に、構造コンポーネント２５０又は構造アセンブリ２５２は、図６に図解した航空機５００のような航空機の機体などのより大きなアセンブリを形成するため、他のコンポーネント又はサブアセンブリで組み立てられるサブコンポーネント又はサブアセンブリを含むことがある。しかしながら、本明細書で開示されているシステム１０又は方法は、任意の産業、又は任意の応用で使用される構造コンポーネント２５０又は構造アセンブリ２５２のために実装されることがあり、航空機５００の構造コンポーネント２５０又は構造アセンブリ２５２の解析及び最適化に限定されない。
【００２１】
図２では、方法２００のステップ２０２は、最初にサーバー１２（図３）上に複数の材料許容値２６（図３）を保存することを含むことがある。材料許容値２６は、製造業者によって開発されること、又は製造業者によって提供されることがあり、さらに構造コンポーネント２５０（図７）が製造される一又は複数の材料の機械的特性を示すことがある。材料許容値２６は、各材料の引張、圧縮、せん断、及び軸受における各材料の強度特性を含む。例えば、強度特性は、最大引張強度、降伏時引張強度、最大せん断強度、及び他の強度特性を含む。材料の弾性係数（すなわち、引張係数）及び剛性率などの弾性特性又は剛性特性は、強度解析を実施するためサーバー１２に保存することもできる。構造コンポーネント２５０の解析及び／又は最適化のため、付加的な材料特性をサーバー１２に保存することもできる。
【００２２】
図２の方法２００のステップ２０２は、サーバー１２に複数の荷重事例１８（図３）を読込むことを含むことがある。各荷重事例１８は、種々の荷重条件に対して運用中に構造コンポーネント２５０（図７）が受けることがある力及びモーメントを表わす一連の内部荷重を表わすことがある。例えば、航空機の場合、荷重事例１８は一連の飛行荷重、一連の地上操縦荷重、一連の着陸荷重、一連の客室与圧荷重を含む荷重事例、及びその他の荷重事例を含むことがある。荷重事例１８は静的荷重と疲労荷重に分けることができ、そのうちの１つが、以下で説明するように、構造コンポーネント２５０の静的解析１０８（図４）、疲労解析１１６（図４）、静的最適化１７０及び／又は疲労最適化１７２をそれぞれ実施するため、解析テンプレート２８への登録１０６（図３）として選択される。
【００２３】
荷重事例１８（図３）は、荷重の印加に対する解析コンポーネント２５０の応答をシミュレートするため、構造コンポーネント２５０（図７）の解析モデル３６（図３）又は数学モデルに関連していてもよい。解析モデル３６は有限要素モデルを含んでいてもよく、代替的には有限差分モデル、有限体積モデル、又は解析対象の構造コンポーネントの数学的モデリングのための他の手段によって定義されてもよい。有限要素モデルは、バーエレメント、梁エレメント、プレートエレメント、及び他のエレメントによってモデル化されることがあり、構造コンポーネント２５０の意図した設計をシミュレートするため、適切な方法で制限されることがある。
【００２４】
図２の方法２００のステップ２０２は、サーバー１２に複数の荷重事例２８（図３）を読込むことを含むことがある。例えば、静的解析テンプレート３０（図４）、疲労解析テンプレート３２（図４）、及び損傷許容性解析テンプレート３４（図４）が、サーバー１２に保存されることがある。既に示したように、解析テンプレート２８は有利には、情報提供元（例えば、製造業者）の制御下にあり、一又は複数のインターフェース５０を介してサーバー１２にアクセスする一又は複数のユーザーによって改変又は変更されることはない。静的解析テンプレート３０は、構造コンポーネント２５０の静的解析１０８（図４）を実施するため、ユーザーによって選択されることがある。疲労解析テンプレート３２及び損傷許容性解析テンプレート３４は、構造コンポーネント２５０の疲労解析１１６（図４）を実施するため、ユーザーによって選択されることがある。既に示したように、各解析テンプレート２８は、構造コンポーネント２５０の所与の構成を解析するための解析方法を含む。各解析テンプレート２８は、以下でさらに詳細に述べる構造コンポーネント２５０の強度解析を実施するため、システム１０（図１）のユーザーがインターフェース５０を介して一又は複数の登録１０６（図７）を割りあてる複数の解析変数１０４（図７）を含むことができる。
【００２５】
図２の方法２００のステップ２０４は、図７〜１７に示す代表的なインターフェース５０などのインターフェース５０を使用する一又は複数の解析変数１０４（図７）に対して、少なくとも１つの登録１０６（図３）を行うことを含むことがある。各登録１０６は、構造コンポーネント２５０の強度解析を実施するためのアナライザ１００（図３）への登録に対する解析入力１０２（図３）を含むことがある。非限定的な実施形態では、インターフェース５０は、構造コンポーネント２５０の幾何学的パラメータ３１２（図３）の登録、構造コンポーネント２５０を構造アセンブリ２５２に取り付けるためのジョイント構成３２４（図３）、荷重事例１８(図３）の１つの選択、及び／又は構造コンポーネント２５０に対する一又は複数の材料２４（図３）並びに対応する材料許容値２６（図３）の選択を提供するように構成されていてもよい。解析変数１０４に対する登録１０６を行うステップは、インターフェース５０上でのプルダウンメニューの選択肢からアイテムをユーザーが選択すること、又はインターフェース５０によって提供される登録フィールド（図示せず）の登録１０６に対してユーザーの手作業による値の入力を含むことがある。
【００２６】
図７を参照するに、インターフェース５０の構成選択５２ウィンドウの実施形態が示されており、これによりシステム１０のユーザーは強度解析のための構造コンポーネントの構成を選択することができる。構造コンポーネント２５０の構成を選択することにより、対応する解析テンプレート１２８（図３）、対応する一連の荷重事例１８（図３）、及び構造コンポーネント２５０に対する材料許容値２６（図３）の読み込みを始動することができる。図７からわかるように、インターフェース５０によりユーザーは、強度解析が要求されている構造アセンブリ２５２のモデルを選択することもできる。例えば、インターフェース５０によりユーザーは、構造コンポーネント２５０の正確な又は適切な構成が解析されるように、航空機５００の種々のモデル又は構成のプルダウンメニューから航空機のモデル又は構成を選択することができる。図７に示すように、インターフェース５０はまた、構造アセンブリ２５２の図解を提供することができ、この図解は解析対象となる一又は複数の構造コンポーネント２５０を含みうる。既に示したように、構造アセンブリ２５２は、図６に図解されている航空機５００のような航空機の一部を含むことがある。
【００２７】
図７に示すように、インターフェース５０によりユーザーは、解析用に所与の構造コンポーネント２５０を選択することができる。例えば、図６に示す航空機の場合、例えば、胴体５０２の種々の円筒部分（図示せず）、尾部５０８の水平安定板５１０及び垂直安定板５１２、翼５０４、推進ユニット５１４、及び他の構造物を含む航空機５００の種々の構造アセンブリを示すため、複数の解析テンプレート２８（図３）、荷重事例１８（図３）、及び材料許容値２６（図３）がサーバー１２（図３）に読み込み可能である。インターフェース５０（図７）は、解析のためサーバー１２に読み込み可能な航空機５００の種々の構造アセンブリ又は構造コンポーネント２５０の中から、ユーザーが選択を行えるように構成されていてもよい。図７に示す構造アセンブリ２５２は、航空機５００（図６）の前輪格納室のためのアセンブリを含むことがある。図示した実施形態では、構造アセンブリ２５２は、前輪格納室のパネル２５６に結合される一対の隔壁２５４と複数の垂直方向及び水平方向の梁２５８を含むことがある。本明細書に開示されているシステム１０及び方法は、前輪格納室の垂直方向梁２５８（図８）の１つの解析及び最適化との関連で記述されている。
【００２８】
図８を参照するに、図７の構造アセンブリ２５２の一部が示され、本明細書で開示されているシステム１０（図７）及び方法を使用して、強度解析のための垂直方向の梁２５８の１つが図解されている。梁２５８は、ウェブ２６０によって取付フランジ２６２に結合されるフリーフランジ２６４を含むＩ形断面形状を有するものとして図解されている。梁２５８は、取付フランジ２６２をパネル２５６へ取付けるため、複数の機械的締め具（図示せず）によってパネル２５６に装着可能である。選択された梁２５８の一又は複数の端部は、複数の締め具によって水平方向の梁の１つに結合させてもよい。本発明では、有利にはシステム１０によりユーザーは、梁２５８などの構造コンポーネント２５０の幾何学的パラメータ３１２を定義するため、並びに構造コンポーネント２５０を構造アセンブリ２５２に取付けるためのジョイント構成３２４を定義するため、解析テンプレート２８の多様な解析変数１０４にデータ入力を行うことができる。例えば、インターフェース５０は、梁２５８の幾何学的パラメータ３１２を定義し、パネル２５６に梁２５８を取付けるためのジョイント構成３２４を定義するための手段をユーザーに提供する。加えて、インターフェース５０（図７）によりユーザーは、ステーションロケーション、ウォーターラインロケーション、又は尾部ラインロケーション（図示せず）などのロケーション２６８、あるいは他のロケーション特定手段によって、梁２５８の幾何形状を定義することができる。
【００２９】
図９を参照するに、解析変数１０４（図３）に対する登録１０６（図３）として材料２４（図３）を選択するため、インターフェース５０の材料選択５４ウィンドウの実施形態が示されている。既に示したように、材料２４及び対応する材料許容値２６の一覧表はサーバー１２（図３）に事前読み込みされてもよい。ユーザーは事前読み込みされている材料２４（例えば、アルミニウム、チタン）の１つをプルダウンメニューから選択することができる。材料の１つを選択することにより、対応する材料許容値２６の解析テンプレート２８（図３）への登録１０６が行われる。インターフェース５０は、ユーザーが所望の合金及び／又は材料に対する所望の熱処理を選択できるように、材料２４の仕様を選択するための選択肢を含んでいてもよい。例えば、アルミニウムの場合には、ユーザーは７０７５−Ｔ７３５１アルミニウムと７０７５−Ｔ６５１アルミニウムを記載したプルダウンメニューから選択することができる。インターフェース５０は、梁２５８に対して一又は複数の材料を選択するための選択肢、及び梁２５８が取り付けられるパネル２５６（図８）又は他の構造物に対して同一又は異なる材料を選択するための選択肢を、ユーザーに提供することができる。
【００３０】
本明細書で開示されているシステム１０及び方法は、任意の解析変数１０４又は構造コンポーネント２５０の他の側面に対してユーザーによる一又は複数の値の手動入力を容易にするように構成されていてもよく、これはプルダウンメニューの中などに事前に定義されている選択肢の中から値を選択することに限定されるものではない。例えば、システム１０は、構造コンポーネント２５０の材料許容値２６、構造コンポーネント２５０の幾何形状（例えば、高さ、厚み、構成）、又は構造コンポーネント２５０の他の側面に対して、ユーザーによる一又は複数の解析入力１０２の値の登録を容易にするように構成されていてもよい。システム１０はさらに、スクリーニング機能を含むことがあり、ユーザーの手作業による登録は、このような登録がプログラム設計指針の意図に適合しているかどうか、又はプログラムの要求事項の意図に適合しているかどうかを判断するため、スクリーニングされることがある。ユーザーによる登録が設計指針又はプログラムの要求事項に適合しない場合には、システム１０は構造コンポーネント２５０の解析及び／又は最適化を制限又は回避するように構成されることがある。例えば、設計指針は、構造コンポーネント２５０の動作環境又は構造環境に関して、所与の構造コンポーネント２５０のある種の応用（例えば、ロケーション）に対してある種の材料の使用を制限することがある。ユーザーがシステム１０に所与の材料を登録すると、システム１０は構造コンポーネント２５０の解析及び／又は最適化を回避することが可能になり、さらにインターフェース５０上に選択された材料が所与の応用で使用が認められていないことを示すエラーメッセージ（図示せず）の表示を含むことができる。
【００３１】
図９を参照するに、インターフェース５０はさらに、強度解析を実施するための所望の質量密度（図示せず）を入力する選択肢をユーザーに提供することができる。言うまでもなく、インターフェース５０は任意の数の付加的な材料選択５４の選択肢を含むことがあり、材料の種類（例えば、アルミニウム、チタン）、材料の仕様（例えば、熱処理仕様）、及び質量密度の選択に限定されない。その際さらに、インターフェース５０は金属材料の選択に限定されないが、インターフェース５０によってユーザーは複合材料及び対応する材料許容値２６を選択することができる。加えて、インターフェース５０は、ユーザーが構造コンポーネント２５０（図７）の解析用に複合材料システム（例えば、繊維強化ポリマー複合材料）を選択できるように構成されうることが意図されている。例えば、インターフェース５０は、それによってユーザーが構造コンポーネント２５０に使用される複合積層材（図示せず）のプライスタック（図示せず）を選択できるように構成されることがある。インターフェース５０によりユーザーは、プライの配向、プライの量、個々のプライの厚さ、プライ材料及びマトリクス材料の組成、繊維含有率などの複合積層材の種々のパラメータ、及び種々の付加的なパラメータの任意の１つを選択することができる。その際、本明細書に開示されているシステム１０及び方法は、金属構造コンポーネント２５０の解析及び最適化に限定されないが、全体又は一部が繊維強化ポリマー複合材料などの複合材料から製造される構造コンポーネント２５０の解析及び最適化を含むことがある。
【００３２】
図１０を参照するに、構造コンポーネント２５０（図７）の静的解析１０８（図４）及び／又は疲労解析１１６（図４）に関して、一又は複数の解析変数１０４に対する登録１０６として、一又は複数の荷重事例１８を選択するためのインターフェース５０の荷重事例選択５６ウィンドウの実施形態が示されている。既に示したように、一連の荷重事例１８はサーバー１２に読込可能で、静的荷重事例２０及び疲労荷重事例２２を含むことができる。ユーザーは、構造コンポーネントアナライザ１００による解析に対して、プルダウンメニューなどから荷重事例１８の１つを選択することができる。代替的に、インターフェース５０は、解析中に構造コンポーネント２５０に適用される聴取負荷の大きさ、方向、及び配置を手動入力する選択肢をユーザーに提供することが意図されている。
【００３３】
図１１を参照するに、解析テンプレート２８（図３）の１つの解析変数１０４の１つに対する登録１０６として、構造コンポーネント２５０（図７）の幾何学的パラメータ３１２に対するインターフェース５０の幾何形状選択５８ウィンドウの実施形態が示されている。図示している実施形態では、幾何学的パラメータ３１２は構造コンポーネント２５０の構成３００を含むことがある。例えば、図１１では、ユーザーは第１梁構成３０２、第２梁構成３０４、及び第３梁構成３０６を選択して、梁２５８の断面構成３００を画定することができる。第１梁構成３０２は、パネル２５６に直接装着される梁２５８を含むことができる。第２梁構成３０４は、梁２５８に対向するパネル２５６の一面に配置される強化材料の詰め物３０８と共にパネル２５６に装着される梁２５８を含むことができる。第３梁構成３０６は、パネル２５６に直接装着される梁２５８と複数のストラップ３１０を含むことができる。インターフェース５０は、梁２５８に対する付加構成３００を選択する選択肢をユーザーに提供する。例えば、インターフェース５０は、解析対象の梁２５８の断面の大きさを選択する選択肢をユーザーに提供し、各位置に対して第１、第２、及び第３の梁構成３０２、３０４、３０６を割り当てることを可能にする。
【００３４】
図１２を参照するに、構造コンポーネント２５０の種々の部分に割り当てられる初期寸法３１４（図５）を選択するためのインターフェース５０の幾何形状選択５８ウィンドウの実施形態が示されている。図示されている実施形態では、インターフェース５０は、梁２５８（図９）のウェブ２６０のゲージ又は厚み３１８、取付フランジ２６２の厚み３２０、及びフリーフランジ２６４の厚み３２０を選択する選択肢をユーザーに提供することができる。加えて、インターフェース５０は、梁２５８の高さ３１６、フランジ２６２、２６４とウェブ２６０との交差部分でのフィレ半径３２２のサイズ、梁２５８に関連する他の各種寸法の任意の１つを選択する選択肢をユーザーに提供することができる。例えば、インターフェース５０の幾何形状選択５８ウィンドウは、梁２５８の長さ又は幅、或いは梁２５８に関連するテーパー、孔、又は他の特徴などの他の幾何形状を選択する選択肢をユーザーに提供することが意図されている。インターフェース５０はさらに、構造コンポーネント２５０が取り付けられる構造アセンブリ２５２の幾何形状を規定することを可能にする。例えば、インターフェース５０は、パネル２５６の厚さに関連する寸法、及びパネル２５６と一体形成される補強材（図示せず）などのパネル２５６の一般的な構成を選択する選択肢をユーザーに提供することができる。言うまでもなく、解析対象の構造コンポーネント２５０の構成によっては、任意の数の種々の幾何学的特徴が、インターフェース５０を使用するユーザーによって規定されることがある。
【００３５】
図１３を参照するに、解析変数１０４（図３）に対する登録１０６（図３）の１つとして、構造アセンブリ２５２への構造コンポーネント２５０の取付を規定するため、インターフェース５０のジョイント構成３２４の選択５２ウィンドウの実施形態が示されている。図示されている実施形態では、インターフェース５０は、構造アセンブリ２５２に構造コンポーネント２５０を取付けるための機械的締め具（図示せず）の配置を選択するための選択肢をユーザー提供することがある。例えば、インターフェース５０は、締め具の種類３２８（例えば、リベット、ボルト、Ｈｉ‐Ｌｏｋ（商標））及び締め具の仕様３３０（例えば、直径、材料、頭部の構成）を選択する選択肢をユーザーに提供することができる。加えて、インターフェース５０は、締め具間隔３２６、へりあき、及び他の締め具パラメータを選択する選択肢をユーザーに提供することができる。図示していないが、インターフェース５０は構造アセンブリ２５２に構造コンポーネント２５０を接着するための接着剤をユーザーが選択できるように構成されていることも意図されている。このような配置は、複合材料及び／又は金属材料で形成される構造コンポーネント２５０に対して提供されることがある。
【００３６】
図２では、方法２００のステップ２０６は、一又は複数の解析テンプレート２８（図４）を使用する構造コンポーネント２５０（図７）の強度解析の実施を含むことがある。解析変数１０４（図４）に対する上述の登録１０６（図４）は、図４に示す構造コンポーネントアナライザ１００に提示されることがある。登録１０６を受取ると、アナライザ１００は、静的解析テンプレート３０（図４）及び選択された静的荷重事例２０（図４）を使用して、構造コンポーネント２５０の静的解析１０８を実施することができる。同様に、アナライザ１００は、選択された疲労荷重事例２２（図４）に基づいて、且つ疲労解析テンプレート３２（図４）及び損傷許容性解析テンプレート３４（図４）を使用して、構造コンポーネント２５０の疲労解析１１６（図４）を実施することができる。
【００３７】
図４は、構造コンポーネントアナライザ１００を使用して、構造コンポーネント２５０の静的解析１０８及び／又は疲労解析１１６を実施するためのプロセッサ１４のブロック図を図解している。所与の材料の中の材料許容値２６（例えば、強度、剛性）は温度と共に変化することがあるため、アナライザ１００は構造コンポーネント２５０が稼動中に曝される種々の環境で構造コンポーネント２５０の静的解析１０８を実施することがある。例えば、この環境は、構造コンポーネント２５０が稼働中に曝される温度を代表する２つ以上の異なる温度を含むことがある。アナライザ１００は、第１温度１１０、第２温度１１２、及び第３温度１１４で構造コンポーネント２５０の静的解析１０８を実施することができる。航空機５００（図６）の例では、第１温度１１０は室温（例えば、７０°Ｆ）を含むことがある。第２温度１１２は、夏場には温度が１２０°Ｆ以上に達することがある空港駐機場に航空機５００が駐機しているときなど、構造コンポーネント２５０の最大動作温度を含むことがある。第３温度１１４は、温度が-６５°Ｆ以下に達することがある高度３５，０００フィートを航空機５００が巡航しているときなど、構造コンポーネント２５０の最低動作温度を含むことがある。
【００３８】
図４では、アナライザ１００は、疲労解析テンプレート３２及び損傷許容性解析テンプレート３４を使用して、疲労解析１１６を実施することができる。疲労解析１１６は、あらかじめ決められた量の疲労サイクル１２４を含む構造コンポーネント２５０（図７）の設計目標を使用する疲労荷重に基づいていてもよい。航空機では、疲労サイクル１２４は、構造コンポーネント２５０に対してあらかじめ決められた回数の地−空−地サイクル１２４（例えば、４４，０００）を含むことがある。一実施形態では、インターフェース５０は、疲労サイクル１２４の量及び疲労解析１１６に関連する他のパラメータを調整する選択肢をユーザーに提供するように構成されることがある。選択された荷重事例１８に基づいて、疲労解析テンプレート３２は、各サイクルに関連する最小応力１２０（ｆｍｉｎ）及び最大応力１２２（ｆｍａｘ）の算出を目的として、損傷許容性解析テンプレート３４に提示する応力１１８レベルを生成することができる。
【００３９】
図２では、方法２００のステップ２０８は、材料許容値２６（図４）に基づいて、構造コンポーネント２５０（図７）の安全マージン１３０を決定することを含むことがある。その際、アナライザ１００は、静的解析１０８（図４）及び／又は疲労解析１１６（図４）に基づき、且つ構造コンポーネント２５０の材料許容値２６に基づいて、構造コンポーネント２５０の少なくとも１つの安全マージン１３０を含む解析出力１２６（図４）を生成することができる。システム１０は、静的解析１０８及び／又は疲労解析１１６に基づいて、構造コンポーネント２５０の安全マージン１３０の概要１２８（図４）を含むレポートを生成するように構成されることがある。システム１０は、安全マージン１３０の概要１２８に関連する少なくとも１つの解析結果データファイル１３６をさらに生成してもよい。
【００４０】
図１４〜１５を簡潔に参照するに、位置ごとの構造コンポーネント２５０（図７）の最小安全マージン１３０をプロットするグラフを含む強度チェック注記１３４を含みうる解析出力１２６のレポートの実施形態が図１４に示されている。図１５は解析出力１２６のテキスト表現であり、それぞれの位置及び構造コンポーネント２５０が解析される温度（例えば、７０°Ｆ）などの関連環境に対する構造コンポーネント２５０の安全マージン１３０の一覧表を含んでいる。一覧表は、構造コンポーネント２５０に対して列挙される各安全マージン１３０に対応する故障モード１３２（例えば、軸受臨界、せん断臨界など）の識別をさらに含むことがある。図示していないが、強度チェック注記１３４は、構造コンポーネント２５０に作用する臨界荷重の列挙、構造コンポーネント２５０の変位の提示、構造コンポーネント２５０の応力分布並びに種々の付加情報の提示を含むことがある。
【００４１】
図２では、方法２００のステップ２１０は、構造コンポーネント２５０（図７）の最適化のため少なくとも１つの設計変数１５４（図５）を入力することを含むことがある。設計変数１５４は、インターフェース５０（図５）を使用するユーザーによって入力されることがある。設計変数１５４は、構造コンポーネント２５０の最適化を実施するため、構造コンポーネントオプティマイザ１５０によって使用されることがある。オプティマイザ１５０を使用して最適化を実施するためのプロセッサ１４のブロック図を図５に示す。既に示したように、オプティマイザ１５０は、構造コンポーネント２５０の重量の最小化など、あらかじめ決められた目的に基づいて、構造コンポーネント２５０の幾何形状を最適化するように構成されていてもよい。しかしながら、オプティマイザ１５０は、構造コンポーネント２５０の所望のレベルの剛性、たわみの最大量などの他の目的、又は他の種々の目的のうちの任意の１つに対して、構造コンポーネント２５０を最適化するように構成されることがある。オプティマイザ１５０は、最適化を実施するため解析結果データファイル１３６からデータを受取ることができる。
【００４２】
図１６を簡潔に参照するに、図２のステップ２１０に従って設計変数１５４を提示するため、最適化入力１５２ウィンドウの実施形態が示されている。設計変数１５４は、構造コンポーネント２５０の寸法３１４などの幾何学的パラメータ３１２（図１２）を含んでいてもよい。例えば、設計変数１５４は、初期寸法３１４（例えば、０．１５０インチ）を有する図８に図解されている梁２５８のウェブ厚み３１８を含むことがある。しかしながら、設計変数１５４は、限定しないが、構造コンポーネント２５０の最適化が所望されている、任意のパラメータを含んでいてもよい。例えば、設計変数１５４は、構造コンポーネント２５０（図７）に関連する、又はコンポーネントが取り付けられる構造アセンブリ２５２（図７）に関連する、厚み、長さ、幅、又は他の任意の寸法を含むことがある。一実施形態では、設計変数１５４は任意選択により、締め具間隔３２６（図１３）、締め具径、締め具材料などのジョイント構成３２４（図１３）のパラメータ、又は構造コンポーネント２５０に関連する他の種々のパラメータのうちの任意の１つを含むことができる。一実施形態では、インターフェース５０によるユーザーは、最適化が望まれる構造コンポーネント２５０の具体的な位置を選択することができる。
【００４３】
図２の方法２００のステップ２１２は、構造コンポーネント２５０（図７）の最適化のため少なくとも１つの制約１５６（図５）を入力することを含むことがある。制約１５６は、設計変数１５４の最適化時に満たさなければならない構造コンポーネント２５０の最小安全マージン１３０（図５）などの強度制約を含むことがある。制約１５６は、製造制約などの代替的パラメータを含んでいてもよい。例えば、一実施形態では、制約１５６は構造アセンブリ２５２の一部の最小厚みを含むことがある。図７に図解されている梁２５８に関しては、制約１５６は、機械加工できる厚みでウェブを維持するため、ウェブ２６０の最小厚み（例えば、０．０８０インチ）を含むことがある。しかしながら、制約１５６は他の種々のパラメータの任意の１つを含んでいてもよく、上述のパラメータに限定されない。
【００４４】
図２では、方法２００のステップ２１４は、制約１５６（図５）が実質的に満たされるまで、設計変数１５４（図５）を繰り返し更新することによって、構造コンポーネント２５０（図７）の最適化を実施することを含むことがある。図５に示したように、オプティマイザ１５０は、構造コンポーネント２５０の強度解析の解析結果データファイル１３６に基づいて、静的最適化１７０又は疲労最適化１７２を実施するための最適化ループ１５８を含んでいてもよい。最適化ループ１５８は、制約１５６が実質的に満たされる１６０かどうかに関する判断ブロックを含むことがある。オプティマイザ１５０は、Ａｌｔａｉｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（カリフォルニア州アーヴィン）から市販されているＨｙｐｅｒｓｔｕｄｙ（商標）などの好適な最適化プログラム１６２を使用して、最適化された幾何形状１７４を有する構造コンポーネント２５０の解析１６４によって、設計変数１５４（例えば、ウェブの厚み３１８）を繰り返し更新するように構成されていてもよい。最適化ループ１５８は、設計変数１５４を繰り返すたびに一時的な解析データ結果ファイルを生成するように構成されていてもよい。
【００４５】
図２では、方法２００のステップ２１６は、設計変数１５４（図５）に基づいて、構造コンポーネント２５０（図７）の最適化された幾何形状１７４（図５）を決定することを含むことがある。図５では、制約１５６が実質的に満たされる１６０と、最適化ループ１５８は、構造コンポーネント２５０の最適化された幾何形状１７４を含む最適化結果データファイル１７８を出力することができる。オプティマイザ１５０は、構造コンポーネント２５０の静的最適化１７０及び疲労最適化１７２に対する最適化出力１６８を生成することができる。最適化出力１６８は、設計変数１５４の初期値及び設計変数１５４の最適化された幾何形状１７４（図５）（例えば、厚みの寸法）を示すレポートを含むことがあり、構造コンポーネント２５０の配置による臨界安全マージン１３０及び関連する故障モード１３２の一覧をさらに含むことがある。
【００４６】
図５では、最適化された幾何形状１７４は、構造コンポーネント２５０（図７）の詳細なコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデル３８の更新に先立って、応力アナリスト、設計エンジニア、又は承認１８０のための他の人員によって再検討されることがある。構造コンポーネント２５０の詳細なＣＡＤモデル３８はユーザーによって所有され、又は開発され、構造コンポーネント２５０の幾何形状の更新のためのインターフェース５０に関連付けられることがある。最適化された幾何形状１７４が生成されると、システム１０は構造コンポーネント２５０の付加的な強度解析を実施し、一又は複数の付加的な一連の解析出力１２６（図３）及び／又は安全マージン１３０（図３）の概要１２８（図３）を含む最適化出力１６８（図３）を生成することができる。
【００４７】
さらなる実施形態では、システム１０（図３）及び方法は、構造コンポーネント２５０（図７）の損傷許容限界及び対応する安全マージン（図示せず）を含むことがある。例えば、構造コンポーネント２５０の損傷許容限界は、所定の位置での構造コンポーネント２５０の一部の許容可能な最小厚みに関して決定されてもよい。損傷許容限界の決定は、解析変数１０４（図４）に対する登録１０６（図４）として、構造コンポーネント２５０の寸法を入力することを含むことがある。寸法は、構造コンポーネント２５０の一部の厚みが製造異常時に起こりうる設計公差を下回る条件など、構造コンポーネント２５０の公差外れ条件を含むことがある。方法２００は、構造コンポーネント２５０の公差外れ条件に関連する安全マージン１３０を決定するため、アナライザ１００（図４）及びオプティマイザ１５０（図５）を使用して、構造コンポーネント２５０の強度解析及び最適化を実施することを含むことがある。
【００４８】
図１７を参照するに、開示されている方法の上述のステップ又はこれらのステップの任意の組合せは、全体的に又は部分的に、プロセッサベースシステム１０又は他の好適なコンピュータシステムなどのコンピュータ実装プロセスに実装することができる。プロセッサベースシステム１０は、計算可能で読取可能なプログラム命令４２０を実行することができる。計算可能で読取可能なプログラム命令４２０は、一又は複数の上述の操作又はステップを実装するため、プロセッサベースシステム１０の上に提供、又は読込み可能である。非限定的な実施例では、プロセッサベースシステム１０及び／又は計算可能で読取可能なプログラム命令４２０は、以下で詳細に説明するように、強度解析及び／又は構造コンポーネント２５０（図７）の最適化を容易にすることができる。
【００４９】
図１７のブロック図は、構造コンポーネント２５０の静的解析１０８（図４）及び／又は疲労解析１１６（図４）を実施するため、或いは構造コンポーネント２５０の最適化（図５）を実施するために使用されることがある、有利な実施形態でのプロセッサベースシステム１０を図解している。プロセッサベースシステム１０は、このようなコンポーネント間のデータ転送を容易にするため、一又は複数のコンポーネントを通信可能に結合するデータ通信経路４０２（例えば、データリンク）を含むことがある。一実施形態では、通信経路４０２は、プロセッサベースシステム１０のコンポーネントとデバイスとの間のデータ転送を容易にする、一又は複数のデータバス若しくは他の好適な通信経路を含むことがある。
【００５０】
非限定的な実施形態では、コンポーネントは、プロセッサ１４、メモリデバイス４００、不揮発性記憶デバイス４０４、通信デバイス４０８、入出力デバイス４０６と表示デバイス４１０を有するユーザーインターフェース５０、構造コンポーネントアナライザ１００、及び構造コンポーネントオプティマイザ１５０のうちの一又は複数を含むことがある。構造コンポーネントアナライザ１００（図４）は、構造コンポーネント２５０の強度解析を実施できる。アナライザ１００は、上述のように、構造コンポーネント２５０の静的解析１０８（図４）及び／又は疲労解析１１６（図４）を実施できる。アナライザ１００は、サーバー１２から解析結果データファイル１３６（図４）を受信することができる。
【００５１】
アナライザ１００（図４）は、入出力デバイス４０６（図１７）を介して、インターフェース５０から解析変数１０４（図４）用の登録１０６（図４）を受信してもよい。解析変数１０４用の登録１０６の非限定的な実施例は、材料２４（図４）の選択、強度解析を実施するための荷重事例１８（図４）の選択、構造コンポーネント２５０の一又は複数の幾何学的パラメータ３１２の登録、構造コンポーネント２５０のジョイント構造３２４（図４）の選択を含む。アナライザ１００は、静的解析テンプレート３０（図４）を使用する静的解析１０８（図４）並びに疲労解析テンプレート３２及び損傷許容性解析テンプレート３４を使用する疲労解析１１６（図４）を実施することができる。既に示したように、アナライザ１００は、構造コンポーネント２５０の安全マージン１３０（図４）の概要１２８（図４）を含みうる解析出力１２６（図４）、強度チェック注記１３４（図４）、及び解析結果データファイル１３６（図４）、入出力デバイス４０６によって出力されうるものすべてを生成することができる。強度チェック注記１３４は、インターフェース５０を有する同一のコンピュータと同様に、プリンタによって印刷される、又は表示デバイス上に表示されるテキスト情報として生成されることがある。
【００５２】
構造コンポーネントオプティマイザ１５０（図５）は、インターフェース５０の入出力デバイス４０６から解析結果データファイル１３６（図５）を受信することができる。入出力デバイス４０６（図１７）を使用して、最適化のため構造コンポーネント２５０の選択された設計変数１５４（図５）を提示することができる。例えば、入出力デバイス４０６を使用して、構造コンポーネント２５０の一部の厚みなどの寸法３１４（図５）をオプティマイザ１５０に提示することができる。一又は複数の制約１５６（図５）はまた、上述のように入出力デバイス４０６を使用してオプティマイザ１５０に提示可能である。例えば、入出力を使用して、構造コンポーネント２５０の最小安全マージン１３０の値を提示することができる。構造コンポーネント２５０の最適化時には、オプティマイザ１５０は、上述のように制約１５６が実質的に満たされる１６０まで、設計変数１５４を繰り返し更新するように構成されることがある。
【００５３】
オプティマイザ１５０（図５）は、構造コンポーネント２５０の静的最適化１７０（図５）の結果及び疲労解析１７２（図５）の結果を含みうる最適化出力１６８を生成することができる。静的最適化１７０及び疲労最適化１７２（図５）の各々に対する最適化出力１６８（図５）は、インターフェース５０（図１７）の入出力デバイス４０６（図１７）によって出力されうる最適化された幾何形状１７４（図５）の値及び最適化結果データファイル１７８（図５）を含みうる。最適化出力１６８はインターフェース５０の表示デバイス４１０の上に表示されてもよい。最適化された幾何形状１７４が応力アナリスト、設計エンジニア、製造エンジニア、その他の人員によって承認１８０されると、最適化された幾何形状１７４及び最適化結果データファイル１７８は、解析のため構造コンポーネントアナライザ１００に提供されることがある。構造コンポーネントアナライザ１００は、最適化された幾何形状１７４に基づいて、構造コンポーネント２５０の一又は複数の安全マージン１３０を決定することができる。
【００５４】
システム１０（図１７）は、プロセッサベースシステム１０に接続されうるコンポーネント間のデータ転送を容易にするため、一又は複数の入出力デバイス４０６（図１７）を含みうる。入出力デバイス４０６は、プロセッサベースシステム１０に通信可能に結合されうる。入出力デバイス４０６は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、及びプロセッサベースシステム１０へインターフェース５０からデータを入力するための他の好適なデバイスによって、インターフェース５０を介してユーザー入力を容易にすることができる。入出力デバイス４０６は、プロセッサベースシステム１０の出力によって代表されるデータを転送するための出力デバイスをさらに含みうる。例えば、入出力デバイス４０６は、プロセッサベースシステム１０によって生成或いは処理される解析結果及び／又は最適化結果１７８を表示するための、コンピュータモニタ又はコンピュータスクリーンなどの表示デバイス４１０を含むことがある。入出力デバイス４０６は、プロセッサベースシステム１０によって処理される情報のハードコピーを印刷するためのプリンタ又はファックス機を任意選択で含みうる。
【００５５】
一実施形態では、プロセッサベースシステム１０は、メモリデバイス４００にインストールされうる計算可能で読取可能なプログラム命令４２０の命令を実行するための一又は複数のプロセッサ１４を含みうる。別の態様では、プロセッサ１４は、２個以上の統合プロセッサコアを有するマルチプロセッサコアを含みうる。さらにまた、プロセッサ１４はチップ上で統合される主要プロセッサ及び一又は複数の二次プロセッサを含みうる。プロセッサ１４はまた、同様に構成された複数のプロセッサを有する多プロセッサシステム１０を含みうる。
【００５６】
なおも図１７を参照するに、プロセッサベースシステム１０は、一又は複数の揮発性或いは不揮発性記憶デバイス４０４を備える一又は複数のメモリデバイス４００をさらに含みうる。しかしながら、メモリデバイス４００は、データを保存するための任意のハードウェアデバイスを含みうる。例えば、メモリデバイス４００は、通信経路４０２に含まれうるインターフェース５０及び／又は統合メモリコントローラハブのランダムアクセスメモリ又はキャッシュを含んでいてもよい。メモリデバイス４００は、様々な異なる形式のデータ、コンピュータで読取可能なコード或いはプログラム命令４２０のうちの任意の１つ、又は他の種類の情報を永続的に及び／又は一時的に保存するように構成されうる。不揮発性記憶デバイス４０４は、限定しないが、フラッシュメモリデバイス、ハードドライブ、光ディスク、ハードディスク、磁気テープ又は長期保存のための他の好適な実施形態を含む、様々な構成で提供されうる。加えて、不揮発性記憶デバイス４０４は、着脱式ハードドライブなどの着脱式デバイスを含みうる。
【００５７】
なおも図１７を参照するに、プロセッサベースシステム１０は、コンピュータネットワーク内のプロセッサベースシステム１０の通信及び／又は他のプロセッサベースシステムとの通信を容易にするため、一又は複数の通信デバイス４０８を含みうる。プロセッサベースシステム１０とコンピュータネットワーク又は他のプロセッサベースシステムとの通信は、無線手段及び／又は有線接続となることがある。例えば、通信デバイス４０８は、プロセッサベースシステム１０とコンピュータネットワークとの間の無線又は有線通信を可能にするネットワークインターフェース５０コントローラを含むことがある。通信デバイスはまた、モデム及び／又はネットワークアダプタ又はデータを送受信するための種々の代替的なデバイスの任意の１つであってもよい。
【００５８】
構造コンポーネント２５０の強度解析及び最適化を実施するための上述の方法の一又は複数の操作は、プロセッサ１４及び／又は一又は複数のアナライザ１１００、及びコンピュータで読取可能なプログラム命令４２０を使用するオプティマイザ１５０によって実施されうる。コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０は、コンピュータで使用可能なプログラムコード及びコンピュータで読取可能なプログラムコードを含む解析テンプレート２８（図４）のプログラムコードを含みうる。コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０は、プロセッサ１４で読取及び実行されうる。コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０によって、プロセッサ１４は、構造コンポーネント２５０の強度解析及び最適化の実施に関連する上述の実施形態の一又は複数の操作を実施することができる。
【００５９】
なおも図１７を参照するに、コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０は、プロセッサベースシステム１０のための命令の操作を含み、アプリケーション及びプログラムをさらに含みうる。コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０は、プロセッサ１４及び／又はアナライザ１００及びオプティマイザ１５０によって実行するため、一又は複数のメモリデバイス４００及び／又は不揮発性記憶デバイス４０４上に収容及び／又は読込み可能である。既に示したように、一又は複数のメモリデバイス４００及び／または不揮発性記憶デバイス４０４は、通信経路４０２を介して図１７に図解されている一又は複数の既存のコンポーネントと通信可能に結合されうる。
【００６０】
コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０は、有形又は無形のコンピュータ読取可能媒体４１４に収容可能で、プロセッサ１４によって実行するためプロセッサベースシステム１０に読込み又は転送されうる。コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０及びコンピュータで読取可能な媒体４１４は、コンピュータプログラム製品４１２を含む。一実施形態では、コンピュータで読取可能な媒体４１８は、コンピュータで読取可能な記憶媒体４１６及び／又はコンピュータで読取可能な信号媒体４１８を含みうる。
【００６１】
コンピュータで読取可能な記憶媒体４１６は、限定しないが、ドライブに読込まれる光ディスク及び磁気ディスク、フラッシュメモリデバイス或いは他の記憶デバイス、又はハードドライブなどの記憶デバイス上にデータを転送するためのハードウェアなどを含む、種々の実施形態を含みうる。コンピュータで読取可能な記憶媒体４１６は、プロセッサベースシステム１０に非着脱式で実装されることがある。コンピュータで読取可能な記憶媒体４１６は、好適な任意の記憶媒体を含み、限定しないが、半導体システム又は伝播媒体を含みうる。その際、コンピュータで読取可能な記憶媒体４１６は、電子媒体、磁気媒体、光媒体、電磁媒体、及び赤外線媒体を含みうる。例えば、コンピュータで読取可能な記憶媒体４１６は、磁気テープ、コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリを含んでいてもよい。光ディスクの非限定的実施例は、読取専用コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）、書換え型コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、及びデジタルビデオディスクを含みうる。
【００６２】
コンピュータで読取可能な信号媒体４１８は、コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０を収容可能で、限定しないが、電磁信号及び光信号を含む様々なデータ信号構成で具現化されうる。このようなデータ信号は、無線又は有線による手段を含む任意の好適な通信リンクによって転送されうる。例えば、有線による手段は、光ファイバーケーブル、同軸ケーブル、信号線、及び無線又は物理的な手段によってデータを転送するための他の好適な手段を含んでいてもよい。
【００６３】
なおも図１７を参照するに、コンピュータで読取可能な信号媒体４１８は、プロセッサベースシステム１０内で使用するため、不揮発性記憶デバイス又は他の好適な記憶デバイス又はメモリデバイスへのコンピュータで読取可能なプログラム命令４２０のダウンロードを容易にすることができる。例えば、コンピュータで読取可能な記憶媒体４１６内に収容されるコンピュータで読取可能なプログラム命令４２０は、他のシステム１０のサーバー又はクライアントコンピュータからコンピュータネットワークを介してプロセッサベースシステム１０にダウンロードすることができる。
【００６４】
プロセッサベースシステム１０の種々の実施形態のうちの任意の１つは、コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０を実行しうる任意のハードウェアデバイス又はシステム１０を使用して実装されうる。例えば、プロセッサ１４は一又は複数の特定の機能を実施するように構成されたハードウェアユニットを含むことがあり、該機能を実施するためのコンピュータで読取可能なプログラム命令４２０はメモリデバイス４００にあらかじめ読込み可能である。
【００６５】
一実施形態では、プロセッサ１４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス、又は一又は複数の特定の機能又は操作を実施するように構成される他の任意のハードウェアデバイスを含みうる。例えば、プログラマブル論理デバイスは、構造コンポーネント２５０（図７）の強度解析の方法、又は重量の最小化のような所与の目的に対する構造コンポーネント２５０（図７）の最適化に関連する一又は複数の操作を実施するように、一時的又は永続的に構成されることがある。プログラマブル論理デバイスは、例えば、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイロジック、フィールドプログラマブルロジックアレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び他の好適なハードウェアデバイスを含むことがある。一実施形態では、コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０は、一又は複数のプロセッサ１４及び／又はプロセッサ１４と通信を行う一又は複数のハードウェアユニットを含む他のデバイスによって、操作されうる。コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０のある部分はプロセッサ１４であってもよく、コンピュータで読取可能なプログラム命令４２０の他の部分はハードウェアユニットによって実行されてもよい。
【００６６】
有利には、上述のシステム１０及び方法の種々の実施形態は、アクセス制御付きサーバー１２（図１）上で強度解析テンプレート２８（図１）を実行する技術的特徴を有しており、構造コンポーネント２５０の解析時間の短縮と重量の軽減を同時に実現しつつ、強度解析プロセスの再現性及び一貫性の技術的効果をもたらす。例えば、開示されている種々の実施形態は、インターフェース５０を介してテンプレート２８にアクセスするユーザーによる、静的解析テンプレート３０、疲労解析テンプレート３２、及び損傷許容性解析テンプレート３４の改変を防止する技術的特徴を含む。サーバー１２上のテンプレートの改変を防止し、テンプレート２８の管理を維持する技術的効果は、構造コンポーネント２５０の強度解析の実施に要する時間の短縮、及びテンプレート２８のユーザーによって実施される強度解析の監査及び／又は検証に要する時間の短縮を含みうる。既に示したように、システム１０は、荷重事例１８（図１）の変更、解析テンプレート２８（図１）の変更、及び／又は材料許容値２６（図１）の変更に応じて、構造コンポーネント２５０の設計の改良に要する時間を短縮する技術的な効果をさらにもたらす。
【００６７】
例えば、テンプレートは情報提供元（例えば、製造業者）によって開発及び制御されることがあり、供給業者による詳細設計、解析、製造が行えるように、所与の構造コンポーネント２５０の解析及び最適化用に調整可能である。アクセス制御付きのサーバー１２にテンプレート２８を保存することによって、テンプレート２８は有利には、システム１０のユーザーによる改変又は変更を不可とすることができる。サーバー１２からの遠隔地を含め一又は複数の場所で一又は複数のインターフェース５０を使用して、種々のユーザーがサーバー１２上のテンプレート２８を使用することができる。各ユーザーは、構造コンポーネント２５０の種々の領域に配置される実質的に同様な構造コンポーネント２５０の設計及び解析に責任を負うことができる。しかしながら、本明細書で開示されているシステム１０及び方法では、各ユーザーは有利には所与の構造コンポーネント２５０に対して同一又は実質的に同様な解析テンプレート２８を使用し、これによって、そうでない場合には各ユーザーによる独自の解析テンプレートの開発及び実行に要する時間を設計スケジュールから省くことができる。このように、本明細書に開示されているシステム１０及び方法は、構造アセンブリ２５２の強度解析及び詳細設計の開始及び完了に必要となる時間を軽減することができる。システム１０及び方法はまた、従来は各供給業者によって実施される個々の強度解析の監査及び／又は検証に要する時間を短縮又は省くことができる。
【００６８】
加えて、システム１０及び方法は、従来の方法を使用する種々のユーザーによって設計及び解析される実質的に同様な構造コンポーネント２５０に関して矛盾する安全マージン１３０など、矛盾する解析結果を回避しうる。このように、システム１０及び方法はその結果、構造コンポーネント２５０の過度に保守的な構成を回避し、代わりに構造コンポーネント２５０に対して重量を最適化した構成を提供しうる。本明細書で開示されている実施形態はまた、複数の荷重事例１８及び複数の材料許容値２６をサーバー上に保存し、従来の方法を用いる手動解析に要する時間と比べて短時間で、多数の種々の荷重事例１８を使用して一又は複数の解析テンプレート２８をユーザーが実行できるようにする技術的特徴を含む。多数の荷重事例１８で一又は複数のテンプレート２８を実行する技術的効果は、構造コンポーネント２５０の強度解析及び重量の最適化における改善である。加えて、本明細書に開示されているシステム１０及び方法により、再検討及び／又は認証を目的として強度チェック注記１３４（例えば、応力レポート）の形式でこのような解析文書を迅速に作成することができる。
【００６９】
以下は、上述の文章及び図面において開示されている説明の態様、変形例、事例、及び実施例である。一態様では、構造コンポーネント２５０を解析する方法であって、
アクセス制御付きサーバー１２に少なくとも１つの荷重事例１８、２０、２２、少なくとも１つの材料許容値２６、及び少なくとも１つの解析変数１０４を有する解析テンプレート２８を保存するステップと、
サーバー１２へのインターフェース５０を使用して、前記解析変数１０４に少なくとも１つを登録するステップと、
プロセッサベースのアナライザ１００を使用して、前記荷重事例１８、２０、２２及び前記解析変数１０４の登録に基づく前記解析テンプレート２８を使用する前記構造コンポーネント２５０の強度解析を実施するステップと、
前記アナライザ１００を使用して、前記材料許容値２６に基づく前記構造コンポーネント２５０の安全マージン１３０、前記解析変数１０４の各登録に対して、前記アナライザ１００が前記安全マージン１３０に対して一貫性のある値を決定できるように前記インターフェース５０を用いた改変が不可となっている前記解析テンプレート２８を決定するステップと
を含む方法が開示されている。
【００７０】
１つの変形例では、前記方法は、安全マージン１３０に対応する構造コンポーネント２５０の故障モード１３２を決定するステップをさらに含む。別の変形例では、前記方法は、少なくとも１つの荷重事例１８、２０、２２及び安全マージン１３０に関連する環境を決定するステップをさらに含む。さらに別の変形例では、前記方法は、構造コンポーネント２５０の幾何学的パラメータ３１２の選択を含む、解析変数１０４に対する登録を行うステップを含む。１つの例では、前記方法は、材料２４及び対応する材料許容値２６をサーバー１２に保存するステップと、インターフェース５０を使用して解析変数１０４に対する登録として少なくとも１つの材料２４を選択するステップと、及びオプティマイザ１５０を使用して選択された材料の材料許容値２６を用いて強度解析を実施するステップとをさらに含む。
【００７１】
１つの例では、前記方法は、複数の荷重事例１８、２０、２２をサーバー１２に保存するステップと、インターフェース５０を使用して強度解析用に荷重事例１８、２０、２２のうちの１つを選択するステップとをさらに含む。別の例では、前記方法は、前記解析テンプレート２８が静的解析テンプレート３０、疲労解析テンプレート３２、及び損傷許容性解析テンプレート３４を備え、アナライザ１００を使用して強度解析を実施する前記ステップが、静的解析テンプレート３０を使用した前記構造コンポーネント２５０の静的解析の実施と、疲労解析テンプレート２８及び損傷許容性解析テンプレート３４を使用した構造コンポーネント２５０の疲労解析の実施とのうちの少なくとも１つを備えることを含む。さらに別の例では、前記方法は、インターフェース５０を使用して最適化のため構造コンポーネント２５０の少なくとも１つの設計変数１５４を選択するステップと、インターフェース５０を使用してプロセッサベースのオプティマイザ１５０に構造コンポーネント２５０の少なくとも１つの制約を入力するステップと、オプティマイザ１５０を使用して制約が実質的に満たされるまで設計変数１５４を繰り返し更新することによって設計変数１５４の最適化を実施するステップと、又オプティマイザ１５０を使用して設計変数１５４の最適化に基づいて構造コンポーネント２５０の最適化された幾何形状を決定するステップとをさらに含む。なお別の例では、前記方法は、設計変数１５４が構造コンポーネント２５０の幾何学的パラメータ３１２を備えることを含む。
【００７２】
１つの実施例では、前記方法は、幾何学的パラメータ３１２が構造コンポーネント２５０の厚みを備えることを含む。別の実施例では、前記方法は、制約が安全マージン１３０の最小値を含むことを含む。別の実施例では、前記方法は、最適化された幾何形状の故障モード１３２及び故障モード１３２に対応する安全マージン１３０を決定するステップをさらに含む。さらに別の実施例では、前記方法は、少なくとも１つの荷重条件及び安全マージン１３０に関連する環境を決定するステップをさらに含む。さらに別の実施例では、前記方法は、構造コンポーネント２５０の最適化が構造コンポーネント２５０の静的解析及び疲労解析にそれぞれ基づいて、静的最適化１７０及び疲労最適化１７２のうちの少なくとも１つを含むことを含む。なお別の実施例では、前記方法は、最適化された幾何形状を決定するステップが構造コンポーネント２５０の少なくとも一部分の最小厚みを決定することを含む。
【００７３】
一態様では、構造コンポーネント２５０を解析する方法であって、
アクセス制御付きサーバー１２に少なくとも１つの荷重事例１８、２０、２２、少なくとも１つの材料許容値２６、及び少なくとも１つの解析変数１０４を有する解析テンプレート２８を保存するステップと、
サーバー１２へのインターフェース５０を使用して、前記解析変数１０４に対して少なくとも１つの登録を行うステップと、
プロセッサベースのアナライザ１００を使用して、前記荷重事例１８、２０、２２及び前記解析変数１０４の登録に基づく前記解析テンプレート２８を使用する前記構造コンポーネント２５０の強度解析を実施するステップと、
前記アナライザ１００を使用して、前記材料許容値２６に基づく前記構造コンポーネント２５０の安全マージン１３０を決定するステップと、
インターフェース５０を使用して、設計変数１５４及び構造コンポーネント２５０の制約を提供するステップと、
プロセッサベースのオプティマイザ１５０を使用して、制約が実質的に満たされるまで設計変数１５４を繰り返し更新することによって設計変数１５４の最適化を実施するステップと、
オプティマイザ１５０を使用して、設計変数１５４の最適化に基づく構造コンポーネント２５０の最適化された幾何形状と、解析変数１０４の各登録に対して、前記アナライザ１００が安全マージン１３０に対して一貫性のある値を決定できるように、前記インターフェース５０を用いた改変が不可となっている前記解析テンプレート２８とを決定するステップと
を含む方法が開示されている。
【００７４】
別の態様では、
構造コンポーネント２５０を解析するためのプロセッサベースシステムであって、
少なくとも１つの荷重事例１８、２０、２２、少なくとも１つの材料許容値２６、及び少なくとも１つの解析変数１０４を有する解析テンプレート２８を保存するように構成されているアクセス制御付きサーバー１２と、
前記サーバー１２へのインターフェース５０であって、ユーザーによる前記解析変数１０４への登録を容易にするように構成されているインターフェース５０と、
前記荷重事例１８、２０、２２、及び前記解析変数１０４への登録に基づく前記解析テンプレート２８を使用する前記構造コンポーネント２５０の強度解析を実施するように構成されている構造コンポーネントアナライザ１００）であって、材料許容値２６に基づく前記構造コンポーネント２５０の安全マージン１３０を決定するように構成されている構造コンポーネントアナライザ１００と、
前記解析変数１０４の各登録に対して、前記アナライザ１００が前記安全マージン１３０に対して一貫性のある値を決定できるように前記インターフェース５０を用いた改変が不可となっている前記解析テンプレート２８と
を含むシステムが開示されている。
【００７５】
１つの変形例では、前記方法は、前記登録が構造コンポーネント２５０の幾何学的パラメータ３１２を備えることを含む。別の変形例では、前記システムは、前記サーバー１２が複数の前記荷重事例１８、２０、２２を保存するように構成されており、且つ前記インターフェース５０が前記強度解析のため荷重事例１８、２０、２２のうちの１つの選択を容易にするように構成されていることを含む。さらに別の変形例では、前記システムは、前記サーバー１２が、材料２４及び対応する材料許容値２６の一覧表を保存するように構成されており、且つ前記解析変数１０４への登録として前記材料２４のうちの少なくとも１つの選択を容易にするように前記インターフェース５０が構成されていることを含む。なお別の変形例では、前記システムは、構造コンポーネントオプティマイザ１５０と、オプティマイザ１５０への少なくとも１つの設計変数１５４及び少なくとも１つの制約の登録を容易にするように構成されたインターフェース５０と、制約が実質的に満たされるまで設計変数１５４を繰り返し更新するように構成された構造コンポーネントオプティマイザ１５０と、設計変数１５４の最適化に基づいて構造コンポーネント２５０の最適化された幾何形状を決定するように構成された構造コンポーネントオプティマイザ１５０とをさらに含む。１つの実施例では、前記システムは、少なくとも１つの設計変数１５４が構造コンポーネント２５０の厚みを含み、且つ少なくとも１つの制約が安全マージン１３０の最小値を含むことを含む。
【００７６】
当業者には、本発明の他の修正例及び改良例が明らかであろう。したがって、本明細書に記載及び例示した部分の具体的な組み合わせは、本発明の特定の実施形態を表しているに過ぎず、本発明の精神及び範囲に含まれる別の実施形態又はデバイスを制限するものではない。
【符号の説明】
【００７７】
１０    システム
１４    プロセッサ
１８    荷重事例
２０    静的荷重事例
２２    疲労荷重事例
２４    材料
２６    材料許容値
２８    解析テンプレート
３０    静的解析テンプレート
３２    疲労解析テンプレート
３４    損傷許容性解析テンプレート
５０    インターフェース
１００    アナライザ
１０２    解析入力
１０４    解析変数
１０６    データ登録
１５２    最適化入力
１５４    設計変数
１５６    最適化ループ
２５０    構造コンポーネント
２５２    構造アセンブリ
２５６    パネル
２５８    梁
２６０    ウェブ
２６２    取付フランジ
２６４    フリーフランジ
２６８    位置
３００    構成
３０２    第１梁構成
３０４    第２梁構成
３０６    第３梁構成
３０８    強化材料の詰め物
３１０    ストラップ
３１２    幾何学的パラメータ
３１６    梁の高さ
３１８    ウェブの厚み
３２０    取付フランジの厚み
３２２    フィレ半径
３２４    ジョイント構成
３２６    締め具間隔
３２８    締め具の種類
３３０    締め具の仕様
５００    航空機
５０２    胴体
５０４    翼
５０８    尾部
５１０    水平安定板
５１２    垂直安定板
５１４    推進ユニット
【図１】
2013182614.tif 000003
【図２】
2013182614.tif 000004
【図３】
2013182614.tif 000005
【図４】
2013182614.tif 000006
【図５】
2013182614.tif 000007
【図６】
2013182614.tif 000008
【図７】
2013182614.tif 000009
【図８】
2013182614.tif 000010
【図９】
2013182614.tif 000011
【図１０】
2013182614.tif 000012
【図１１】
2013182614.tif 000013
【図１２】
2013182614.tif 000014
【図１３】
2013182614.tif 000015
【図１４】
2013182614.tif 000016
【図１５】
2013182614.tif 000017
【図１６】
2013182614.tif 000018
【図１７】
2013182614.tif 000019
【外国語明細書】
2013182614000001.pdf
2013182614000002.pdf
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