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公開番号2024057818
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164741
出願日2022-10-13
発明の名称処理装置、処理方法、およびプログラム
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人
主分類G06F 30/23 20200101AFI20240418BHJP(計算;計数)
要約【課題】変位を空間微分することにより算出される物理量を解析モデルに設定される計算位置とは異なる位置において算出する際に用いる当該計算位置の数を減らす。
【解決手段】台車枠16の各位置での変位の計算式を、無限階の空間微分が可能な動径基底関数の重み付き線形和で表す。処理装置400は、台車枠16の解析モデルに設定される第1計算位置(メッシュの節点の位置)での変位を有限要素法により算出する。そして、処理装置400は、第1計算位置での変位を用いて、各動径基底関数の重み係数を算出し、算出した重み係数が与えられた台車枠16の変位の計算式を用いて、第1計算位置とは異なる位置を含む第2計算位置での変位を算出する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
物体の解析モデルに対して設定される複数の第１計算位置での当該物体の変位を、数値解析を行うことにより算出する第１変位算出手段と、
前記第１計算位置とは異なる位置を含む第２計算位置での前記物体の変位を算出する第２変位算出手段と、を有し、
前記第２変位算出手段は、前記第１計算位置での変位と、前記物体の変位の計算式と、に基づいて、前記第２計算位置での前記変位を算出し、
前記計算式は、前記第１計算位置を中心点とし、前記第２計算位置を説明変数とし、前記物体の変位を目的変数とする関数であって、無限階の空間微分が可能な動径基底関数の重み付き線形和に基づいて定められる関数であり、
前記第２変位算出手段は、前記第１計算位置での変位に基づいて、前記動径基底関数の重み係数を算出し、算出した重み係数が与えられた前記計算式に基づいて、前記第２計算位置での前記変位を算出する、処理装置。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記変位は、三次元の変位であり、
前記動径基底関数の中心点の数は４以上である、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記動径基底関数の中心点の数は４である、請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記動径基底関数は、ガウス関数である、請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
前記数値解析の手法は、有限要素法であり、
前記第１計算位置は、前記複数の領域である要素の節点の位置である、請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
前記動径基底関数を空間微分することを含む計算を行うことにより前記物体の所定の物理量を算出する物理量算出手段を有する請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
前記所定の物理量は、歪み、応力、および表面力のうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載の処理装置。
【請求項８】
前記物体は、鉄道車両の台車枠を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項９】
物体の解析モデルに対して設定される複数の第１計算位置での当該物体の変位を、数値解析を行うことにより算出する第１変位算出工程と、
前記第１計算位置とは異なる位置を含む第２計算位置での前記物体の変位を算出する第２変位算出工程と、を有し、
前記第２変位算出工程は、前記第１計算位置での変位と、前記物体の変位の計算式と、に基づいて、前記第２計算位置での前記変位を算出し、
前記計算式は、前記第１計算位置を中心点とし、前記第２計算位置を説明変数とし、前記物体の変位を目的変数とする関数であって、無限階の空間微分が可能な動径基底関数の重み付き線形和に基づいて定められる関数であり、
前記第２変位算出工程は、前記第１計算位置での変位に基づいて、前記動径基底関数の重み係数を算出し、算出した重み係数が与えられた前記計算式に基づいて、前記第２計算位置での前記変位を算出する、処理方法。
【請求項１０】
請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置、処理方法、およびプログラムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の台車枠等、各種の物体の変位を数値解析により算出することが行われる。特許文献１、２には、台車枠の解析モデルに対して設定したメッシュ（要素）の２つの節点の変位を有限要素法（ＦＥＭ（Finite Element Method））により算出し、当該２つの節点を結ぶ直線上の位置の変位を、当該２つの節点の変位と、内分比（当該２つの節点と当該位置との距離の比）と、に基づいて算出（内挿）することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－１９０２４２号公報
特開２０２１－６７９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術では、変位を空間微分（偏微分）することにより算出される物理量を節点以外の位置において算出する際に、多くの節点の情報が必要になる。例えば、三次元応力テンソルを計算する場合、１階微分の空間勾配を表現するために四面体の４頂点と各辺の適当な内分点に６節点を最低限置く必要があり、１０個以上の節点の情報が必要になる。また、表面力（物体の表面に垂直に作用する力）を計算する場合、２階微分の空間勾配を表現するため、四面体の４頂点と各辺の中心に６節点に加え、前記各辺の適当な内分点と頂点の中間に１辺あたり２節点を置く必要があり、２２個以上の節点の情報が必要になる。このように特許文献１、２に記載の技術では、変位を空間微分（偏微分）することにより算出される物理量を算出する際に、多くの節点の情報が必要になるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、変位を空間微分することにより算出される物理量を解析モデルに設定される計算位置とは異なる位置において算出する際に用いる当該計算位置の数を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の処理装置は、物体の解析モデルに対して設定される複数の第１計算位置での当該物体の変位を、数値解析を行うことにより算出する第１変位算出手段と、前記第１計算位置とは異なる位置を含む第２計算位置での前記物体の変位を算出する第２変位算出手段と、を有し、前記第２変位算出手段は、前記第１計算位置での変位と、前記物体の変位の計算式と、に基づいて、前記第２計算位置での前記変位を算出し、前記計算式は、前記第１計算位置を中心点とし、前記第２計算位置を説明変数とし、前記物体の変位を目的変数とする関数であって、無限階の空間微分が可能な動径基底関数の重み付き線形和に基づいて定められる関数であり、前記第２変位算出手段は、前記第１計算位置での変位に基づいて、前記動径基底関数の重み係数を算出し、算出した重み係数が与えられた前記計算式に基づいて、前記第２計算位置での前記変位を算出する。
【０００７】
本発明の処理方法は、物体の解析モデルに対して設定される複数の第１計算位置での当該物体の変位を、数値解析を行うことにより算出する第１変位算出工程と、前記第１計算位置とは異なる位置を含む第２計算位置での前記物体の変位を算出する第２変位算出工程と、を有し、前記第２変位算出工程は、前記第１計算位置での変位と、前記物体の変位の計算式と、に基づいて、前記第２計算位置での前記変位を算出し、前記計算式は、前記第１計算位置を中心点とし、前記第２計算位置を説明変数とし、前記物体の変位を目的変数とする関数であって、無限階の空間微分が可能な動径基底関数の重み付き線形和に基づいて定められる関数であり、前記第２変位算出工程は、前記第１計算位置での変位に基づいて、前記動径基底関数の重み係数を算出し、算出した重み係数が与えられた前記計算式に基づいて、前記第２計算位置での前記変位を算出する。
【０００８】
本発明のプログラムは、前記処理装置の各手段としてコンピュータを機能させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、変位を空間微分することにより算出される物理量を解析モデルに設定される計算位置とは異なる位置において算出する際に用いる当該計算位置の数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
鉄道車両の概略の一例を示す図である。
台車枠およびその周辺の部品の構成の一例を示す図である。
連結器の一例をモデル化して示す図である。
処理装置の機能的な構成の一例を示す図である。
台車枠の解析モデルの一例を示す図である。
メッシュの節点の位置での変位のｘ軸方向成分の真値と推定値との関係の一例を示す図である。
メッシュの節点の位置での変位のｙ軸方向成分の真値と推定値との関係の一例を示す図である。
メッシュの節点の位置での変位のｚ軸方向成分の真値と推定値との関係の一例を示す図である。
メッシュの節点の位置での最大主応の真値と推定値との関係の一例を示す図である。
メッシュの節点の位置での表面力のｘ軸方向成分の真値と推定値との関係の一例を示す図である。
メッシュの節点の位置での表面力のｙ軸方向成分の真値と推定値との関係の一例を示す図である。
メッシュの節点の位置での表面力のｚ軸方向成分の真値と推定値との関係の一例を示す図である。
処理方法の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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