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公開番号2025015127
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023118299
出願日2023-07-20
発明の名称解析システム、解析方法、および解析プログラム
出願人株式会社エステック
代理人個人,個人,個人
主分類G01H 17/00 20060101AFI20250123BHJP(測定;試験)
要約【課題】機関の連成振動を高速にかつ安定して解析すること。
【解決手段】一例に係る解析システムは、静止系および1以上の回転系を有する構造部と、1以上の軸受部とを備える解析対象物に作用する外力を取得し、静止系特性マトリクスと回転系特性マトリクスとを取得し、外力によって生ずる連成振動を、静止系において選択された第1角振動数での振動と、回転系において第1角振動数に関連付けられた複数の第2角振動数のそれぞれでの振動との組合せを示す複数のセルに分割し、静止系および回転系の特性マトリクスに基づいて、複数のセルのそれぞれについて、構造部の動剛性を示す第1定数マトリクスと軸受部の動剛性を示す第2定数マトリクスとを算出し、これらの定数マトリクスに基づいて、外力と解析対象物における変位との関係式を生成し、外力および関係式に基づいて、解析対象物の所定の位置における変位を算出する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも一つのプロセッサを備え、
前記少なくとも一つのプロセッサが、
静止系および１以上の回転系を有する構造部と、前記静止系において前記１以上の回転系を支持する１以上の軸受部と、を備える解析対象物に作用する外力を取得し、
前記静止系の振動特性を示す静止系特性マトリクスと、前記回転系の振動特性を示す回転系特性マトリクスとを取得し、
前記静止系と前記回転系とにおいて前記外力によって生ずる連成振動を、前記静止系において選択された第１角振動数での振動と、前記回転系において前記第１角振動数に関連付けられた複数の第２角振動数のそれぞれでの振動との組合せを示す複数のセルに分割し、
前記静止系特性マトリクスおよび前記回転系特性マトリクスに基づいて、前記複数のセルのそれぞれについて、前記構造部の動剛性を示す第１定数マトリクスと、前記軸受部の動剛性を示す第２定数マトリクスと、を算出し、
前記第１定数マトリクスおよび前記第２定数マトリクスに基づいて、前記外力と前記解析対象物における変位との関係式を生成し、
前記外力および前記関係式に基づいて、前記解析対象物の所定の位置における前記変位を算出する、
解析システム。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記少なくとも一つのプロセッサが、
前記第１定数マトリクスおよび前記第２定数マトリクスに基づいて、前記複数のセル全体における前記構造部の動剛性を示す第３定数マトリクスと、前記複数のセル全体における前記軸受部の動剛性を示す第４定数マトリクスとを算出し、
前記複数のセルのそれぞれから、前記静止系において選択された前記第１角振動数での振動と、前記回転系における前記複数の第２角振動数のうち、前記第１角振動数と等しい第２角振動数での振動との組合せを示すポッドを抽出し、
前記第３定数マトリクスおよび前記第４定数マトリクスに基づいて、複数の前記ポッド全体における前記構造部の動剛性を示す第５定数マトリクスと、前記複数のポッド全体における前記軸受部の動剛性を示す第６定数マトリクスとを算出し、
前記第５定数マトリクスおよび前記第６定数マトリクスに基づいて、前記関係式を生成する、
請求項１に記載の解析システム。
【請求項３】
前記少なくとも一つのプロセッサが、
前記第５定数マトリクスおよび前記外力に基づいて、前記外力を作用させた場合の第１変位を算出し、
前記第５定数マトリクスおよび前記第６定数マトリクスに基づいて、前記外力が作用した変位によって生じる、前記軸受部の剛性および減衰に応じた反力である軸受力を算出し、
前記第５定数マトリクスおよび前記軸受力に基づいて、前記軸受力を作用させた場合の第２変位を算出し、
前記第１変位と前記第２変位とを合成することで、前記関係式を生成する、
請求項２に記載の解析システム。
【請求項４】
前記少なくとも一つのプロセッサが、
前記連成振動を前記複数のセルに分割する際に、前記連成振動を何個のセルにまで分割するのかを決定するための基準を示す値であるセルの世代数を取得し、
前記世代数に基づいて、前記連成振動を前記複数のセルに分割する、
請求項１～３の何れか一項に記載の解析システム。
【請求項５】
少なくとも一つのプロセッサを備える解析システムにより実行される解析方法であって、
静止系および１以上の回転系を有する構造部と、前記静止系において前記１以上の回転系を支持する１以上の軸受部と、を備える解析対象物に作用する外力を取得するステップと、
前記静止系の振動特性を示す静止系特性マトリクスと、前記回転系の振動特性を示す回転系特性マトリクスとを取得するステップと、
前記静止系と前記回転系とにおいて前記外力によって生ずる連成振動を、前記静止系において選択された第１角振動数での振動と、前記回転系において前記第１角振動数に関連付けられた複数の第２角振動数のそれぞれでの振動との組合せを示す複数のセルに分割するステップと、
前記静止系特性マトリクスおよび前記回転系特性マトリクスに基づいて、前記複数のセルのそれぞれについて、前記構造部の動剛性を示す第１定数マトリクスと、前記軸受部の動剛性を示す第２定数マトリクスと、を算出するステップと、
前記第１定数マトリクスおよび前記第２定数マトリクスに基づいて、前記外力と前記解析対象物における変位との関係式を生成するステップと、
前記外力および前記関係式に基づいて、前記解析対象物の所定の位置における前記変位を算出するステップと、
を含む解析方法。
【請求項６】
静止系および１以上の回転系を有する構造部と、前記静止系において前記１以上の回転系を支持する１以上の軸受部と、を備える解析対象物に作用する外力を取得するステップと、
前記静止系の振動特性を示す静止系特性マトリクスと、前記回転系の振動特性を示す回転系特性マトリクスとを取得するステップと、
前記静止系と前記回転系とにおいて前記外力によって生ずる連成振動を、前記静止系において選択された第１角振動数での振動と、前記回転系において前記第１角振動数に関連付けられた複数の第２角振動数のそれぞれでの振動との組合せを示す複数のセルに分割するステップと、
前記静止系特性マトリクスおよび前記回転系特性マトリクスに基づいて、前記複数のセルのそれぞれについて、前記構造部の動剛性を示す第１定数マトリクスと、前記軸受部の動剛性を示す第２定数マトリクスと、を算出するステップと、
前記第１定数マトリクスおよび前記第２定数マトリクスに基づいて、前記外力と前記解析対象物における変位との関係式を生成するステップと、
前記外力および前記関係式に基づいて、前記解析対象物の所定の位置における前記変位を算出するステップと、
をコンピュータに実行させる解析プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の一側面は、解析システム、解析方法、および解析プログラムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、静止系および回転系の双方を有する機関（例えばエンジン）の振動を解析するための手法が知られている。例えば非特許文献１には、燃焼エンジン、トランスミッション、および完全なＩＣＥベースまたは電気駆動ユニットの動力学、振動、および音響を計算するツールが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
ＡＶＬＬＩＳＴＧｍｂＨ、「ＡＶＬＥＸＣＩＴＥＴＭ」、[ｏｎｌｉｎｅ]、インターネット＜URL:https://www.avl.com/en/simulation-solutions/software-offering/simulation-tools-z/avl-excite＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した静止系および回転系の双方を有する機関では、静止系と回転系とが相互に作用しながら振動するため、その振動（連成振動）は非常に複雑なものとなる。上記のソフトウェア等で実現される従来の手法は時間領域解析であるが、この手法は、結果を得るまでに時間を要し、また計算が収束しないおそれがある。そこで、機関の連成振動を高速にかつ安定して解析する手法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面に係る解析システムは、少なくとも一つのプロセッサを備える。少なくとも一つのプロセッサは、静止系および１以上の回転系を有する構造部と、静止系において１以上の回転系を支持する１以上の軸受部と、を備える解析対象物に作用する外力を取得し、静止系の振動特性を示す静止系特性マトリクスと、回転系の振動特性を示す回転系特性マトリクスとを取得し、静止系と回転系とにおいて外力によって生ずる連成振動を、静止系において選択された第１角振動数での振動と、回転系において第１角振動数に関連付けられた複数の第２角振動数のそれぞれでの振動との組合せを示す複数のセルに分割し、静止系特性マトリクスおよび回転系特性マトリクスに基づいて、複数のセルのそれぞれについて、構造部の動剛性を示す第１定数マトリクスと、軸受部の動剛性を示す第２定数マトリクスと、を算出し、第１定数マトリクスおよび第２定数マトリクスに基づいて、外力と解析対象物における変位との関係式を生成し、外力および関係式に基づいて、解析対象物の所定の位置における変位を算出する。
【０００６】
本開示の一側面に係る解析方法は、少なくとも一つのプロセッサを備える解析装置により実行される。この解析方法は、静止系および１以上の回転系を有する構造部と、静止系において１以上の回転系を支持する１以上の軸受部と、を備える解析対象物に作用する外力を取得するステップと、静止系の振動特性を示す静止系特性マトリクスと、回転系の振動特性を示す回転系特性マトリクスとを取得するステップと、静止系と回転系とにおいて外力によって生ずる連成振動を、静止系において選択された第１角振動数での振動と、回転系において第１角振動数に関連付けられた複数の第２角振動数のそれぞれでの振動との組合せを示す複数のセルに分割するステップと、静止系特性マトリクスおよび回転系特性マトリクスに基づいて、複数のセルのそれぞれについて、構造部の動剛性を示す第１定数マトリクスと、軸受部の動剛性を示す第２定数マトリクスと、を算出するステップと、第１定数マトリクスおよび第２定数マトリクスに基づいて、外力と解析対象物における変位との関係式を生成するステップと、外力および関係式に基づいて、解析対象物の所定の位置における前記変位を算出するステップと、を含む。
【０００７】
本開示の一側面に係る解析プログラムは、静止系および１以上の回転系を有する構造部と、静止系において１以上の回転系を支持する１以上の軸受部と、を備える解析対象物に作用する外力を取得するステップと、静止系の振動特性を示す静止系特性マトリクスと、回転系の振動特性を示す回転系特性マトリクスとを取得するステップと、静止系と回転系とにおいて外力によって生ずる連成振動を、静止系において選択された第１角振動数での振動と、回転系において第１角振動数に関連付けられた複数の第２角振動数のそれぞれでの振動との組合せを示す複数のセルに分割するステップと、静止系特性マトリクスおよび回転系特性マトリクスに基づいて、複数のセルのそれぞれについて、構造部の動剛性を示す第１定数マトリクスと、軸受部の動剛性を示す第２定数マトリクスと、を算出するステップと、第１定数マトリクスおよび第２定数マトリクスに基づいて、外力と解析対象物における変位との関係式を生成するステップと、外力および関係式に基づいて、解析対象物の所定の位置における変位を算出するステップと、をコンピュータに実行させる。
【０００８】
このような側面においては、静止系と回転系との連成振動がセル毎の振動に分解され、構造部および軸受部の双方の動剛性がセル毎に示される。このように、静止系と回転系との連成振動を、個々のセルにおける振動の集合として捉えることで、解析対象物における変位（振動）の計算を簡単化することができる。この結果、機関の連成振動を高速にかつ安定して解析することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一側面によれば、機関の連成振動を高速にかつ安定して解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
解析対象物の一例を模式的に示す図である。
連成振動の一例を模式的に示す図である。
解析システムの機能構成の一例を示す図である。
解析システムを構成するコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。
解析システムによる処理の一例を示すフローチャートである。
セルの一例を模式的に示す図である。
関係式の生成の一例を示すフローチャートである。
ポッドの一例を模式的に示す図である。
変換マトリクスの一例を示す図である。
変換マトリクスの別の例を示す図である。
モードシェイプマトリクスの一例を示す図である。
モードシェイプマトリクスの別の例を示す図である。
関係式の生成の別の例を示す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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