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公開番号2025149156
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024049623
出願日2024-03-26
発明の名称シミュレーション装置及びプログラム
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人
主分類G06F 30/25 20200101AFI20251001BHJP(計算;計数)
要約【課題】解析空間内の物体が弾性体である場合にも、シミュレーションを行うことが可能なシミュレーション装置を提供する。
【解決手段】処理部が、入力部に入力されたシミュレーション条件を取得し、流体を複数の流体粒子で表し、物体を、複数の物体粒子で表し、物体の表面を表す複数の表面要素を定義する。さらに、複数の流体粒子の間で作用する力を計算し、複数の物体粒子の間で作用する力を計算し、複数の流体粒子のそれぞれについて、複数の表面要素のうち流体粒子と相互作用する表面要素を決定し、流体粒子から、相互作用する表面要素までの距離に基づいて、流体粒子と表面要素との間で相互作用する力を計算する。複数の表面要素のそれぞれについて、相互作用する流体粒子から受ける力を複数の物体粒子のそれぞれに配分し、複数の流体粒子、及び複数の物体粒子に作用する力に基づいて、流体と物体との連成解析を行い、連成解析の結果を出力部に出力する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
解析空間に配置される弾性材料からなる物体を定義する情報、前記解析空間に配置される流体を定義する情報、前記解析空間の境界条件、及びシミュレーションの初期条件を含むシミュレーション条件が入力される入力部と、
シミュレーションを実行する処理部と、
シミュレーション結果を出力する出力部と
を備え、
前記処理部は、
前記入力部に入力された前記シミュレーション条件を取得し、
前記流体を複数の流体粒子で表し、
前記物体を、複数の物体粒子で表し、前記物体の表面を表す複数の表面要素を定義し、
前記複数の流体粒子の間で作用する力を計算し、
前記複数の物体粒子の間で作用する力を計算し、
前記複数の流体粒子のそれぞれについて、前記複数の表面要素のうち流体粒子と相互作用する表面要素を決定し、流体粒子から、相互作用する表面要素までの距離に基づいて、流体粒子と表面要素との間で相互作用する力を計算し、
前記複数の表面要素のそれぞれについて、相互作用する流体粒子から受ける力を前記複数の物体粒子のそれぞれに配分し、
前記複数の流体粒子、及び前記複数の物体粒子に作用する力に基づいて、前記流体と前記物体との連成解析を行い、
前記連成解析の結果を前記出力部に出力するシミュレーション装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記処理部は、前記連成解析の結果として、前記物体に発生する応力の分布を画像で前記出力部に表示する請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項３】
解析空間に配置される弾性材料からなる物体を定義する情報、前記解析空間に配置される流体を定義する情報、前記解析空間の境界条件、及びシミュレーションの初期条件を含むシミュレーション条件が入力される入力部と、
シミュレーションを実行する処理部と、
シミュレーション結果を出力する出力部と
を備え、
前記処理部は、
前記入力部に入力された前記シミュレーション条件を取得し、
前記物体を複数の物体粒子で表し、前記流体を複数の流体粒子で表し、
前記複数の物体粒子と前記複数の流体粒子との間の相互作用に基づいて連成解析を行い、
前記連成解析の結果として、前記物体に発生する応力の分布を画像で前記出力部に表示するシミュレーション装置。
【請求項４】
解析空間に配置される弾性材料からなる物体を定義する情報、前記解析空間に配置される流体を定義する情報、前記解析空間の境界条件、及びシミュレーションの初期条件を含むシミュレーション条件に基づいてシミュレーションを行う機能をコンピューターに実現させるプログラムであって、
前記シミュレーション条件を取得する機能と、
前記物体を、複数の物体粒子で表し、前記物体の表面を表す複数の表面要素を定義する機能と、
前記流体を複数の流体粒子で表す機能と、
前記複数の流体粒子のそれぞれについて、前記複数の表面要素のうち流体粒子と相互作用する表面要素を決定し、流体粒子から、相互作用する表面要素までの距離に基づいて、流体粒子と表面要素との間で相互作用する力を計算する機能と、
前記複数の表面要素のそれぞれについて、相互作用する流体粒子から受ける力を前記複数の物体粒子のそれぞれに配分する機能と、
前記複数の流体粒子の間で作用する力を計算する機能と、
前記複数の物体粒子の間で作用する力を計算する機能と、
前記複数の流体粒子、及び前記複数の物体粒子に作用する力に基づいて、前記流体と前記物体との連成解析を行う機能と、
前記連成解析の結果を出力部に出力する機能と
を実現させるプログラム。
【請求項５】
解析空間に配置される弾性材料からなる物体を定義する情報、前記解析空間に配置される流体を定義する情報、前記解析空間の境界条件、及びシミュレーションの初期条件を含むシミュレーション条件に基づいてシミュレーションを行う機能をコンピューターに実現させるプログラムであって、
前記シミュレーション条件を取得する機能と、
前記物体を複数の物体粒子で表し、前記流体を複数の流体粒子で表す機能と、
前記複数の物体粒子と前記複数の流体粒子との間の相互作用に基づいて連成解析を行う機能と、
前記連成解析の結果として、前記物体に発生する応力の分布を画像で出力部に表示する機能と
を実現させるプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーション装置及びプログラムに関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
流体及び物体の連成解析を行う方法において、解析空間内の物体の形状を表現する手法として符号付距離関数（ＳＤＦ）を用いる手法が公知である（特許文献１）。ＳＤＦを用いる手法では、解析空間に直交格子を定義し、格子点のそれぞれに物体表面からの距離を格納する。物体の外側において、物体表面からの距離を正と定義し、物体の内側において、物体表面からの距離を負と定義する。流体粒子から物体表面までの距離は、近傍の格子点に格納された距離を参照して補間演算を行うことにより求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０９５１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＤＦを用いる手法では、物体表面の位置及び形状が固定されるため、物体が剛体である場合に適用可能である。ところが、物体が弾性体である場合には、ＳＤＦを用いる手法を用いてシミュレーションを行うことができない。本発明の目的は、解析空間内の物体が弾性体である場合にも、シミュレーションを行うことが可能なシミュレーション装置及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によると、
解析空間に配置される弾性材料からなる物体を定義する情報、前記解析空間に配置される流体を定義する情報、前記解析空間の境界条件、及びシミュレーションの初期条件を含むシミュレーション条件が入力される入力部と、
シミュレーションを実行する処理部と、
シミュレーション結果を出力する出力部と
を備え、
前記処理部は、
前記入力部に入力された前記シミュレーション条件を取得し、
前記流体を複数の流体粒子で表し、
前記物体を、複数の物体粒子で表し、前記物体の表面を表す複数の表面要素を定義し、
前記複数の流体粒子の間で作用する力を計算し、
前記複数の物体粒子の間で作用する力を計算し、
前記複数の流体粒子のそれぞれについて、前記複数の表面要素のうち流体粒子と相互作用する表面要素を決定し、流体粒子から、相互作用する表面要素までの距離に基づいて、流体粒子と表面要素との間で相互作用する力を計算し、
前記複数の表面要素のそれぞれについて、相互作用する流体粒子から受ける力を前記複数の物体粒子のそれぞれに配分し、
前記複数の流体粒子、及び前記複数の物体粒子に作用する力に基づいて、前記流体と前記物体との連成解析を行い、
前記連成解析の結果を前記出力部に出力するシミュレーション装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の観点によると、
解析空間に配置される弾性材料からなる物体を定義する情報、前記解析空間に配置される流体を定義する情報、前記解析空間の境界条件、及びシミュレーションの初期条件を含むシミュレーション条件が入力される入力部と、
シミュレーションを実行する処理部と、
シミュレーション結果を出力する出力部と
を備え、
前記処理部は、
前記入力部に入力された前記シミュレーション条件を取得し、
前記物体を複数の物体粒子で表し、前記流体を複数の流体粒子で表し、
前記複数の物体粒子と前記複数の流体粒子との間の相互作用に基づいて連成解析を行い、
前記連成解析の結果として、前記物体に発生する応力の分布を画像で前記出力部に表示するシミュレーション装置が提供される。
【０００７】
本発明のさらに他の観点によると、
解析空間に配置される弾性材料からなる物体を定義する情報、前記解析空間に配置される流体を定義する情報、前記解析空間の境界条件、及びシミュレーションの初期条件を含むシミュレーション条件に基づいてシミュレーションを行う機能をコンピューターに実現させるプログラムであって、
前記シミュレーション条件を取得する機能と、
前記物体を、複数の物体粒子で表し、前記物体の表面を表す複数の表面要素を定義する機能と、
前記流体を複数の流体粒子で表す機能と、
前記複数の流体粒子のそれぞれについて、前記複数の表面要素のうち流体粒子と相互作用する表面要素を決定し、流体粒子から、相互作用する表面要素までの距離に基づいて、流体粒子と表面要素との間で相互作用する力を計算する機能と、
前記複数の表面要素のそれぞれについて、相互作用する流体粒子から受ける力を前記複数の物体粒子のそれぞれに配分する機能と、
前記複数の流体粒子の間で作用する力を計算する機能と、
前記複数の物体粒子の間で作用する力を計算する機能と、
前記複数の流体粒子、及び前記複数の物体粒子に作用する力に基づいて、前記流体と前記物体との連成解析を行う機能と、
前記連成解析の結果を出力部に出力する機能と
を実現させるプログラムが提供される。
【０００８】
本発明のさらに他の観点によると、
解析空間に配置される弾性材料からなる物体を定義する情報、前記解析空間に配置される流体を定義する情報、前記解析空間の境界条件、及びシミュレーションの初期条件を含むシミュレーション条件に基づいてシミュレーションを行う機能をコンピューターに実現させるプログラムであって、
前記シミュレーション条件を取得する機能と、
前記物体を複数の物体粒子で表し、前記流体を複数の流体粒子で表す機能と、
前記複数の物体粒子と前記複数の流体粒子との間の相互作用に基づいて連成解析を行う機能と、
前記連成解析の結果として、前記物体に発生する応力の分布を画像で出力部に表示する機能と
を実現させるプログラムが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
物体を複数の物体粒子で表し、物体粒子の位置を更新するため、変形する弾性材料からなる物体を再現することができる。また、物体の表面を表す複数の表面要素のうち流体粒子と相互作用する表面要素を決定し、流体粒子から、相互作用する表面要素までの距離に基づいて、流体粒子と表面要素との間で相互作用する力を計算するため、流体粒子が物体表面から受ける力の空間的な連続性を担保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１Ａは、解析空間に配置する弾性材料からなる物体１０の一例を示す斜視図であり、図１Ｂは、物体１０の一部をモデル化した模式図である。
図２Ａは、物体粒子２１及び流体粒子３１の位置関係の例を示す模式図であり、図２Ｂは、物体１０の表面近傍の空間に定義されるポテンシャルＵ（ｒ）の一例を示すグラフである。
図３は、流体粒子３１と表面要素２０との位置関係を示す模式図である。
図４は、流体粒子３１から物体１０の表面までの距離を算出する手順を示すフローチャートである。
図５Ａ及び図５Ｂは、評価を行った物体１０の評価領域１０Ａ、１０Ｂを示す断面図である。
図６は、評価において用いた物体１０の表面から流体粒子３１が受けるポテンシャルＵを示すグラフである。
図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれｙｚ断面及びｘｙ断面における評価領域１０Ａ、１０Ｂのポテンシャルの計算結果を示す図である。
図８は、一実施例によるシミュレーション装置のブロック図である。
図９は、本実施例によるシミュレーション装置の処理部５１が実行するシミュレーションの手順を示すフローチャートである。
図１０は、出力部５２に表示された画像の一例を示す図である。
図１１は、シミュレーション対象の解析モデルを示す斜視図である。
図１２は、図１１に示した解析モデルの解析結果を示すグラフである。
【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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