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接触状態解析方法および接触状態解析装置並びにプログラム UPDATE コモンズ

国内特許コード P150011470
整理番号 NU-0556
掲載日 2015年3月2日
出願番号 特願2014-222982
公開番号 特開2016-090324
出願日 平成26年10月31日(2014.10.31)
公開日 平成28年5月23日(2016.5.23)
発明者
  • 社本 英二
  • 橋本 洋平
  • 西山 聖久
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 接触状態解析方法および接触状態解析装置並びにプログラム UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】すべり状態や接触状態をより的確に特定すると共に解析処理の短時間化を図る。
【解決手段】ボルト締結された2部材のクランプ力やトルクに対して有限要素法により線形データを求解して記憶しておく(S100)。次に、固着領域に属する節点については回転変位Ψが2部材間に与えられた相対回転変位に等しく既知、トルクTを未知として方程式を作成し(S140)、すべり領域に属する節点については回転変位Ψを未知、トルクTを既知として方程式を作成し(S150)、これらを連立させて求解する(S160)。固着領域に属する節点のうち最外周側の節点のトルクTが摩擦力と回転中心からの距離との積より大きいときにはすべり領域に変更する(S170)。こうした領域の変更が行なわれなくなるまで求解と領域変更とを繰り返して固着領域とすべり領域とを特定する。これにより、領域を的確に特定すると共に解析処理の短時間化を図ることができる。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


従来、この種の接触状態解析方法としては、有限要素法を用いてボルト接合を有する平板構造物の減衰特性を解析するものが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。この論文では、有限要素法解析を接触状態の解析に用いている。まず、線形振動解析を行ない、振動モード形状を基にモード毎の減衰特性の違いを考察する。そして、振動モード形状を強制変位部分とした静的接触解析を行ない、摩擦による散逸エネルギーを算定することによりモード毎の減衰特性を評価している。

産業上の利用分野


本発明は、接触状態解析方法および接触状態解析装置並びにプログラムに関し、詳しくは、2部材の接触面の各部にすべりが生じているか否かのすべり状態を解析したり2部材の接触面の各部が接触しているか否かの接触状態を解析したりする接触状態解析方法、および、こうした接触状態解析方法を用いて接触状態解析を行なう接触状態解析装置、並びに、コンピュータを接触状態解析装置として機能させるプログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1部材と第2部材の接触面である前記第1部材の第1面と前記第2部材の第2面の各部にすべりが生じているか否かのすべり状態を解析する状態解析方法であって、
前記第1部材および前記第2部材の各部に作用する力とその変位の間の関係を線形データとして記憶しておき、
前記第1部材と前記第2部材に対して前記第1面と前記第2面におけるすべり方向に相対変位または相対力を作用させたときに、
前記線形データを用いて、前記第1面と前記第2面の対応する各部のうちすべりが生じない固着領域に属すると仮定された各固着部については前記第1部材と前記第2部材とに生じる変位が各部材の変位の和に等しく既知とすると共にすべり方向のせん断力を未知とする方程式を作成し、前記第1面と前記第2面の対応する各部のうちすべりが生じるすべり領域に属すると仮定された各すべり部については変位を未知とすると共にすべり方向のせん断力を既知とする方程式を作成し、作成した方程式を連立させて未知とされた前記各固着部のせん断力と前記各すべり部の変位とを求解する求解ステップと、
前記求解ステップにより得られる解において、前記各固着部のうちせん断力が静止摩擦力を超えるという矛盾を有する固着部の少なくとも一部については前記すべり領域に属するものに変更し、前記各すべり部のうち変位がすべり方向のすべり変位とならないという矛盾を有するすべり部の少なくとも一部については前記固着領域に属するものに変更する変更ステップと、
を前記変更ステップにおいて前記固着部および前記すべり部に矛盾が生じなくなるまで繰り返すことにより、前記各固着部と前記各すべり部とを特定する、
ことを特徴とする接触状態解析方法。

【請求項2】
請求項1記載の接触状態解析方法であって、
前記相対変位または前記相対力を微小量ずつ変化させて各相対変位または各相対力に対する前記各固着部と前記各すべり部とを特定する、
接触状態解析方法。

【請求項3】
請求項2記載の接触状態解析方法であって、
前記相対変位または前記相対力を微小量だけの変化の前後において前記各すべり部におけるすべり変位の変化量とせん断力との積の和を該変化の前後における仕事量として演算する仕事量演算ステップを有する、
接触状態解析方法。

【請求項4】
請求項1ないし3のうちのいずれか1つの請求項に記載の接触状態解析方法であって、
前記線形データは、有限要素法により解析されたデータである、
接触状態解析方法。

【請求項5】
請求項1ないし4のうちのいずれか1つの請求項に記載の接触状態解析方法であって、
前記各すべり部のすべり方向のせん断力は、摩擦係数と抗力との積により得られる動摩擦力である、
接触状態解析方法。

【請求項6】
請求項1ないし5のうちのいずれか1つの請求項に記載の接触状態解析方法であって、
前記力をトルク、前記変位を回転変位、前記相対変位を相対回転変位、前記相対力を相対トルク、として前記第1部材と前記第2部材の相対回転運動または相対回転振動における前記各固着部と前記各すべり部とを特定する、
接触状態解析方法。

【請求項7】
第1部材と第2部材の接触面である前記第1部材の第1面と前記第2部材の第2面の各部が接触しているか否かの接触状態を解析する接触状態解析方法であって、
前記第1部材および前記第2部材の各部に作用する力とその変位の間の関係を線形データとして記憶しておき、
前記線形データを用いて、前記第1面と前記第2面の対応する各部のうち接触領域に属すると仮定された各接触部については前記第1部材と前記第2部材とに生じる変位が各部材の変位の和に等しく既知とすると共に接触力を未知とする方程式を作成し、前記第1面と前記第2面の対応する各部のうち非接触領域に属すると仮定された各非接触部については変位を未知とすると共に接触力を値0とする方程式を作成し、該作成した方程式を連立させて未知とされた前記各接触部の接触力と前記各非接触部の変位とを求解する求解ステップと、
前記求解ステップにより得られる解において、前記各接触部のうち接触力が負となるという矛盾を有する接触部の少なくとも一部については前記非接触領域に属するものに変更し、前記各非接触部のうち互いに食い込む変位となるという矛盾を有する非接触部の少なくとも一部については前記接触領域に属するものに変更する変更ステップと、
を前記変更ステップにおいて前記接触部および前記非接触部に矛盾が生じなくなるまで繰り返すことにより、前記各接触部と前記各非接触部とを特定する、
ことを特徴とする接触状態解析方法。

【請求項8】
請求項1ないし7のうちのいずれか1つの請求項に記載の接触状態解析方法を用いて接触状態解析を行なう接触状態解析装置。

【請求項9】
コンピュータを請求項8の接触状態解析装置として機能させるプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014222982thum.jpg
出願権利状態 公開
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