[發明專利]設計輔助裝置、設計輔助方法及程序

有效

• 申請號: 201580049714.4
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN107077517B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 菱田寬之;稻垣宏一;中村武志;渡邊文章;森岡浩太郎;大竹豐;鈴木宏正;長井超慧
• 申請（專利權）人: 株式會社IHI;國立大學法人東京大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F113/26
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 范勝杰;趙宇

[課題]提出能夠根據使用纖維增強復合材料的產品的三維形狀模型對變形加工前的材料形狀進行高精度預測的設計輔助裝置、設計輔助方法及程序。[解決方法]一種對使用纖維材料的產品的設計進行輔助的設計輔助裝置，其特征在于，具備預測產品的變形加工前的形狀來制成預測形狀模型的處理器，處理器制成產品的三維形狀模型，將三維形狀模型分離為2層以上的纖維層而制成曲面形狀模型，設定曲面形狀模型之間的對應關系，在曲面形狀模型內生成定向向量場，基于曲面形狀模型之間的對應關系及曲面形狀模型內的定向向量場將曲面形狀模型在平面內展開，由此預測產品變形加工前的形狀，并基于預測出的形狀來制成預測形狀模型。

技術領域

本發明涉及設計輔助裝置、設計輔助方法及程序，尤其優選應用于對有厚度的纖維材料的設計進行輔助的設計輔助裝置、設計輔助方法及程序。

背景技術

近年來，不斷進行纖維增強復合材料的開發。纖維增強復合材料是將纖維與支撐材料組合制造而成的復合材料，相較于單一材料，具有輕型且高強度的優越的材料特性。纖維增強復合材料中存在例如CMC(陶瓷基復合材料)及FRP(纖維增強塑料)等。這些CMC及FRP被用于飛機用部件，能夠實現強度及燃油消耗費的提高。

使用纖維增強復合材料的產品的制造過程是，首先使用三維CAD(計算機輔助設計)軟件等設計輔助工具，來制成最終成品即產品的三維形狀模型。然后基于制成的三維形狀模型，預測變形加工前的材料形狀并制造纖維材料，從而對纖維材料實際進行變形加工來制造產品。

另外，使用纖維增強復合材料的產品存在制造成本高的缺點。因此，為了實現使用纖維增強復合材料的產品更進一步的普及，需要對設計技術及制造技術這兩方面進行改善。這里并不談及制造技術，而對設計技術進行說明。尤其是對使用以下纖維增強復合材料的產品的設計技術進行說明，該纖維增強復合材料是將編入經紗和緯紗而形成的纖維層進行多層層疊而構成的有厚度的纖維強化復合材料。

專利文獻1公開了一種技術，即，使用用于紡織物的CAD，容易且準確地根據紡織物的組織圖來預測織好后的紡織物的表面形狀。具體來說，公開了如下技術：在織造紡織物時，對經線與緯線交叉的組織點受到的力、與因受到的力而導致組織點移動的方向及距離進行預測，使組織點僅以預測出的方向及距離移動，將完成后的紡織物的表面構造顯示在畫面上。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-292976號公報

發明內容

發明要解決的課題

但是，專利文獻1所述的技術是根據平面的組織圖僅對織好后也是平面的紡織物的形狀進行預測，而無法對將纖維層多層層疊而構成的有厚度的紡織物的形狀變化進行預測。另外，其是根據織好前的組織圖(變形加工前的材料形狀)來預測織好后(最終成品即產品的形狀)的技術，無法根據產品形狀來預測材料形狀。

即，在專利文獻1所述的技術中，無法根據使用纖維增強復合材料的產品的三維形狀模型來預測變形加工前的材料形狀。尤其是由于使用纖維增強復合材料的產品是如上所述般將纖維層多層層疊而構成的，因此在具有有厚度的復雜形狀，且具有強度取決于纖維方向這樣的各相異性這一點上，與通常的紡織物十分不同。

因此，一般來說，難以根據使用纖維增強復合材料的產品來預測變形加工前的材料形狀及變形加工前的纖維方向。現狀是，對于根據產品的三維形狀模型來預測變形加工前的材料形狀，不得不依賴于熟練人員的技能或經驗技術，在這種情況下，在實際產品與三維形狀模型之間存在在形狀或者強度上產生偏差的問題。

由于本發明是考慮到以上方面而作出的，因此提出了能夠根據使用纖維增強復合材料的產品的三維形狀模型來高精度地預測變形加工前的材料形狀的設計輔助裝置、設計輔助方法及程序。

用于解決課題的手段