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JP2023173937A - Analysis method, analysis device and analysis program for analyzing stress to cable - Google Patents

Analysis method, analysis device and analysis program for analyzing stress to cable Download PDF

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JP2023173937A
JP2023173937A JP2022086506A JP2022086506A JP2023173937A JP 2023173937 A JP2023173937 A JP 2023173937A JP 2022086506 A JP2022086506 A JP 2022086506A JP 2022086506 A JP2022086506 A JP 2022086506A JP 2023173937 A JP2023173937 A JP 2023173937A
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JP
Japan
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cable
analysis
modeled
stress
strand
Prior art date
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Pending
Application number
JP2022086506A
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Japanese (ja)
Inventor
哲生 倉敷
Tetsuo Kurashiki
清武 金
Qingwu Jin
興盛 李
Xingsheng Li
和孝 向山
Kazutaka Mukoyama
良人 礒嶋
Yoshito Isojima
裕亮 香下
Yusuke Koge
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka University NUC
Mitsuboshi Co Ltd
Original Assignee
Osaka University NUC
Mitsuboshi Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2022086506A priority Critical patent/JP2023173937A/en
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Abstract

【課題】解析コストを低減しつつ、ケーブルにかかる応力を正確に解析する。【解決手段】複数の金属の素線21を備えるケーブル2にかかる応力を解析する解析方法であって、ケーブル2のCADデータD1を取得する取得ステップST1と、CADデータD1を有限要素法によりモデル化するモデル化ステップST2と、前記モデル化されたデータD2の解析条件を設定する条件設定ステップST3と、前記解析条件に基づいて前記応力を解析する応力解析ステップST4と、を備え、モデル化ステップST3では、CADデータD1を、ケーブル2の長さ方向に沿って複数の部位に分割し、前記複数の部位の一部をビーム要素でモデル化し、前記複数の部位の残部をソリッド要素でモデル化する、解析方法。【選択図】図3[Problem] To accurately analyze stress applied to a cable while reducing analysis costs. [Solution] An analysis method for analyzing stress applied to a cable 2 including a plurality of metal wires 21, which includes an acquisition step ST1 of acquiring CAD data D1 of the cable 2, and a model of the CAD data D1 using the finite element method. A modeling step ST2, a condition setting step ST3 for setting analysis conditions for the modeled data D2, and a stress analysis step ST4 for analyzing the stress based on the analysis conditions. In ST3, the CAD data D1 is divided into a plurality of parts along the length direction of the cable 2, a part of the plurality of parts is modeled with beam elements, and the rest of the plurality of parts is modeled with solid elements. analysis method. [Selection diagram] Figure 3

Description

本発明は、ケーブルにかかる応力を解析する解析方法、解析装置および解析プログラムに関する。 The present invention relates to an analysis method, an analysis device, and an analysis program for analyzing stress applied to a cable.

例えばロボットアーム用の導電ケーブルは、複数の銅の素線を撚り合わせてなる複数のストランドを備え、さらに複数のストランドを撚り合わせて作製されている。そのようなケーブルは、ロボットアームの稼働に追従し、引張・曲げ・ねじりなどの複雑な荷重を繰り返し受け、最終的に断線に至る。ケーブルの断線はロボットアームの寿命に大きく影響するため、実用前にケーブルの断線メカニズムの把握と寿命評価を行う必要がある。 For example, a conductive cable for a robot arm includes a plurality of strands formed by twisting a plurality of copper wires together, and is manufactured by further twisting a plurality of strands together. Such cables follow the movements of robot arms and are repeatedly subjected to complex loads such as tension, bending, and twisting, eventually leading to breakage. Cable breakage greatly affects the lifespan of the robot arm, so it is necessary to understand the cable breakage mechanism and evaluate the lifespan before putting it into practical use.

しかしながら、ケーブルの寿命評価に関しては統一された評価試験法はなく、さらに、断線は内部の素線単位で発生するため、メーカー独自の耐久試験による外観観察や巨視的な荷重の変化だけでは、どの素線がどのような荷重を受けて破断に至るのか、把握することができないという問題がある。 However, there is no unified evaluation test method for evaluating the lifespan of cables, and since wire breakage occurs in individual strands, it is difficult to determine the extent of the There is a problem in that it is not possible to ascertain what kind of load the wire is subjected to before it breaks.

この問題に対しては、有限要素法に基づく数値シミュレーション手法が提案されている(例えば、特許文献1および非特許文献1)。特許文献1には、電線束の屈曲寿命を予測する方法に関する発明が開示されており、全電線(素線)を1本のビーム要素でモデル化し、電線中央の屈曲率を計算し、あらかじめ取得した屈曲寿命と屈曲率との関係により屈曲寿命を予測している。これに対し、非特許文献1では、ケーブルを構成するストランドまたは素線をソリッド要素でモデル化し、素線に対し疲労試験を行うことによりS-N線図を取得し、複合荷重下(圧縮、引張、曲げ、ねじりの組み合せ)での応力を解析している。 To solve this problem, numerical simulation methods based on the finite element method have been proposed (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). Patent Document 1 discloses an invention related to a method for predicting the bending life of a wire bundle, in which all wires (strands) are modeled with one beam element, the bending ratio at the center of the wire is calculated, and the bending ratio is obtained in advance. The bending life is predicted based on the relationship between the bending life and the bending ratio. On the other hand, in Non-Patent Document 1, the strands or strands constituting the cable are modeled using solid elements, and the SN diagram is obtained by performing a fatigue test on the strands and under combined loads (compression, The stress in the combination of tension, bending, and torsion is analyzed.

特開2002-260460号公報Japanese Patent Application Publication No. 2002-260460

倉敷哲生、神鳥遼人、「数値解析および疲労試験を援用したロボットアーム用複合ケーブルの断線寿命評価」、生産と技術、2020年、第72巻、第2号、p. 81―84Tetsuo Kurashiki, Ryoto Kamitori, “Evaluation of disconnection life of composite cable for robot arm using numerical analysis and fatigue test”, Production and Technology, 2020, Vol. 72, No. 2, p. 81-84

しかしながら、特許文献1では、全ての素線をビーム要素でモデル化しているので、素線同士の接触状態を加味した正確な解析はできない。また、非特許文献1では、全ての素線をソリッド要素でモデル化しているので、撚りピッチや素線本数、ストランド本数などを設定してケーブルの全体構造を解析するためには、解析コストが膨大になるという問題がある。 However, in Patent Document 1, all the wires are modeled using beam elements, so accurate analysis that takes into account the state of contact between the wires cannot be performed. In addition, in Non-Patent Document 1, all the strands are modeled as solid elements, so the analysis cost is high in order to analyze the entire structure of the cable by setting the twist pitch, number of strands, number of strands, etc. The problem is that it becomes huge.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、解析コストを低減しつつ、ケーブルにかかる応力を正確に解析することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to accurately analyze stress applied to a cable while reducing analysis costs.

上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を含む。
項1.
複数の金属の素線を備えるケーブルにかかる応力を解析する解析方法であって、
前記ケーブルの構造データを取得する取得ステップと、
前記構造データを有限要素法によりモデル化するモデル化ステップと、
前記モデル化されたデータの解析条件を設定する条件設定ステップと、
前記解析条件に基づいて前記応力を解析する応力解析ステップと、
を備え、
前記モデル化ステップでは、
前記構造データを、前記ケーブルの長さ方向に沿って複数の部位に分割し 、
前記複数の部位の一部をビーム要素でモデル化し、前記複数の部位の残部をソリッド要素でモデル化する、解析方法。
項2.
前記ケーブルの端部を含む第1部位をビーム要素でモデル化し、前記ケーブルの前記第1部位を除く第2部位をソリッド要素でモデル化する、項1に記載の解析方法。
項3.
前記ケーブルは、複数の素線を撚り合わせてなる複数のストランドを備え、前記複数のストランドをさらに撚り合わせてなる複合ケーブルである、項1または2に記載の解析方法。
項4.
前記複数のストランドは、
前記ケーブルの中心部に位置する1または複数の中心ストランドと、
前記中心ストランドを取り囲む1または複数の円環状に配置されたストランドからなる1または複数層の環状ストランド群とを備え、
前記モデル化ステップでは、
前記中心ストランド、および、前記環状ストランド群の各々から1のストランドを選択し、選択されたストランドでは、各素線を均質材としてモデル化する、項3に記載の解析方法。
項5.
複数の金属の素線を備えるケーブルにかかる応力を解析する解析装置であって、
前記ケーブルの構造データを取得する取得部と、
前記構造データを有限要素法によりモデル化するモデル化部と、
前記モデル化されたデータの解析条件を設定する条件設定部と、
前記解析条件に基づいて前記応力を解析する応力解析部と、
を備え、
前記モデル化部は、
前記構造データを、前記ケーブルの長さ方向に沿って複数の部位に分割し、
前記複数の部位の一部をビーム要素でモデル化し、前記複数の部位の残部をソリッド要素でモデル化する、解析装置。
項6.
複数の金属の素線を備えるケーブルにかかる応力を解析する解析プログラムであって、
前記ケーブルの構造データを取得する取得ステップと、
前記構造データを有限要素法によりモデル化するモデル化ステップと、
前記モデル化されたデータの解析条件を設定する条件設定ステップと、
前記解析条件に基づいて前記応力を解析する応力解析ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記モデル化ステップでは、
前記構造データを、前記ケーブルの長さ方向に沿って複数の部位に分割し、
前記複数の部位の一部をビーム要素でモデル化し、前記複数の部位の残部をソリッド要素でモデル化する、解析プログラム。
In order to solve the above problems, the present invention includes the following aspects.
Item 1.
An analysis method for analyzing stress applied to a cable comprising a plurality of metal wires, the method comprising:
an obtaining step of obtaining structural data of the cable;
a modeling step of modeling the structural data using a finite element method;
a condition setting step of setting analysis conditions for the modeled data;
a stress analysis step of analyzing the stress based on the analysis conditions;
Equipped with
In the modeling step,
dividing the structural data into a plurality of parts along the length direction of the cable,
An analysis method in which a part of the plurality of parts is modeled with a beam element, and the rest of the plurality of parts is modeled with a solid element.
Item 2.
2. The analysis method according to item 1, wherein a first portion including an end of the cable is modeled with a beam element, and a second portion of the cable excluding the first portion is modeled with a solid element.
Item 3.
Item 3. The analysis method according to Item 1 or 2, wherein the cable includes a plurality of strands formed by twisting a plurality of wires together, and is a composite cable formed by further twisting the plurality of strands.
Item 4.
The plurality of strands are
one or more central strands located in the center of the cable;
one or more layers of annular strand group consisting of one or more strands arranged in an annular shape surrounding the center strand;
In the modeling step,
4. The analysis method according to item 3, wherein one strand is selected from each of the center strand and the annular strand group, and each strand of the selected strand is modeled as a homogeneous material.
Item 5.
An analysis device for analyzing stress applied to a cable comprising a plurality of metal wires,
an acquisition unit that acquires structural data of the cable;
a modeling unit that models the structural data using a finite element method;
a condition setting unit that sets analysis conditions for the modeled data;
a stress analysis section that analyzes the stress based on the analysis conditions;
Equipped with
The modeling unit includes:
dividing the structural data into a plurality of parts along the length direction of the cable,
An analysis device that models a part of the plurality of parts using beam elements, and models the remainder of the plurality of parts using solid elements.
Item 6.
An analysis program that analyzes stress applied to a cable comprising multiple metal wires,
an obtaining step of obtaining structural data of the cable;
a modeling step of modeling the structural data using a finite element method;
a condition setting step of setting analysis conditions for the modeled data;
a stress analysis step of analyzing the stress based on the analysis conditions;
make the computer run
In the modeling step,
dividing the structural data into a plurality of parts along the length direction of the cable,
An analysis program that models a part of the plurality of parts using beam elements and models the remainder of the plurality of parts using solid elements.

本発明によれば、解析コストを低減しつつ、ケーブルにかかる応力を正確に解析することができる。 According to the present invention, stress applied to a cable can be accurately analyzed while reducing analysis costs.

ロボットの斜視図、およびロボットに用いられる複合ケーブルの部分拡大図である。FIG. 2 is a perspective view of a robot and a partially enlarged view of a composite cable used in the robot. 本発明の一実施形態に係る解析装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an analysis device according to an embodiment of the present invention. 上記実施形態に係る解析方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows the processing procedure of the analysis method concerning the above-mentioned embodiment. (a)は、ソリッド要素でモデル化されたケーブルであり、(b)は、ビーム要素でモデル化されたケーブルである。(a) is a cable modeled with solid elements, and (b) is a cable modeled with beam elements. モデル化されたケーブルの一例である。This is an example of a modeled cable. (a)は、モデル化されたケーブルの一例であり、(b)は、解析条件の一例である。(a) is an example of a modeled cable, and (b) is an example of analysis conditions. 素線間の接触状況の分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a distribution of contact situations between strands. 最大主応力の分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the distribution of maximum principal stress. 最大主せん断応力の分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the distribution of maximum principal shear stress. (a)は、実施例1においてモデル化されたケーブルであり、(b)は、実施例1における解析条件である。(a) shows the cable modeled in Example 1, and (b) shows the analysis conditions in Example 1. 実施例1におけるケーブルに対するねじり動作を示すグラフである。3 is a graph showing twisting motion of the cable in Example 1. FIG. 実施例1において、-19度ねじった時点におけるケーブルにかかる最大主応力の分布である。This is the distribution of the maximum principal stress applied to the cable at the time of twisting -19 degrees in Example 1. 実施例1において、+19度ねじった時点におけるケーブルにかかる最大主応力の分布である。This is the distribution of the maximum principal stress applied to the cable at the time of twisting +19 degrees in Example 1. (a)は、ストランド内の特定の2つの評価点の説明図であり、(b)は、各評価点における最大主応力の履歴を示すグラフである。(a) is an explanatory diagram of two specific evaluation points within the strand, and (b) is a graph showing the history of maximum principal stress at each evaluation point. 実施例1で得られた、ねじりの繰り返し数が10における疲労限度線図である。FIG. 2 is a fatigue limit diagram obtained in Example 1 when the number of torsion repetitions is 104 . 実施例1の断線予測結果を示すものであり、(a)は、中心部のストランド内の160箇所の節点における平均応力および応力振幅をプロットした疲労限度線図であり、(b)は、(a)の疲労限度線図において、高応力領域および低応力領域に位置する節点の数の比率を示すグラフである。This shows the wire breakage prediction results of Example 1, where (a) is a fatigue limit diagram in which the average stress and stress amplitude at 160 nodes in the central strand are plotted, and (b) is It is a graph which shows the ratio of the number of nodes located in a high stress area|region and a low stress area|region in the fatigue limit diagram of a). 実施例1の断線予測結果を示すものであり、(a)は、外側のストランド内の160箇所の節点における平均応力および応力振幅をプロットした疲労限度線図であり、(b)は、(a)の疲労限度線図において、高応力領域および低応力領域に位置する節点の数の比率を示すグラフである。This shows the wire breakage prediction results of Example 1, in which (a) is a fatigue limit diagram in which the average stress and stress amplitude at 160 nodes in the outer strand are plotted, and (b) is a ) is a graph showing the ratio of the number of nodes located in the high stress region and the low stress region in the fatigue limit diagram. (a)は、実施例2においてモデル化されたケーブル(12×20モデル)であり、(b)は、実施例1における解析条件である。(a) shows the cable modeled in Example 2 (12×20 model), and (b) shows the analysis conditions in Example 1. (a)は、実施例2においてモデル化されたケーブル(7×34モデル)であり、(b)は、実施例1における解析条件である。(a) shows the cable (7×34 model) modeled in Example 2, and (b) shows the analysis conditions in Example 1. 実施例2において、-19度ねじった時点におけるケーブル(12×20モデル)にかかる最大主応力の分布である。This is the distribution of the maximum principal stress applied to the cable (12×20 model) when twisted by -19 degrees in Example 2. 実施例2において、-19度ねじった時点におけるケーブル(7×34モデル)にかかる最大主応力の分布である。This is the distribution of the maximum principal stress applied to the cable (7×34 model) at the time of twisting -19 degrees in Example 2. 実施例2において、+19度ねじった時点におけるケーブル(12×20モデル)にかかる最大主応力の分布である。This is the distribution of the maximum principal stress applied to the cable (12×20 model) at the time of twisting +19 degrees in Example 2. 実施例2において、+19度ねじった時点におけるケーブル(7×34モデル)にかかる最大主応力の分布である。This is the distribution of the maximum principal stress applied to the cable (7×34 model) at the time of twisting +19 degrees in Example 2. 実施例2の断線予測結果を示すものであり、(a)は、ケーブル(12×20モデル)の中心ストランド内の160箇所の節点における平均応力および応力振幅をプロットした疲労限度線図であり、(b)は、(a)の疲労限度線図において、高応力領域および低応力領域に位置する節点の数の比率を示すグラフである。This shows the wire breakage prediction results of Example 2, (a) is a fatigue limit diagram plotting the average stress and stress amplitude at 160 nodes in the central strand of the cable (12 × 20 model), (b) is a graph showing the ratio of the number of nodes located in the high stress region and the low stress region in the fatigue limit diagram of (a). 実施例2の断線予測結果を示すものであり、(a)は、ケーブル(7×34モデル)の中心ストランド内の160箇所の節点における平均応力および応力振幅をプロットした疲労限度線図であり、(b)は、(a)の疲労限度線図において、高応力領域および低応力領域に位置する節点の数の比率を示すグラフである。This shows the wire breakage prediction results of Example 2, and (a) is a fatigue limit diagram plotting the average stress and stress amplitude at 160 nodes in the central strand of the cable (7 x 34 model), (b) is a graph showing the ratio of the number of nodes located in the high stress region and the low stress region in the fatigue limit diagram of (a).

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and various changes can be made without departing from the spirit thereof.

(ケーブルの構造)
まず、解析対象となるケーブルの構造について説明する。本実施形態では、ロボットアーム用複合ケーブルを解析対象としている。
(Cable structure)
First, the structure of the cable to be analyzed will be explained. In this embodiment, a composite cable for a robot arm is targeted for analysis.

図1は、ロボット1の斜視図、およびロボット1に用いられる複合ケーブル(以下、ケーブル)2の部分拡大図である。ケーブル2は、ロボット1の手首の回転・曲げ・旋回、上腕および下腕の曲げなどの動作により、複合的な応力を受ける。ケーブル2は、複数の銅の素線21を撚り合わせてなる複数のストランド22を備え、複数のストランド22をさらに撚り合わせた構造を有している。本実施形態では、素線21は右方向に撚り合されており(S撚り)、ストランド22は左方向に撚り合されている(Z撚り)。 FIG. 1 is a perspective view of a robot 1 and a partially enlarged view of a composite cable (hereinafter referred to as a cable) 2 used in the robot 1. The cable 2 is subjected to complex stresses due to operations such as rotation, bending, and turning of the wrist of the robot 1 and bending of the upper and lower arms. The cable 2 includes a plurality of strands 22 formed by twisting a plurality of copper wires 21 together, and has a structure in which the plurality of strands 22 are further twisted together. In this embodiment, the wires 21 are twisted to the right (S twist), and the strands 22 are twisted to the left (Z twist).

(解析装置)
図2は、本実施形態に係る解析装置3の概略構成を示すブロック図である。解析装置3は、汎用のコンピュータで構成することができ、ハードウェアとして、CPUやGPUなどのプロセッサ(図示省略)、DRAMやSRAMなどの主記憶装置(図示省略)、および、HDDやSSDなどの補助記憶装置30を備えている。補助記憶装置30には、解析プログラムP1などの解析装置3を動作させるための各種プログラムや、CADデータD1などの各種データが格納されている。
(Analysis device)
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the analysis device 3 according to this embodiment. The analysis device 3 can be configured with a general-purpose computer, and includes hardware such as a processor such as a CPU or GPU (not shown), a main storage device such as a DRAM or SRAM (not shown), and an HDD or SSD. It is equipped with an auxiliary storage device 30. The auxiliary storage device 30 stores various programs for operating the analysis device 3, such as an analysis program P1, and various data such as CAD data D1.

解析装置3は、機能ブロックとして、取得部31と、モデル化部32と、条件設定部33と、応力解析部34と、断線予測部35とを備えている。これらの機能ブロックは、解析装置3のプロセッサによってソフトウェア的に実現することができる。この場合、補助記憶装置30に記憶されている解析プログラムP1を、プロセッサが主記憶装置に読み出して実行することにより、前記各部を実現することができる。解析プログラムP1は、インターネット等の通信ネットワークを介して解析装置3にダウンロードしてもよいし、解析プログラムP1を記録したCD-ROM等のコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体を介して解析装置3にインストールしてもよい。 The analysis device 3 includes an acquisition section 31, a modeling section 32, a condition setting section 33, a stress analysis section 34, and a wire breakage prediction section 35 as functional blocks. These functional blocks can be realized in software by the processor of the analysis device 3. In this case, the processor reads the analysis program P1 stored in the auxiliary storage device 30 into the main storage device and executes it, thereby realizing each of the above sections. The analysis program P1 may be downloaded to the analysis device 3 via a communication network such as the Internet, or may be downloaded to the analysis device 3 via a computer-readable non-temporary recording medium such as a CD-ROM on which the analysis program P1 is recorded. You can install it on 3.

(解析方法の処理手順)
図3は、本実施形態に係る解析方法の処理手順を示すフローチャートである。解析方法の各ステップST1~ST5は、解析装置3の取得部31、モデル化部32、条件設定部33、応力解析部34および断線予測部35によってそれぞれ実行される。
(Processing procedure of analysis method)
FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of the analysis method according to this embodiment. Each step ST1 to ST5 of the analysis method is executed by the acquisition unit 31, modeling unit 32, condition setting unit 33, stress analysis unit 34, and wire breakage prediction unit 35 of the analysis device 3, respectively.

ステップST1(取得ステップ)では、取得部31が、CADデータD1を補助記憶装置30から読み出すことにより、CADデータD1を取得する。CADデータD1は、ケーブル2の3次元構造を示す構造データであり、あらかじめ所定のソフトウェアを用いて作成されたものである。 In step ST1 (acquisition step), the acquisition unit 31 acquires the CAD data D1 by reading the CAD data D1 from the auxiliary storage device 30. The CAD data D1 is structural data indicating the three-dimensional structure of the cable 2, and is created in advance using predetermined software.

ステップST2(モデル化ステップ)では、モデル化部32が、CADデータD1を有限要素法によりモデル化する。具体的には、モデル化部32は、CADデータD1をビーム要素およびソリッド要素の両方でモデル化する。ここで、ビーム要素およびソリッド要素について説明する。 In step ST2 (modeling step), the modeling unit 32 models the CAD data D1 using the finite element method. Specifically, the modeling unit 32 models the CAD data D1 using both beam elements and solid elements. Here, beam elements and solid elements will be explained.

図4(a)は、ソリッド要素でモデル化されたケーブル2を示している。この例では、ケーブル2は、ソリッド6面体要素の集合体(均質材)としてモデル化されている。ソリッド要素でモデル化すると、要素内部の応力・ひずみの評価が可能となるが、要素数の増加に伴い、解析コストが増大する。 FIG. 4(a) shows a cable 2 modeled with solid elements. In this example, the cable 2 is modeled as a collection of solid hexahedral elements (homogeneous material). Modeling using solid elements makes it possible to evaluate the stress and strain inside the element, but as the number of elements increases, the analysis cost increases.

図4(b)は、ビーム要素でモデル化されたケーブル2を示している。この例では、ケーブル2は、断面形状を有する一本の梁(仮想単線)としてモデル化されている。ビーム要素でモデル化すると、断面中心の変形の評価が可能となり、ソリッド要素に比べると解析コストを低減することができるが、断面内部の応力評価はできない。 Figure 4(b) shows a cable 2 modeled with beam elements. In this example, the cable 2 is modeled as a single beam (virtual single wire) having a cross-sectional shape. When modeled using beam elements, it is possible to evaluate deformation at the center of the cross section, reducing analysis costs compared to solid elements, but it is not possible to evaluate stress inside the cross section.

そこで、本実施形態では、ケーブル2をビーム要素およびソリッド要素の両方を用いてモデル化する。ビーム要素の導入により要素数を低減して、ケーブル2の全体の変形挙動を評価することができる。また、ソリッド要素の導入により、ケーブル2の局所的な応力分布の評価が可能となる。これにより、解析コストを低減しつつ、ケーブル2にかかる応力を正確に解析することができる。 Therefore, in this embodiment, the cable 2 is modeled using both beam elements and solid elements. By introducing beam elements, the number of elements can be reduced and the overall deformation behavior of the cable 2 can be evaluated. Furthermore, the introduction of solid elements makes it possible to evaluate the local stress distribution of the cable 2. Thereby, the stress applied to the cable 2 can be accurately analyzed while reducing the analysis cost.

具体的には、モデル化部32は、CADデータD1を、ケーブル2の長さ方向に沿って複数の部位に分割し、前記複数の部位の一部をビーム要素でモデル化し、前記複数の部位の残部をソリッド要素でモデル化する。 Specifically, the modeling unit 32 divides the CAD data D1 into a plurality of parts along the length direction of the cable 2, models some of the plurality of parts with beam elements, and models the plurality of parts by beam elements. The rest of the model is modeled using solid elements.

図5は、モデル化されたケーブル2(データD2)の一例である。ケーブル2は、長さ方向に沿って、端部E1,E2を含む2つの第1部位2aと、第1部位2aを除く中央の第2部位2bとに分割されている。モデル化部32は、第1部位2aをビーム要素でモデル化し、第2部位2bをソリッド要素でモデル化する。この例では、第1部位2aでは、各ストランドが仮想単線としてモデル化されており、第2部位2bでは、各素線が均質材としてモデル化されている。 FIG. 5 is an example of the modeled cable 2 (data D2). The cable 2 is divided along its length into two first sections 2a including end portions E1 and E2, and a second section 2b at the center excluding the first section 2a. The modeling unit 32 models the first portion 2a using beam elements, and models the second portion 2b using solid elements. In this example, in the first section 2a, each strand is modeled as a virtual single wire, and in the second section 2b, each strand is modeled as a homogeneous material.

なお、ビーム要素でのモデル化では、各素線を仮想単線としてもよいし、複数のストランドの一部についてストランド全体を仮想単線とし、他のストランドについて各素線を仮想単線としてもよい。同様に、ソリッド要素でのモデル化では、各ストランドを均質材としてもよいし、複数のストランドの一部についてストランド全体を均質材とし、他のストランドについて各素線を均質材としてもよい。 In addition, in modeling using beam elements, each strand may be made into a virtual single wire, or the entire strand may be made into a virtual single wire for some of the plurality of strands, and each strand may be made into a virtual single wire for other strands. Similarly, in modeling using solid elements, each strand may be made of a homogeneous material, or the entire strand may be made of a homogeneous material for some of the plurality of strands, and each strand of the other strands may be made of a homogeneous material.

また、第1部位2aおよび第2部位2bの長さについて、第1部位2a(ビーム要素)に対する第2部位2b(ソリッド要素)の比率を大きくするほど、解析精度は向上するが、解析コストも増大する。よって、第1部位2aおよび第2部位2bの長さは、要求される解析精度および解析コストを勘案して、適宜設定される。 Regarding the lengths of the first part 2a and the second part 2b, as the ratio of the second part 2b (solid element) to the first part 2a (beam element) is increased, the analysis accuracy improves, but the analysis cost also increases. increase Therefore, the lengths of the first portion 2a and the second portion 2b are appropriately set in consideration of the required analysis accuracy and analysis cost.

ステップST3(設定ステップ)では、条件設定部33がモデル化されたデータD2の解析条件を設定する。解析条件としては、素線のヤング率、ポアソン比、半径、素線間の摩擦係数、ねじり角度等が挙げられる。 In step ST3 (setting step), the condition setting unit 33 sets analysis conditions for the modeled data D2. Analysis conditions include the Young's modulus of the strands, Poisson's ratio, radius, friction coefficient between strands, twist angle, etc.

図6(a)は、モデル化されたケーブル2であり、図6(b)は、解析条件の一例である。ケーブル2は全長が53mmであり、端部E1から25mmの部分および端部E2から25mmの部分からなる第1部位2aと、中央の長さ3mmの第2部位2bとに分割されている。ケーブル2の端部E1は固定されており、端部E2が初期状態からねじられる角度をねじり角度と定義する。 FIG. 6(a) shows the modeled cable 2, and FIG. 6(b) shows an example of analysis conditions. The cable 2 has a total length of 53 mm and is divided into a first section 2a consisting of a section 25 mm from the end E1 and a section 25 mm from the end E2, and a second section 2b having a central length of 3 mm. The end E1 of the cable 2 is fixed, and the angle at which the end E2 is twisted from its initial state is defined as a twist angle.

ステップST4(解析ステップ)では、応力解析部34が、設定された解析条件に基づいてケーブル2にかかる応力を解析する。本実施形態では、ケーブル2がビーム要素およびソリッド要素の両方を用いてモデル化されているので、ビーム要素によるケーブル2の全体の変形挙動と、ソリッド要素による1つのストランド内の詳細な挙動を同時に評価することができる。 In step ST4 (analysis step), the stress analysis section 34 analyzes the stress applied to the cable 2 based on the set analysis conditions. In this embodiment, the cable 2 is modeled using both beam elements and solid elements, so the overall deformation behavior of the cable 2 due to the beam elements and the detailed behavior within one strand using the solid elements are simultaneously measured. can be evaluated.

解析結果の一例を図7~図9に示す。図7~図9はそれぞれ、素線間の接触状況、最大主応力の分布、および最大主せん断応力の分布を示している。 Examples of analysis results are shown in FIGS. 7 to 9. 7 to 9 respectively show the contact situation between the strands, the distribution of the maximum principal stress, and the distribution of the maximum principal shear stress.

ステップST5では、断線予測部35が、解析された応力に基づき、公知の手法によりケーブル2の断線を予測する。予測内容は特に限定されないが、例えば、ケーブル2に対して所定の動作(所定回数のねじり動作など)を行った場合の断線の可能性が挙げられる。 In step ST5, the disconnection prediction unit 35 predicts disconnection of the cable 2 using a known method based on the analyzed stress. The predicted content is not particularly limited, but includes, for example, the possibility of wire breakage when a predetermined operation (such as a predetermined number of twisting operations) is performed on the cable 2.

(付記事項)
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(Additional notes)
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and forms obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the embodiments may also be incorporated into the present invention. Included in technical scope.

例えば、上記実施形態では、ケーブルの構造データがCADデータであったが、ケーブルの構造を示すデータであれば、CADデータに限定されない。 For example, in the above embodiment, the cable structure data is CAD data, but it is not limited to CAD data as long as it is data indicating the cable structure.

また、一般的な複合ケーブルは、ケーブルの中心部に位置する1または複数の中心ストランドと、中心ストランドを取り囲む1または複数の円環状に配置されたストランドからなる1または複数層の環状ストランド群とを備えている。この場合、中心ストランド、および、前記環状ストランド群の各々から1のストランドを選択し、選択されたストランドでは、各素線を均質材としてモデル化してもよい。中心ストランドが複数存在する場合、各中心ストランドにかかる応力は互いに略等しく、1つの環状ストランド群において各ストランドにかかる応力も互いに略等しい。そのため、中心ストランドの1つのストランド、および、各環状ストランド群の1つのストランドにおいて、各素線を均質材としてモデル化して、応力を詳細に解析することで、解析コストを低減しつつ、ストランドの断線を正確に予測することができる。 In addition, a typical composite cable has one or more layers of annular strands consisting of one or more central strands located at the center of the cable and one or more strands arranged in an annular shape surrounding the central strand. It is equipped with In this case, one strand may be selected from each of the center strand and the annular strand group, and each strand may be modeled as a homogeneous material in the selected strand. When a plurality of center strands exist, the stress applied to each center strand is substantially equal to each other, and the stress applied to each strand in one annular strand group is also substantially equal to each other. Therefore, by modeling each strand as a homogeneous material and analyzing the stress in detail in one strand of the center strand and one strand of each annular strand group, we can reduce the analysis cost and Disconnection can be accurately predicted.

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に限定されない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
実施例1では、20本の素線を撚り合わせてなる7本のストランドを備えたケーブル2Aにかかる応力を解析した。ケーブル2Aの長さは53mmであった。図10(a)に示すように、ケーブル2Aを、端部E1から25mmの部分および端部E2から25mmの部分からなる第1部位2aと、中央の長さ3mmの第2部位2bとに分割し、第1部位2aをビーム要素でモデル化し、第2部位2bをソリッド要素にモデル化した。
[Example 1]
In Example 1, the stress applied to the cable 2A, which has seven strands made by twisting 20 wires together, was analyzed. The length of cable 2A was 53 mm. As shown in FIG. 10(a), the cable 2A is divided into a first section 2a consisting of a section 25 mm from the end E1 and a section 25 mm from the end E2, and a second section 2b having a central length of 3 mm. The first portion 2a was modeled using a beam element, and the second portion 2b was modeled using a solid element.

ただし、図6に示す実施形態とは異なり、本実施例では、第1部位2aでは、7本のストランドS1~S7のうち、2本のストランドS1,S2は各素線を仮想単線にモデル化し、他のストランドS3~S7は全体を仮想単線にモデル化した。第2部位2bでは、ストランドS1,S2は各素線を均質材にモデル化し、ストランドS3~S7は全体を均質材にモデル化した。ストランドS1は、ケーブル2Aの中心部に位置する中心ストランドであり、ストランドS2は、ストランドS1を取り囲む6つのストランドS2~S7(環状ストランド群)から選択された1つのストランドである。 However, unlike the embodiment shown in FIG. 6, in this example, in the first part 2a, two strands S1 and S2 out of seven strands S1 to S7 model each strand into a virtual single wire. , the other strands S3 to S7 were entirely modeled as a virtual single wire. In the second portion 2b, each of the strands S1 and S2 was modeled as a homogeneous material, and the entire strands S3 to S7 were modeled as a homogeneous material. Strand S1 is a central strand located at the center of cable 2A, and strand S2 is one strand selected from six strands S2 to S7 (circular strand group) surrounding strand S1.

続いて、解析条件を図10(b)のように設定した。なお、±19度のねじり角度は、ケーブル2Aの長さが500mmであった場合に、±180度のねじり角度に相当する。 Subsequently, analysis conditions were set as shown in FIG. 10(b). Note that the twist angle of ±19 degrees corresponds to the twist angle of ±180 degrees when the length of the cable 2A is 500 mm.

続いて、設定された解析条件に基づいてケーブル2Aにかかる応力を解析した。図11は、ケーブル2Aに対するねじり動作を示している。端部E1を固定した状態で、0~1秒において徐々にケーブル長さの0.01%に相当する引張負荷を与え、その後、端部E2に対し、4秒の周期で±19度の角度でねじり動作を行った。 Subsequently, the stress applied to the cable 2A was analyzed based on the set analysis conditions. FIG. 11 shows a twisting motion on cable 2A. With end E1 fixed, a tensile load equivalent to 0.01% of the cable length is gradually applied from 0 to 1 second, and then an angle of ±19 degrees is applied to end E2 at a cycle of 4 seconds. Performed a twisting motion.

図12は、-19度ねじった時点(2秒)におけるケーブル2Aにかかる最大主応力の分布であり、図13は、+19度ねじった時点(4秒)におけるケーブル2Aにかかる最大主応力の分布である。このように、素線単位で局所的に詳細な応力を解析することができた。 Figure 12 shows the distribution of the maximum principal stress applied to the cable 2A when twisted by -19 degrees (2 seconds), and Figure 13 shows the distribution of the maximum principal stress applied to the cable 2A when twisted by +19 degrees (4 seconds). It is. In this way, we were able to locally and precisely analyze the stress on a strand-by-strand basis.

また、図14(a)に示すストランドS1内の特定の評価点No.1,No.2における最大主応力の履歴を図14(b)に示す。これにより、ケーブル2Aのねじりによる応力振幅は、中心付近の素線よりも外側の素線のほうが大きいことが分かる。 Moreover, the specific evaluation point No. in the strand S1 shown in FIG. 14(a). 1, No. The history of the maximum principal stress in No. 2 is shown in FIG. 14(b). This shows that the stress amplitude due to twisting of the cable 2A is larger in the outer strands than in the strands near the center.

続いて、ケーブル2Aの断線予測を行った。本実施例では、非特許文献1と同様に、日本材料学会の「金属材料疲労信頼性評価基準―S-N曲線回帰法―」に基づく曲線回帰を行うことによりS-N曲線を求め、S-N曲線と銅素線の静的強度を基に、平均応力と応力振幅との関係を示す疲労限度線図(修正Goodman線図)を作成した。 Next, a prediction of disconnection of cable 2A was made. In this example, similarly to Non-Patent Document 1, the S-N curve is obtained by performing curve regression based on the "Metallic Materials Fatigue Reliability Evaluation Criteria - S-N Curve Regression Method" by the Japan Society of Materials Science. A fatigue limit diagram (modified Goodman diagram) showing the relationship between average stress and stress amplitude was created based on the -N curve and the static strength of the copper wire.

ねじりの繰り返し数が10における疲労限度線図を図15に示す。上記の応力解析によりケーブル2Aの各部位ごとに得られる平均応力および応力振幅を疲労限度線図にプロットして、疲労限度線よりも上側(高応力領域)に位置すれば、断線に至ると予測され、疲労限度線よりも下側(低応力領域)に位置すれば、断線に至らないと予測される。 FIG. 15 shows a fatigue limit diagram when the number of torsion repetitions is 104 . Plot the average stress and stress amplitude obtained for each part of cable 2A through the stress analysis above on a fatigue limit diagram, and predict that if the position is above the fatigue limit line (high stress area), it will lead to breakage. If the wire is located below the fatigue limit line (low stress region), it is predicted that the wire will not break.

図16(a)は、中心部のストランドS1内の160箇所の節点における平均応力および応力振幅をプロットした疲労限度線図であり、図16(b)は、図16(a)の疲労限度線図において、高応力領域および低応力領域に位置する節点の数の比率を示すグラフである。図17(a)は、外側のストランドS2内の160箇所の節点における平均応力および応力振幅をプロットした疲労限度線図であり、図17(b)は、図17(a)の疲労限度線図において、高応力領域および低応力領域に位置する節点の数の比率を示すグラフである。 FIG. 16(a) is a fatigue limit diagram plotting the average stress and stress amplitude at 160 nodes in the central strand S1, and FIG. 16(b) is a fatigue limit diagram of FIG. 16(a). In the figure, it is a graph showing the ratio of the number of nodes located in the high stress region and the low stress region. FIG. 17(a) is a fatigue limit diagram plotting the average stress and stress amplitude at 160 nodes in the outer strand S2, and FIG. 17(b) is a fatigue limit diagram of FIG. 17(a). 2 is a graph showing the ratio of the number of nodes located in a high stress region and a low stress region in FIG.

これらの結果から、高応力領域にある節点の割合は、ストランドS1がストランドS2よりも大きいため、ストランドS1のほうがストランドS2よりも断線しやすいと予測された。経験則上、中心部のストランドのほうが外側のストランドよりも断線しやすいことが分かっており、本実施例の予測結果は、経験則に合致している。 From these results, it was predicted that the strand S1 would be more likely to break than the strand S2 because the proportion of nodes in the high stress region was greater in the strand S1 than in the strand S2. As a rule of thumb, it is known that the strands in the center are more likely to break than the strands on the outside, and the prediction results of this example match the rule of thumb.

[実施例2]
実施例2では、素線の本数がほぼ同じでストランドの数および配置が異なるケーブルにかかる応力を解析した。具体的には、20本の素線を撚り合わせてなる12本のストランドを備えたケーブル2B(12×20モデル、素線の合計:240本)、および、34本の素線を撚り合わせてなる7本のストランドを備えたケーブル2C(7×34モデル、素線の合計:238本)にかかる応力を解析した。
[Example 2]
In Example 2, stress applied to cables having approximately the same number of strands but different numbers and arrangements of strands was analyzed. Specifically, Cable 2B (12 x 20 model, total of 240 strands) has 12 strands made by twisting 20 strands together, and Cable 2B has 12 strands made by twisting 20 strands together, and Cable 2B has 12 strands made by twisting 20 strands together. The stress applied to cable 2C (7x34 model, total of strands: 238) having seven strands was analyzed.

ケーブル2B,2Cの長さは、実施例1の解析対象であるケーブル2Aと同じ53mmであった。ケーブル2B,2Cのモデル化も、ケーブル2Aと同様であり、図18(a)および図19(a)に示すように、端部E1,E2から25mmの第1部位2aと、中央の長さ3mmの第2部位2bとに分割し、第1部位2aをビーム要素でモデル化し、第2部位2bをソリッド要素にモデル化した。なお、ケーブル2Bでは、中心部に位置する3つの中心ストランドS1~S3のうち1つのストランドS1のみ、各素線を仮想単線または均質材にモデル化し、ケーブル2Cでは、中心部に位置する中心ストランドS1のみ、各素線を仮想単線または均質材にモデル化した。 The length of cables 2B and 2C was 53 mm, which is the same as cable 2A, which is the subject of analysis in Example 1. The modeling of the cables 2B and 2C is the same as that of the cable 2A, and as shown in FIGS. 18(a) and 19(a), the first portion 2a is 25 mm from the ends E1 and E2, and the length of the center is The first part 2a was modeled with a beam element, and the second part 2b was modeled with a solid element. In cable 2B, each strand of only one strand S1 of the three central strands S1 to S3 located at the center is modeled as a virtual single wire or a homogeneous material, and in cable 2C, the central strand located at the center Only in S1, each strand was modeled as a virtual single wire or a homogeneous material.

続いて、ケーブル2B,2Cの解析条件をそれぞれ図18(b)および図19(b)のように設定し、設定された解析条件に基づいてケーブル2B,2Cにかかる応力を解析した。ケーブル2B,2Cに対する動作は、図11に示すケーブル2Aに対する動作と同様であった。 Subsequently, the analysis conditions for the cables 2B and 2C were set as shown in FIGS. 18(b) and 19(b), respectively, and the stress applied to the cables 2B and 2C was analyzed based on the set analysis conditions. The operation for cables 2B and 2C was similar to the operation for cable 2A shown in FIG.

図20および図21はそれぞれ、-19度ねじった時点(2秒)におけるケーブル2B,2Cにかかる最大主応力の分布である。図22および図23はそれぞれ、+19度ねじった時点(4秒)におけるケーブル2B,2Cにかかる最大主応力の分布である。 FIGS. 20 and 21 respectively show the distribution of the maximum principal stress applied to the cables 2B and 2C at the time of twisting by -19 degrees (2 seconds). 22 and 23 respectively show the distribution of the maximum principal stress applied to the cables 2B and 2C at the time of twisting +19 degrees (4 seconds).

続いて、実施例1と同様の手法を用いて、ケーブル2B,2Cの断線予測を行った。図24(a)は、ケーブル2BのストランドS1内の160箇所の節点における平均応力および応力振幅をプロットした疲労限度線図であり、図24(b)は、図24(a)の疲労限度線図において、高応力領域および低応力領域に位置する節点の数の比率を示すグラフである。図25(a)は、ケーブル2CのストランドS1内の160箇所の節点における平均応力および応力振幅をプロットした疲労限度線図であり、図25(b)は、図25(a)の疲労限度線図において、高応力領域および低応力領域に位置する節点の数の比率を示すグラフである。 Subsequently, using the same method as in Example 1, prediction of disconnection of cables 2B and 2C was performed. FIG. 24(a) is a fatigue limit diagram plotting the average stress and stress amplitude at 160 nodes in strand S1 of cable 2B, and FIG. 24(b) is a fatigue limit diagram of FIG. 24(a). In the figure, it is a graph showing the ratio of the number of nodes located in the high stress region and the low stress region. FIG. 25(a) is a fatigue limit diagram plotting the average stress and stress amplitude at 160 nodes in strand S1 of cable 2C, and FIG. 25(b) is a fatigue limit diagram of FIG. 25(a). In the figure, it is a graph showing the ratio of the number of nodes located in the high stress region and the low stress region.

これらの結果から、高応力領域にある節点の割合は、ケーブル2Cがケーブル2Bよりも大きいため、ケーブル2Cのほうがケーブル2Bよりも断線しやすいと予測された。実際の複合ケーブルにおいても、7×34モデルのほうが12×20モデルよりも断線しやすいことが経験的に知られており、本実施例の予測結果は、経験則に合致している。 From these results, it was predicted that the cable 2C would be more likely to break than the cable 2B because the ratio of nodes in the high stress region was larger in the cable 2C than in the cable 2B. It has been empirically known that in actual composite cables, the 7x34 model is more likely to break than the 12x20 model, and the prediction results of this example match the empirical rule.

本発明の解析対象は、複数の金属の素線を備えるケーブルであればよく、複合ケーブルに限定されない。 The object of analysis of the present invention may be any cable including a plurality of metal wires, and is not limited to composite cables.

1 ロボット
2 ケーブル
21 素線
22 ストランド
2A ケーブル
2B ケーブル
2C ケーブル
2a 第1部位
2b 第2部位
3 解析装置
30 補助記憶装置
31 取得部
32 モデル化部
33 条件設定部
34 応力解析部
35 断線予測部
D1 CADデータ
D2 モデル化されたデータ
E1 端部
E2 端部
P1 解析プログラム
S1~S12 ストランド
1 Robot 2 Cable 21 Wire 22 Strand 2A Cable 2B Cable 2C Cable 2a First part 2b Second part 3 Analysis device 30 Auxiliary storage device 31 Acquisition section 32 Modeling section 33 Condition setting section 34 Stress analysis section 35 Disconnection prediction section D1 CAD data D2 Modeled data E1 End portion E2 End portion P1 Analysis program S1 to S12 Strand

Claims (6)

複数の金属の素線を備えるケーブルにかかる応力を解析する解析方法であって、
前記ケーブルの構造データを取得する取得ステップと、
前記構造データを有限要素法によりモデル化するモデル化ステップと、
前記モデル化されたデータの解析条件を設定する条件設定ステップと、
前記解析条件に基づいて前記応力を解析する応力解析ステップと、
を備え、
前記モデル化ステップでは、
前記構造データを、前記ケーブルの長さ方向に沿って複数の部位に分割し、
前記複数の部位の一部をビーム要素でモデル化し、前記複数の部位の残部をソリッド要素でモデル化する、解析方法。
An analysis method for analyzing stress applied to a cable comprising a plurality of metal wires, the method comprising:
an obtaining step of obtaining structural data of the cable;
a modeling step of modeling the structural data using a finite element method;
a condition setting step of setting analysis conditions for the modeled data;
a stress analysis step of analyzing the stress based on the analysis conditions;
Equipped with
In the modeling step,
dividing the structural data into a plurality of parts along the length direction of the cable,
An analysis method in which a part of the plurality of parts is modeled with a beam element, and the rest of the plurality of parts is modeled with a solid element.
前記ケーブルの端部を含む第1部位をビーム要素でモデル化し、前記ケーブルの前記第1部位を除く第2部位をソリッド要素でモデル化する、請求項1に記載の解析方法。 2. The analysis method according to claim 1, wherein a first portion including an end of the cable is modeled with a beam element, and a second portion of the cable excluding the first portion is modeled with a solid element. 前記ケーブルは、複数の素線を撚り合わせてなる複数のストランドを備え、前記複数のストランドをさらに撚り合わせてなる複合ケーブルである、請求項1または2に記載の解析方法。 3. The analysis method according to claim 1, wherein the cable includes a plurality of strands formed by twisting a plurality of wires together, and is a composite cable formed by further twisting the plurality of strands. 前記複数のストランドは、
前記ケーブルの中心部に位置する1または複数の中心ストランドと、
前記中心ストランドを取り囲む1または複数の円環状に配置されたストランドからなる1または複数層の環状ストランド群とを備え、
前記モデル化ステップでは、
前記中心ストランド、および、前記環状ストランド群の各々から1のストランドを選択し、選択されたストランドでは、各素線を均質材としてモデル化する、請求項3に記載の解析方法。
The plurality of strands are
one or more central strands located in the center of the cable;
one or more layers of annular strand group consisting of one or more strands arranged in an annular shape surrounding the center strand;
In the modeling step,
4. The analysis method according to claim 3, wherein one strand is selected from each of the center strand and the annular strand group, and each strand of the selected strand is modeled as a homogeneous material.
複数の金属の素線を備えるケーブルにかかる応力を解析する解析装置であって、
前記ケーブルの構造データを取得する取得部と、
前記構造データを有限要素法によりモデル化するモデル化部と、
前記モデル化されたデータの解析条件を設定する条件設定部と、
前記解析条件に基づいて前記応力を解析する応力解析部と、
を備え、
前記モデル化部は、
前記構造データを、前記ケーブルの長さ方向に沿って複数の部位に分割し、
前記複数の部位の一部をビーム要素でモデル化し、前記複数の部位の残部をソリッド要素でモデル化する、解析装置。
An analysis device for analyzing stress applied to a cable comprising a plurality of metal wires,
an acquisition unit that acquires structural data of the cable;
a modeling unit that models the structural data using a finite element method;
a condition setting unit that sets analysis conditions for the modeled data;
a stress analysis section that analyzes the stress based on the analysis conditions;
Equipped with
The modeling unit includes:
dividing the structural data into a plurality of parts along the length direction of the cable,
An analysis device that models a part of the plurality of parts using beam elements, and models the remainder of the plurality of parts using solid elements.
複数の金属の素線を備えるケーブルにかかる応力を解析する解析プログラムであって、
前記ケーブルの構造データを取得する取得ステップと、
前記構造データを有限要素法によりモデル化するモデル化ステップと、
前記モデル化されたデータの解析条件を設定する条件設定ステップと、
前記解析条件に基づいて前記応力を解析する応力解析ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記モデル化ステップでは、
前記構造データを、前記ケーブルの長さ方向に沿って複数の部位に分割し、
前記複数の部位の一部をビーム要素でモデル化し、前記複数の部位の残部をソリッド要素でモデル化する、解析プログラム。
An analysis program that analyzes stress applied to a cable comprising multiple metal wires,
an obtaining step of obtaining structural data of the cable;
a modeling step of modeling the structural data using a finite element method;
a condition setting step of setting analysis conditions for the modeled data;
a stress analysis step of analyzing the stress based on the analysis conditions;
make the computer run
In the modeling step,
dividing the structural data into a plurality of parts along the length direction of the cable,
An analysis program that models a part of the plurality of parts using beam elements and models the remainder of the plurality of parts using solid elements.
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