JP2020049508A

JP2020049508A - Information treatment method and device regarding casting

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Publication number: JP2020049508A
Application number: JP2018180862A
Authority: JP
Inventors: 雄一本山; Yuichi Motoyama; 仁史徳永; Hitoshi Tokunaga; 和世岩本; Kazuyo Iwamoto; 利光岡根; Toshimitsu Okane
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: JP7122745B2

Abstract

To determine the filling conditions of a molten metal in a molten metal port face of a mold used for casting.SOLUTION: An information treatment method comprises: (A) a step where Lagrange type flow analysis is performed about a scene in which a molten metal is poured into a molten metal port of a mold, particles in the flow analysis entered the in-plane of the molten metal port or the region in the vicinity of the face of the molten metal port are detected to acquire data on the time, position and speed entered the in-plane of the molten metal port or the region in the vicinity of the face of the molten metal port about the particles, and the data are stored into a first data storage part; and (B) a step where, based on the data stored into the first data storage part, the time and speed upon the face passage of the molten metal port are calculated about the respective particles passing through the face of the molten metal port, and the data are stored into the second data storage part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鋳造シミュレーションに関する。 The present invention relates to a casting simulation.

鋳造ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）においては、主にＦＤＭ（Finite Difference Method）解析やＦＥＭ（Finite Element Method）解析により流動解析が行われているが、十分な予測精度が得られているとは言えない。その一つの理由としては、湯口面における充填条件の設定が困難であることが挙げられている。 In CAE (Computer Aided Engineering), flow analysis is mainly performed by FDM (Finite Difference Method) analysis or FEM (Finite Element Method) analysis, but it cannot be said that sufficient prediction accuracy is obtained. . One of the reasons is that it is difficult to set filling conditions on the gate surface.

その理由として、湯口面における充填条件の実測が困難であることが挙げられる。充填開始から充填終了まで時間変化する条件も含まれており、特に、作業者による手注湯においては、実測の困難性が高くなっている。 The reason is that it is difficult to actually measure the filling conditions on the gate surface. Conditions that change over time from the start of filling to the end of filling are also included. Particularly, in the case of manual pouring by an operator, the actual measurement becomes more difficult.

一方、ＳＰＨ（Smoothed Particle Hydrodynamics）法を活用した鋳造湯流れシミュレーションについて述べた文献（非特許文献１）も存在する。この文献では、坩堝（又は取鍋）の位置及び姿勢の時間変化を記録してそれらを入力として用い、坩堝から注がれる溶湯の鋳型への充填をＳＰＨ法で解析している。しかしながら、この文献によれば、坩堝の移動、回転、鋳型への溶湯の充填まで一気通貫で解析できるため、湯口面における充填条件については何ら考察されていない。 On the other hand, there is also a document (Non-Patent Document 1) which describes a casting fluid flow simulation utilizing the SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) method. In this document, the time change of the position and posture of the crucible (or ladle) is recorded and used as an input, and the filling of the molten metal poured from the crucible into the mold is analyzed by the SPH method. However, according to this document, the crucible movement, rotation, and filling of the molten metal into the mold can be analyzed in a single pass, so that the filling conditions at the gate surface are not considered at all.

なお、ＳＰＨ法を一例とする粒子法などは、ラグランジュ型の解析手法の一種であり、ラグランジュ型の解析手法は、流れの中の特定の粒子に着目し、その粒子の移動を追跡した場合において流体をモデル化した解析手法である。ラグランジュ型の解析は、前述の非特許参考文献１の説明のように、溶湯が入った坩堝の動きごとに解析を行い、坩堝内溶湯の鋳型への充填挙動を比較的容易に解析することが出来る。なお、ラグランジュ型の解析手法には、ＳＰＨ法だけではなく、ＭＰＳ（Moving Particle Semi-implicit）法、ラグランジュ型の有限要素法等が含まれる。また、ＦＤＭやＦＥＭは、オイラー型の解析手法の一種であり、オイラー型の解析手法は、流れを観測するときに、観測する場所を固定した場合にモデル化した解析手法である。オイラー型の解析では、坩堝の動きに応じた溶湯の鋳型内への充填挙動解析を行うことは難しい。そのため、通常は湯口面に流速、溶湯面積、溶湯中心位置等の充填条件を境界条件として与え、鋳型内への溶湯の充填解析を行う。 The particle method, for example, the SPH method is a type of Lagrangian analysis method. The Lagrangian analysis method focuses on a specific particle in a flow and tracks the movement of the particle. This is an analysis method that models a fluid. As described in Non-patent Reference 1, the Lagrange-type analysis can be performed for each movement of the crucible containing the molten metal, and the filling behavior of the molten metal in the crucible into the mold can be relatively easily analyzed. I can do it. The Lagrangian analysis method includes not only the SPH method but also an MPS (Moving Particle Semi-implicit) method, a Lagrange type finite element method, and the like. In addition, FDM and FEM are one type of Euler-type analysis method, and the Euler-type analysis method is an analysis method that is modeled when the observation place is fixed when observing the flow. In the Euler-type analysis, it is difficult to analyze the filling behavior of the molten metal in the mold according to the movement of the crucible. Therefore, filling conditions such as flow velocity, molten metal area, molten metal center position, and the like are usually given to the gate surface as boundary conditions, and the filling analysis of the molten metal into the mold is performed.

徳永仁史, 岩本和世, 岡根利光, 岡野豊明、「作業訓練支援のためのエンジニアリングシミュレーション注湯動作に基づく鋳造湯流れシミュレーション」、2015年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集，p443-444Hitoshi Tokunaga, Kazuyo Iwamoto, Toshimitsu Okane, Toyoaki Okano, "Simulation of Casting Metal Flow Based on Engineering Simulation Pouring Operation for Work Training Support," Proc. Of the 2015 JSPE Spring Conference, p443-444

従って、本発明の目的は、一側面として、鋳造に用いられる鋳型の湯口面における溶湯の充填条件を決定するための技術を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide, as one aspect, a technique for determining a filling condition of a molten metal at a pouring surface of a mold used for casting.

本発明に係る情報処理方法は、（Ａ）溶湯を鋳型の湯口に注ぎ入れる場面についてラグランジュ型の流動解析を行って、上記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った流動解析における粒子を検出し、当該粒子について上記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った時刻、位置及び速度のデータを取得して、第１のデータ格納部に格納するステップと、（Ｂ）第１のデータ格納部に格納された上記データに基づき、湯口の面を通過する各粒子について、湯口の面通過時における時刻及び速度を算出して、第２のデータ格納部に格納する算出ステップとを含む。 The information processing method according to the present invention is characterized in that (A) a Lagrangian flow analysis is performed for a scene in which a molten metal is poured into a gate of a mold, and particles in a flow analysis that enter the surface of the gate or a region near the surface of the gate. Detecting the time, position, and speed of the particles in the surface of the sprue or in the area near the surface of the sprue, and storing the data in the first data storage unit; A calculating step of calculating, for each particle passing through the surface of the gate, a time and a speed at the time of passing through the surface of the gate, based on the data stored in the first data storage unit, and storing the time and speed in the second data storage unit; including.

一側面によれば、鋳造に用いられる鋳型の湯口面における溶湯の充填条件を決定できるようになる。 According to one aspect, it becomes possible to determine the filling condition of the molten metal at the gate surface of the mold used for casting.

図１は、実施の形態に係る情報処理装置の機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of the information processing apparatus according to the embodiment. 図２は、鋳型の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a mold. 図３は、取鍋の移動軌跡の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the movement trajectory of the ladle. 図４は、情報処理装置で実行される処理のフローを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a flow of a process performed by the information processing device. 図５は、情報処理装置で実行される処理のフローを示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a flow of a process performed by the information processing device. 図６は、流速算出を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the flow velocity calculation. 図７は、流速算出を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the flow velocity calculation. 図８は、溶湯面積算出処理の処理フローを示す図である。FIG. 8 is a diagram depicting a processing flow of a molten metal area calculation processing; 図９は、湯口面を通過した粒子の時間変化の一例を表す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a temporal change of particles passing through the gate surface. 図１０は、溶湯の平均流入体積速度の時間変化の一例を表す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a time change of the average inflow volume velocity of the molten metal. 図１１は、溶湯の流入体積速度の時間変化を算出する方法を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a method of calculating the time change of the inflow volume velocity of the molten metal. 図１２は、溶湯の流入体積速度の時間変化の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a temporal change of the volume velocity of the inflow of molten metal. 図１３は、湯口面通過時における溶湯の面積の時間変化の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the area of the molten metal when passing through the gate surface. 図１４は、最小包含円を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the minimum inclusion circle. 図１５は、コンピュータ装置のブロック構成図である。FIG. 15 is a block diagram of the computer device.

本実施の形態では、湯口面における充填条件として、以下のものに着目する。
（１）湯口面内における溶湯流速の時間変化
（２）湯口面内における溶湯面積の時間変化
（３）湯口面内における溶湯中心座標の時間変化
（４）充填時間 In the present embodiment, attention is paid to the following as filling conditions on the gate surface.
(1) Temporal change of molten metal flow velocity in the sprue plane (2) Temporal change of the molten metal area in the sprue plane (3) Temporal change of the melt center coordinate in the sprue plane (4) Filling time

これらの充填条件は、ＦＤＭやＦＥＭなどのオイラー型の解析の入力として用いられるだけではなく、これらの充填条件と実際に製造された鋳造物の品質との関係を分析するために用いたり、これらの充填条件を指標にして製造従事者に対する教育訓練を行ったりするのに用いることが想定される。 These filling conditions are used not only as inputs for Euler-type analysis such as FDM and FEM, but also for analyzing the relationship between these filling conditions and the quality of the actually produced castings. It is supposed to be used to provide education and training for manufacturing workers by using the filling conditions of as an index.

以下、このような充填条件を決定するための情報処理装置及びその処理内容について説明する。 Hereinafter, an information processing apparatus for determining such a filling condition and its processing content will be described.

図１に、本実施の形態に係る情報処理装置の機能ブロック構成例を示す。 FIG. 1 shows a functional block configuration example of the information processing apparatus according to the present embodiment.

本実施の形態に係る情報処理装置１００は、入力データ格納部１０１と、解析部１０３と、解析結果格納部１０５と、流速算出部１０７と、流速データ格納部１０９と、面積算出部１１１と、中心座標算出部１１３と、充填時間算出部１１５と、面積データ格納部１１７と、中心座標格納部１１９と、充填時間格納部１２１とを有する。 The information processing apparatus 100 according to the present embodiment includes an input data storage unit 101, an analysis unit 103, an analysis result storage unit 105, a flow velocity calculation unit 107, a flow velocity data storage unit 109, an area calculation unit 111, It has a center coordinate calculation unit 113, a filling time calculation unit 115, an area data storage unit 117, a center coordinate storage unit 119, and a filling time storage unit 121.

入力データ格納部１０１は、ラグランジュ型の流動解析を行うために用いられるデータを格納する。本実施の形態では、例えば図２に示すような鋳型を想定する。製品形状をかたどった鋳型には湯口及び湯道が設けられており、溶湯は、製品形状を形成すべく、湯口に注ぎ込まれ、湯道を流れて、製品形状の部分に流れ込むようになっている。鋳型についての形状データ及び位置データは、入力データ格納部１０１に格納される。但し、本実施の形態では、湯口の形状データ及び位置データがあればよい。 The input data storage unit 101 stores data used for performing a Lagrangian flow analysis. In the present embodiment, for example, a template as shown in FIG. 2 is assumed. The mold in the shape of the product shape is provided with a sprue and a runner, and the molten metal is poured into the sprue to form the product shape, flows through the runner, and flows into the part of the product shape. . The shape data and position data of the template are stored in the input data storage unit 101. However, in the present embodiment, it is only necessary to have the shape data and the position data of the gate.

また、図３に示すように、溶湯を注湯するための取鍋（又は坩堝）の形状データに加えて、取鍋の移動軌跡（位置座標及び回転データの時間変化）のデータも、入力データ格納部１０１に格納される。図３の例では、ｔ_iは時刻を表しており、各時刻ｔ_iについて位置座標及び回転データｘ_i＝（ｘ，ｙ，ｚ）（α，β，γ）（αはロール（roll）、βはピッチ（pitch）、γはヨー（yaw）角を表す）が格納される。なお、取鍋（又は坩堝）に初期的に入れられる溶湯の量も、入力データ格納部１０１に格納される。 As shown in FIG. 3, in addition to the shape data of the ladle (or crucible) for pouring the molten metal, the data of the movement trajectory of the ladle (the time change of the position coordinates and the rotation data) are also input data. It is stored in the storage unit 101. In the example of FIG. 3, t _i represents a time, and for each time t _i , position coordinates and rotation data x _i = (x, y, z) (α, β, γ) (α is a roll, β represents a pitch, and γ represents a yaw angle). Note that the amount of molten metal that is initially put in the ladle (or crucible) is also stored in the input data storage unit 101.

入力データ格納部１０１に格納されるデータについては、設定または測定するなどして用意しておく。 The data stored in the input data storage unit 101 is prepared by setting or measuring.

解析部１０３は、従来から知られているラグランジュ型の流動解析を行って、その解析結果を解析結果格納部１０５に格納する。なお、ラグランジュ型の流動解析では、各粒子が質量及び密度も有しているので、そのデータも解析結果格納部１０５に格納されているものとする。流速算出部１０７は、入力データ格納部１０１及び解析結果格納部１０５に格納されているデータを用いて、湯口面を通過する各粒子について、その時刻、位置及び速度ベクトルのデータを算出し、流速データ格納部１０９に格納する。 The analysis unit 103 performs a conventionally known Lagrangian flow analysis, and stores the analysis result in the analysis result storage unit 105. In the Lagrangian flow analysis, since each particle also has a mass and a density, it is assumed that the data is also stored in the analysis result storage unit 105. The flow velocity calculation unit 107 calculates the time, position, and velocity vector data of each particle passing through the gate surface using the data stored in the input data storage unit 101 and the analysis result storage unit 105. The data is stored in the data storage unit 109.

面積算出部１１１は、解析結果格納部１０５及び流速データ格納部１０９に格納されているデータを用いて、各時刻について湯口面における溶湯面積を算出し、面積データ格納部１１７に格納する。また、中心座標算出部１１３は、流速データ格納部１０９に格納されているデータを用いて、各時刻について湯口面における溶湯断面の中心位置を算出し、中心座標のデータを中心座標格納部１１９に格納する。充填時間算出部１１５は、流速データ格納部１０９に格納されているデータを用いて、充填開始時刻と充填終了時刻との差から充填時間を算出して、充填時間格納部１２１に格納する。 The area calculation unit 111 calculates the area of the molten metal on the gate surface at each time using the data stored in the analysis result storage unit 105 and the flow velocity data storage unit 109, and stores the calculated area in the area data storage unit 117. In addition, the center coordinate calculation unit 113 calculates the center position of the molten metal section on the gate surface at each time using the data stored in the flow velocity data storage unit 109, and stores the data of the center coordinates in the center coordinate storage unit 119. Store. The filling time calculation unit 115 calculates the filling time from the difference between the filling start time and the filling end time using the data stored in the flow velocity data storage unit 109 and stores the calculated filling time in the filling time storage unit 121.

次に、図４乃至図１４を用いて、情報処理装置１００の処理内容を説明する。 Next, processing contents of the information processing apparatus 100 will be described with reference to FIGS.

まず、解析部１０３は、入力データ格納部１０１からラグランジュ型の流動解析に用いるデータを読み出す（図４：ステップＳ１）。 First, the analysis unit 103 reads data used for Lagrangian flow analysis from the input data storage unit 101 (FIG. 4: step S1).

また、解析部１０３は、解析のための時刻ｔを例えば０（初期値）に設定する（ステップＳ３）。そして、解析部１０３は、ラグランジュ型の流動解析にて、時刻ｔにおける粒子の位置等を決定する（ステップＳ５）。鋳型に対する取鍋の移動及び回転、それに応じた取鍋内の溶湯の流れ、湯口への流入をシミュレートするものであるが、従来と同じであるから詳細については省略する。 Further, the analysis unit 103 sets the time t for analysis to, for example, 0 (initial value) (step S3). Then, the analysis unit 103 determines the position of the particles at the time t by the Lagrangian flow analysis (step S5). This simulates the movement and rotation of the ladle with respect to the mold, the flow of the molten metal in the ladle and the inflow to the gate, according to the simulation.

そして、解析部１０３は、湯口面の近傍範囲内の粒子を検出し、当該粒子のデータを、解析結果格納部１０５に保存する（ステップＳ７）。粒子のデータは、位置、速度、質量、密度などを含む。ラグランジュ型の流動解析における処理時間間隔で、ちょうど湯口面を通過する粒子はまれなので、湯口面の上部近傍（湯口面を含む）又は下部近傍（湯口面を含む）（場合によってはその両方）に検出範囲を設定して、その中に入っている粒子を検出するものである。なお、検出範囲内に粒子がなければ処理はスキップされる。 Then, the analysis unit 103 detects particles in the vicinity of the gate surface and stores the data of the particles in the analysis result storage unit 105 (step S7). Particle data includes position, velocity, mass, density, and the like. At the processing time interval in the Lagrangian flow analysis, since particles that just pass through the gate face are rare, they are near the upper part (including the gate face) or near the lower part (including the gate face) (in some cases, both) of the gate face. A detection range is set, and particles contained therein are detected. If there is no particle in the detection range, the process is skipped.

また、解析部１０３は、ステップＳ７で検出され、なおかつ湯口面近傍の流れの計算に影響が出ないように、湯口面を通過し且つ湯口面から十分に離れた粒子を、後続の解析対象から除外する処理を行う（ステップＳ９）。このようにすれば、解析対象の粒子数が減るので、ラグランジュ型の流動解析の処理負荷を下げることができる。なお、湯口面から十分に離れていなくても、影響がないとみなすことができる場合には、除外してよい。場合によっては、経過時間で判断してよい場合もある。 In addition, the analysis unit 103 converts the particles that have been detected in step S7 and that have passed through the gate surface and sufficiently separated from the gate surface from the subsequent analysis target so as not to affect the calculation of the flow near the gate surface. Exclusion processing is performed (step S9). By doing so, the number of particles to be analyzed is reduced, so that the processing load of Lagrangian flow analysis can be reduced. In addition, if it can be considered that there is no influence even if it is not sufficiently separated from the gate surface, it may be excluded. In some cases, the determination may be made based on the elapsed time.

そして、解析部１０３は、解析を継続すべきか否かを判断する（ステップＳ１１）。例えば、ステップＳ９で全粒子が解析対象から除外されてしまえば解析は終了すべきである。また、その他の解析終了条件を満たしているか否かを判断してもよい。解析を継続すべきである場合には、解析部１０３は、ｔを１単位時間進めて（ｔ＝ｔ＋ｄｔ。但しｄｔは一定値ではない場合もある。）（ステップＳ１３）、処理はステップＳ５に移行する。一方、解析を終了すべきである場合には、処理は端子Ａを介して図５の処理に移行する。 Then, the analysis unit 103 determines whether the analysis should be continued (step S11). For example, if all particles are excluded from the analysis target in step S9, the analysis should be terminated. Further, it may be determined whether or not other analysis end conditions are satisfied. If the analysis should be continued, the analysis unit 103 advances t by one unit time (t = t + dt; however, dt may not be a constant value) (step S13), and the process proceeds to step S5. Transition. On the other hand, when the analysis is to be terminated, the processing shifts to a processing of FIG.

図５の処理の説明に移行して、流速算出部１０７は、ステップＳ７で解析結果格納部１０５に保存された粒子のデータから、各粒子について、湯口面通過時における時刻、速度及び位置を算出し、流速データ格納部１０９に格納する（ステップＳ１３）。なお、粒子の質量及び密度のデータも、共に流速データ格納部１０９に格納する。 Moving on to the description of the processing in FIG. 5, the flow velocity calculating unit 107 calculates the time, velocity, and position of each particle at the time of passing through the gate, from the particle data stored in the analysis result storage unit 105 in step S7. Then, it is stored in the flow velocity data storage unit 109 (step S13). The data of the mass and the density of the particles are also stored in the flow velocity data storage unit 109.

ステップＳ１３の詳細については、図６を用いて説明する。図６の例では、湯口面の上部近傍に検出範囲Ａが設定されており、ある粒子が時刻ｔ₁でこの近傍範囲Ａに入っているものとする。この粒子は時刻ｔ₂で湯口面を通過するが、この時刻ｔ₂における位置及び速度は流動解析においては計算されず、時刻ｔ₃における位置及び速度が計算されるものとする。 Details of step S13 will be described with reference to FIG. In the example of FIG. 6, is set detection range A in the vicinity of the upper part of sprue surface, assumed to be particles is in this neighborhood area A at time t _1. The particles pass through the gate at time t ₂ , but the position and speed at time t ₂ are not calculated in the flow analysis, and the position and speed at time t ₃ are calculated.

このような場合、時刻ｔ₁における位置Ｘ１＝（x1, y1, z1）及び速度Ｖ１＝（Ｖx1, Ｖy1, Ｖz1）から、湯口面通過時における時刻ｔ₂、速度Ｖ２及び位置Ｘ２を以下の式で算出する。なお、ｇは重力加速度である。また、湯口面の高さはz2である。
ｔ₂＝ｔ₁＋Δｔ
Ｘ２＝（x1＋Ｖx1＊Δｔ，y1＋Ｖy1＊Δｔ，z2）
Ｖ２＝（Ｖx1, Ｖy1, Ｖz1+ｇ*Δｔ）
Δｔ＝｛−Ｖz1 ＋（Ｖz1²＋２ｇ（z1−z2））^0.5｝／ｇ In this case, the position at time _{t 1 X1 = (x1, y1} , z1) and speed V1 = from (Vx1, Vy1, Vz1), the time t ₂ at the sprue surface during the passage, the velocity V2 and the following equation position X2 Is calculated by G is the gravitational acceleration. In addition, the height of the gate surface is z2.
t ₂ = t ₁ + Δt
X2 = (x1 + Vx1 * Δt, y1 + Vy1 * Δt, z2)
V2 = (Vx1, Vy1, Vz1 + g * Δt)
Δt = {- Vz1 + (Vz1 2 + 2g (z1-z2)) 0.5} / g

なお、湯口面の下部近傍に検出範囲が設定されて、時刻ｔ₃における粒子の位置及び速度から、湯口面通過時ｔ₂における位置及び速度を算出するようにしてもよい。また、時刻ｔ₃と時刻ｔ₁の粒子の位置及び速度から、線形補間などによって湯口面通過時ｔ₂における粒子の位置及び速度を算出するようにしてもよい。近傍領域の高さは、例えば、典型的な速度で次の時刻で湯口面を通過するような高さであればよい。 Note that the set detection range near the lower portion of the sprue face, from the position and velocity of the particle at time t _3, may be calculated the position and speed in sprue plane passing time t _2. Also, the position and velocity at time t ₃ and time t ₁ of the particles may be calculated the position and velocity of the particles in the sprue plane passing time t _2, such as by linear interpolation. The height of the neighboring region may be, for example, a height that passes through the gate at the next time at a typical speed.

また、流速算出部１０７は、各粒子について、湯口面通過時における時刻及び鉛直方向速度（Ｖ２のｚ成分）を、溶湯流速の時間変化データとして、流速データ格納部１０９に格納する（ステップＳ１５）。 In addition, the flow velocity calculation unit 107 stores the time and the vertical velocity (z component of V2) at the time of passing through the gate surface for each particle in the flow velocity data storage unit 109 as time change data of the molten metal flow velocity (step S15). .

溶湯流速の時間変化データの一例を図７のグラフに示す。図７のグラフの縦軸は、湯口面通過時における粒子の流速（ｍ／ｓ）を表しており、横軸は時刻を表す。この図では、粒子はｎ＋１個あり、粒子Ｎ0からＮnまで、湯口面通過時刻が早いもの順に並べられている。すなわち、粒子Ｎ0は、時刻ｔ_N0に流速Ｖ_(N0)で湯口面を通過しており、粒子Ｎ1は、時刻ｔ_n1に流速Ｖ_(N1)で湯口面を通過しており、粒子Ｎnは、時刻ｔ_Nnに流速Ｖ_(Nn)で湯口面を通過していることを示している。 An example of the time change data of the molten metal flow velocity is shown in the graph of FIG. The vertical axis of the graph in FIG. 7 represents the flow velocity (m / s) of the particles when passing through the gate surface, and the horizontal axis represents time. In this figure, there are n + 1 particles, and the particles are arranged in order from the particles N0 to Nn, with the earliest gate passage time being earlier. That is, the particle N0 passes through the gate at the flow rate V _(N0) at time t _N0 , the particle N1 passes through the gate at the flow rate V _(N1) at time t _n1 , and the particle Nn It shows that the vehicle is passing through the gate at the flow velocity V _(Nn) at time t _Nn .

このようなデータが、充填条件（１）湯口面内における溶湯流速の時間変化に対応する。 Such data corresponds to the time change of the flow rate of the molten metal in the filling condition (1) the gate.

また、面積算出部１１１は、解析結果格納部１０５に格納されたデータ及び流速データ格納部１０９に格納された溶湯流速の時間変化データを用いて、溶湯面積算出処理を実行する（ステップＳ１７）。詳細については、図８乃至図１３を用いて説明する。 Further, the area calculating unit 111 executes the molten metal area calculating process using the data stored in the analysis result storage unit 105 and the time change data of the molten metal flow velocity stored in the flow velocity data storage unit 109 (Step S17). Details will be described with reference to FIGS.

面積算出部１１１は、溶湯流速の時間変化データから、各時間Ｔにおいて、湯口面を通過した粒子を特定する（図８：ステップＳ３１）。時間Ｔはすべて同じであってもよいし、変化させてもよい。時間Ｔは、例えばオイラー型の流動解析における処理時間間隔と同じである。 The area calculation unit 111 specifies the particles that have passed through the gate surface at each time T from the time change data of the molten metal flow velocity (FIG. 8: step S31). All times T may be the same or may be varied. The time T is the same as the processing time interval in the Euler type flow analysis, for example.

各時間Ｔにおいて湯口面を通過した粒子の数をグラフで表すと図９のようになる。図９の例では、縦軸は湯口面を通過した粒子の数を表しており、横軸は時刻を表す。図９の例では、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までの時間Ｔに、Ｎ₁個の粒子が湯口面を通過しており、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの時間Ｔに、Ｎ₂個の粒子が湯口面を通過しており、時刻ｔ_n-1から時刻ｔ_nまでの時間Ｔに、Ｎ_n個の粒子が湯口面を通過しているということが示されている。 FIG. 9 is a graph showing the number of particles passing through the gate surface at each time T. In the example of FIG. 9, the vertical axis represents the number of particles passing through the gate surface, and the horizontal axis represents time. In the example of FIG. 9, the time T from the time t ₀ to time t _1, N ₁ pieces of particles are passed through the sprue surface, the time T from the time t ₁ to time t _2, N ₂ pieces of It is shown that the particles have passed through the gate surface and that at time T from time t _n-1 to time t _n , N _n particles have passed through the gate surface.

そして、面積算出部１１１は、各時間Ｔについて特定された粒子のデータから、各時間Ｔにおける溶湯の平均流入体積速度を算出する（ステップＳ３３）。 Then, the area calculation unit 111 calculates the average inflow volume velocity of the molten metal at each time T from the data of the particles specified for each time T (step S33).

具体的には、取鍋内の溶湯の容積を保存すべく、以下の式で算出する。
平均流入体積速度Ｑa＝（Σ_iｍ_i／ρ_i）／Ｔ Specifically, in order to preserve the volume of the molten metal in the ladle, it is calculated by the following equation.
Average inflow volume velocity _{_{Qa = (Σ i m i /}} ρ i) / T

Σは、各粒子ｉについての加算を表す。ｍ_iは、粒子ｉの質量、ρ_iは、粒子ｉの密度を表す。 Σ represents addition for each particle i. m _i is the mass of the particle i, [rho _i denotes the density of the particles i.

溶湯の平均流入体積速度をグラフで表すと図１０のようになる。図１０の例では、縦軸は湯口面に対する溶湯の平均流入体積速度（ｍ³／ｓ）を表し、横軸は時刻を表す。図１０の例では、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までの時間Ｔにおいては平均流入体積速度はＱa1であり、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの時間Ｔにおいては平均流入体積速度はＱa2であり、時刻ｔ_n-1から時刻ｔ_nまでの時間Ｔにおいては平均流入体積速度はＱanとなっている。 FIG. 10 is a graph showing the average inflow volume velocity of the molten metal. In the example of FIG. 10, the vertical axis represents the average inflow volume velocity (m ³ / s) of the molten metal with respect to the gate surface, and the horizontal axis represents time. In the example of FIG. 10, the average inflow volume velocity at time T from the time t ₀ to time t ₁ is Qa1, average inflow volume velocity at time T from the time t ₁ to time t ₂ is Qa2, At time T from time t _n-1 to time t _n , the average inflow volume velocity is Qan.

その後、面積算出部１１１は、ステップＳ３３で算出された平均流入体積速度に基づき、時間Ｔ間隔の各時刻における溶湯の流入体積速度を算出する（ステップＳ３５）。 Thereafter, the area calculation unit 111 calculates the inflow volume velocity of the molten metal at each time of the time T interval based on the average inflow volume velocity calculated in step S33 (step S35).

ステップＳ３３で算出された平均流入体積速度は、時間Ｔ内における平均の体積速度であり、特定の時刻の体積速度を算出するのに直接は用いることができない。 The average inflow volume velocity calculated in step S33 is an average volume velocity within the time T, and cannot be directly used to calculate the volume velocity at a specific time.

そこで本実施の形態では、湯口に対する流入溶湯の体積保存則より、各時刻ｔ_i（ｉは０からｎ）における溶湯の流入体積速度を算出する。これを図１１を用いて説明する。 Therefore, in the present embodiment, the inflow volume velocity of the molten metal at each time t _i (i is from 0 to n) is calculated from the rule of conservation of the volume of the molten metal flowing into the gate. This will be described with reference to FIG.

図１１の縦軸は湯口面に対する溶湯の流入体積速度（ｍ³／ｓ）を表し、横軸は時刻を表す。図１１では、各時間Ｔにおける平均流入体積速度Ｑaのバーに対して、時間Ｔ間隔の各時刻ｔiにおける流入体積速度Ｑiを仮にプロットしている。 The vertical axis in FIG. 11 represents the inflow volume velocity (m ³ / s) of the molten metal to the gate surface, and the horizontal axis represents time. In FIG. 11, the inflow volume velocity Qi at each time ti of the time T interval is tentatively plotted against the bar of the average inflow volume velocity Qa at each time T.

この時、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までの時間Ｔと平均流入体積速度Ｑa1とからそのバーの面積は（ｔ₁−ｔ₀）×Ｑa1となる。他のバーについてもその面積は同様に表される。 At this time, the area of the bar is (t ₁ −t ₀ ) × Qa _{1 based} on the time T from time t ₀ to time t ₁ and the average inflow volume velocity Qa ₁ . The area of the other bars is similarly represented.

一方、時刻ｔ₀とその時点の流入体積速度Ｑ₀と時刻ｔ₁とその時点の流入体積速度Ｑ₂とで囲まれる台形の面積は、（Ｑ₀＋Ｑ₁）×（ｔ₁−ｔ₀）／２となる。他の時刻についてもその面積は同様に表される。 On the other hand, the area of the trapezoid surrounded by the time t ₀ , the inflow volume velocity Q _{0 at} that time, the time t _1, and the inflow volume velocity Q ₂ at that time is (Q ₀ + Q ₁ ) × (t ₁ −t ₀ ). / 2. The area at other times is similarly represented.

湯口に対する流入溶湯の体積保存則からすれば、バーの面積と台形の面積は一致するはずなので、以下の式が成り立つ。 According to the rule of conservation of the volume of the molten metal flowing into the gate, the area of the bar should match the area of the trapezoid, so the following equation holds.

（ｔ₁−ｔ₀）×Ｑa1＝（Ｑ₀＋Ｑ₁）×（ｔ₁−ｔ₀）／２
Ｑ₁＝２Ｑa1−Ｑ₀ (T ₁ −t ₀ ) × Qa ₁ = (Q ₀ + Q ₁ ) × (t ₁ −t ₀ ) / 2
Q ₁ = 2Qa1-Q ₀

（ｔ₂−ｔ₁）×Ｑa2＝（Ｑ₁＋Ｑ₂）×（ｔ₂−ｔ₁）／２
Ｑ₂＝２Ｑa2−Ｑ₁
・・・ (T ₂ −t ₁ ) × Qa ₂ = (Q ₁ + Q ₂ ) × (t ₂ −t ₁ ) / 2
Q ₂ = 2Qa2-Q ₁
...

（ｔ_n−ｔ_n-1）×Ｑan＝（Ｑ_n-1＋Ｑ_n）×（ｔ_n−ｔ_n-1）／２
Ｑ_n＝２Ｑan−Ｑ_n-1 (T _n -t _n-1 ) × Qan = (Q _n-1 + Q _n ) × (t _n -t _n-1 ) / 2
_{_{Q n = 2Qan-Q n-}} 1

なお、初期値としてＱ₀＝Ｑa1を設定する。但し、他の値を設定してもよい。 Note that Q ₀ = Qa1 is set as an initial value. However, another value may be set.

このような式にて、ステップＳ３５の演算を実行する。そうすると、図１２に示すようなデータが得られる。図１２の縦軸は湯口面に対する溶湯の流入体積速度（ｍ³／ｓ）を表し、横軸は時刻を表す。上で述べたような算式にて算出された各時刻ｔ_iにおける流入体積速度Ｑiが示されている。 The calculation of step S35 is performed using such an expression. Then, data as shown in FIG. 12 is obtained. The vertical axis in FIG. 12 represents the inflow volume velocity (m ³ / s) of the molten metal to the gate surface, and the horizontal axis represents time. The inflow volume velocity Qi at each time t _i calculated by the above-described formula is shown.

そして、面積算出部１１１は、溶湯流速の時間変化データを用いて、時間Ｔ間隔の各時刻ｔ_iにおける溶湯の流入体積速度から、時間Ｔ間隔の各時刻における溶湯の面積を算出し、面積データ格納部１１７に格納する（ステップＳ３７）。 Then, the area calculation unit 111 calculates the area of the molten metal at each time of the time T interval from the inflow volume velocity of the molten metal at each time t _i of the time T interval using the time change data of the molten metal flow velocity. It is stored in the storage unit 117 (step S37).

図７に示すような溶湯流速の時間変化データでは、各粒子が湯口面を通過した時刻における流速が含まれるのみであり、任意の時刻の流速が直接わかるわけではない。従って、本実施の形態では、例えば時間Ｔ間隔の各時刻における流速を、例えば線形補間にて算出する。そして、流入体積速度（ｍ³／ｓ）／流速（ｍ／ｓ）＝面積（ｍ²）にて、各時刻ｔ_iにおける面積を算出する。このように流入体積速度の時刻に合わせて流速を算出するのではなく、任意の時刻における流入体積速度及び流速を算出して、面積を算出するようにしてもよい。すなわち、時間Ｔをここで任意に設定してもよい。時間Ｔは、可変にしてもよい。 The time change data of the flow velocity of the molten metal as shown in FIG. 7 only includes the flow velocity at the time when each particle has passed through the gate surface, and the flow velocity at an arbitrary time is not directly known. Therefore, in the present embodiment, for example, the flow velocity at each time of the time T interval is calculated by, for example, linear interpolation. Then, the area at each time t _i is calculated by the following formula: inflow volume velocity (m ³ / s) / flow velocity (m / s) = area (m ² ). Instead of calculating the flow velocity in accordance with the time of the inflow volume velocity, the area may be calculated by calculating the inflow volume velocity and the flow velocity at an arbitrary time. That is, the time T may be arbitrarily set here. The time T may be variable.

ステップＳ３７の処理を実行すれば、図１３に示すようなデータが得られる。図１３の例では、縦軸は湯口面通過時における溶湯の面積（ｍ²。湯口面における断面積とも呼ぶ）を表し、横軸は時刻を表す。このように、時刻ｔ_iについて、面積Ｓ_(ti)が得られる。このようなデータが得られれば、時刻ｔ_iから時刻ｔ_i+1までの任意の時刻における面積を、Ｓ_(ti)及びＳ_(ti+1)から例えば線形補間により算出できるようになる。 By executing the processing in step S37, data as shown in FIG. 13 is obtained. In the example of FIG. 13, the vertical axis represents the area of the molten metal (m ² , also referred to as the cross-sectional area on the gate surface) when passing through the gate surface, and the horizontal axis represents time. Thus, the area S _(ti) is obtained for the time t _i . If such data is obtained, the area at any time from time t _i to time t _{i + 1} can be calculated from S _(ti) and S _{(ti + 1)} by, for example, linear interpolation.

これによって、充填条件（２）湯口面内における溶湯面積の時間変化が得られるようになる。 As a result, it is possible to obtain a time-dependent change in the area of the molten metal in the filling condition (2) of the gate.

また、面積算出部１１１は、時間Ｔ間隔の各時刻における面積から、円を仮定した場合の半径を算出し、面積データ格納部１１７に格納する（ステップＳ３９）。時刻ｔ_iにおける半径ｒ_iは以下のように算出される。
ｒ_i＝（Ｓ_(ti)／π）^0.5 Further, the area calculation unit 111 calculates a radius assuming a circle from the area at each time of the time T interval, and stores the calculated radius in the area data storage unit 117 (step S39). The radius r _{i at the} time t _i is calculated as follows.
r _i = (S _(ti) / π) ^0.5

そして、処理は、呼び出し元の処理に戻る。 Then, the process returns to the process of the caller.

図５の処理の説明に戻って、中心座標算出部１１３は、流速データ格納部１０９に格納されている溶湯流速の時間変化データから、時間間隔Ｔ毎に、当該時間間隔Ｔにおいて湯口面を通過する粒子の最小包含円に基づき、湯口面に対する溶湯断面の中心座標を算出し、中心座標格納部１１９に格納する（ステップＳ１９）。Ｔについては、前に述べた値と同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。 Returning to the description of the processing of FIG. 5, the center coordinate calculation unit 113 passes the molten metal flow velocity time change data stored in the flow velocity data storage unit 109 at every time interval T and passes through the gate surface at the time interval T. The central coordinates of the cross section of the molten metal with respect to the gate surface are calculated based on the minimum inclusion circle of the particles to be stored, and stored in the central coordinate storage unit 119 (step S19). As for T, the same value as described above or a different value may be used.

図１４に模式的に示すように、時間Ｔの間に湯口面を通過する粒子を湯口面に配置して、それらの最小包含円を決定し、当該最小包含円の中心座標を、溶湯断面の中心位置として算出する。このように断面が円であることを仮定するものである。 As schematically shown in FIG. 14, particles passing through the gate surface during the time T are arranged on the gate surface, their minimum inclusion circles are determined, and the central coordinates of the minimum inclusion circles are defined as the cross section of the molten metal cross section. It is calculated as the center position. Thus, it is assumed that the cross section is a circle.

一方、これとは別に、時間Ｔの間に湯口面を通過する粒子の重心座標を算出するようにしてもよい。具体的には、各粒子についてｘ座標に質量を乗じた値の合計を質量合計で除し、各粒子についてｙ座標に質量を乗じた値の合計を質量合計で除することで重心座標が得られる。これを時間間隔Ｔ毎に実行することで、時間変化が得られる。 On the other hand, separately from this, the coordinates of the center of gravity of the particles passing through the gate surface during the time T may be calculated. Specifically, the barycentric coordinates are obtained by dividing the sum of the values obtained by multiplying the x coordinate by the mass for each particle by the total mass and dividing the sum of the values obtained by multiplying the y coordinate by the mass for each particle by the total mass. Can be By executing this for each time interval T, a time change can be obtained.

これによって、充填条件（３）湯口面内における溶湯中心座標の時間変化が得られたことになる。 As a result, the filling condition (3), that is, the time change of the center coordinate of the molten metal in the gate surface is obtained.

さらに、充填時間算出部１１５は、流速データ格納部１０９に格納されている溶湯流速の時間変化データから、最初の粒子の湯口通過時刻から最後の粒子の湯口通過時刻までの時間を充填時間として算出し、充填時間格納部１２１に格納する（ステップＳ２１）。 Further, the filling time calculation unit 115 calculates the time from the time at which the first particle passes through the gate to the time at which the last particle passes through the gate, from the time change data of the melt velocity stored in the flow velocity data storage unit 109 as the filling time. Then, it is stored in the filling time storage section 121 (step S21).

図７の例では、ｔ_Nn−ｔ_N0が充填時間となる。これによって、充填条件（４）充填時間が得られることになる。 In the example of FIG. 7, t _Nn −t _N0 is the filling time. Thereby, the filling condition (4) filling time is obtained.

以上の処理を行うことで、４つの充填条件が得られることになる。 By performing the above processing, four filling conditions are obtained.

本実施の形態によって得られた充填条件は、ＦＤＭやＦＥＭなどのオイラー型の解析の入力として用いられることが想定される。これによって、オイラー型の解析における予測精度が向上することが期待される。また、充填条件と実際に製造された鋳造物の品質との関係を分析するために用いたり、充填条件を指標にして製造従事者に対する教育訓練を行ったりするのに用いることも想定される。 It is assumed that the filling conditions obtained by the present embodiment are used as inputs for Euler-type analysis such as FDM and FEM. This is expected to improve prediction accuracy in Euler-type analysis. It can also be used to analyze the relationship between the filling conditions and the quality of the actually manufactured castings, or to use the filling conditions as an index to provide training for manufacturing workers.

なお、上で述べた処理は鋳型の湯口にしか着目していないので、製品の容量がほぼ同じであれば、異なる形状の製品に対する充填条件としても用いることができる。すなわち、製品の容量毎、取鍋の移動軌跡（位置座標及び回転データの時間変化）毎に充填条件を予め算出しておけばよい。そうすれば、例えばオイラー型の解析を開始するまでの時間が短縮され、解析全体の時間も短くすることができるようになる。 Since the above-mentioned processing focuses only on the gate of the mold, it can be used as a filling condition for products of different shapes as long as the products have substantially the same capacity. That is, the filling condition may be calculated in advance for each product volume and for each ladle movement locus (time change of position coordinates and rotation data). Then, for example, the time required for starting the Euler-type analysis is reduced, and the time for the entire analysis can be reduced.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上で述べた機能ブロック構成又はモジュール構成は一例であって、異なる構成を採用してもよい。具体的には、１つの機能ブロック又はモジュールを複数に分割したり、複数の機能ブロック又はモジュールを１つに統合したりしてもよい。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this. For example, the functional block configuration or the module configuration described above is an example, and a different configuration may be adopted. Specifically, one functional block or module may be divided into a plurality, or a plurality of functional blocks or modules may be integrated into one.

また、処理フローについても、処理結果が変わらない限り、処理の順番を入れ替えたり、複数ステップを並列実行するようにしてもよい。例えば、流速データ格納部１０９にデータが格納されれば、ステップＳ１７、Ｓ１９及びＳ２１は、並列に実行したり、処理順番を入れ替えるようにしてもよい。 As for the processing flow, as long as the processing result does not change, the order of the processing may be changed or a plurality of steps may be executed in parallel. For example, if data is stored in the flow velocity data storage unit 109, steps S17, S19, and S21 may be executed in parallel or the order of processing may be changed.

なお、上で述べた情報処理装置１００は、コンピュータ装置であって、図１５に示すように、メモリ２５０１とＣＰＵ（Central Processing Unit）２５０３とハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）２５０５と表示装置２５０９に接続される表示制御部２５０７とリムーバブル・ディスク２５１１用のドライブ装置２５１３と入力装置２５１５とネットワークに接続するための通信制御部２５１７とがバス２５１９で接続されている。なお、ＨＤＤはソリッドステート・ドライブ（ＳＳＤ：Solid State Drive）などの記憶装置でもよい。オペレーティング・システム（ＯＳ：Operating System）及び本発明の実施の形態における処理を実施するためのアプリケーション・プログラムは、ＨＤＤ２５０５に格納されており、ＣＰＵ２５０３により実行される際にはＨＤＤ２５０５からメモリ２５０１に読み出される。ＣＰＵ２５０３は、アプリケーション・プログラムの処理内容に応じて表示制御部２５０７、通信制御部２５１７、ドライブ装置２５１３を制御して、所定の動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、主としてメモリ２５０１に格納されるが、ＨＤＤ２５０５に格納されるようにしてもよい。本技術の実施例では、上で述べた処理を実施するためのアプリケーション・プログラムはコンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスク２５１１に格納されて頒布され、ドライブ装置２５１３からＨＤＤ２５０５にインストールされる。インターネットなどのネットワーク及び通信制御部２５１７を経由して、ＨＤＤ２５０５にインストールされる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたＣＰＵ２５０３、メモリ２５０１などのハードウエアとＯＳ及びアプリケーション・プログラムなどのプログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。 The information processing device 100 described above is a computer device, and as shown in FIG. 15, a memory 2501, a CPU (Central Processing Unit) 2503, a hard disk drive (HDD: Hard Disk Drive) 2505, and a display device. A display control unit 2507 connected to 2509, a drive device 2513 for the removable disk 2511, an input device 2515, and a communication control unit 2517 for connecting to a network are connected by a bus 2519. The HDD may be a storage device such as a solid state drive (SSD). An operating system (OS) and an application program for executing processing in the embodiment of the present invention are stored in the HDD 2505, and are read from the HDD 2505 to the memory 2501 when executed by the CPU 2503. . The CPU 2503 controls the display control unit 2507, the communication control unit 2517, and the drive device 2513 in accordance with the processing content of the application program to perform a predetermined operation. Although the data being processed is mainly stored in the memory 2501, the data may be stored in the HDD 2505. In the embodiment of the present technology, an application program for performing the above-described processing is stored in a computer-readable removable disk 2511 and distributed, and is installed from a drive device 2513 to the HDD 2505. It may be installed in the HDD 2505 via a network such as the Internet and the communication control unit 2517. Such a computer device realizes the above-described various functions by the hardware such as the CPU 2503 and the memory 2501 described above and the programs such as the OS and the application program cooperate organically. .

なお、上で述べたような処理を実行することで用いられるデータは、処理途中のものであるか、処理結果であるかを問わず、メモリ２５０１又はＨＤＤ２５０５等の記憶装置に格納される。 The data used by executing the above-described processing is stored in a storage device such as the memory 2501 or the HDD 2505 irrespective of whether the data is being processed or is a processing result.

以上述べた実施の形態をまとめると以下のようになる。 The embodiments described above are summarized as follows.

本実施の形態に係る情報処理方法は、（Ａ）溶湯を鋳型の湯口に注ぎ入れる場面についてラグランジュ型の流動解析を行って、上記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った流動解析における粒子を検出し、当該粒子について上記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った時刻、位置及び速度のデータを取得して、第１のデータ格納部に格納するステップと、（Ｂ）第１のデータ格納部に格納された上記データに基づき、湯口の面を通過する各粒子について、湯口の面通過時における時刻及び速度を算出して、第２のデータ格納部に格納する算出ステップとを含む。 In the information processing method according to the present embodiment, (A) a flow analysis of a Lagrangian type is performed for a scene of pouring a molten metal into a gate of a mold, and a flow analysis is performed in the surface of the gate or in a region near the surface of the gate. (B) acquiring the time, position, and speed data of the particle in the plane of the gate or in the area near the surface of the gate for the particle, and storing the data in the first data storage unit; Based on the data stored in the first data storage unit, for each particle passing through the gate surface, calculate the time and speed at the time of passing through the gate surface, and store it in the second data storage unit. Steps.

このようにすれば、湯口面内における溶湯流速の時間変化という充填条件を得ることができるようになる。 In this way, it is possible to obtain a filling condition of a time change of the flow rate of the molten metal in the gate surface.

なお、上で述べた湯口の面近傍領域が、湯口の面より上の領域である場合もある。この場合、ある粒子の上記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った時刻をｔ１、位置のｚ座標値をz1、速度をＶ１＝（Vx1, Vy1, Vz1）とし、上記湯口の面の高さをz2とし、重力加速度をｇとすると、上で述べた算出ステップにおいて、
湯口の面通過時における時刻ｔ２＝ｔ１＋Δｔ
速度Ｖ２＝（Vx1, Vy1, Vz1+ｇ*Δｔ）
Δｔ＝｛−Vz1 + （Vz1²＋２ｇ（z1−z2））^0.5｝／ｇ
にて算出するようにしてもよい。湯口の面近傍領域が、湯口の面より下の領域である場合もある。このような場合には、別の式にて算出する。なお、位置をさらに算出するようにしてもよい。 Note that the above-described area near the surface of the gate may be an area above the surface of the gate. In this case, the time at which a particle enters the surface of the gate or the region near the surface of the gate is t1, the z coordinate value of the position is z1, the speed is V1 = (Vx1, Vy1, Vz1), and the surface of the gate is Assuming that the height of z is z2 and the gravitational acceleration is g, in the calculation step described above,
Time t2 = t1 + Δt when passing through the gate
Speed V2 = (Vx1, Vy1, Vz1 + g * Δt)
Δt = {- Vz1 + (Vz1 2 + 2g (z1-z2)) 0.5} / g
May be calculated. The area near the surface of the gate may be an area below the surface of the gate. In such a case, it is calculated by another formula. Note that the position may be further calculated.

また、本実施の形態に係る情報処理方法は、（Ｃ）第２のデータ格納部に格納された各粒子のデータに基づき、各所定時間について湯口の面を通過した粒子を特定するステップと、（Ｄ）各所定時間について特定された粒子に基づき、各所定時間について溶湯の平均流入体積速度を算出するステップと、（Ｅ）各所定時間についての溶湯の平均流入体積速度を、各所定時間で定まる各時刻における溶湯の流入体積速度に変換するステップと、（Ｆ）第２のデータ格納部に格納された各粒子のデータのうち鉛直方向の速度と、各所定時間で定まる各時刻における溶湯の流入体積速度とから、湯口の面における溶湯の面積の時間変化を表すデータを生成し、第３のデータ格納部に格納するステップとをさらに含むようにしてもよい。 Further, the information processing method according to the present embodiment includes: (C) identifying particles that have passed through the surface of the gate for each predetermined time based on the data of each particle stored in the second data storage unit; (D) calculating the average inflow volume velocity of the melt for each predetermined time based on the particles specified for each predetermined time; and (E) calculating the average inflow volume velocity of the melt for each predetermined time in each predetermined time. (F) converting the vertical velocity of the data of each particle stored in the second data storage unit, and converting the molten metal at each time determined at each predetermined time. The method may further include a step of generating data representing a temporal change in the area of the molten metal on the surface of the gate from the inflow volume velocity and storing the data in the third data storage unit.

このようにすれば、湯口面内における溶湯面積の時間変化という充填条件を得ることができるようになる。 In this way, it is possible to obtain a filling condition of a change over time in the area of the molten metal in the gate.

さらに、上記算出ステップにおいて、湯口の面通過時における位置をさらに算出するようにしてもよい。この場合、本実施の形態に係る情報処理方法は、（Ｇ）第２のデータ格納部に格納された各粒子のデータに基づき、各第２の所定時間について湯口の面を通過した粒子を特定するステップと、（Ｈ）各第２の所定時間について特定された粒子の位置のデータに基づき、各第２の所定時間で定まる各時刻について湯口の面における溶湯の中心位置を計算し、第４のデータ格納部に格納するステップとをさらに含むようにしてもよい。このようにすれば、湯口面内における溶湯中心座標の時間変化という充填条件を得ることができるようになる。なお、具体的には、粒子の最小包含円の中心座標にて算出する方法や、粒子の重心座標にて算出する方法がある。 Further, in the calculation step, the position of the gate when passing through the surface may be further calculated. In this case, the information processing method according to the present embodiment specifies (G) particles that have passed through the surface of the gate for each second predetermined time based on the data of each particle stored in the second data storage unit. And (H) calculating the center position of the molten metal on the surface of the gate at each time determined by each second predetermined time, based on the data on the position of the particles specified for each second predetermined time. And storing the data in the data storage unit. In this way, it is possible to obtain a filling condition of a time change of the center coordinate of the molten metal in the gate surface. Note that, specifically, there is a method of calculating with the center coordinates of the minimum inclusion circle of the particles, and a method of calculating with the coordinates of the center of gravity of the particles.

さらに、本実施の形態に係る情報処理方法は、（Ｉ）第２のデータ格納部に格納された各粒子のデータに基づき、最初に湯口の面を通過した粒子についての時刻と最後に湯口の面を通過した粒子についての時刻との差により充填時間を計算するステップをさらに含むようにしてもよい。これによって、充填時間という充填条件を得ることができるようになる。 Furthermore, the information processing method according to the present embodiment is characterized in that (I) based on the data of each particle stored in the second data storage unit, the time of the particle that first passed through the surface of the gate and the last The method may further include a step of calculating a filling time based on a difference between the time and the time of the particles passing through the surface. This makes it possible to obtain a filling condition called a filling time.

なお、本実施の形態に係る情報処理方法は、（Ｊ）上記検出された粒子のうち所定の条件を満たす粒子（例えば、所定距離湯口面から離れた場合、所定時間経過した場合など）を、流動解析において後続の解析対象から除外するステップをさらに含むようにしてもよい。このようにすれば、流動解析の処理速度を上げることができる。 In addition, the information processing method according to the present embodiment is configured such that (J) particles satisfying a predetermined condition among the detected particles (for example, when a predetermined distance elapses from the gate surface, when a predetermined time elapses, etc.) The flow analysis may further include a step of excluding it from subsequent analysis targets. By doing so, the processing speed of the flow analysis can be increased.

以上述べた情報処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを作成することができて、そのプログラムは、様々な記憶媒体に記憶される。 A program for causing a computer to execute the information processing method described above can be created, and the program is stored in various storage media.

また、上で述べたような情報処理方法を実行する情報処理装置は、１台のコンピュータで実現される場合もあれば、複数台のコンピュータで実現される場合もあり、それらを合わせて情報処理システム又は単にシステムと呼ぶものとする。 In addition, an information processing apparatus that executes the information processing method as described above may be realized by one computer or may be realized by a plurality of computers. It shall be called a system or simply a system.

１００情報処理装置
１０１入力データ格納部
１０３解析部
１０５解析結果格納部
１０７流速算出部
１０９流速データ格納部
１１１面積算出部
１１３中心座標算出部
１１５充填時間算出部
１１７面積データ格納部
１１９中心座標格納部
１２１充填時間格納部 Reference Signs List 100 information processing device 101 input data storage unit 103 analysis unit 105 analysis result storage unit 107 flow velocity calculation unit 109 flow velocity data storage unit 111 area calculation unit 113 center coordinate calculation unit 115 filling time calculation unit 117 area data storage unit 119 center coordinate storage unit 121 Filling time storage

Claims

溶湯を鋳型の湯口に注ぎ入れる場面についてラグランジュ型の流動解析を行って、前記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った前記流動解析における粒子を検出し、当該粒子について前記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った時刻、位置及び速度のデータを取得して、第１のデータ格納部に格納するステップと、
前記第１のデータ格納部に格納された前記データに基づき、前記湯口の面を通過する各粒子について、前記湯口の面通過時における時刻及び速度を算出して、第２のデータ格納部に格納する算出ステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 Performing a Lagrangian flow analysis for the scene of pouring the molten metal into the mold gate, detecting particles in the flow analysis within the surface of the gate or near the surface of the gate, and the surface of the gate for the particles Acquiring data of time, position, and speed in the area or in the area near the surface of the gate, and storing the data in the first data storage unit;
Based on the data stored in the first data storage unit, for each particle passing through the surface of the gate, the time and speed at the time of passing through the surface of the gate are calculated and stored in the second data storage unit. Calculation steps to be performed;
A program for causing a computer to execute.

前記湯口の面近傍領域が、前記湯口の面より上の領域であり、
ある粒子の前記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った時刻をｔ１、位置のｚ座標をz1、ｚ軸方向の速度をVz1とし、前記湯口の面の高さをz2とし、重力加速度をｇとすると、
前記算出ステップにおいて、
前記湯口の面通過時における時刻ｔ２＝ｔ１＋Δｔ
ｚ軸方向の速度Vz2＝Vz1+ｇ*Δｔ
Δｔ＝｛−Vz1 + （Vz1²＋２ｇ（z1−z2））^0.5｝／ｇ
にて算出する請求項１記載のプログラム。 The area near the surface of the gate is an area above the surface of the gate,
The time at which a particle enters the surface of the gate or the region near the surface of the gate is t1, the z coordinate of the position is z1, the speed in the z-axis direction is Vz1, the height of the surface of the gate is z2, and gravity If the acceleration is g,
In the calculating step,
Time t2 = t1 + Δt when passing through the gate
Speed in the z-axis direction Vz2 = Vz1 + g * Δt
Δt = {- Vz1 + (Vz1 2 + 2g (z1-z2)) 0.5} / g
The program according to claim 1, which is calculated by:

前記第２のデータ格納部に格納された前記各粒子のデータに基づき、各所定時間について前記湯口の面を通過した粒子を特定するステップと、
前記各所定時間について特定された粒子に基づき、前記各所定時間について前記溶湯の平均流入体積速度を算出するステップと、
前記各所定時間についての前記溶湯の平均流入体積速度を、前記各所定時間で定まる各時刻における前記溶湯の流入体積速度に変換するステップと、
前記第２のデータ格納部に格納された前記各粒子のデータのうち鉛直方向の速度と、前記各所定時間で定まる各時刻における前記溶湯の流入体積速度とから、前記湯口の面における前記溶湯の面積の時間変化を表すデータを生成し、第３のデータ格納部に格納するステップと、
をさらに前記コンピュータに実行させるための請求項１又は２記載のプログラム。 Based on the data of each of the particles stored in the second data storage unit, for each predetermined time to identify particles that have passed through the surface of the gate,
Calculating an average inflow volume velocity of the molten metal for each of the predetermined times, based on the particles specified for each of the predetermined times,
Converting the average inflow volume velocity of the molten metal for each of the predetermined times into the inflow volume velocity of the molten metal at each time determined by each of the predetermined times;
From the velocity in the vertical direction among the data of the respective particles stored in the second data storage unit and the inflow volume velocity of the molten metal at each time determined by the predetermined time, the molten metal of the molten metal on the face of the sprue is determined. Generating data representing a time change of the area and storing the data in a third data storage unit;
3. The program according to claim 1, further causing the computer to execute the following.

前記算出ステップにおいて、前記湯口の面通過時における位置をさらに算出し、
前記第２のデータ格納部に格納された前記各粒子のデータに基づき、各第２の所定時間について前記湯口の面を通過した粒子を特定するステップと、
前記各第２の所定時間について特定された粒子の位置のデータに基づき、前記各第２の所定時間で定まる各時刻について前記湯口の面における前記溶湯の中心位置を計算し、第４のデータ格納部に格納するステップと、
をさらに前記コンピュータに実行させるための請求項１乃至３のいずれか１つ記載のプログラム。 In the calculating step, further calculate the position of the gate when passing through the surface,
Based on the data of each of the particles stored in the second data storage unit, a step of identifying particles that have passed through the surface of the gate for each second predetermined time,
Based on the data of the position of the particles specified for each of the second predetermined times, a center position of the molten metal on the surface of the gate is calculated at each time determined by each of the second predetermined times, and a fourth data storage is performed. Storing in a section;
4. The program according to claim 1, further causing the computer to execute the following.

前記第２のデータ格納部に格納された前記各粒子のデータに基づき、最初に前記湯口の面を通過した粒子についての時刻と最後に前記湯口の面を通過した粒子についての時刻との差により充填時間を計算するステップ
をさらに前記コンピュータに実行させるための請求項１乃至４のいずれか１つ記載のプログラム。 Based on the data of each of the particles stored in the second data storage unit, by the difference between the time for the particles that first passed through the surface of the gate and the time for the particles that last passed through the surface of the gate, The program according to any one of claims 1 to 4, further causing the computer to execute a step of calculating a filling time.

前記検出された粒子のうち所定の条件を満たした粒子を、前記流動解析において後続の解析対象から除外するステップ
をさらに前記コンピュータに実行させるための請求項１乃至５のいずれか１つ記載のプログラム。 The program according to any one of claims 1 to 5, further causing the computer to execute a step of excluding, from the detected particles, particles satisfying a predetermined condition from a subsequent analysis target in the flow analysis. .

溶湯を鋳型の湯口に注ぎ入れる場面についてラグランジュ型の流動解析を行って、前記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った前記流動解析における粒子を検出し、当該粒子について前記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った時刻、位置及び速度のデータを取得して、第１のデータ格納部に格納するステップと、
前記第１のデータ格納部に格納された前記データに基づき、前記湯口の面を通過する各粒子について、前記湯口の面通過時における時刻及び速度を算出して、第２のデータ格納部に格納する算出ステップと、
を含み、コンピュータが実行する情報処理方法。 Performing a Lagrangian flow analysis for the scene of pouring the molten metal into the mold gate, detecting particles in the flow analysis within the surface of the gate or near the surface of the gate, and the surface of the gate for the particles Acquiring data of time, position, and speed in the area or in the area near the surface of the gate, and storing the data in the first data storage unit;
Based on the data stored in the first data storage unit, for each particle passing through the surface of the gate, the time and speed at the time of passing through the surface of the gate are calculated and stored in the second data storage unit. Calculation steps to be performed;
And an information processing method executed by a computer.

溶湯を鋳型の湯口に注ぎ入れる場面についてラグランジュ型の流動解析を行って、前記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った前記流動解析における粒子を検出し、当該粒子について前記湯口の面内又は当該湯口の面近傍領域に入った時刻、位置及び速度のデータを取得して、第１のデータ格納部に格納する解析部と、
前記第１のデータ格納部に格納された前記データに基づき、前記湯口の面を通過する各粒子について、前記湯口の面通過時における時刻及び速度を算出して、第２のデータ格納部に格納する算出部と、
を有する情報処理装置。 Performing a Lagrangian flow analysis for the scene of pouring the molten metal into the mold gate, detecting particles in the flow analysis within the surface of the gate or near the surface of the gate, and the surface of the gate for the particles An analyzing unit that acquires data of time, position, and speed inside or near the surface of the gate, and stores the data in the first data storage unit;
Based on the data stored in the first data storage unit, for each particle passing through the surface of the gate, the time and speed at the time of passing through the surface of the gate are calculated and stored in the second data storage unit. A calculating unit to perform
Information processing device having