JP2004145718A - 構造解析モデル生成装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】形状データの異常を自動修復して構造解析モデルをより確実に得ること。
【解決手段】複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物１００ａのＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）データに対して、各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データ１００ｂを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデル１００ｃを自動生成する装置及び方法であって、形状データ１００ｂから複数の線が共有していない独立端点Ｐ１２（Ｐ１４）を検出し、独立端点Ｐ１２（Ｐ１４）を有する独立線Ｌ１２（Ｌ１４）を延在方向に伸縮して他の線Ｌ１１（Ｌ１３）に当接状態にすることを特徴とする。
【選択図】 図３
【解決手段】複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物１００ａのＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）データに対して、各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データ１００ｂを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデル１００ｃを自動生成する装置及び方法であって、形状データ１００ｂから複数の線が共有していない独立端点Ｐ１２（Ｐ１４）を検出し、独立端点Ｐ１２（Ｐ１４）を有する独立線Ｌ１２（Ｌ１４）を延在方向に伸縮して他の線Ｌ１１（Ｌ１３）に当接状態にすることを特徴とする。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造解析モデル生成装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、コンピュータを用いて有限要素法等の数値解析手法に基づく対象物（構造解析対象物）を構造解析する場合には、コンピュータ内に構造解析対象物の形状データ（構造解析用の形状データ）に基づいて構造解析モデルを生成する必要がある。この場合、近年は、ＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）装置を用いた設計作業が普及しているので、このＣＡＤ装置から得られる構造解析対象物のＣＡＤデータを専用プログラム（構造解析モデル生成プログラム）で演算処理することにより、構造解析モデルを生成することが広く行なわれている。上記構造解析モデル生成プログラムは、構造解析対象物の形状を規定する各線分を細分割することにより構造解析対象物を複数の要素（３次元要素）にメッシュ分割した構造解析モデルを自動生成する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−６４０４８号公報
【特許文献２】
特開２００２−５６０３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の構造解析モデルの生成作業では、ＣＡＤデータをＩＧＥＳ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）ファイルのデータ形式に変換した後に構造解析モデル生成プログラムで演算処理する。そして、このようなデータ形式の変換を行うことによって、本来当接関係になった各線分の端点同士が離間したり、或いは交差することが生じる。即ち、正常には当接関係に在るべき端点同士が当接状態にない独立端点となるために、構造解析対象物を正常にメッシュ分割することができず、よって構造解析モデルを自動生成することができないという問題があった。
また、このような形状データに起因した構造解析モデルの生成不能は、線分同士が部分的に重なっている場合にも起こる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、形状データの異常を自動修復して構造解析モデルをより確実に得ることを目的としている。
【０００６】
【発明を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
第１及び第２の発明は、複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置及び方法であって、
前記形状データから複数の線が共有していない独立端点を検出し、
該独立端点を有する独立線を延在方向に伸縮して他の線に当接状態にすることを特徴とするものである。
ここで、線とは端点を有した線分及び弧、又は円を意味している。
従って、本発明によれば、相互に離間している複数の線を自動的に当接状態にすることによって、構造解析用の形状データの修繕を行うことができる。
【０００７】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記独立線と前記他の線との交点を検出し、該交点で前記独立線を分割すると共に前記交点を端点として設定し、該端点と前記独立端点とを両端とする分割線の長さが所定の長さより短い場合に該分割線を削除し、前記独立線と前記他の線とを当接状態にすることを特徴とすることを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、交点で独立線を分割するので、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【０００８】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記独立線と前記他の線とが交差するように前記独立線に前記所定の長さを付加することによって、前記独立線の長さを延長することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、独立線と他の線とが交差状態になるので、この交点で独立線を分割することができ、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【０００９】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記所定の長さは、前記ＣＡＤデータに設定された線の精度に基づいて決定されていることを特徴とするものである。
ここで、線分の精度とは一般にトレランスと呼ばれ、ＣＡＤを扱う際の設定値の一つである。
従って、本発明によれば、トレランスに基づいて好適に独立線を延長することができ、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【００１０】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、ブーリアン演算によって、前記独立線の延長及び前記分割線の削除を行うことを特徴とするものである。
ここで、ブーリアン演算とは、図形のモデリング技法の一つとして一般的に知られており、集合演算と呼ばれる高度な演算によるモデリングを可能にするものである。重なった複数の形状をひとつの塊にする（和）、重なった形状を削り取る（差）、重なった部分だけを取り出す（積）といった演算処理を施すものである。
従って、本発明によれば、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【００１１】
また、第３及び第４の発明は、複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置及び方法であって、前記複数の線が相互に重合している重合部分を検出し、該重合部分を構成する複数の重合線のうち少なくともいずれかを短縮し、該複数の重合線が相互に共有する端点で前記複数の重合線を接続することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、重合線を短縮することによって、重合線が端点で自動的に接続されるので、構造解析用の形状データの修繕を行うことができる。
【００１２】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記複数の重合線の全てを短縮すると共に新規線を作成し、前記複数の重合線と前記新規線とが相互に共有する端点で前記重合線と前記新規線とを接続することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、重合線を短縮すると共に新規線を作成することによって、重合線及び新規線が端点で自動的に接続されるので、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【００１３】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、ブーリアン演算によって、前記重合線の短縮を行うことを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【００１４】
また、第５及び第６の発明は、複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置及び方法であって、前記形状データを構成する前記複数の線によって包囲された面を設定し、全ての該面を所定の分割数でメッシュ分割することにより前記構造解析モデルを自動生成することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、複数の線によって包囲された全ての面を自動的にメッシュ分割することによって、構造解析モデルを作成することができる。
【００１５】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記形状データを内包する内包面を作成した後に前記面を設定し、全ての前記面を設定した後に前記内包面を削除することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、先に記載した構造解析モデルを好適に作成することができる。
【００１６】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記所定の分割数は、前記面を包囲する線の曲率に基づいて決定されていることを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、例えば応力集中が生じやすい曲線で包囲された面においては、メッシュの分割数が自動的に増えるので、構造解析を高精度に行うことができる。また、先に記載した構造解析モデルを好適に作成することができる。
【００１７】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、ブーリアン演算によって、前記面の設定及び前記内包面の削除を行うことを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、先に記載した構造解析モデルを好適に作成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る構造解析モデル生成装置及び方法の一実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態における構造解析対象物の一例として挙げたＨ型構造物の平面図であって、図１（ａ）はＨ型構造物の全体を示した平面図、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は図１（ａ）の要部を示した拡大図である。
図１に示したＨ型構造物（構造解析対象物）１００ａの設計においては、設計者が図示しないコンピュータのＣＡＤを用いて複数の線を描画するだけでなく、Ｈ型構造物１００ａに類似した既存のＣＡＤデータ（ＤＷＧ等のファイル）を読み込んで、これらを修正及び改良することによって行われている。このようにＨ型構造物１００ａを形状規定している複数の線においては、必ずしも各線の端点で線が相互が接続しているとは限らず、線が相互に離間した状態となっている場合がある。そこで、予めＣＡＤの設定値の一つであるトレランス（線の精度）を設定することによって、上記の離間状態にある複数の線を当接状態として扱うことで、Ｈ型構造物１００ａの設計が行われている。
例えば、図１（ｂ）に示すように、線Ｌ１と線Ｌ２ａは交差状態にあるが、トレランスＴが設定されることによって、線Ｌ２ａからトレランスＴの長さが差し引かれて短縮し、線Ｌ１と線Ｌ２ｂは端点Ｐ１において当接している状態として扱われる。また、図１（ｃ）に示すように、線Ｌ３と線Ｌ４ａは非当接状態にあるが、先に記載したようにトレランスＴが設定されることによって、線Ｌ４ａからトレランスＴの長さが足されて延長し、線Ｌ３と線Ｌ４ｂは端点Ｐ２において当接している状態として扱われる。
【００２０】
図２は、構造解析モデルを自動生成する構造解析モデル生成装置の機能ブロック図である。この図において、符号１は演算装置であり、Ｈ型構造物１００ａのＣＡＤデータをＩＧＥＳファイルに変換すると共に、有限要素用自動メッシュ分割プログラムに基づいて動作する一種のコンピュータである。符号２は記憶装置であり、前記有限要素用自動メッシュ分割プログラムを記録すると共に、Ｈ型構造物１００ａのＣＡＤデータ及びＩＧＥＳファイルの形状データを記憶するものである。また、記憶装置２は演算装置１における各種演算処理によって演算された演算結果を記憶し、また、入力装置３から入力されたデータ等をも記憶する。
【００２１】
符号４は表示装置であり、前記形状データや前記形状データがメッシュ分割された有限要素モデルを表示し、或いは演算装置１の演算結果を表示するためのものである。符号５は印刷装置であり、メッシュ分割されたモデルの演算結果を印刷するためのものである。なお、この表示装置４と印刷装置５は、本実施形態の出力手段を構成するものである。
【００２２】
次に、図３に示すフローチャートに沿って、上記Ｈ型構造物１００ａの構造解析モデル生成方法について説明する。
まず、入力装置３によって図１に示したＨ型構造物１００ａのＣＡＤデータが構造解析モデル生成装置に取り込まれ、また、Ｈ型構造物１００ａのＣＡＤデータは演算装置１によってＩＧＥＳファイルに変換され、構造解析形状データ（構造解析用の形状データ）を作成する（ステップＳ１）。これによって、ＣＡＤで設定されていたトレランスが無効になり、従って、トレランスによる線のつながりが解消され、当接状態として扱われていた複数の線は、離間した状態となる。
例えば、図１（ｂ）に示す線Ｌ１と線Ｌ２ｂは端点Ｐ１で当接状態であったが、ＩＧＥＳファイル変換によってトレランスＴが解消されてしまい、線Ｌ１と線Ｌ２ａが交差状態となる。また、図１（ｃ）に示す線Ｌ３と線Ｌ４ｂは端点Ｐ２で当接状態であったが、ＩＧＥＳファイル変換によってトレランスＴが解消されてしまい、線Ｌ１と線Ｌ４ａが離間状態にとなる。
【００２３】
図４は、ＩＧＥＳファイルに変換されたＨ型構造物（構造解析用の形状データ）１００ｂの平面図であって、図４（ａ）はＨ型構造物１００ｂの全体を示した平面図、図４（ｂ）から（ｅ）は図４（ａ）の要部を示した詳細図である。
図４（ａ）から（ｃ）において、線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４は、図１に示すＣＡＤデータのＨ型構造物の線Ｌ１、Ｌ２ａ、Ｌ３、Ｌ４ａとそれぞれ対応した関係となっており、また、線Ｌ１２及び線Ｌ１４は、他の線と共有していない独立端点Ｐ１２及びＰ１４を有している。
また、図４（ｄ）は、線Ｌ１５と線Ｌ１６とが相互に重なっている重合部Ｗを示すものである。
また、図４（ｅ）は、Ｈ型構造物１００ｂの角部を示すものであり、この角部においてはフィレットＲが形成されており、フィレットＲは両端に端点Ｐｒを有している。また、Ｈ型構造物１００ｂの他の角部においても図４（ｅ）と同様にフィレットＲが形成されている。
【００２４】
続いて、演算装置１はＨ型構造物１００ｂのフィレット部をチャンファ部に変更する（ステップ２）。ここでは、所定の設定値より小さい半径のフィレット部を検出し、このフィレット部の両端点を直線で結び、チャンファ部が作成される。
即ち、図４（ｅ）に示すフィレットＲの端点Ｐｒ−Ｐｒ間に線Ｃを作成し、フィレットＲが削除される。また、このようなフィレット部の検出と線Ｃの作成は、Ｈ型構造物１００ｂを形状規定している全ての線において行われる。
【００２５】
続いて、更に演算装置１はブーリアン演算を使った自動修繕を行う（ステップ３）。
ここで、ステップ３の詳細について、図５に示したフローチャートに沿って説明し、図６を用いて、図４（ｂ）のＨ型構造物１００ｂの要部における演算処理過程を説明する。
【００２６】
まず、Ｈ型構造物１００ｂを形状規定している全ての線の端点のうち、複数の線が共有していない独立端点及び独立線を検出する（ステップ３１）。従って、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示す独立端点Ｐ１２及びＰ１４が検出され、この独立端点Ｐ１２及びＰ１４を有した独立線Ｌ１２及びＬ１４が検出される。
次に、独立線と他の線との交点を検出する（ステップ３２）。従って、図６（ａ）に示す独立線Ｌ１２と線Ｌ１１との交点Ｐｘ１が検出される。
続いて、この交点において独立線を分割し、交点を新規端点として設定する（ステップ３３）。更に、新規端点と独立端点とを両端とする線を新規線として設定する（ステップ３４）。従って、図６（ｂ）に示す交点Ｐｘ１が端点として設定され、端点Ｐｘ１によって独立線Ｌ１２が分割され、端点Ｐｘ１と独立端点Ｐ１２とを両端とした線が、新規線Ｌｘ１となる。
【００２７】
続いて、更に新規線の長さがＣＡＤのトレランスより短い場合に新規線を削除する（ステップ３５）。従って、新規線Ｌｘ１がＣＡＤのトレランスより短い場合には新規線Ｌｘ１が削除され、図６（ｃ）に示すように独立端点Ｐ１２が削除されて、線Ｌ１１と線Ｌ１２は当接状態となる。
【００２８】
また、更に独立線と他の線とが交差するように独立線にＣＡＤのトレランスと同じ長さの線を付加して延長する（ステップ３６）。
ここでは、図７を用いて、図４（ｃ）のＨ型構造物１００ｂの演算処理過程を説明する。
従って、図７（ａ）に示す独立線Ｌ１４にＣＡＤのトレランスと同じ長さの線Ｌｔ１が付加され、図７（ｂ）に示すように独立線Ｌ１４は延長される。
【００２９】
次に、独立端点の有無の確認が行われ、独立端点が有る場合には上述のステップ３１に戻り、独立端点、独立線及び交点の検出等が行われる。また、独立端点が無い場合には次のステップ３８において後述の演算処理を行う（ステップ３７）。従って、このステップ３７における演算処理においては、図７（ｂ）に示す独立端点Ｐ１４が検出されるので、ステップ３１からステップ３６の演算処理を再び行われる。
【００３０】
ここで、ステップ３１からステップ３６までの演算処理については、上述と同様であるため、詳細な説明を省略し、一連の演算処理の流れのみを説明する。
従って、ステップ３１からステップ３６を施すことによって、独立端点、独立線及び交点の検出が行われるので、独立端点Ｐ１４が検出される。更に、線Ｌ１４及び線Ｌ１３との交点が検出される。この交点において線Ｌ１４を分割すると共にこの交点を新規端点として設定する。新規端点と独立端点Ｐ１４とを両端とする新規線を設定する。新規線の長さがＣＡＤのトレランスより短い場合に新規線を削除する。
このような一連の演算処理を施すことによって図７（ｃ）に示すように独立端点Ｐ１４が削除されて、線Ｌ１３と線Ｌ１４は当接状態となり、これによって全ての独立端点は削除され、全ての線が相互に当接した状態となる。
【００３１】
続いて、ステップ３７において独立端点の有無の確認が行われ、ここで独立端点が無いことから、次のステップとして重合している線の整理を行う（ステップ３８）。
ここでは、図８を用いて、図４（ｄ）のＨ型構造物１００ｂの演算処理過程を説明する。
従って、図８（ａ）に示す重合部Ｗを有した線Ｌ１５、Ｌ１６においては、線Ｌ１５を端点Ｐ１６まで短縮すると共に、線Ｌ１６を端点Ｐ１５まで短縮し、かつ、端点Ｐ１５及びＰ１６を両端とする新規線Ｌ１７を作成する。これによって重合部Ｗは線Ｌ１７に代替される。
【００３２】
このようにステップ３１からステップ３８を施すことによって、独立端点及び独立線が削除され、相互に共有する端点で各線が接続されると共に、重合部が削除され、Ｈ型構造物１００ｂの自動修繕が終了となる。
【００３３】
続いて、図３に戻り、演算装置１はブーリアン演算を使ったメッシュ作成エリアの自動作成を行う（ステップ４）。
ここで、ステップ４の詳細について、図９に示したフローチャートに沿って説明し、図１０を用いて、図４のＨ型構造物１００ｂの演算処理過程を説明する。
まず、Ｈ型構造物１００ｂを内包する大きな面（内包面）を作成する（ステップ４１）。従って、図１０（ａ）に示すＨ型構造物１００ｂを内包するような内包面Ａ１が作成される。
次に、Ｈ型構造物１００ｂの線によって包囲された面を検出する（ステップ４２）。従って、図１０（ｂ）に示すＨ型構造物１００ｂにおいて、線によって形状規定されている面が閉じているか否か、ＬＯＯＰ１、ＬＯＯＰ２及びＬＯＯＰ３毎に確認される。更に、ＬＯＯＰ１、ＬＯＯＰ２及びＬＯＯＰ３それぞれにおいて、面が閉じていることが確認されることによって、図１０（ｃ）に示す面Ａ２、Ａ３、Ａ４が割り当てられる。
続いて、構造解析データを内包する大きな面を削除する（ステップ４４）。従って、図１０（ｃ）に示す内包面Ａ１が削除され、図１０（ｄ）に示すように面Ａ２、Ａ３、Ａ４によって構成されたＨ型構造物１００ｂが作成される。
【００３４】
続いて、再び図３に戻り、演算装置１は形状データの曲率を考慮したメッシュの細かさの自動設定を行う（ステップ５）。
ここで、ステップ５の詳細について、図１１に示したフローチャートに沿って説明し、図１２を用いて、Ｈ型構造物１００ｂの演算処理過程を説明する。図１２（ａ）は上述のステップ４において作成されたＨ型構造物１００ｂであり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸ部を拡大した詳細図であり、図１２（ｃ）は線の分割数を決定するために用いられる関数曲線あり、図１２（ｄ）は分割された線を例示したものである。
【００３５】
まず、Ｈ型構造物１００ｂを構成している各線の長さＬを測定する（ステップ５１）。従って、図１２（ｂ）に示すように端点Ｐ２１を両端とした弧Ｌ２１の長さＣＬが測定される。このようにＨ型構造物１００ｂを構成している全ての線の長さが測定される。
次に、Ｈ型構造物１００ｂを構成している各線の両端の直線距離ＤＬを測定する（ステップ５２）。従って、図１２（ｂ）に示すように端点Ｐ２１間の直線距離ＤＬが測定される。このようにＨ型構造物１００ｂを構成している全ての線の両端の直線距離が測定される。
【００３６】
続いて、長さＣＬを直線距離ＤＬで割った値ＣＬ／ＤＬと、関数曲線とによって線の分割数を決める（ステップ５３）。従って、弧Ｌ２１の長さＣＬを直線距離ＤＬで割った値ＣＬ／ＤＬと、図１２（ｃ）に示す関数曲線ｆ（ＣＬ、ＤＬ）とによって線の分割数が決定される。このようにＨ型構造物１００ｂを構成している全ての線の分割数が決定される。
ここで、関数曲線ｆ（ＣＬ、ＤＬ）は、右上に上昇する曲線であるので、値ＣＬ／ＤＬが大きい程、線の分割数が多くなるようになっている。
図１２（ｄ）の線Ｌ２２及び線Ｌ２３は、分割された線を例示するものである。線Ｌ２２及び線Ｌ２３の直線距離ＤＬは等しく、また、線Ｌ２２は線Ｌ２３よりも長さＣＬが大きく設定されている。従って、線Ｌ２２は線Ｌ２３よりも値ＣＬ／ＤＬが大きくなり、関数曲線ｆ（ＣＬ、ＤＬ）に基づいて線Ｌ２２の分割数は線Ｌ２３よりも多く設定される。
従って、直線の分割数よりも曲線の分割数が多くなるので、応力集中が生じやすい曲線を有した面においては、高精度に構造解析が行われる。
【００３７】
続いて、再び図３に戻り、演算装置１はメッシュ分割を行う（ステップ６）。このメッシュ分割においては、フリーメッシュが用いられる。従って、図１３（ａ）に示すようにステップ５において分割数が決定されたＨ型構造物１００ｂに対して、フリーメッシュを用いた演算処理が行われ、図１３（ｂ）に示すようにメッシュ分割が行われ、Ｈ型構造物（構造解析モデル）１００ｃが作成される。
【００３８】
このように本実施形態では、図３のステップ１からステップ５に基づいて演算処理することにより、第１にＣＡＤデータのＨ型構造物１００ａ、第２に構造解析形状データのＨ型構造物１００ｂが順次作成されることによって、最終的にメッシュ分割された構造解析モデルのＨ型構造物１００ｃが作成される。
また、演算装置１による演算結果は、適宜、図２の表示装置４に表示され、印刷装置５によって印刷される。
【００３９】
上述したように、この構造解析モデル生成装置及び方法においては、ブーリアン演算を用いることによって、離間している複数の線を当接状態にすることができると共に、重合線を端点で接続することができる。従って、構造解析用の形状データの修繕を自動的に行うことができる。また、複数の線によって包囲された面を自動的にメッシュ分割することによって構造解析モデルを形成することができる。また、応力集中が生じやすい曲線で包囲された面においては、メッシュ分割数が自動的に増えるので、構造解析を高精度に行うことができる。
【００４０】
なお、本実施形態のステップ３８においては、端点Ｐ１５及びＰ１６を両端とする新規線Ｌ１７を作成したが、端点Ｐ１５を削除し、かつ、線Ｌ１５を端点Ｐ１６まで短縮することで、新規線Ｌ１７を作成することなく重合部Ｗを編成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブーリアン演算を用いることによって、離間している複数の線を当接状態にすることができる効果が得られると共に、重合線を端点で接続することができる効果が得られる。従って、構造解析用の形状データの修繕を自動的に行うことができる効果が得られる。また、複数の線によって包囲された面を自動的にメッシュ分割することによって構造解析モデルを形成することができる効果が得られる。また、応力集中が生じやすい曲線で包囲された面においては、メッシュ分割数が自動的に増えるので、構造解析を高精度に行うことができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る構造解析対象物のＨ型構造物の平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法のフローチャートの構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法において構造解析形状データに変換されたＨ型構造物の平面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法のフローチャートの構成図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法のフローチャートの構成図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図１１】本本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法のフローチャートの構成図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算された構造解析モデルを示す図である。
【符号の説明】
１００ａ Ｈ型構造物（構造解析対象物）
１００ｂ Ｈ型構造物（構造解析用の形状データ）
１００ｃ Ｈ型構造物（構造解析モデル）
Ｌ１１、Ｌ１３ 線（他の線）
Ｌ１２、Ｌ１４ 独立線
Ｐ１２、Ｐ１４ 独立端点
Ｐｘ１ 交点
Ｗ 重合部分
Ｐ１５、Ｐ１６ 相互に共有する端点
Ｌ１７ 新規線
Ａ１ 内包面
Ａ２、Ａ３、Ａ４ 面
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造解析モデル生成装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、コンピュータを用いて有限要素法等の数値解析手法に基づく対象物（構造解析対象物）を構造解析する場合には、コンピュータ内に構造解析対象物の形状データ（構造解析用の形状データ）に基づいて構造解析モデルを生成する必要がある。この場合、近年は、ＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）装置を用いた設計作業が普及しているので、このＣＡＤ装置から得られる構造解析対象物のＣＡＤデータを専用プログラム（構造解析モデル生成プログラム）で演算処理することにより、構造解析モデルを生成することが広く行なわれている。上記構造解析モデル生成プログラムは、構造解析対象物の形状を規定する各線分を細分割することにより構造解析対象物を複数の要素（３次元要素）にメッシュ分割した構造解析モデルを自動生成する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−６４０４８号公報
【特許文献２】
特開２００２−５６０３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の構造解析モデルの生成作業では、ＣＡＤデータをＩＧＥＳ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）ファイルのデータ形式に変換した後に構造解析モデル生成プログラムで演算処理する。そして、このようなデータ形式の変換を行うことによって、本来当接関係になった各線分の端点同士が離間したり、或いは交差することが生じる。即ち、正常には当接関係に在るべき端点同士が当接状態にない独立端点となるために、構造解析対象物を正常にメッシュ分割することができず、よって構造解析モデルを自動生成することができないという問題があった。
また、このような形状データに起因した構造解析モデルの生成不能は、線分同士が部分的に重なっている場合にも起こる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、形状データの異常を自動修復して構造解析モデルをより確実に得ることを目的としている。
【０００６】
【発明を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
第１及び第２の発明は、複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置及び方法であって、
前記形状データから複数の線が共有していない独立端点を検出し、
該独立端点を有する独立線を延在方向に伸縮して他の線に当接状態にすることを特徴とするものである。
ここで、線とは端点を有した線分及び弧、又は円を意味している。
従って、本発明によれば、相互に離間している複数の線を自動的に当接状態にすることによって、構造解析用の形状データの修繕を行うことができる。
【０００７】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記独立線と前記他の線との交点を検出し、該交点で前記独立線を分割すると共に前記交点を端点として設定し、該端点と前記独立端点とを両端とする分割線の長さが所定の長さより短い場合に該分割線を削除し、前記独立線と前記他の線とを当接状態にすることを特徴とすることを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、交点で独立線を分割するので、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【０００８】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記独立線と前記他の線とが交差するように前記独立線に前記所定の長さを付加することによって、前記独立線の長さを延長することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、独立線と他の線とが交差状態になるので、この交点で独立線を分割することができ、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【０００９】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記所定の長さは、前記ＣＡＤデータに設定された線の精度に基づいて決定されていることを特徴とするものである。
ここで、線分の精度とは一般にトレランスと呼ばれ、ＣＡＤを扱う際の設定値の一つである。
従って、本発明によれば、トレランスに基づいて好適に独立線を延長することができ、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【００１０】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、ブーリアン演算によって、前記独立線の延長及び前記分割線の削除を行うことを特徴とするものである。
ここで、ブーリアン演算とは、図形のモデリング技法の一つとして一般的に知られており、集合演算と呼ばれる高度な演算によるモデリングを可能にするものである。重なった複数の形状をひとつの塊にする（和）、重なった形状を削り取る（差）、重なった部分だけを取り出す（積）といった演算処理を施すものである。
従って、本発明によれば、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【００１１】
また、第３及び第４の発明は、複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置及び方法であって、前記複数の線が相互に重合している重合部分を検出し、該重合部分を構成する複数の重合線のうち少なくともいずれかを短縮し、該複数の重合線が相互に共有する端点で前記複数の重合線を接続することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、重合線を短縮することによって、重合線が端点で自動的に接続されるので、構造解析用の形状データの修繕を行うことができる。
【００１２】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記複数の重合線の全てを短縮すると共に新規線を作成し、前記複数の重合線と前記新規線とが相互に共有する端点で前記重合線と前記新規線とを接続することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、重合線を短縮すると共に新規線を作成することによって、重合線及び新規線が端点で自動的に接続されるので、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【００１３】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、ブーリアン演算によって、前記重合線の短縮を行うことを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、先に記載した構造解析用の形状データの修繕を好適に行うことができる。
【００１４】
また、第５及び第６の発明は、複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置及び方法であって、前記形状データを構成する前記複数の線によって包囲された面を設定し、全ての該面を所定の分割数でメッシュ分割することにより前記構造解析モデルを自動生成することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、複数の線によって包囲された全ての面を自動的にメッシュ分割することによって、構造解析モデルを作成することができる。
【００１５】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記形状データを内包する内包面を作成した後に前記面を設定し、全ての前記面を設定した後に前記内包面を削除することを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、先に記載した構造解析モデルを好適に作成することができる。
【００１６】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、前記所定の分割数は、前記面を包囲する線の曲率に基づいて決定されていることを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、例えば応力集中が生じやすい曲線で包囲された面においては、メッシュの分割数が自動的に増えるので、構造解析を高精度に行うことができる。また、先に記載した構造解析モデルを好適に作成することができる。
【００１７】
また、本発明は、先に記載の構造解析モデル生成装置及び方法であり、ブーリアン演算によって、前記面の設定及び前記内包面の削除を行うことを特徴とするものである。
従って、本発明によれば、先に記載した構造解析モデルを好適に作成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る構造解析モデル生成装置及び方法の一実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態における構造解析対象物の一例として挙げたＨ型構造物の平面図であって、図１（ａ）はＨ型構造物の全体を示した平面図、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は図１（ａ）の要部を示した拡大図である。
図１に示したＨ型構造物（構造解析対象物）１００ａの設計においては、設計者が図示しないコンピュータのＣＡＤを用いて複数の線を描画するだけでなく、Ｈ型構造物１００ａに類似した既存のＣＡＤデータ（ＤＷＧ等のファイル）を読み込んで、これらを修正及び改良することによって行われている。このようにＨ型構造物１００ａを形状規定している複数の線においては、必ずしも各線の端点で線が相互が接続しているとは限らず、線が相互に離間した状態となっている場合がある。そこで、予めＣＡＤの設定値の一つであるトレランス（線の精度）を設定することによって、上記の離間状態にある複数の線を当接状態として扱うことで、Ｈ型構造物１００ａの設計が行われている。
例えば、図１（ｂ）に示すように、線Ｌ１と線Ｌ２ａは交差状態にあるが、トレランスＴが設定されることによって、線Ｌ２ａからトレランスＴの長さが差し引かれて短縮し、線Ｌ１と線Ｌ２ｂは端点Ｐ１において当接している状態として扱われる。また、図１（ｃ）に示すように、線Ｌ３と線Ｌ４ａは非当接状態にあるが、先に記載したようにトレランスＴが設定されることによって、線Ｌ４ａからトレランスＴの長さが足されて延長し、線Ｌ３と線Ｌ４ｂは端点Ｐ２において当接している状態として扱われる。
【００２０】
図２は、構造解析モデルを自動生成する構造解析モデル生成装置の機能ブロック図である。この図において、符号１は演算装置であり、Ｈ型構造物１００ａのＣＡＤデータをＩＧＥＳファイルに変換すると共に、有限要素用自動メッシュ分割プログラムに基づいて動作する一種のコンピュータである。符号２は記憶装置であり、前記有限要素用自動メッシュ分割プログラムを記録すると共に、Ｈ型構造物１００ａのＣＡＤデータ及びＩＧＥＳファイルの形状データを記憶するものである。また、記憶装置２は演算装置１における各種演算処理によって演算された演算結果を記憶し、また、入力装置３から入力されたデータ等をも記憶する。
【００２１】
符号４は表示装置であり、前記形状データや前記形状データがメッシュ分割された有限要素モデルを表示し、或いは演算装置１の演算結果を表示するためのものである。符号５は印刷装置であり、メッシュ分割されたモデルの演算結果を印刷するためのものである。なお、この表示装置４と印刷装置５は、本実施形態の出力手段を構成するものである。
【００２２】
次に、図３に示すフローチャートに沿って、上記Ｈ型構造物１００ａの構造解析モデル生成方法について説明する。
まず、入力装置３によって図１に示したＨ型構造物１００ａのＣＡＤデータが構造解析モデル生成装置に取り込まれ、また、Ｈ型構造物１００ａのＣＡＤデータは演算装置１によってＩＧＥＳファイルに変換され、構造解析形状データ（構造解析用の形状データ）を作成する（ステップＳ１）。これによって、ＣＡＤで設定されていたトレランスが無効になり、従って、トレランスによる線のつながりが解消され、当接状態として扱われていた複数の線は、離間した状態となる。
例えば、図１（ｂ）に示す線Ｌ１と線Ｌ２ｂは端点Ｐ１で当接状態であったが、ＩＧＥＳファイル変換によってトレランスＴが解消されてしまい、線Ｌ１と線Ｌ２ａが交差状態となる。また、図１（ｃ）に示す線Ｌ３と線Ｌ４ｂは端点Ｐ２で当接状態であったが、ＩＧＥＳファイル変換によってトレランスＴが解消されてしまい、線Ｌ１と線Ｌ４ａが離間状態にとなる。
【００２３】
図４は、ＩＧＥＳファイルに変換されたＨ型構造物（構造解析用の形状データ）１００ｂの平面図であって、図４（ａ）はＨ型構造物１００ｂの全体を示した平面図、図４（ｂ）から（ｅ）は図４（ａ）の要部を示した詳細図である。
図４（ａ）から（ｃ）において、線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４は、図１に示すＣＡＤデータのＨ型構造物の線Ｌ１、Ｌ２ａ、Ｌ３、Ｌ４ａとそれぞれ対応した関係となっており、また、線Ｌ１２及び線Ｌ１４は、他の線と共有していない独立端点Ｐ１２及びＰ１４を有している。
また、図４（ｄ）は、線Ｌ１５と線Ｌ１６とが相互に重なっている重合部Ｗを示すものである。
また、図４（ｅ）は、Ｈ型構造物１００ｂの角部を示すものであり、この角部においてはフィレットＲが形成されており、フィレットＲは両端に端点Ｐｒを有している。また、Ｈ型構造物１００ｂの他の角部においても図４（ｅ）と同様にフィレットＲが形成されている。
【００２４】
続いて、演算装置１はＨ型構造物１００ｂのフィレット部をチャンファ部に変更する（ステップ２）。ここでは、所定の設定値より小さい半径のフィレット部を検出し、このフィレット部の両端点を直線で結び、チャンファ部が作成される。
即ち、図４（ｅ）に示すフィレットＲの端点Ｐｒ−Ｐｒ間に線Ｃを作成し、フィレットＲが削除される。また、このようなフィレット部の検出と線Ｃの作成は、Ｈ型構造物１００ｂを形状規定している全ての線において行われる。
【００２５】
続いて、更に演算装置１はブーリアン演算を使った自動修繕を行う（ステップ３）。
ここで、ステップ３の詳細について、図５に示したフローチャートに沿って説明し、図６を用いて、図４（ｂ）のＨ型構造物１００ｂの要部における演算処理過程を説明する。
【００２６】
まず、Ｈ型構造物１００ｂを形状規定している全ての線の端点のうち、複数の線が共有していない独立端点及び独立線を検出する（ステップ３１）。従って、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示す独立端点Ｐ１２及びＰ１４が検出され、この独立端点Ｐ１２及びＰ１４を有した独立線Ｌ１２及びＬ１４が検出される。
次に、独立線と他の線との交点を検出する（ステップ３２）。従って、図６（ａ）に示す独立線Ｌ１２と線Ｌ１１との交点Ｐｘ１が検出される。
続いて、この交点において独立線を分割し、交点を新規端点として設定する（ステップ３３）。更に、新規端点と独立端点とを両端とする線を新規線として設定する（ステップ３４）。従って、図６（ｂ）に示す交点Ｐｘ１が端点として設定され、端点Ｐｘ１によって独立線Ｌ１２が分割され、端点Ｐｘ１と独立端点Ｐ１２とを両端とした線が、新規線Ｌｘ１となる。
【００２７】
続いて、更に新規線の長さがＣＡＤのトレランスより短い場合に新規線を削除する（ステップ３５）。従って、新規線Ｌｘ１がＣＡＤのトレランスより短い場合には新規線Ｌｘ１が削除され、図６（ｃ）に示すように独立端点Ｐ１２が削除されて、線Ｌ１１と線Ｌ１２は当接状態となる。
【００２８】
また、更に独立線と他の線とが交差するように独立線にＣＡＤのトレランスと同じ長さの線を付加して延長する（ステップ３６）。
ここでは、図７を用いて、図４（ｃ）のＨ型構造物１００ｂの演算処理過程を説明する。
従って、図７（ａ）に示す独立線Ｌ１４にＣＡＤのトレランスと同じ長さの線Ｌｔ１が付加され、図７（ｂ）に示すように独立線Ｌ１４は延長される。
【００２９】
次に、独立端点の有無の確認が行われ、独立端点が有る場合には上述のステップ３１に戻り、独立端点、独立線及び交点の検出等が行われる。また、独立端点が無い場合には次のステップ３８において後述の演算処理を行う（ステップ３７）。従って、このステップ３７における演算処理においては、図７（ｂ）に示す独立端点Ｐ１４が検出されるので、ステップ３１からステップ３６の演算処理を再び行われる。
【００３０】
ここで、ステップ３１からステップ３６までの演算処理については、上述と同様であるため、詳細な説明を省略し、一連の演算処理の流れのみを説明する。
従って、ステップ３１からステップ３６を施すことによって、独立端点、独立線及び交点の検出が行われるので、独立端点Ｐ１４が検出される。更に、線Ｌ１４及び線Ｌ１３との交点が検出される。この交点において線Ｌ１４を分割すると共にこの交点を新規端点として設定する。新規端点と独立端点Ｐ１４とを両端とする新規線を設定する。新規線の長さがＣＡＤのトレランスより短い場合に新規線を削除する。
このような一連の演算処理を施すことによって図７（ｃ）に示すように独立端点Ｐ１４が削除されて、線Ｌ１３と線Ｌ１４は当接状態となり、これによって全ての独立端点は削除され、全ての線が相互に当接した状態となる。
【００３１】
続いて、ステップ３７において独立端点の有無の確認が行われ、ここで独立端点が無いことから、次のステップとして重合している線の整理を行う（ステップ３８）。
ここでは、図８を用いて、図４（ｄ）のＨ型構造物１００ｂの演算処理過程を説明する。
従って、図８（ａ）に示す重合部Ｗを有した線Ｌ１５、Ｌ１６においては、線Ｌ１５を端点Ｐ１６まで短縮すると共に、線Ｌ１６を端点Ｐ１５まで短縮し、かつ、端点Ｐ１５及びＰ１６を両端とする新規線Ｌ１７を作成する。これによって重合部Ｗは線Ｌ１７に代替される。
【００３２】
このようにステップ３１からステップ３８を施すことによって、独立端点及び独立線が削除され、相互に共有する端点で各線が接続されると共に、重合部が削除され、Ｈ型構造物１００ｂの自動修繕が終了となる。
【００３３】
続いて、図３に戻り、演算装置１はブーリアン演算を使ったメッシュ作成エリアの自動作成を行う（ステップ４）。
ここで、ステップ４の詳細について、図９に示したフローチャートに沿って説明し、図１０を用いて、図４のＨ型構造物１００ｂの演算処理過程を説明する。
まず、Ｈ型構造物１００ｂを内包する大きな面（内包面）を作成する（ステップ４１）。従って、図１０（ａ）に示すＨ型構造物１００ｂを内包するような内包面Ａ１が作成される。
次に、Ｈ型構造物１００ｂの線によって包囲された面を検出する（ステップ４２）。従って、図１０（ｂ）に示すＨ型構造物１００ｂにおいて、線によって形状規定されている面が閉じているか否か、ＬＯＯＰ１、ＬＯＯＰ２及びＬＯＯＰ３毎に確認される。更に、ＬＯＯＰ１、ＬＯＯＰ２及びＬＯＯＰ３それぞれにおいて、面が閉じていることが確認されることによって、図１０（ｃ）に示す面Ａ２、Ａ３、Ａ４が割り当てられる。
続いて、構造解析データを内包する大きな面を削除する（ステップ４４）。従って、図１０（ｃ）に示す内包面Ａ１が削除され、図１０（ｄ）に示すように面Ａ２、Ａ３、Ａ４によって構成されたＨ型構造物１００ｂが作成される。
【００３４】
続いて、再び図３に戻り、演算装置１は形状データの曲率を考慮したメッシュの細かさの自動設定を行う（ステップ５）。
ここで、ステップ５の詳細について、図１１に示したフローチャートに沿って説明し、図１２を用いて、Ｈ型構造物１００ｂの演算処理過程を説明する。図１２（ａ）は上述のステップ４において作成されたＨ型構造物１００ｂであり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸ部を拡大した詳細図であり、図１２（ｃ）は線の分割数を決定するために用いられる関数曲線あり、図１２（ｄ）は分割された線を例示したものである。
【００３５】
まず、Ｈ型構造物１００ｂを構成している各線の長さＬを測定する（ステップ５１）。従って、図１２（ｂ）に示すように端点Ｐ２１を両端とした弧Ｌ２１の長さＣＬが測定される。このようにＨ型構造物１００ｂを構成している全ての線の長さが測定される。
次に、Ｈ型構造物１００ｂを構成している各線の両端の直線距離ＤＬを測定する（ステップ５２）。従って、図１２（ｂ）に示すように端点Ｐ２１間の直線距離ＤＬが測定される。このようにＨ型構造物１００ｂを構成している全ての線の両端の直線距離が測定される。
【００３６】
続いて、長さＣＬを直線距離ＤＬで割った値ＣＬ／ＤＬと、関数曲線とによって線の分割数を決める（ステップ５３）。従って、弧Ｌ２１の長さＣＬを直線距離ＤＬで割った値ＣＬ／ＤＬと、図１２（ｃ）に示す関数曲線ｆ（ＣＬ、ＤＬ）とによって線の分割数が決定される。このようにＨ型構造物１００ｂを構成している全ての線の分割数が決定される。
ここで、関数曲線ｆ（ＣＬ、ＤＬ）は、右上に上昇する曲線であるので、値ＣＬ／ＤＬが大きい程、線の分割数が多くなるようになっている。
図１２（ｄ）の線Ｌ２２及び線Ｌ２３は、分割された線を例示するものである。線Ｌ２２及び線Ｌ２３の直線距離ＤＬは等しく、また、線Ｌ２２は線Ｌ２３よりも長さＣＬが大きく設定されている。従って、線Ｌ２２は線Ｌ２３よりも値ＣＬ／ＤＬが大きくなり、関数曲線ｆ（ＣＬ、ＤＬ）に基づいて線Ｌ２２の分割数は線Ｌ２３よりも多く設定される。
従って、直線の分割数よりも曲線の分割数が多くなるので、応力集中が生じやすい曲線を有した面においては、高精度に構造解析が行われる。
【００３７】
続いて、再び図３に戻り、演算装置１はメッシュ分割を行う（ステップ６）。このメッシュ分割においては、フリーメッシュが用いられる。従って、図１３（ａ）に示すようにステップ５において分割数が決定されたＨ型構造物１００ｂに対して、フリーメッシュを用いた演算処理が行われ、図１３（ｂ）に示すようにメッシュ分割が行われ、Ｈ型構造物（構造解析モデル）１００ｃが作成される。
【００３８】
このように本実施形態では、図３のステップ１からステップ５に基づいて演算処理することにより、第１にＣＡＤデータのＨ型構造物１００ａ、第２に構造解析形状データのＨ型構造物１００ｂが順次作成されることによって、最終的にメッシュ分割された構造解析モデルのＨ型構造物１００ｃが作成される。
また、演算装置１による演算結果は、適宜、図２の表示装置４に表示され、印刷装置５によって印刷される。
【００３９】
上述したように、この構造解析モデル生成装置及び方法においては、ブーリアン演算を用いることによって、離間している複数の線を当接状態にすることができると共に、重合線を端点で接続することができる。従って、構造解析用の形状データの修繕を自動的に行うことができる。また、複数の線によって包囲された面を自動的にメッシュ分割することによって構造解析モデルを形成することができる。また、応力集中が生じやすい曲線で包囲された面においては、メッシュ分割数が自動的に増えるので、構造解析を高精度に行うことができる。
【００４０】
なお、本実施形態のステップ３８においては、端点Ｐ１５及びＰ１６を両端とする新規線Ｌ１７を作成したが、端点Ｐ１５を削除し、かつ、線Ｌ１５を端点Ｐ１６まで短縮することで、新規線Ｌ１７を作成することなく重合部Ｗを編成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブーリアン演算を用いることによって、離間している複数の線を当接状態にすることができる効果が得られると共に、重合線を端点で接続することができる効果が得られる。従って、構造解析用の形状データの修繕を自動的に行うことができる効果が得られる。また、複数の線によって包囲された面を自動的にメッシュ分割することによって構造解析モデルを形成することができる効果が得られる。また、応力集中が生じやすい曲線で包囲された面においては、メッシュ分割数が自動的に増えるので、構造解析を高精度に行うことができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る構造解析対象物のＨ型構造物の平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法のフローチャートの構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法において構造解析形状データに変換されたＨ型構造物の平面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法のフローチャートの構成図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法のフローチャートの構成図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図１１】本本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法のフローチャートの構成図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算される構造解析形状データの演算過程を示す図である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る構造解析モデル生成方法によって演算された構造解析モデルを示す図である。
【符号の説明】
１００ａ Ｈ型構造物（構造解析対象物）
１００ｂ Ｈ型構造物（構造解析用の形状データ）
１００ｃ Ｈ型構造物（構造解析モデル）
Ｌ１１、Ｌ１３ 線（他の線）
Ｌ１２、Ｌ１４ 独立線
Ｐ１２、Ｐ１４ 独立端点
Ｐｘ１ 交点
Ｗ 重合部分
Ｐ１５、Ｐ１６ 相互に共有する端点
Ｌ１７ 新規線
Ａ１ 内包面
Ａ２、Ａ３、Ａ４ 面
Claims (24)
- 複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）データに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置であって、
前記形状データから複数の線が共有していない独立端点を検出し、
該独立端点を有する独立線を延在方向に伸縮して他の線に当接状態にすることを特徴とする構造解析モデル生成装置。 - 前記独立線と前記他の線との交点を検出し、
該交点で前記独立線を分割すると共に前記交点を端点として設定し、
該端点と前記独立端点とを両端とする分割線の長さが所定の長さより短い場合に該分割線を削除し、
前記独立線と前記他の線とを当接状態にすることを特徴とする請求項１に記載の構造解析モデル生成装置。 - 前記独立線と前記他の線とが交差するように前記独立線に前記所定の長さを付加することによって、前記独立線の長さを延長することを特徴とする請求項２に記載の構造解析モデル生成装置。
- 前記所定の長さは、前記ＣＡＤデータに設定された線の精度に基づいて決定されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の構造解析モデル生成装置。
- ブーリアン演算によって、前記独立線の延長及び前記分割線の削除を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれかに記載の構造解析モデル生成装置。
- 複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置であって、
前記複数の線が相互に重合している重合部分を検出し、
該重合部分を構成する複数の重合線のうち少なくともいずれかを短縮し、
該複数の重合線が相互に共有する端点で前記複数の重合線を接続することを特徴とする構造解析モデル生成装置。 - 前記複数の重合線の全てを短縮すると共に新規線を作成し、
前記複数の重合線と前記新規線とが相互に共有する端点で前記重合線と前記新規線とを接続することを特徴とする請求項６に記載の構造解析モデル生成装置。 - ブーリアン演算によって、前記重合線の短縮を行うことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の構造解析モデル生成装置。
- 複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置であって、
前記形状データを構成する前記複数の線によって包囲された面を設定し、全ての該面を所定の分割数でメッシュ分割することにより前記構造解析モデルを自動生成することを特徴とする構造解析モデル生成装置。 - 前記形状データを内包する内包面を作成した後に前記面を設定し、
全ての前記面を設定した後に前記内包面を削除することを特徴とする請求項９に記載の構造解析モデル生成装置。 - 前記所定の分割数は、前記面を包囲する線の曲率に基づいて決定されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の構造解析モデル生成装置。
- ブーリアン演算によって、前記面の設定及び前記内包面の削除を行うことを特徴とする請求項９から請求項１１のうちいずれかに記載の構造解析モデル生成装置。
- 複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する方法であって、
前記形状データから複数の線が共有していない独立端点を検出し、
該独立端点を有する独立線を延在方向に伸縮して他の線に当接状態にすることを特徴とする構造解析モデル生成方法。 - 前記独立線と前記他の線との交点を検出し、
該交点で前記独立線を分割すると共に前記交点を端点として設定し、
該端点と前記独立端点とを両端とする分割線の長さが所定の長さより短い場合に該分割線を削除し、
前記独立線と前記他の線とを当接状態にすることを特徴とする請求項１３に記載の構造解析モデル生成方法。 - 前記独立線と前記他の線とが交差するように前記独立線に前記所定の長さを付加することによって、前記独立線の長さを延長することを特徴とする請求項１４に記載の構造解析モデル生成方法。
- 前記所定の長さは、前記ＣＡＤデータに設定された線の精度に基づいて決定されていることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の構造解析モデル生成方法。
- ブーリアン演算によって、前記独立線の延長及び前記分割線の削除を行うことを特徴とする請求項１３から請求項１６のうちいずれかに記載の構造解析モデル生成方法。
- 複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する方法であって、
前記複数の線が相互に重合している重合部分を検出し、
該重合部分を構成する複数の重合線のうち少なくともいずれかを短縮し、
該複数の重合線が相互に共有する端点で前記複数の重合線を接続することを特徴とする構造解析モデル生成方法。 - 前記複数の重合線の全てを短縮すると共に新規線を作成し、
前記複数の重合線と前記新規線とが相互に共有する端点で前記重合線と前記新規線とを接続することを特徴とする請求項１８に記載の構造解析モデル生成方法。 - ブーリアン演算によって、前記重合線の短縮を行うことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の構造解析モデル生成方法。
- 複数の線の組み合わせによって形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、前記各線に各々対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて前記形状データを演算処理することによって複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する方法であって、
前記形状データを構成する前記複数の線によって包囲された面を設定し、全ての該面を所定の分割数でメッシュ分割することにより前記構造解析モデルを自動生成することを特徴とする構造解析モデル生成方法。 - 前記形状データを内包する内包面を作成した後に前記面を設定し、
全ての前記面を設定した後に前記内包面を削除することを特徴とする請求項２１に記載の構造解析モデル生成方法。 - 前記所定の分割数は、前記面を包囲する線の曲率に基づいて決定されていることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の構造解析モデル生成方法。
- ブーリアン演算によって、前記面の設定及び前記内包面の削除を行うことを特徴とする請求項２１から請求項２３のうちいずれかに記載の構造解析モデル生成方法。
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