CN104769592A - 形状优化解析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的形状优化解析方法是对使用平面要素、或立体要素构成结构体模型的一部分进行优化的解析方法，具有：将上述结构体模型中的成为优化对象的部分设定为设计空间的设计空间设定步骤；在所设定的设计空间中生成由立体要素构成且进行优化解析处理的优化块模型的优化块模型生成步骤；将所生成的优化块模型与上述结构体模型结合的结合处理步骤；和输入解析条件而进行对上述优化块模型求得最优形状的解析的解析步骤。

Description

形状优化解析方法及装置

技术领域

本发明涉及结构体的形状优化解析方法及装置。尤其是，涉及用于提高汽车等结构体的刚性且实现轻量化、或提高碰撞特性且实现轻量化的、结构体的形状优化解析方法及装置(shape optimizationanalyzing method and apparatus therefore)。

此外，在本说明书中称为形状优化的情况下，不是表示预先设想规定形状、例如T字形状并以该形状为前提来求得最优形状，而是表示不预想规定形状地、求得满足解析条件的最优化的形状。

背景技术

近年来，尤其在汽车产业中，以环境问题为起因而不断推进车身的轻量化，对于车身设计，基于计算机辅助工学(computer aidedengineering)而实现的解析(以下称为“CAE解析”)成为不可或缺的技术。

在该CAE解析中，已知通过使用数理优化、板厚优化、形状优化、拓扑优化等优化技术来谋求刚性提高和/或轻量化，例如经常用于发动机体等铸造物的结构优化。

在优化技术中，尤其注重拓扑优化(topology optimization)。拓扑优化是如下方法：设置某种程度大小的设计空间，并在该设计空间中组入立体要素，保留满足所赋予的条件且必要最小限度的立体要素的部分，由此成为满足该条件的最优形状。因此，拓扑优化使用了对组成设计空间的立体要素进行直接约束并直接施加载荷的方法。

作为关于这样的拓扑优化的技术，在专利文献1中公开了用于将复杂的结构体的组件(component)拓扑优化的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-250818号公报

发明内容

汽车等结构体主要使用薄板(steel sheet)而构成，在将这样的由薄板构成的车身的一部分优化的情况下，难以将该部位作为设计空间而使其独立，并对该设计空间反映载荷和约束状态，因此存在难以将优化技术适用于结构体的一部分的技术课题。

另外，即使根据立体要素(element)来谋求优化形状，也存在应当如何将其恰当地反映于薄板结构的技术课题。

专利文献1公开的技术是关于数学运算上的手法及解析物理系统的技术，对上述那样的技术课题没有提供任何解决方案，而期望开发出用于解决上述技术课题的技术。

本发明是为了解决上述那样的技术课题而研发的，其目的在于提供一种能够将优化技术适用于承受外力的结构体的一部分、而有助于结构体的优化的技术。

为了实现上述目的，本发明提供下述的形状优化解析方法及形状优化解析装置。

(1)一种形状优化解析方法，使用平面要素或立体要素对构成结构体模型的一部分进行优化，具有以下步骤：

设计空间设定步骤，将上述结构体模型中的成为优化对象的部分设定为设计空间；

优化块模型生成步骤，在所设定的设计空间中生成由立体要素构成且用于进行优化的解析处理的优化块模型；

结合处理步骤，将所生成的优化块模型与上述结构体模型结合；和

解析步骤，输入解析条件，并进行对上述优化块模型求得最优形状的解析。

(2)如(1)所述的形状优化解析方法，构成上述优化块模型的立体要素，由五面体以上八面体以下且具有至少一组相互平行的两个面的立体要素构成。

(3)如(1)或(2)所述的形状优化解析方法，上述优化块模型生成步骤生成如下的优化块模型，该优化块模型沿着上述结构体模型中的设置有上述设计空间的周围的面、且与设计空间的具有最大面积的面平行地将立体要素细分化。

(4)如(1)至(3)中任一项所述的形状优化解析方法，上述优化块模型生成步骤中，在与构成结构体模型的平面要素或立体要素之间的结合部上配置节点(node)，作为构成优化块模型的立体要素而使用六面体立体要素并且以沿着包含配置于上述结合部的节点(node)的平面的方式堆积立体要素而进行生成。

(5)如(1)至(4)中任一项所述的形状优化解析方法，上述优化块模型由通过立体要素构成的多个块体构成，该多个块体使用刚体要素、梁要素或平面要素而连结。

(6)如(1)至(5)中任一项所述的形状优化解析方法，在基于数值解析的优化计算中，通过优化参数进行离散化。

(7)一种形状优化解析装置，基于使用平面要素、或平面要素和立体要素构成的结构体模型的一部分的形状的数值解析而进行优化计算，具有：

设计空间设定部，其对上述结构体模型的一部分将成为优化对象的部分设定为设计空间；

优化块模型生成部，其在所设定的设计空间中生成由立体要素构成且用于进行优化解析处理的优化块模型；

结合处理部，其进行将所生成的优化块模型与上述结构体模型结合的处理；

解析条件输入部，其向上述结构体模型的期望部位输入用于解析的解析条件；和

优化解析部，其基于所输入的解析条件而在上述优化块模型中执行基于数值解析的优化计算。

(8)如(7)所述的形状优化解析装置，构成上述优化块模型的立体要素，由五面体以上八面体以下且至少具有一组相互平行的两个面的立体要素构成。

(9)如(7)或(8)所述的形状优化解析装置，上述优化块模型生成部生成如下的优化块模型，该优化块模型沿着上述结构体模型中的设置有上述设计空间的周围的面、且与设计空间的具有最大面积的面平行地将立体要素细分化。

(10)如(7)至(9)中任一项所述的形状优化解析装置，上述优化块模型生成部在与构成结构体模型的平面要素或立体要素之间的结合部上配置节点，作为构成优化块模型的立体要素使用六面体立体要素并且以沿着包含配置于上述结合部的节点的平面的方式堆积立体要素而进行生成。

(11)如(7)至(10)中任一项所述的形状优化解析装置，上述优化块模型生成部使上述优化块模型由通过立体要素构成的多个块构成，并且使用刚体要素、梁要素或平面要素连结该多个块而生成上述优化块模型。

(12)如(7)至(11)中任一项所述的形状优化解析装置，上述优化解析部在基于数值解析的优化计算中通过优化参数进行离散化。

(13)如(7)至(12)中任一项所述的形状优化解析装置，上述优化解析部进行基于拓扑优化的优化计算。

发明效果

在本发明中，具有：将上述结构体模型中的成为优化对象的部分设定为设计空间的设计空间设定步骤；在所设定的设计空间生成由立体要素构成且进行优化解析处理的优化块模型的优化块模型生成步骤；将所生成的优化块模型与上述结构体模型结合的结合处理步骤；和输入解析条件而进行对上述优化块模型求得最优形状的解析的解析步骤，因此，能够恰当地从与结构体模型的结合部向优化块模型进行载荷传递，能够高精度地计算出最优的形状。

由此，能够实现例如车身结构的优化，能够提高刚性、碰撞特性，能够在将刚性、碰撞性能保持于规定值的同时实现轻量化。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的形状优化解析装置的框图。

图2是结构体模型的一例的说明图。

图3是对结构体模型设定了设计空间的状态的说明图。

图4是将优化块模型组入于对结构体模型设定的设计空间中的状态的说明图。

图5是说明优化块模型的截面状况的说明图。

图6是对组入于结构体模型中的优化块模型与结构体模型之间进行了结合后的状态的说明图。

图7是说明作为解析条件的载荷约束条件的说明图。

图8是说明优化解析的执行结果的说明图。

图9是作为比较例的单独的优化块模型的说明图。

图10是单独的优化块模型的约束条件的说明图。

图11是说明基于单独的优化块模型而得到的解析结果的说明图。

图12是表示本发明的一个实施方式的形状优化解析装置的处理流程的流程图。

图13是说明优化块模型的其他方式的截面状况的说明图。

图14是表示基于图13所示的优化块模型而得到的解析结果的说明图。

图15是本发明的实施方式2中的设计空间的说明图。

图16是本发明的实施方式2中的优化块模型的生成方法的说明图。

图17是本发明的实施方式2中的优化块模型的生成方法的说明图。

图18是本发明的实施方式2中的优化块模型的生成方法的说明图。

图19是作为本发明的实施方式2中的优化块模型的生成方法的比较例，而以实施方式1的方法生成优化块模型的状态的说明图。

图20是作为本发明的实施方式2中的优化块模型的生成方法的比较例，而以实施方式1的方法生成优化块模型的状态的说明图。

图21是本发明的实施方式3中的优化块模型的生成方法的说明图。

图22是本发明的实施方式3中的优化块模型的生成方法的说明图。

具体实施方式

[实施方式1]

如图1所示，本实施方式的形状优化解析装置1是基于对使用图2所示一例的平面要素或者平面要素和立体要素构成的结构体模型13的一部分形状的数值解析来进行优化计算的装置。形状优化解析装置1由PC(个人计算机)构成，具有显示装置3、输入装置5、存储装置7、作业用数据存储器9及运算处理部11。

另外，显示装置3、输入装置5、存储装置7及作业用数据存储器9与运算处理部11连接，根据运算处理部11的指令而进行各功能。

＜显示装置＞

显示装置3用于计算结果的显示等，由液晶显示器等构成。

＜输入装置＞

输入装置5用于结构体模型13文件的显示指示、操作者的条件输入等，由键盘、鼠标等构成。

＜存储装置＞

在存储装置7内至少存储有结构体模型13的文件等各种信息。结构体模型13可以仅由平面要素构成，或者也可以由平面要素和立体要素的组合构成。例如，当作为结构体模型13的例子而列举图2所示那样的车身(body)作为一例时，由于车身主要由薄钢板形成，所以由平面要素构成。但是，例如发动机那样的通过铸造物形成的块体这样的结构体模型，则由立体要素构成。

＜作业用数据存储器＞

在作业用数据存储器9内具有存储计算结果的数据存储区域9a、和用于进行计算处理的作业区域9b。

＜运算处理部＞

运算处理部11由PC的CPU构成，以下说明的各部分通过CPU执行规定程序而实现。运算处理部11具有设计空间设定部15、优化块模型生成部17、结合处理部19、解析条件输入部21和优化解析部23。

设计空间设定部15对结构体模型13的一部分，将图3所示一例的成为优化对象的部分设定为设计空间25。

优化块模型生成部17在所设定的设计空间25中生成由立体要素构成且进行优化解析处理的优化块模型。

结合处理部19进行将所生成的优化块模型与结构体模型13结合的处理。

解析条件输入部21对结构体模型13的期望部位输入用于解析的解析条件。

优化解析部23基于所输入的解析条件在优化块模型中执行基于数值解析的优化计算。

详细说明各部分的构成。

〔设计空间设定部〕

设计空间设定部15对结构体模型13的一部分，将成为优化对象的部分设定为设计空间25。在图2所示的结构体模型13中，在车身的中央部的底板以下的部分上示出以矩形包围的部位，在本例中该部位为设定设计空间25的部位。

在通过设计空间设定部15对结构体模型13的一部分设定了设计空间25后，如图3所示，将该部位中的结构体模型13的一部分删除，被删除的部位成为设计空间25。图3的(a)(b)示出以不同角度对设定了设计空间25的状态进行观察而得到的状态。

此外，上例是设计空间设定部15通过将结构体模型13中的一部分删除来设定设计空间25的情况，但也可以在生成结构体模型13时，预先设定设计空间25。在生成结构体模型13时预先设定设计空间25的情况下，结构体模型13的生成部自身兼作设计空间设定部15。也就是说，本发明的设计空间设定部15也可以具有生成结构体模型13的功能。

〔优化块模型生成部〕

优化块模型生成部17在所设定的设计空间25中生成用于进行优化解析处理的优化块模型27。

所生成的优化块模型27能够以进入所设定的设计空间25的大小成为任意形状。

另外，优化块模型27由立体要素构成，该立体要素优选的是，由五面体以上八面体以下、且具有至少一组相互平行的两个面的立体要素构成。其理由为，在形成为设计空间25的部位如车身的一部分那样由薄板形成的情况下，在通过优化块模型27执行优化计算的情况下，期望计算出最优形状以能够反映于薄板的结构体形状。关于该方面，通过使用五面体以上八面体以下且具有至少一组相互平行的两个面的立体要素而容易满足这种要求。另外，即使是五面体以上的立体要素也优选配置尺寸均匀的立体要素，由此提高优化的精度。

图4的(a)(b)示出生成矩形状的优化块模型27的情况，另外，关于本例中使用的立体要素如图5所示，使用了六面体。

另外，优化块模型27优选以沿着结构体中的设置有设计空间25的周围的面，且与设计空间的具有最大面积的面平行地将立体要素细分化的方式生成。例如，如图3所示，在将车身中的底板的一部分设定为设计空间25的情况下，如图4所示，生成矩形状的优化块，该优化块的上下的面的面积最大，但该面积最大的上下的面与车身的底板面平行。

这样生成优化块模型27的理由如下。例如由于车身的底板面由板材形成，所以在通过优化块模型27执行优化计算的情况下，期望立体要素以面状余留那样的计算结果，通过构成上述那样的模型，提高了计算结果以面状余留的可能性，实际利用价值也会升高。

〔结合处理部〕

结合处理部19进行将所生成的优化块模型27与作为车身的其他部位的结构体结合的处理。在结合中使用刚体要素、板要素或梁要素。

关于优化块模型27与结构体的接合，为了准确地从结构体模型13(车身)向优化块模型27传递载荷，优选能够反映作为设计空间25而删除的部位与结构体模型13(车身)之间的原接合部位。另外，以结构体模型13(车身)的剖切面整体与优化块模型27结合。

图6中以白线示出结合部29。

〔解析条件输入部〕

解析条件输入部21输入用于进行优化计算的解析条件。作为解析条件，为例如结构体的约束位置、施加载荷的位置、材料体积率、使刚性最大、使位移最小、使应力最小等。

例如，在作用有使车身扭曲这样的载荷的情况下，在对优化块模型27计算最大刚性时使条件为，如图7所示，设定车身的四个部位(a、b、c、d)，约束其中的三个部位，并向剩余的一个部位施加载荷。

〔优化解析部〕

优化解析部23基于所输入的解析条件在优化块模型27中执行基于数值解析的优化计算。

优化解析部23优选进行优化参数的离散化。作为离散化中的补偿系数，优选限定为2以上或成为基准的立体要素的尺寸的3～20倍。

通过进行优化参数的离散化，能够反映于薄板的结构体形状。

作为优化解析部23，可以进行拓扑优化处理，也可以进行基于其他计算方式的优化处理。因此，作为优化解析部，能够使用例如市售的使用有限要素(finite element)的解析软件。

通过执行优化解析处理，如图8所示，优化块模型27的立体要素中的、呈满足被赋予的解析条件的最优形状的立体要素余留。

在此，应注重的方面是，在优化块模型27中，经由结合部29从结构体模型13传递载荷。也就是说，由于将载荷从结构体模型13传递到优化块模型27，在优化计算的过程中，优化块模型27发生变形而导致载荷的方向等发生变化，但时时反映载荷的方向等载荷条件，最终赋予最优形状。

示出比较例详细说明该方面。

图9中，不将图4所示的矩形状的优化块模型27组入到结构体的设计空间25，而使其为单体的模型。图10对于图9所示的模型，对与图6所示的结合部29相同的部位设定约束条件而使其为约束部31。约束图10所示的约束部31，通过与组入到上述那样的结构体模型13的情况相同的解析条件进行优化处理解析，图11示出该结果。如图11所示，当以单体取出优化块模型27并进行优化处理时，与在结构体模型13中组入优化块而进行处理的情况完全不同，完全不存在连接车身左右的形状。而且，这样的形状差异在例如刚性提高率中导致不同的结果。因此，在本发明中，关于在结构体模型中结合优化块模型，不仅约束优化块模型，也通过传递载荷而能够求得实际使用中可灵活运用的最优形状。

通过后述的实施例详细说明该方面。

接下来，基于图12所示的流程图说明使用上述那样构成的形状优化解析装置1实际执行解析时的处理流程。此外，关于以下说明的处理，操作者通过输入装置5对PC进行指示、由此PC中的运算处理部11的各功能执行处理。

操作者通过输入装置5指示读取结构体模型13的文件，由此，从存储装置7读取结构体模型13并显示于显示装置3(S1)。

操作者在所显示的结构体模型13中，设定成为优化处理的对象的设计空间25。具体地说，在结构体模型13中指定成为设计空间25的部位的坐标，进行删除该部位的要素的指示。通过执行该指示，设计空间设定部15进行删除该部位的要素的处理，从而设定设计空间25(S3)。

当设定好设计空间25后，操作者对优化块模型生成部17指示生成可进入设计空间25的大小的优化块模型27。

作为指示，包含以设计空间25中的哪个面为基准来生成优化块模型27的指示。例如，在生成图4所示的矩形状的优化块模型27那样的情况下，当赋予以位于车身侧面的矩形面为基准来生成优化块模型27的指示时，优化块模型生成部17将上述矩形面沿车宽方向拉伸，由此生成网格化的优化块模型27(S5)。

当生成优化块模型27后，操作者对优化块模型27与结构体模型13的结合进行指示。指示中包含作为结合要素而使用刚体要素、板要素和梁要素中的哪一个要素。

处理部19接受指示，进行优化块模型27与结构体的结合(S7)。

当结合处理结束后，操作者输入解析条件(S9)。作为解析条件，如上所述，是结构体的约束位置、施加载荷的位置、材料体积率、使刚性最大、使位移最小、使应力最小等。当解析条件的输入结束后，指示执行解析。

优化解析部23接受指示而进行优化解析的计算(S11)。通过优化计算而将优化块模型27中的必要要素的余留状态显示到显示部上(S13)。

操作者制成由优化计算得到的形状模型，并基于该模型且通过其他结构解析计算来进行刚性确认。

如以上那样，在本实施方式中，对成为优化的对象的部位在结构体模型中设定设计空间25，并在所设定的设计空间25中生成优化块模型27，将该优化块模型27与结构体模型结合来进行解析处理，因此，能够从优化块模型27与结构体模型的结合部29向优化块模型27妥当地进行载荷传递，而高精度地计算出最优形状。

由此，能够实现例如车身结构的优化，能够提高刚性、碰撞特性，能够在将刚性、碰撞性能保持于规定值的同时实现轻量化。

此外，在上述的说明中，作为构成优化块模型27的立体要素，列举图5所示那样的六面体为例，作为其他立体要素，说明了优选由五面体以上八面体以下且具有至少一组相互平行的两个面的立体要素构成的内容。

但是，本发明作为构成优化块模型27的立体要素而不排除使用图13所示那样的四面体的情况。不过，在使用四面体要素的情况下，虽然能够以仅生成设计空间25的外形而内部自动填埋的方式实现模型生成，但由于作为立体要素的形状而由三角形构成的三个面的顶端在相邻的部位具有尖角，所以存在难以反映于薄板的结构体的问题。

图14示出对图13所示的优化块模型27执行解析处理得到的结果。从图14可知，在作为最优形状而余留的形状中，凹凸剧烈，难以反映于薄板的形状，与图8的六面体的情况相比较，在中央部盖形状(原横梁)消失。

[实施方式2]

本实施方式涉及优化块模型生成部17的其他方式，在与构成结构体模型13的平面要素或立体要素之间的结合部29上配置节点，作为构成优化块模型27的立体要素而使用六面体立体要素，并且以沿着包含配置于上述结合部29的节点的平面的方式堆积立体要素，从而进行优化块模型生成。

以下，参照附图具体进行说明。

图15示出对表示车身的结构体模型13的后部的一部分设定了设计空间25的状态。如图15所示，在该例中，在由平面要素构成的结构体模型13与优化块模型27的立体要素的结合位置存在不与基准轴面平行的部分。本实施方式适用于这样的情况。

如图16所示，优化块模型生成部17在车身的侧面中，以直线连结存在于删除了结构体模型13的部位上的节点，并以板要素生成成为用于制作优化块模型27的基准的基准面33。当生成基准面33后，将该基准面33沿车宽方向以通过节点共有而一体化的方式拉伸，从而生成优化块模型27。

图17、图18示出生成优化块模型27后的状态。

像这样，通过生成基准面33，并使用该基准面33生成优化块模型27，而具有倾斜部位等变为平滑直线的效果。由此，优化块模型27与结构体模型13(车身)的结合状态变得平滑，其结果为，能够得到准确地传递载荷的效果。

作为比较例，图19、图20示出与实施方式1同样地，事前不生成基准面33地生成优化块模型27的例子。在图19、图20所示的例子中，与图17相比可知在倾斜部上形成有层差35而不平滑。

根据本实施方式，即使在优化块模型27的形状具有斜面这样的情况下，与结构体模型13(车身)的结合状态也变得平滑，其结果为，能够准确地传递载荷。

[实施方式3]

关于实施方式1、2所示的优化块模型27的基于优化块生成部的生成，示出了以单体形成优化块模型27的例子，但优化块模型生成部17也可以使优化块模型27由通过立体要素组成的多个块构成，并且使用刚体要素、梁要素或平面要素将该多个块连结而生成优化块模型27。

以下，具体进行说明。

图21、图22是本实施方式的说明图，是使用实施方式2所示的生成基准面33的方法并且通过多个块来生成优化块模型27的例子。

首先，生成与设计空间25独立的多个基准面33a、33b(参照图21)，首先将上部的三角形的基准面33a沿车辆的前后方向拉伸而生成三角柱部分的上部块27a(参照图22的(a))，将三角柱的下方的基准面33b沿车宽方向拉伸而生成下部块27b(参照图22的(b))，将所生成的块彼此和车身通过结合部29而结合(参照图22的(c))。

通过将优化块模型27分割成多个块而生成，即使在不是长方体这样的简单形状而是由例如复杂形状的块或包含斜面的块等构成的设计空间25中也能够生成优化块模型27。

另外，通过将优化块模型27分割成多个块而生成，能够将优化块模型27以平滑的面形成，能够使与结构体模型13的接合变得平滑，能够准确地进行载荷传递。

此外，上部块27a和下部块27b中的哪一方在先生成均可，另外，块彼此的结合和与车身的结合，哪一方在先均可。

此外，由于优化的基本在于将共有节点的空间作为对象，所以块结合优选结合面积为20％以下。

实施例

使用生成了通过基于图4～图6所示的优化块模型27的解析得到的最优形状的车身，进行确认刚性提高率的解析。

最优形状的求得条件为下述三个。

.作为立体要素使用六面体为一个块的情况(发明例1)，

.作为立体要素对使用六面体的多个块进行刚体结合的情况(发明例2)，

.作为立体要素使用五面体及六面体为一个块的情况(发明例3)。

另外，比较例为下述三个。

.图9所示的不与车身连结而单独地作为立体要素而使用四面体(比较例4)，

.同样单独(不与车身连结)地作为立体要素而使用四面体及五面体(比较例5)，

.同样单独(不与车身连结)地作为立体要素而对使用六面体的多个块进行刚体结合(比较例6)。

用于解析的车身的尺寸为，宽度1200mm，长度3350mm，高度1130mm，使用板厚0.8mm至2.0mm的钢板及钢材。基准重量为125kg，原形状下的扭转刚性的平均值为25.1(kN*m/deg)。

刚性解析的载荷约束条件如图7所示，以车身扭转模式进行，即约束四点(a、b、c、d)中的三点而对另外一点施加0.5kN的载荷。

表1示出条件和结果。

[表1]

如表1所示，在比较例4～6中刚性提高率几乎没有上升，与之相对，在本发明例1～3中刚性提高率(相对于图2所示的原结构体模型的刚性向上率)大幅上升。证实了通过本发明的模型的生成方法及计算方法能够恰当优化。

从该结果证实了，不通过像以往那样单独地进行形状的优化、而通过对结构体模型的一部分进行与结构体模型的连结的本发明的模型的生成方法及计算方法，能够得到恰当的最优形状。

此外，在上述例子中，作为车身材料而使用了钢基材料，但使用铝、钛、镁、玻璃、树脂、橡胶等各种材料也没有任何问题。

附图标记说明

1  形状优化解析装置

3  显示装置

5  输入装置

7  存储装置

9  作业用数据存储器

9a  数据存储区域

9b  作业区域

11  运算处理部

13  结构体模型

15  设计空间设定部

17  优化块模型

19  结合处理部

21  解析条件输入部

23  优化解析部

25  设计空间

27  优化块模型

27a  上部块

27b  下部块

29  结合部

31  约束部

33  基准面

33a  基准面

33b  基准面

35  层差

Claims (13)

1.一种形状优化解析方法，对使用平面要素或立体要素构成结构体模型的一部分进行优化，具有以下步骤：

设计空间设定步骤，将所述结构体模型中的成为优化对象的部分设定为设计空间；

优化块模型生成步骤，在所设定的设计空间中生成由立体要素构成且进行优化解析处理的优化块模型；

结合处理步骤，将所生成的优化块模型与所述结构体模型结合；和

解析步骤，输入解析条件，并进行对所述优化块模型求得最优形状的解析。

2.如权利要求1所述的形状优化解析方法，其中，

构成所述优化块模型的立体要素，由五面体以上八面体以下且具有至少一组相互平行的两个面的立体要素构成。

3.如权利要求1或2所述的形状优化解析方法，其中，

所述优化块模型生成步骤生成如下的优化块模型，该优化块模型沿着所述结构体模型中的设置有所述设计空间的周围的面、且与设计空间的具有最大面积的面平行地将立体要素细分化。

4.如权利要求1或2所述的形状优化解析方法，其中，

所述优化块模型生成步骤，在与构成结构体模型的平面要素或立体要素之间的结合部上配置节点，作为构成优化块模型的立体要素而使用六面体立体要素并且以沿着包含配置于所述结合部的节点的平面的方式堆积立体要素而进行生成。

5.如权利要求1或2所述的形状优化解析方法，其中，

所述优化块模型由通过立体要素构成的多个块体构成，该多个块体使用刚体要素、梁要素或平面要素而连结。

6.如权利要求1或2所述的形状优化解析方法，其中，

在基于数值解析的优化计算中，通过优化参数进行离散化。

7.一种形状优化解析装置，基于使用平面要素、或平面要素和立体要素构成的结构体模型的一部分的形状的数值解析而进行优化计算，其具有：

设计空间设定部，其对所述结构体模型的一部分将成为优化对象的部分设定为设计空间；

优化块模型生成部，其在所设定的设计空间中生成由立体要素构成且进行优化解析处理的优化块模型；

结合处理部，其进行将所生成的优化块模型与所述结构体模型结合的处理；

解析条件输入部，其向所述结构体模型的期望部位输入用于解析的解析条件；和

优化解析部，其基于所输入的解析条件而在所述优化块模型中执行基于数值解析的优化计算。

8.如权利要求7所述的形状优化解析装置，其中，

构成所述优化块模型的立体要素，由五面体以上八面体以下且至少具有一组相互平行的两个面的立体要素构成。

9.如权利要求7或8所述的形状优化解析装置，其中，

所述优化块模型生成部生成如下的优化块模型，该优化块模型沿着所述结构体模型中的设置有所述设计空间的周围的面、且与设计空间的具有最大面积的面平行地将立体要素细分化。

10.如权利要求7或8所述的形状优化解析装置，其中，

所述优化块模型生成部在与构成结构体模型的平面要素或立体要素之间的结合部上配置节点，作为构成优化块模型的立体要素而使用六面体立体要素并且以沿着包含配置于所述结合部的节点的平面的方式堆积立体要素而进行生成。

11.如权利要求7或8所述的形状优化解析装置，其中，

所述优化块模型生成部使所述优化块模型由通过立体要素构成的多个块构成，并且使用刚体要素、梁要素或平面要素连结该多个块而生成所述优化块模型。

12.如权利要求7或8所述的形状优化解析装置，其中，

所述优化解析部在基于数值解析的优化计算中通过优化参数进行离散化。

13.如权利要求7或8所述的形状优化解析装置，其中，

所述优化解析部进行基于拓扑优化的优化计算。