CN104885084A - 分析用网格数据生成方法以及分析用网格数据生成装置 - Google Patents
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Abstract
即使不进行CAD数据的形状分割，也能够容易地根据包含复杂的部分形状的更多的CAD数据生成分析用网格数据。本发明的分析用网格数据生成装置具备：存储CAD数据、模型CAD数据以及与该模型CAD数据相关联的模型网格数据的存储装置和控制装置，上述控制装置从存储在上述存储装置中的上述模型CAD数据中检索与上述CAD数据中的部分形状类似的模型CAD数据，从上述存储装置取得与检索出的上述模型CAD数据相关联的模型网格数据，计算根据上述CAD数据生成的分析用网格数据中的上述模型网格数据的应用位置，删除上述分析用网格数据中的基于上述部分形状的网格数据，在计算出的上述应用位置结合上述模型网格数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种支持根据CAD数据生成分析用网格数据的技术。
背景技术
在使用三维CAD数据的数值分析中，使用由多边形要素或多面体要素构成的网格数据对分析，对分析对象的CAD数据进行模型化的方法。尤其，在分析对象是薄板构造的情况下，变换为由三角形要素或四角形要素构成的壳网格(shell mesh)，来抑制分析相关的计算负荷。关于该技术，已知的有：提取用于构成四面体网格数据的各节点，针对要素边将两端的节点与一个节点综合，由此生成网格数据(例如，参照专利文献1)。
但是，装置使用者所要求的网格数据通常根据分析目的而变化，在专利文献1所记载的方法中需要进行网格数据的修正，因此工时变多成为问题。作为其解决对策，已知的有：利用现存的网格数据支援分析用网格数据的生成的技术(例如，参照专利文献2)。具体地说，将分析对象的CAD数据与积蓄在数据库中的现存的CAD数据的形状进行比较，形状分割为类似形状部和非类似形状部，通过将对非类似形状部生成的网格数据和应用于类似形状部的现存的网格数据结合起来，来生成分析用网格数据。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第4966898号公报
专利文献2：日本特开2007-122205号公报
发明内容
发明要解决的问题
如专利文献2那样，对分析用网格数据的生成应用现存的网格数据的技术从制作时间的缩短或质量确保的观点上看是有效的分析用网格数据生成的支援方法。但是，在专利文献2的技术中，将CAD数据作为对象进行形状分割，因此存在以下的问题，即在曲面上凸起部、棱纹突出的复杂的形状的情况下，难以确定边界，在形状分割时耗费时间。
本发明的目的在于即使不进行CAD数据的形状分割，也能够容易地根据包含复杂的部分形状的更多的CAD数据生成分析用网格数据。
解决问题的方法
本发明的代表性的一例如以下所示。即，在本发明的分析用网格数据生成装置中，其特征在于，具备：存储CAD数据、模型CAD数据以及与该模型CAD数据相关联的模型网格数据的存储装置和控制装置，上述控制装置从存储在上述存储装置中的上述模型CAD数据中检索与上述CAD数据中的部分形状类似的模型CAD数据，从上述存储装置取得与检索出的上述模型CAD数据相关联的模型网格数据，计算根据上述CAD数据生成的分析用网格数据中的上述模型网格数据的应用位置，删除上述分析用网格数据中的基于上述部分形状的网格数据，在计算出的上述应用位置结合上述模型网格数据。
发明效果
根据本发明，在使用现存的网格数据生成分析用网格数据的分析用网格数据生成装置中，不进行CAD数据的形状分割而应用现存的网格数据，由此能够容易地根据包含复杂的部分形状的更多的CAD数据生成分析用网格数据。由此，能够缩短分析用网格数据的生成时间。
附图说明
图1是表示分析用网格数据生成装置的系统结构的图。
图2是表示模型检索画面的结构图的一例的图。
图3是表示将成为分析对象的CAD数据读入到模型检索画面的例子的图。
图4是表示将分析用网格数据读入到模型检索画面的例子的图。
图5是表示对分析用CAD数据提示与模型CAD数据类似的形状部分的检索画面的例子的图。
图6是表示从CAD数据中检索与模型CAD数据类似的部分形状的例子的图。
图7是表示模型CAD数据与模型网格数据之间的关系的例子的图。
图8是表示提示模型CAD数据和模型网格数据的候补的候补选择画面的结构图的一例的图。
图9是表示提取与部分形状对应的网格数据的位置的例子的图。
图10是表示从分析用网格数据删除网格的例子的图。
图11是表示调整模型网格数据的网格的例子的图。
图12是表示调整模型网格数据的结合位置的例子的图。
图13是表示用于结合分析用网格数据与模型网格数据的例子的图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的实施例。
图1表示与分析用网格数据生成装置的结构有关的一实施方式。本实施方式的分析用网格数据生成装置可以通过普通的计算机来实现，具备输入输出装置101、未图示的CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等控制装置、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等存储装置。在存储装置存储有CAD数据输入部102、网格数据输入部103、模型CAD数据类似形状检索部104、模型网格数据取出部105、模型网格数据候补选择部106、模型网格数据应用位置计算部107、网格删除部108、模型网格数据调整部109、网格数据结合部110、网格数据输出部111、模型CAD数据登录部114、模型网格生成部115、模型网格数据登录部116等的程序、模型CAD数据112以及模型网格数据113。控制装置将上述程序加载到存储器中而执行。另外，虽然未图示，但在存储装置存储有CAD数据、根据CAD数据生成的分析用网格数据。此外，存储装置也可以是外接类型。
输入输出装置101输出装置的GUI或输入数据，由键盘、指示设备、显示器等构成。
CAD数据输入部102用于向装置输入分析对象的CAD数据。在后面使用图2和图3说明CAD数据输入部102的一例。
网格数据输入部103用于向装置输入分析用网格数据。在后面使用图4说明网格数据输入部103的一例。
模型CAD数据类似形状检索部104用于从模型CAD数据112中检索与分析对象的CAD数据中的部分形状类似的模型CAD数据。在模型CAD数据112中存在装置使用者所登录的多个模型CAD数据。对这些模型CAD数据与分析对象的CAD数据进行比较，从模型CAD数据中检索与分析对象的CAD数据中的部分形状类似的形状的模型CAD数据。在后面使用图5说明模型CAD数据类似形状检索部104的一例。
在类似形状的检索中，例如US8345042B2号公报所记载的技术那样，使用以下的方法，即根据成为分析对象的CAD数据的部分形状的特征量与模型CAD数据的形状的特征量之间的差计算类似度，将特征量的差较小的形状判断为类似。通过该类似检索，从模型CAD数据112中取得与CAD数据中的部分形状的类似度较高的形状的模型CAD数据的候补。在后面使用图6说明取得模型CAD数据的候补的一例。
模型网格数据取出部105用于从模型网格数据113取得与模型CAD数据的候补相关联的模型网格数据。在模型网格数据113中存在装置使用者登录的多个模型网格数据。根据登录在模型CAD数据112中的各个模型CAD数据生成这些模型网格数据，并与生成源的模型CAD数据关联起来进行登录。在后面使用图7说明模型网格数据与模型CAD数据的生成关系的关联。
模型网格数据候补选择部106用于从通过模型网格数据取出部105取得的模型网格数据中，选择应用于分析用网格数据的模型网格数据。在模型候补选择画面中显示模型CAD数据和模型网格数据的候补，装置使用者从这些候补中选择应用于分析用网格数据的模型网格数据。在后面使用图8说明模型网格数据的候补选择画面的一例。
模型网格数据应用位置计算部107用于计算通过模型网格数据候补选择部106所选择的模型网格数据的分析用网格数据的应用位置。模型网格数据应用位置计算部107对照通过CAD数据输入部102输入的CAD数据与通过网格数据输入部103输入的分析用网格数据的形状，来提取在应用模型网格数据的部分形状的内部存在的节点。接着，计算存在于部分形状的接合位置的节点的坐标。在后面使用图9说明计算模型网格数据的应用位置的方法的一例。
网格删除部108用于删除包含通过模型网格数据应用位置计算部107所提取的节点的部分网格。在后面使用图10说明网格的删除方法的一例。
模型网格调整部109根据模型CAD数据和CAD数据的部分形状，进行网格大小的变更或网格的追加、删除、节点的移动等上述模型网格数据的变形。在后面使用图11说明对模型网格数据进行变形的一例。
网格数据结合部110用于对分析用网格数据和模型网格数据进行结合。装置使用者能够指定模型网格数据和分析用网格数据的结合位置。对装置使用者指定的结合位置的网格进行调整使得与模型网格数据的接合节点一致，并对网格进行结合。在后面使用图12说明结合位置的指定方法的一例。另外，在后面使用图13说明分析用网格数据与模型网格数据的网格结合方法的一例。
网格数据输出部111用于向输出装置输出应用了模型网格数据的分析用网格数据的生成结果。在模型检索画面201中显示分析对象的CAD数据和分析用网格数据的生成结果。
模型CAD数据登录部114用于向模型CAD数据112新登录模型CAD数据。
模型网格生成部115用于根据向模型CAD数据112新登录的模型CAD数据生成网格。
模型网格数据登录部116用于向模型网格数据116新登录通过模型网格生成部115生成的网格数据。
接着，在图2中表示本发明的一实施方式的分析用网格数据生成装置的模型检索画面的画面结构图。模型检索画面201由CAD数据显示区域202、网格数据显示区域203、CAD数据读入按键204、网格数据读入按键205、模型类似形状检索按键206以及候补选择按键207构成。
接着，在图3中表示本发明的一实施方式的CAD数据输入部102的CAD数据读入的一例。首先，装置使用者按下CAD数据读入按键204，指定读入到装置的分析对象的CAD数据。图3是装置使用者指定了CAD数据301的一例。将装置使用者所指定的CAD数据301显示在CAD数据显示区域202中。
接着，在图4中表示一实施方式的网格数据输入部103的网格数据读入的一例。首先，装置使用者按下网格数据读入按键205，指定读入到装置的分析用网格数据。图4是装置使用者指定了网格数据401的一例。将装置使用者所指定的网格数据401显示在网格数据显示区域203中。使用专利第4966898号所示那样的网格生成技术，根据分析对象的CAD数据301制作分析用网格数据401。
接着，在图5中表示本发明的一实施方式的模型CAD数据类似形状检索部104的类似形状的显示的一例。首先，在装置使用者按下模型类似形状检索按键206时，根据模型CAD数据开始检索与分析对象的CAD数据中的部分形状类似的模型CAD数据。图5是以CAD数据501的部分形状501a为对象进行类似形状的检索的一例。可以将检索出的结果输出到输出装置。
在类似形状检索中，也可以由装置使用者选择应用模型网格数据的部分形状。在该情况下，在模型检索画面201中，指定CAD数据501的部分形状501a。
接着，在图6中表示本发明的一实施方式的模型CAD数据类似形状检索部104的类似形状检索的一例。在类似形状检索中，使用日本特开2007-280129号公报那样的技术，计算模型CAD数据与部分形状的类似度。图6是计算登录在模型CAD数据112中的模型CAD数据01～04与部分形状01的类似度的一例。通过该类似度的计算，分类为类似度较高的模型CAD数据601和类似度较低的模型CAD数据602。
接着，在图7中表示本发明的一实施方式的模型网格数据取出部105的模型网格数据的取得方法的一例。从模型网格数据113取得与由模型CAD数据类似形状检索部104检索出的类似度较高的模型CAD数据601相关联的模型网格数据701。图7是从模型网格数据113取得与模型CAD数据01相关联的模型网格数据01、与模型CAD数据02相关联的模型网格数据02、与模型CAD数据03相关联的模型网格数据03的一例。
接着，在图8中表示本发明的一实施方式的模型网格数据候补选择部106的模型候补选择画面的画面结构图。模型候补选择画面801是在按下模型检索画面201的候补选择按键207时打开的画面，由应用按键805、取消按键806以及模型显示区域807构成。
在模型候补选择画面801中显示应用于CAD数据中的部分形状的模型CAD数据和模型网格数据的候补一览。图8是作为第一候补802显示了与模型CAD数据802a相关联的模型网格数据802b的一例。同样，作为第二候补803显示与模型CAD数据803a相关联的模型网格数据803b，作为第三候补804显示与模型CAD数据804a相关联的模型网格数据804b。装置使用者从这些候补一览中选择1个应用于分析用网格数据的模型网格数据，按下应用按键805。在解除模型网格数据的指定的情况下，按下取消按键806。
接着，在图9中表示本发明的一实施方式的模型网格数据应用位置计算部107的模型网格数据应用位置的计算方法。首先，如图9(a)所示，对照分析对象的CAD数据901与分析用网格数据902的形状。如在图4的一实施例中说明的那样，根据CAD数据901生成分析用网格数据902。因此，例如使CAD数据901与分析用网格数据902的坐标基准点一致，对构成CAD数据901的点、线、面的坐标与网格数据902的节点坐标进行比较，由此能够对两个数据的形状进行对照。节点是为了表现网格而使用的代表点，保持从基准点开始的坐标值。例如，在表现四面体一次要素的情况下，能够使用4个节点来表现网格。
接着，提取存在于应用模型网格数据的部分形状的内部的节点。在节点的提取中，将从构成部分形状的面开始的距离在一定值以下的节点判定为存在于部分形状的内部的节点。图9(b)是计算从部分形状904的各面到节点的距离的一例。计算节点905与构成部分形状的面的距离906，将在一定值以下的距离的节点判定为位于部分形状904的内部的节点。
接着，提取由存在于部分形状的内部的节点构成的网格。图9(c)表示提取在图9的(b)中判定为位于部分形状904的内部的各节点为构成要素的网格的例子。其结果是，将部分网格908判定为存在于部分形状904的内部的网格。
接着，计算部分网格与分析用网格数据的接合点。图9(c)的节点909、节点910、节点911是部分网格908与分析用网格数据902的接合点。将该3个节点的坐标设为用于接合模型网格数据的分析用网格数据上的接合点。
接着，在图10中表示本发明的一实施方式的网格删除部108的网格的删除方法的一例。从分析用网格数据中删除在模型网格数据应用位置计算部107中识别出的现存的网格数据1001的各节点。通过网格的删除，成为在分析用网格数据中只剩下网格数据1002的状态。
接着，在图11中表示本发明的一实施方式的模型网格数据调整部109的模型网格数据变形的一例。图11(a)表示读入了分析用网格数据的状态，图11(b)表示通过网格删除部108删除了位于部分形状的位置的部分网格的状态。通过部分网格的删除，删除与部分形状1101对应的部分网格数据1102，成为剩下了删除对象外的网格数据1103的状态。
接着，在图11(c)中表示模型网格数据应用时的CAD数据与网格数据之间的关系。从保持模型的数据库中取得模型网格数据1104，并配置在部分形状1101的位置。在该情况下，模型网格数据1104只存在与模型CAD数据1108对应的部分网格，因此在模型网格数据1104的节点1106与结合对象的网格数据1103的节点1107之间不存在网格，成为不接合的状态。另外，模型CAD数据1108的形状与部分形状1101不同，模型网格数据1104成为从部分形状1101突出的状态。
接着，在图11(d)中表示对模型网格数据的网格进行了变形的例子。通过删除图11(c)的部分网格1105，在部分形状的内部包含网格。另外，通过向模型网格数据1104追加网格延长部1110，使模型网格数据1104的节点1106和网格数据1103的节点1107结合。
接着，在图12中表示本发明的一实施方式的网格结合部110的用于指定模型网格数据的结合位置的一例。装置使用者指定结合模型网格数据1203的分析用网格数据1202上的位置。图12(a)是指定了部分形状1201的左端的例子。模型网格数据1203被配置在装置使用者指定的部分形状的左端的位置，进行结合点的网格调整。图12(b)是在通过网格删除部108删除的现存网格的位置配置了模型网格数据1203的例子。另外，图12(c)是指定了部分形状1201的右端的例子，将模型网格数据1203配置在部分形状1202的右端。
接着，在图13中表示本发明的一实施方式的网格结合部110的由壳(shell)网格构成模型网格数据和分析用网格数据的情况下的网格的结合方法的一例。如图13(a)所示，将模型网格数据的节点1304、节点1305、节点1306接合到成为结合对象的网格数据上的节点1301、节点1302、节点1303。
首先，以模型网格数据应用位置计算部107的计算结果为基础，来决定模型网格数据的结合位置。在图13(b)的一例中，将模型网格数据的节点配置在分析用网格数据的结合面上。
接着，调整结合面的网格使得与模型网格数据的接合面上的各节点一致。其结果是，如图13(c)那样，调整成为结合对象的网格数据的各节点，在节点1307、节点1308、节点1309的位置结合网格。
以上，具体说明了本发明的一实施例，但本发明并不限于此，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。例如，上述程序既可以预先存储在存储装置中，也可以存储在计算机可利用的具有可移动性的存储介质中，经由未图示的数据读取部根据需要读出，或者，还可以从计算机可利用的通信介质即与网络连接的其他装置根据需要下载并存储在存储装置中。另外，上述程序的一部分或全部也可以通过例如用集成电路进行设计等而用硬件来实现。
根据以上说明的实施例，在使用现存的网格数据生成分析用网格数据的分析用网格数据生成装置中，不进行CAD数据的形状分割而应用现存的网格数据，由此能够容易地根据包含复杂的部分形状的更多的CAD数据生成分析用网格数据。由此，能够缩短分析用网格数据的生成时间。
符号说明
101：输入输出装置；102：CAD数据输入部；103：网格数据输入部；104：模型CAD数据类似形状检索部；105：模型网格数据取出部；106：模型网格数据候补选择部；107：模型网格数据应用位置计算部；108：网格删除部；110：网格数据结合部；111：网格数据输出部；112：模型CAD数据；113：模型网格数据；114：模型CAD数据登录部；115：模型网格生成部；116：模型网格数据登录部。
Claims (12)
1.一种分析用网格数据生成装置，其特征在于，
具备：存储CAD数据、模型CAD数据以及与该模型CAD数据相关联的模型网格数据的存储装置和控制装置，
上述控制装置从存储在上述存储装置中的上述模型CAD数据中检索与上述CAD数据中的部分形状类似的模型CAD数据，从上述存储装置取得与检索出的上述模型CAD数据相关联的模型网格数据，计算根据上述CAD数据生成的分析用网格数据中的上述模型网格数据的应用位置，删除上述分析用网格数据中的基于上述部分形状的网格数据，在计算出的上述应用位置结合上述模型网格数据。
2.根据权利要求1所述的分析用网格数据生成装置，其特征在于，
上述控制装置向输出装置输出检索出的上述模型CAD数据。
3.根据权利要求1所述的分析用网格数据生成装置，其特征在于，
上述控制装置向上述输出装置输出检索出的上述多个模型CAD数据和与该模型CAD数据相关联的上述模型网格数据，并计算经由输入装置输入的模型网格数据在上述分析用网格数据中的应用位置。
4.根据权利要求3所述的分析用网格数据生成装置，其特征在于，
上述控制装置根据上述模型CAD数据的形状和上述CAD数据中的上述部分形状，对上述模型网格数据进行变形。
5.根据权利要求4所述的分析用网格数据生成装置，其特征在于，
上述模型网格数据的变形包括网格数据的追加、网格数据的删除。
6.根据权利要求5所述的分析用网格数据生成装置，其特征在于，
能够经由上述输入装置指定根据上述CAD数据生成的分析用网格数据中的上述模型网格数据的应用位置。
7.一种分析用网格数据生成方法，其通过计算机来实施，该分析用网格数据生成方法的特征在于，
上述计算机具备用于存储CAD数据、模型CAD数据以及与该模型CAD数据相关联的模型网格数据的存储装置，
上述计算机从存储在上述存储装置中的上述模型CAD数据中检索与上述CAD数据中的部分形状类似的模型CAD数据，从上述存储装置取得与检索出的上述模型CAD数据相关联的模型网格数据，计算根据上述CAD数据生成的分析用网格数据中的上述模型网格数据的应用位置，删除上述分析用网格数据中的基于上述部分形状的网格数据，在计算出的上述应用位置结合上述模型网格数据。
8.根据权利要求7所述的分析用网格数据生成方法，其特征在于，
向输出装置输出检索出的上述模型CAD数据。
9.根据权利要求7所述的分析用网格数据生成方法，其特征在于，
向上述输出装置输出检索出的上述多个模型CAD数据和与该模型CAD数据相关联的上述模型网格数据，并计算经由输入装置输入的模型网格数据在上述分析用网格数据中的应用位置。
10.根据权利要求9所述的分析用网格数据生成方法，其特征在于，
根据上述模型CAD数据的形状和上述CAD数据中的上述部分形状，对上述模型网格数据进行变形。
11.根据权利要求10所述的分析用网格数据生成方法，其特征在于，
上述模型网格数据的变形包括网格数据的追加、网格数据的删除。
12.根据权利要求11所述的分析用网格数据生成方法，其特征在于，
能够经由上述输入装置指定根据上述CAD数据生成的分析用网格数据中的上述模型网格数据的应用位置。
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