JP2002163306A - 数値解析プログラム，数値解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体，数値解析システム並びに数値解析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】解析モデルの作成及び変更を容易にする。 【解決手段】物体の形状を表わすマスターモデルを作成
すると共に（Ｓ１）、マスターモデルにおける荷重印加
領域を特定する荷重領域データを作成する（Ｓ２）。そ
して、荷重領域データにより特定される荷重印加領域に
対して、どのような外部荷重を印加させるかを記述した
荷重属性を設定する（Ｓ３）。その後、マスターモデル
に対して荷重領域データ及び荷重属性が付加され解析モ
デルが生成され（Ｓ４）、生成された解析モデルに基づ
いて、構造解析，熱伝導シミュレーション等の数値解析
が実行される（Ｓ５）。このようにすれば、解析モデル
は、マスターモデルの編集を一切伴わずに生成されるた
め、解析モデルを容易に作成することができる。また、
荷重印加領域を変更する場合、荷重領域データのみを再
編集すればよいので、解析モデルの変更を容易に行なう
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ援用
による数値解析において、特に、解析モデルの作成及び
変更を容易にする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、理工学分野の諸問題を数値的
に解析する数値解析手法として、差分法（ＦＤＭ：Fini
te Difference Method），有限要素法（ＦＥＭ：Finite
Element Method），境界要素法（ＢＥＭ：Boundary El
ement Method）等が公知である。

【０００３】コンピュータ援用による数値解析において
は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）等を用いて作成
されたマスターモデルに対して、荷重が印加される領域
（以下「荷重印加領域」という）を設定した解析モデル
を作成する必要がある。解析モデルは、マスターモデル
に対して、荷重印加領域を画定する稜線を直接付加する
ことで作成される。このような解析モデルの作成は、通
常、数値解析ソフトウエアよりもＣＡＤ上で行なう方が
操作性などの面から優れているので、ＣＡＤ上で単純な
形状編集の一環として行なわれることが多い。そして、
数値解析ソフトウエア上で荷重印加領域に対する荷重属
性が設定され、構造解析，熱伝導シミュレーション等の
数値解析が実行される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、数値解
析のためだけにマスターモデルを直接編集すると、仕上
げ記号等が付されたマスターモデルが変更されることと
なり、マスターモデルとして取り扱うことが難しくなる
という問題点があった。また、荷重印加領域を変更する
には、マスターモデルをＣＡＤ上で再度編集しなければ
ならず、解析モデルの変更が容易でなかった。

【０００５】ところで、このような問題を解決するため
に、マスターモデルをコピーしたコピーモデルを利用す
ることも考えられる。しかし、この場合には、マスター
モデルとコピーモデルとの連携管理が必要となり、運用
上の問題が発生し易くなるという問題点も指摘されてい
る。そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑
み、マスターモデルとは別に、荷重印加領域を設定した
荷重領域データを併用することで、解析モデルの作成及
び変更を容易にした数値解析技術を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
数値解析技術では、物体の形状を表わすマスターモデル
を作成すると共に、マスターモデルにおける荷重印加領
域を特定する荷重領域データを作成し、マスターモデル
に対して荷重領域データを付加した解析モデルを生成す
ることを特徴とする。

【０００７】かかる構成によれば、解析モデルは、マス
ターモデルの編集を一切伴わずに、マスターモデルに対
して論理的に別体の荷重領域データを付加することで生
成される。このため、マスターモデルの取り扱いが容易
になり、解析モデルが容易に作成される。また、荷重印
加領域を変更する場合、荷重領域データのみを再編集す
ればよいので、解析モデルの変更が容易に行なわれる。

【０００８】ここで、荷重領域データにより特定される
荷重印加領域に対して荷重属性を設定し、荷重属性を付
加した解析モデルを生成するようにしてもよい。かかる
構成によれば、マスターモデルに対して、荷重領域デー
タ及び荷重属性が付加された解析モデルが生成される。
このため、数値解析を実行する際、従来技術のように、
荷重印加領域における荷重属性を設定する必要はなく、
数値解析に際しての操作が簡易化される。

【０００９】また、荷重印加領域は、任意形状面をマス
ターモデルに投影して設定されるようにしてもよい。こ
の場合、マスターモデルに対する任意形状面の投影方向
は、ベクトルにより指定されることが望ましい。かかる
構成によれば、荷重印加領域は、任意形状面をマスター
モデルに投影して設定される。このため、マスターモデ
ルが複雑な形状からなる場合、その外形形状に倣った複
雑な荷重印加領域を設定する必要はなく、荷重領域デー
タ作成に要する労力及び作業時間が低減される。また、
ベクトルによりマスターモデルに対する任意形状面の投
影方向を指定するようにすれば、投影方向を特定するベ
クトルを変更するだけで、荷重印加領域を変更すること
が可能となり、操作性が向上する。この場合、ユーザに
対して多様な操作手法を提供することにもなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１は、本発明に係る数値解析シス
テムの機能ブロック図を示す。なお、数値解析システム
は、少なくとも、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリとを
備えたコンピュータ上に構築され、メモリにロードされ
たプログラムによりソフトウエア的に実現される。

【００１１】数値解析システムは、マスターモデル作成
部１０と、荷重領域データ作成部２０と、荷重属性設定
部３０と、解析モデル生成部４０と、数値解析部５０
と、を含んで構成される。マスターモデル作成部１０で
は、数値解析対象たる物体の形状を表わす３次元ＣＡＤ
データ（マスターモデル）が作成される。即ち、マスタ
ーモデル作成部１０は、一般的な３次元ＣＡＤとしての
機能を有し、ユーザの入力操作に応じて、少なくとも、
数値解析対象たる物体の形状データを作成する。なお、
マスターモデル作成部１０は、マスターモデル作成機
能，マスターモデル作成手段及びマスターモデル作成工
程として作用する。

【００１２】荷重領域データ作成部２０では、マスター
モデルにおける荷重印加領域を特定する荷重領域データ
が作成される。即ち、物体に関する数値解析を行なう場
合、外部荷重（外力，温度など）が印加される領域を設
定する必要があるので、荷重印加領域を特定する荷重領
域データが作成される。ここで、荷重領域データは、マ
スターモデルとは論理的に別体のデータとして作成され
る。なお、荷重領域データ作成部２０は、荷重領域デー
タ作成機能，荷重領域データ作成手段及び荷重領域デー
タ作成工程として作用する。

【００１３】荷重属性設定部３０では、荷重領域データ
により特定される荷重印加領域に対して、どのような外
部荷重を印加させるかを記述した荷重属性が設定され
る。荷重属性とは、図２に示すように、外部荷重が外力
の場合、荷重タイプ，荷重値，方向ベクトル，コメント
文字列等、外部荷重が温度の場合、温度，コメント文字
列等のことをいう。ここで、荷重属性は、後述する数値
解析部５０が認識可能な属性とする必要がある。なお、
荷重属性設定部３０は、荷重属性設定機能，荷重属性設
定手段及び荷重属性設定工程として作用する。

【００１４】解析モデル生成部４０では、マスターモデ
ル作成部１０により作成されたマスターモデルに対して
荷重領域データ及び荷重属性が付加され、数値解析部５
０に入力される解析モデルが生成される。なお、解析モ
デル生成部４０は、解析モデル生成機能，解析モデル生
成手段及び解析モデル生成工程として作用する。数値解
析部５０では、数値解析手法たる差分法（ＦＤＭ），有
限要素法（ＦＥＭ），境界要素法（ＢＥＭ）により、入
力された解析モデルに対する構造解析，熱伝導シミュレ
ーション等の数値解析が実行される。数値解析結果は、
図示しないＣＲＴ（Cathode Ray Tube），ＬＣＤ（Liqu
id Crystal Display）等のディスプレイ装置に表示され
る。

【００１５】次に、かかる構成からなる数値解析システ
ムの作用について、図３に示すフローチャートを参照し
つつ説明する。ステップ１（図では「Ｓ１」と略記す
る。以下同様）では、マスターモデル作成部１０から提
供されるＣＡＤ機能により、図４（Ａ）に示すようなマ
スターモデル６０が作成される。ここで、例えば、設計
段階でマスターモデルが作成済みである場合を考慮し、
既存のマスターモデルを読み込めるようにしてもよい。
なお、ステップ１における処理が、マスターモデル作成
機能，マスターモデル作成手段及びマスターモデル作成
工程に該当する。

【００１６】ステップ２では、荷重領域データ作成部２
０から提供される機能により、図４（Ｂ）に示すよう
に、マスターモデル６０における荷重印加領域７０を特
定する荷重領域データが作成される。荷重印加領域７０
とは、マスターモデル６０のどの部分に荷重を印加させ
るかを特定する領域であって、マスターモデル６０の外
形形状に倣った面又は線によって表現される。ここで、
荷重印加領域７０は、その操作性に鑑み、ＣＡＤ機能と
同等な機能により設定可能にすることが望ましい。な
お、ステップ２における処理が、荷重領域データ作成機
能，荷重領域データ作成手段及び荷重領域データ作成工
程に該当する。

【００１７】ステップ３では、荷重属性設定部３０から
提供される機能により、荷重領域データにより特定され
る荷重印加領域７０に対して、どのような外部荷重を印
加させるかを記述した荷重属性が設定される。ここで、
荷重属性は、従来技術と同様に、数値解析ソフトウエア
たる数値解析部５０から提供される機能により、設定で
きるようにしてもよい。なお、ステップ３における処理
が、荷重属性設定機能，荷重属性設定手段及び荷重属性
設定工程に該当する。

【００１８】ステップ４では、解析モデル生成部４０か
ら提供される機能により、マスターモデル６０に対して
荷重領域データ及び荷重属性が付加され、図４（Ｃ）に
示すような解析モデル８０が生成される。ここで、ステ
ップ３において荷重属性が設定されていない場合には、
マスターモデル６０に対して荷重領域データのみが付加
された解析モデル８０が生成される。なお、ステップ４
の処理が、解析モデル生成機能，解析モデル生成手段及
び解析モデル生成工程に該当する。

【００１９】ステップ５では、数値解析部５０から提供
される機能により、解析モデル８０に基づいて、構造解
析，熱伝導シミュレーション等の数値解析が実行され
る。ここで、解析モデル８０に荷重属性が設定されてい
ない場合には、従来技術と同様に、数値解析部５０にお
いて荷重属性を設定しなければならない。以上説明した
ステップ１〜ステップ５の処理によれば、解析モデル８
０は、マスターモデル６０に対して、論理的に別体の荷
重領域データを付加することで生成される。即ち、解析
モデル８０は、マスターモデル６０の編集を一切伴わず
に生成される。このため、マスターモデル６０の取り扱
いが容易になり、解析モデル８０が容易に作成できる。
また、荷重印加領域７０を変更する場合、荷重領域デー
タのみを再編集すればよいので、解析モデル８０の変更
が容易になる。

【００２０】また、荷重属性設定部３０において荷重属
性が設定されていれば、マスターモデル６０に対して荷
重領域データ及び荷重属性が付加され、解析モデル８０
が生成される。このため、数値解析部５０において荷重
属性を設定する必要はなく、数値解析ソフトウエアたる
数値解析部５０における操作が簡易化される。ところ
で、荷重領域データ作成部２０において、図５に示すよ
うに、任意形状面９０をマスターモデル６０に投影する
ことで、荷重印加領域７０を設定できるようにしてもよ
い。マスターモデル６０が複雑な形状からなる場合、そ
の外形形状に倣った複雑な荷重印加領域７０を設定する
必要はなく、荷重領域データ作成に要する労力及び作業
時間を低減することができる。ここで、マスターモデル
６０への任意形状面９０の投影方向は、ベクトルにより
指定できるようにすることが望ましい。この場合、投影
方向を特定するベクトルを変更するだけで、複雑な形状
からなるマスターモデル６０に対する荷重印加領域７０
を変更することが可能となり、操作性を向上させること
ができる。また、ユーザに対して多様な操作手法を提供
することができるようにもなる。

【００２１】なお、数値解析システムは、マスタモデル
作成部１０，荷重領域データ作成部２０，荷重属性設定
部３０及び解析モデル生成部４０の機能を併せ持った３
次元ＣＡＤと、数値解析部５０の機能を持った数値解析
ソフトウエアと、から構成されるようにしてもよい。こ
の場合、３次元ＣＡＤ上で荷重属性が必ずしも設定され
ないことを考慮し、数値解析ソフトウエアにおいて荷重
属性を設定する機能を備えることが望ましい。また、解
析モデル生成部４０は、数値解析ソフトウエアに備えら
れるようにしてもよい。

【００２２】このような機能を実現するプログラムを、
例えば、磁気テープ，磁気ディスク，磁気ドラム，ＩＣ
カード，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュー
タ読取可能な記録媒体に記録しておけば、本発明に係る
数値解析プログラムを市場に流通させることができる。
そして、かかる記録媒体を取得した者は、一般的なコン
ピュータを利用して、本発明に係る数値解析システムを
容易に構築することができる。

【００２３】なお、インターネットに接続されたサーバ
上に、本発明に係る数値解析プログラムを登録させてお
けば、電気通信回線を介して、かかるプログラムをダウ
ンロードすることで、本発明に係る数値解析システムを
容易に構築することができる。

【００２４】（付記１）物体の形状を表わすマスターモ
デルを作成するマスターモデル作成機能と、前記マスタ
ーモデルにおける荷重印加領域を特定する荷重領域デー
タを作成する荷重領域データ作成機能と、前記マスター
モデル作成機能により作成されたマスターモデルに対し
て、前記荷重領域データ作成機能により作成された荷重
領域データを付加して解析モデルを生成する解析モデル
生成機能と、をコンピュータに実行させるための数値解
析プログラム。

【００２５】（付記２）前記荷重領域データにより特定
される荷重印加領域に対して、荷重属性を設定する荷重
属性設定機能を備え、前記解析モデル生成機能は、前記
荷重属性設定機能により荷重属性が設定されているとき
に、荷重属性を付加した解析モデルを生成することを特
徴とする付記１記載の数値解析プログラム。

【００２６】（付記３）前記荷重領域データ作成機能
は、任意形状面をマスターモデルに投影して荷重印加領
域を設定することを特徴とする付記１又は付記２に記載
の数値解析プログラム。

【００２７】（付記４）前記荷重領域データ作成機能
は、前記マスターモデルに対する任意形状面の投影方向
をベクトルにより指定することを特徴とする付記３記載
の数値解析プログラム。

【００２８】（付記５）物体の形状を表わすマスターモ
デルを作成するマスターモデル作成機能と、前記マスタ
ーモデルにおける荷重印加領域を特定する荷重領域デー
タを作成する荷重領域データ作成機能と、前記マスター
モデル作成機能により作成されたマスターモデルに対し
て、前記荷重領域データ作成機能により作成された荷重
領域データを付加して解析モデルを生成する解析モデル
生成機能と、をコンピュータに実行させるための数値解
析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒
体。

【００２９】（付記６）前記荷重領域データにより特定
される荷重印加領域に対して、荷重属性を設定する荷重
属性設定機能を備え、前記解析モデル生成機能は、前記
荷重属性設定機能により荷重属性が設定されているとき
に、荷重属性を付加した解析モデルを生成することを特
徴とする付記５記載の数値解析プログラムを記録したコ
ンピュータ読取可能な記録媒体。

【００３０】（付記７）前記荷重領域データ作成機能
は、任意形状面をマスターモデルに投影して荷重印加領
域を設定することを特徴とする付記５又は付記６に記載
の数値解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能
な記録媒体。

【００３１】（付記８）前記荷重領域データ作成機能
は、前記マスターモデルに対する任意形状面の投影方向
をベクトルにより指定することを特徴とする付記７記載
の数値解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能
な記録媒体。

【００３２】（付記９）物体の形状を表わすマスターモ
デルを作成するマスターモデル作成手段と、前記マスタ
ーモデルにおける荷重印加領域を特定する荷重領域デー
タを作成する荷重領域データ作成手段と、前記マスター
モデル作成手段により作成されたマスターモデルに対し
て、前記荷重領域データ作成手段により作成された荷重
領域データを付加して解析モデルを生成する解析モデル
生成手段と、を含んで構成されることを特徴とする数値
解析システム。

【００３３】（付記１０）前記荷重領域データにより特
定される荷重印加領域に対して、荷重属性を設定する荷
重属性設定手段を備え、前記解析モデル生成手段は、前
記荷重属性設定手段により荷重属性が設定されていると
きに、荷重属性を付加した解析モデルを生成することを
特徴とする付記９記載の数値解析システム。

【００３４】（付記１１）前記荷重領域データ作成手段
は、任意形状面をマスターモデルに投影して荷重印加領
域を設定することを特徴とする付記９又は付記１０に記
載の数値解析システム。

【００３５】（付記１２）前記荷重領域データ作成手段
は、前記マスターモデルに対する任意形状面の投影方向
をベクトルにより指定することを特徴とする付記１１記
載の数値解析システム。

【００３６】（付記１３）物体の形状を表わすマスター
モデルを作成するマスターモデル作成工程と、前記マス
ターモデルにおける荷重印加領域を特定する荷重領域デ
ータを作成する荷重領域データ作成工程と、前記マスタ
ーモデル作成工程により作成されたマスターモデルに対
して、前記荷重領域データ作成工程により作成された荷
重領域データを付加して解析モデルを生成する解析モデ
ル生成工程と、を有することを特徴とする数値解析方
法。

【００３７】（付記１４）前記荷重領域データにより特
定される荷重印加領域に対して、荷重属性を設定する荷
重属性設定工程を備え、前記解析モデル生成工程は、前
記荷重属性設定工程により荷重属性が設定されていると
きに、荷重属性を付加した解析モデルを生成することを
特徴とする付記１３記載の数値解析方法。

【００３８】（付記１５）前記荷重領域データ作成工程
は、任意形状面をマスターモデルに投影して荷重印加領
域を設定することを特徴とする付記１３又は付記１４に
記載の数値解析方法。

【００３９】（付記１６）前記荷重領域データ作成工程
は、前記マスターモデルに対する任意形状面の投影方向
をベクトルにより指定することを特徴とする付記１５記
載の数値解析方法。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る数値
解析技術によれば、マスターモデルの取り扱いが容易に
なり、解析モデルを容易に作成することができる。ま
た、荷重印加領域を変更する場合、荷重領域データのみ
を再編集すればよいので、解析モデルの変更を容易に行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る数値解析システムの機能ブロック
図である。

【図２】荷重属性の一例を示し、（Ａ）は荷重が外力で
あるときの属性の説明図、（Ｂ）は荷重が温度であると
きの属性の説明図である。

【図３】数値解析処理の流れを説明するフローチャート
である。

【図４】解析モデルの生成過程を示し、（Ａ）はマスタ
ーモデルの説明図、（Ｂ）は荷重印加領域の説明図、
（Ｃ）は解析モデルの説明図である。

【図５】任意形状面をマスターモデルに投影して荷重印
加領域を設定する手法の説明図である。

【符号の説明】

１０ マスターモデル作成部 ２０ 荷重領域データ作成部 ３０ 荷重属性設定部 ４０ 解析モデル生成部 ６０ マスターモデル ７０ 荷重印加領域 ８０ 解析モデル ９０ 任意形状面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体の形状を表わすマスターモデルを作成
   するマスターモデル作成機能と、 前記マスターモデルにおける荷重印加領域を特定する荷
   重領域データを作成する荷重領域データ作成機能と、 前記マスターモデル作成機能により作成されたマスター
   モデルに対して、前記荷重領域データ作成機能により作
   成された荷重領域データを付加して解析モデルを生成す
   る解析モデル生成機能と、 をコンピュータに実行させるための数値解析プログラ
   ム。
2. 【請求項２】物体の形状を表わすマスターモデルを作成
   するマスターモデル作成機能と、 前記マスターモデルにおける荷重印加領域を特定する荷
   重領域データを作成する荷重領域データ作成機能と、 前記マスターモデル作成機能により作成されたマスター
   モデルに対して、前記荷重領域データ作成機能により作
   成された荷重領域データを付加して解析モデルを生成す
   る解析モデル生成機能と、 をコンピュータに実行させるための数値解析プログラム
   を記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
3. 【請求項３】前記荷重領域データにより特定される荷重
   印加領域に対して、荷重属性を設定する荷重属性設定機
   能を備え、 前記解析モデル生成機能は、前記荷重属性設定機能によ
   り荷重属性が設定されているときに、荷重属性を付加し
   た解析モデルを生成することを特徴とする請求項２記載
   の数値解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能
   な記録媒体。
4. 【請求項４】前記荷重領域データ作成機能は、任意形状
   面をマスターモデルに投影して荷重印加領域を設定する
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の数値解
   析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒
   体。
5. 【請求項５】物体の形状を表わすマスターモデルを作成
   するマスターモデル作成手段と、 前記マスターモデルにおける荷重印加領域を特定する荷
   重領域データを作成する荷重領域データ作成手段と、 前記マスターモデル作成手段により作成されたマスター
   モデルに対して、前記荷重領域データ作成手段により作
   成された荷重領域データを付加して解析モデルを生成す
   る解析モデル生成手段と、 を含んで構成されることを特徴とする数値解析システ
   ム。
6. 【請求項６】物体の形状を表わすマスターモデルを作成
   するマスターモデル作成工程と、 前記マスターモデルにおける荷重印加領域を特定する荷
   重領域データを作成する荷重領域データ作成工程と、 前記マスターモデル作成工程により作成されたマスター
   モデルに対して、前記荷重領域データ作成工程により作
   成された荷重領域データを付加して解析モデルを生成す
   る解析モデル生成工程と、 を有することを特徴とする数値解析方法。