JP2006119776A - 解析作業支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
設計変更等の形状変更に追従して、解析用シェルモデルを自動作成する。
【解決手段】
解析作業支援装置１００は、物品の形状を近似したソリッドモデルに対して数値解析用の解析用シェルモデルを作成する。この解析作業支援装置は、形状変更前の雛型ソリッドモデルデータ１０２と雛型ソリッドモデルに対応する雛型シェルモデルデータ１０３とを有する。雛型ソリッドモデルと対応する雛型シェルモデルとの幾何的な関係の特徴を、幾何的関係特徴認識部１０５が抽出する。シェルモデル作成部１０９が、形状変更後の設計ソリッドモデルデータ１０６に幾何的関係特徴を適用して、形状変更後の解析用シェルモデルデータ１０８を作成する。
【選択図】図１

Description

本発明はＣＡＥシステムに係り、特にシェルモデル解析を利用する解析作業支援装置に関する。

薄板構造のソリッドモデルから解析用シェルモデルを作成する方法の例が、特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献１に記載の形状簡略化方法では、数値解析の対象となる形状モデルに対し、薄板状の形状部分を指示する。指示された形状に接続する面分の中から、平行な幾何的関係特徴を有する面を抽出する。抽出された面に平行でかつ距離がも短い面をペアとして特定する。特定した面のペアについて、中立面を作成する。これにより、形状を簡略化している。

特許文献２に記載の中立面モデルの生成方法では、数値解析の対象となる形状モデルに対して、２層構造の中空のメッシュモデルを生成する。このメッシュモデルの節点を、形状に基づいて設定された移動ベクトルに基づいて、対面の要素との接触を判定しながら移動させる。これにより、メッシュモデルの節点を中立面上に集めて、中立面モデルを生成している。なお、これらの文献における中立面という用語は、薄板形状の中立位置にある面のことを指す。これは、本願の解析用シェルモデルに対応する。

特開平６−２５９５０５号公報

特開２００２−２０７７７７号公報

上記従来の中立面作成方法においては、設計変更などにより形状が変化した場合であっても、同じ操作を繰り返して、ソリッドモデルから解析用シェルモデルを作成する必要がある。したがって、設計業務においては、製品形状検討のために何度も同様の解析用シェルモデル作成の操作を繰り返すので作業工程が長くなる。また、上記いずれの文献に記載の方法を用いても、自動的に作成された解析用シェルモデルが必ずしもそのままでは解析に用いることができない場合には、変更作業を繰り返す必要があり、多大な工程を要する。

設計者または解析者が、設計ソリッドモデルとは別に解析用シェルモデルを作成すると、形状変更の度に解析用シェルモデル作成作業を繰り返す必要が生じる。作成した解析用シェルモデルの形状や板厚寸法の属性を変更して、形状最適化設計やパラメータサーベイをすると、最終的な解析用シェルモデルの形状や板厚寸法の属性に基づいて、新たにソリッドモデルを作成する必要がある。

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、設計変更等の形状変更に追従して解析用シェルモデルを自動作成することにある。本発明の他の目的は、解析用シェルモデルの形状や板厚寸法の属性に基づいて、設計用ソリッドモデルを作成することにある。

上記目的を達成する本発明の特徴は、物品の形状を近似したソリッドモデルに対して数値解析用の解析用シェルモデルを作成する解析作業支援装置において、形状変更前のソリッドモデルとこのソリッドモデルに対応する解析用シェルモデルを入力する手段と、形状変更前のソリッドモデルと対応する解析用シェルモデルとの幾何的な関係の特徴を抽出し幾何的関係特徴として登録する手段と、形状変更後のソリッドモデルを入力する手段と、幾何的関係特徴を形状変更後のソリッドモデルに適用して形状変更後のシェルモデルを作成する手段とを有するものである。

そしてこの特徴において、シェルモデルを構成する面とソリッドモデルを構成する面の幾何的な関係の特徴が複数あるときは、この複数の幾何的な関係の特徴から幾何的関係特徴として登録する特徴を表示および選択可能にする手段を有するのがよく、解析用シェルモデルに付与されている板厚寸法属性を取得し、解析用シェルモデルを構成する各面を法線方向に板厚寸法値で押出したソリッドモデルを作成する手段を有するものであってもよい。

また、形状変更後のシェルモデルを構成する構成面から、形状変更後のソリッドモデルを構成する構成面を更新作成するときに段差が生じたら、段差を検出して段差がなくなるようにソリッドモデルの構成面を変更する手段を有するものでもよく、段差を検出して段差部にフィレットを挿入し段差を滑らかにする手段を有するものでもよい。

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、雛型となるソリッドモデルのデータである雛型ソリッドモデルデータと、雛型となるソリッドモデルから作成された雛型となるシェルモデルのデータである雛型シェルモデルデータと、雛型ソリッドモデルと雛型シェルモデル間との間で抽出された幾何的関係のデータである幾何的関係特徴データと、雛型ソリッドモデルを修正した設計モデルのデータである設計ソリッドモデルデータと、この設計ソリッドモデルデータに幾何的関係特徴データを適用して得られるものであって、雛型シェルモデルを修正した解析用シェルモデルのデータである解析用シェルモデルデータと、前記雛型ソリッドモデルデータと雛型シェルモデルデータとの幾何的関係特徴を抽出する幾何的関係特徴認識部と、この抽出された幾何的関係特徴を前記設計ソリッドモデルデータに適用し解析用シェルモデルを作成するシェルモデル作成部と、作成された解析用シェルモデルから更新する設計ソリッドモデルを作成する設計ソリッドモデル作成部とを有することにある。

そしてこの特徴において、幾何的関係特徴データは、雛型シェルモデルと雛型ソリッドモデルとの相対位置関係と雛型シェルモデルに付与する板厚分布と雛型シェルモデルを構成する複数の構成面間の接続関係とを有することが好ましく、幾何的関係特徴データは、雛型シェルモデルを構成する複数の構成面の少なくとも１つの面では複数個あり、設計ソリッドモデルデータに適用する幾何的関係特徴データを指定する設計ソリッドモデル指定部を有するものでもよい。また、解析用シェルモデルが設計ソリッドモデルを構成する部材の内部に位置するようにシェルモデル作成部が作成することが好ましい。

本発明によれば、雛型シェルモデルにおいて幾何的関係特徴を抽出したので、基本形状から修正したソリッドモデルであっても、容易に解析用シェルモデルを作成できる。また、解析用シェルモデルの形状や板厚寸法の属性に基づいて、設計用ソリッドモデルを作成できる。

以下、本発明に係る解析作業装置の一実施例を、図面を用いて説明する。図１は、シェルモデル解析を実行する解析作業装置のシステム構成図である。解析作業装置１００は、システム使用者がデータを入力したり、解析結果等を表示したりするキーボード、ポインティングデバイスおよびディスプレイ等を含む入出力装置１０１を有する。形状変更前のソリッドモデルは、雛型ソリッドモデルデータ１０２としてデータベースに記憶される。雛型ソリッドモデルデータ１０２に対応する形状変更前の解析用シェルモデルは、雛型シェルモデルデータ１０３としてデータベースに記憶される。その際、雛型モデル指定部１１４が雛型シェルモデルデータ１０３への記憶を指定する。

幾何的関係特徴認識部１０５は、雛型ソリッドモデル１０２と雛型シェルモデル１０３の幾何的な関係の特徴を認識し、幾何的関係特徴データ１０４としてデータベースに登録する。解析用シェルモデルを作成するために、その元となる形状変更後のソリッドモデルを、設計ソリッドモデルデータ１０６としてデータベースに記憶する。設計ソリッドモデル指定部１０７は、記憶された幾何的関係特徴データ１０４の中から、設計ソリッドモデルデータ１０６に使用してシェルモデルを作成するのに必要なデータを指定する。シェルモデル作成部１０９は、指定された幾何的関係特徴データ１０４と設計ソリッドモデルデータ１０６とを用いて、形状変更後のシェルモデルを作成し、解析用シェルモデルデータ１０８としてデータベースに登録する。

この解析用シェルモデルデータの作成過程において、幾何的関係特徴データ１０４に、雛型シェルモデルを構成する面と雛型ソリッドモデルを構成する面についての幾何的な関係の特徴が複数含まれるときは、幾何的関係特徴表示指定部１１０が幾何的な関係の特徴を表示する。それとともに、複数の幾何的関係特徴の中から登録する特徴を選択し、幾何的関係特徴データ１０４としてデータベースに登録する。

解析用シェルモデルデータ１０８が得られたので、これをソリッドモデルを作成する元となる解析用シェルモデルとして解析用シェルモデル指定部１１１が指定する。解析用シェルモデルデータ１０８には板厚寸法の属性が付与されており、この属性を用いて設計ソリッドモデル作成部１１３が設計ソリッドモデル１０６を作成し、データベースに登録する。設計ソリッドモデル１０６の作成においては、取得した板厚寸法を用いる。具体的には、解析用シェルモデルデータ１０８を構成する各面を法線方向に板厚寸法だけ押出して設計ソリッドモデル１０６を作成する。

上記は、本発明に係る解析作業装置１００の概要であるが、以下に装置各部の詳細と解析作業の詳細を説明する。図２に、雛型モデル指定部１１４がソリッドモデルを作成する際の、入出力装置１０１の画面の一例を示す。装置使用者は入出力装置１０１を用いて、操作画面上の雛型ソリッドモデルデータフィールド２０１に、雛型ソリッドモデルデータ１０２のファイル名称を入力する。また、雛型シェルモデルデータフィールド２０２に、雛型シェルモデルデータ１０３のファイル名称入力する。

実行ボタン２０３を押せば、画面に示されたものが登録され、キャンセルボタン２０４を押せば、その登録が取り消される。本実施例では、実行ボタン２０３を押すと、雛型ソリッドモデルデータフィールド２０１及び雛型シェルモデルデータフィールド２０２に入力されたファイル名称のファイルが、それぞれ雛型ソリッドモデルデータ１０２と雛型シェルモデルデータ１０３として登録される。その後、幾何的関係特徴認識部１０５が、雛型シェルモデルを構成する面と雛型ソリッドモデルを構成する面について、幾何的な関係の特徴を抽出する。キャンセルボタン２０４を押すと、雛型ソリッドモデルデータ１０２と雛型シェルモデルデータ１０３の指定が解除される。

次に、幾何的関係特徴表示指定部１１０は、雛型ソリッドモデルデータ１０２を構成する各面と雛型シェルモデルデータ１０３の各面との幾何的な関係から幾何的関係特徴データ１０４を抽出する。得られた幾何的関係特徴データ１０４には、幾何的関係特徴の種類とパラメータの２つのデータが含まれている。例えば、下記の７点の幾何的関係特徴に着目する。幾何的関係特徴はこれ以外にも選択可能であり、その目的に応じて適宜変更し得る。雛型ソリッドモデルの構成面をＢＦｎ（ｎ＝１〜雛型ソリッドモデルの構成面の数）、雛型シェルモデルの構成面をＳＦｍ（ｍ＝１〜雛型シェルモデルの構成面の数）とする。幾何的関係特徴の種類とそのパラメータは、以下のとおりである。
（１）雛型シェルモデルのｋ番目の構成面から雛型ソリッドモデルのｉ番目の構成面までの面間距離が一定である。すなわち、｜ＳＦｋ−はＢＦｉ｜＝Ｄ＝一定。パラメータは面間距離Ｄ。
（２）雛型シェルモデルのｋ番目の構成面から雛型ソリッドモデルのｉ番目の構成面までの面間距離は、面間距離の予め定めた分布Ｄｄ上にある。すなわち、｜ＳＦｋ−ＢＦｉ｜∈Ｄｄ。パラメータは、面間距離の分布Ｄｄ。
（３）雛型シェルモデルのｋ番目の構成面は、雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊの間にある。すなわち、ＢＦｉ＜ＳＦｋ＜ＢＦｊまたはＢＦｉ＞ＳＦｋ＞ＢＦｊ。パラメータはなし。
（４）雛型シェルモデルのｋ番目の構成面は、雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊ間を定倍Ｒ：１で内分する位置にある。パラメータは、面間距離の比率Ｒ。
（５）雛型シェルモデルのｋ番目の構成面は、雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊ間をＲｄ：１で内分するところにある。パラメータは、面間距離の比率Ｒｄ。
（６）雛型シェルモデルの隣り合う２つの構成面ＳＦｋ、ＳＦｌは隣接している。パラメータはなし 。
（７）雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋの板厚寸法属性は、Ｔである。パラメータは、板厚寸法属性Ｔ。

上記において、ｋ，ｌは雛型シェルモデルを構成する全構成面の数までの任意の整数であり、ｉ、ｊは雛型ソリッドモデルを構成する全構成面数までの任意の整数である。以下に、上記７つの特徴の具体的な抽出手順を説明する。

（Ａ）雛型シェルモデルを構成する面ＳＦｋと雛型ソリッドモデルを構成する面ＢＦｉの面間距離を演算し、上記（１）〜（７）項の条件に合致する幾何的関係特徴を検索する。
（Ｂ）雛型シェルモデルを構成する面ＳＦｋと、雛型ソリッドモデルを構成する隣り合う２面ＢＦｉ、ＢＦｊの面間距離とを演算し、上記（３）〜（５）項の条件に合致する幾何的関係特徴を検索する。
（Ｃ）雛型シェルモデルを構成する隣り合う２面ＳＦｋ、ＳＦｌが、隣接関係にある場合は、上記（６）項の幾何的関係特徴を幾何的関係特徴データ１０４に登録する。
（Ｄ）雛型シェルモデルを構成する面ＳＦｋに設定されている板厚寸法属性を、この面ＳＦｋに関連する雛型ソリッドモデルの面ＢＦｉまたは雛型ソリッドモデルを構成する２つの面（ＢＦｉ、ＢＦｊ）の面間距離との関係から登録する。

図３に幾何的関係特徴表示指定部１１０が、幾何的関係特徴を指定する際における入出力装置１０１の画面の一例を示す。幾何的関係特徴データ１０４から、雛型シェルモデルを構成する面と雛型ソリッドモデルを構成する面について、幾何的な関係の特徴を複数含む部分を抽出する。抽出した部分について、雛型シェルモデルを構成する面を雛型シェルモデル構成面表示フィールド３０１に、雛型ソリッドモデルを構成する面を雛型ソリッドモデル構成面表示フィールド３０２に、雛型シェルモデルを構成する面と雛型ソリッドモデルを構成する面の幾何的関係特徴の種類を幾何的関係特徴種類表示フィールド３０３に表示する。

幾何的関係特徴表示エリア３０７には、雛型シェルモデルを構成する面、および雛型ソリッドモデルを構成する面、雛型シェルモデルを構成する面と雛型ソリッドモデルを構成する面との幾何的関係特徴の種類とパラメータを表示する。図３では、ステー３１１を有するＬ字状部材３１２が斜視図で示されている。装置使用者は次表示ボタン３０４または前表示ボタン３０５を押して、幾何的関係特徴データ１０４として登録する幾何的関係特徴を選択する。選択が終了したら、決定ボタン３０６を押す。決定ボタン３０６が押されると、幾何的関係特徴表示指定部１１０は選択された幾何的関係特徴を幾何的関係特徴データ１０４としてデータベースに登録する。ここで、自動設定ボタン３０８を押すと、下記の優先順位に従って、最も優先順位の高い幾何的関係特徴が登録される。ここに示した優先順位は一例であり、優先順位は任意に変更できる。

優先順位１：上記幾何的関係特徴に示した（３）項。すなわち、雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋは、雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊ間にある。
優先順位２：上記幾何的関係特徴に示した（４）項。すなわち、雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋは、雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊをＲ：１（Ｒは定数）で内分する位置にある。
優先順位３：上記幾何的関係特徴に示した（５）項。すなわち、雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋは、雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊ間の距離をＲｄ：１で内分する位置にある。
優先順位４：上記幾何的関係特徴に示した（１）項。すなわち、雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋは、雛型ソリッドモデルのｉ番目の構成面ＢＦｉから面間距離Ｄが一定のところにある。
優先順位５：上記幾何的関係特徴に示した（２）項。すなわち、雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋと雛型ソリッドモデルのｉ番目の構成面ＢＦｉとの距離は、面間距離の予め定めた分布Ｄｄ内にある。

図４に、設計ソリッドモデル指定部１０７が、設計ソリッドモデルデータ１０６に幾何的関係特徴データ１０４を適用するときの入出力装置１０１の画面の一例を示す。装置使用者は、入出力装置１０１を用いて、操作画面上の設計ソリッドモデルデータフィールド４０１に設計ソリッドモデルデータ１０６のファイル名称を、適用幾何的関係特徴データフィールド４０２に適用する幾何的関係特徴データ１０４のファイル名称を入力する。

実行ボタン２０３を押すと、設計ソリッドモデルデータフィールド４０１と適用幾何的関係特徴データフィールド４０２に示されたファイル名称のファイルが、設計ソリッドモデルデータ１０６および幾何的関係特徴データ１０４として登録される。そして、シェルモデル作成部１０９の演算が実行される。キャンセルボタン２０４を押すと、表示されたフィルの登録が取り消される。

図４の画面で実行ボタン２０３が押されたので、シェルモデル作成部１０９の演算が実行される。シェルモデル作成部１０９では、幾何的関係特徴データ１０４を設計ソリッドモデルデータ１０６に適用して形状変更後のシェルモデルを作成しする。作成された形状変更後のシェルモデルは、解析用シェルモデルデータ１０８として登録される。詳細を、以下に示す。

（Ｅ）設計ソリッドモデルデータ１０６を構成する各面について、幾何的関係特徴データ１０４が含まれるか否かを判断する。幾何的関係特徴データ１０４が含まれていたら、含まれている幾何的関係特徴に従って、解析用シェルデータ１０８を構成する面を作成する。取り上げる幾何的関係特徴が、上記した幾何的関係特徴（１）〜（５）の場合には、次の手順を用いて作成する。
（１Ａ）幾何的関係特徴が（１）の場合：雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋと雛型ソリッドモデルのｉ番目の構成面ＢＦｉとの面間距離Ｄが一定である。雛型ソリッドもモデルのｉ番目の構成面ＢＦｉから面間距離Ｄだけ離れた位置に雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋを作成する。
（２Ａ）幾何的関係特徴が（２）の場合：雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋは雛型ソリッドモデルのｉ番目の構成面ＢＦｉから面間距離の分布Ｄｄだけ離れたところにある。雛型ソリッドモデルのｉ番目の構成面ＢＦｉから面間距離の分布Ｄｄだけ離れた位置に雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋを作成する。
（３Ａ）幾何的関係特徴が（３）の場合：雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋは、雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊ間にある。雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊ間に、雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋを作成する。
（４Ａ）幾何的関係特徴が（４）の場合：雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋは、雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊを比率Ｒ：１で内分する位置にある。雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊ間を比率Ｒ:1で内分する位置に、雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋを作成する。
（５Ａ）幾何的関係特徴が（５）の場合：雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋは、雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊ間を比率Ｒｄ：１で内分するところにある。雛型ソリッドモデルの隣り合う２つの構成面ＢＦｉ、ＢＦｊ間をＲｄ：１で内分する位置に、雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋを作成する。

（Ｆ）解析用シェルデータ１０８を構成する各面について、幾何的関係特徴データ１０４が含まれるか否かを判断する。幾何的関係特徴データ１０４が含まれているときは、含まれた幾何的関係特徴に従って、解析用シェルデータ１０８を構成する面を変更するか、属性を設定する。幾何的関係特徴認識部１０５の幾何的関係特徴が、（６）および（７）のときは、次の手順で処理する。
（６Ａ）幾何的関係特徴が（６）の場合：雛型シェルモデルの隣り合う２つの構成面ＳＦｋ、ＳＦｌが、隣接している。雛型シェルモデルの隣り合う２つの構成面ＳＦｋ、ＳＦｌを交線でトリミングし、この交線で雛型シェルモデルの隣り合う２つの構成面ＳＦｋ、ＳＦｌを結合する。
（７Ａ）幾何的関係特徴が（７）の場合：雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋの板厚寸法属性がＴである。雛型シェルモデルのｋ番目の構成面ＳＦｋの板厚寸法属性に、Ｔを設定する。

図５に、解析用シェルモデル指定部１１１が使用するシェルモデルデータを指定する際の、入出力装置１０１の画面の一例を示す。装置使用者は入出力装置１０１を用いて、操作画面上の解析用シェルモデルデータフィールド５０１に、解析用シェルモデルデータ１０８のファイル名称を入力する。実行ボタン２０２を押すと、解析用シェルモデルデータフィールド５０１に示されたファイル名称のファイルが、解析用シェルモデルデータ１０８として登録される。そして、設計ソリッドモデル作成部１１３の演算が実行される。キャンセルボタン４０３を押すと、解析用シェルモデルデータ１０８への登録が取り消される。

解析用シェルモデルデータ１０８が登録されたので、設計ソリッドモデル作成部１１３は、設計ソリッドモデルの作成を開始する。設計ソリッドモデル作成部１１３は、解析用シェルモデルデータ１０８に付与されている板厚寸法属性を取得する。解析用シェルモデルデータ１０８の各構成面を、法線方向に板厚寸法だけ押し出したソリッドモデルを作成する。この押し出したソリッドモデルを、設計ソリッドモデル１０６に登録する。例えば、以下に示す４種類の板厚寸法属性が設定されている。
（１１）１個の構成面について、１個の板厚寸法属性が設定されている。
（１２）１個の構成面について、法線方向の正方向および逆方向に、それぞれ板厚寸法属性が設定されている。すなわち、２個の板厚寸法属性が設定されている。
（１３）１個の構成面について、板厚寸法属性が一様でなく、分布的に複数設定されている。
（１４）１個の構成面について、板厚寸法属性が法線方向の正方向と逆方向の２つの方向に、一様ではなく分布的に設定されている。

上記（１１）〜（１４）の板厚寸法属性が付与された設計モデルを、各場合ごとに以下に詳述する。なお、以下の手順において、隣接するシェルモデル構成面から押出して作成したソリッドモデル構成面に段差が生じたら、段差を検出し段差がなくなるようにソリッドモデルの構成面を変更するか、段差部にフィレットを挿入し段差を滑らかにする。本実施例では、段差がなくなるようにソリッドモデルの構成面を変更する。

（１１Ａ）１個の構成面に対して、１個の板厚寸法属性が設定されているときは、各構成面に設定されている板厚寸法属性の半分の値だけ、各構成面を法線方向の正方向と逆方向に押出して、ソリッドモデルを作成する（図６（ａ）の説明図６０１参照）。
（１２Ａ）１個の構成面に対して、法線方向の正方向および逆方向に板厚寸法属性が設定されているときは、各構成面に設定された板厚寸法を用いて、各構成面を法線方向の正方向には正方向に設定された板厚寸法値だけ、逆方向には逆方向に設定された板厚寸法値だけ、緩やかな変化で押出してソリッドモデルを作成する（図６（ｂ）の説明図６０２参照）。
（１３Ａ）１個の構成面に対して、板厚寸法属性が一様ではなく分布的に複数設定されているときは、各構成面に設定されている板厚寸法属性の分布値の半分の値だけ、各構成面を法線方向の正方向と逆方向に押出してソリッドモデルを作成する（図６（ｃ）の説明図６０３参照）。
（１４Ａ）１個の構成面に対して、板厚寸法属性が一様ではなく分布的に法線方向の正方向および逆方向に設定されているときは、各構成面に設定された正逆両方向の板厚寸法属性の分布値だけ、法線方向の正方向および逆方向に緩やかな変化で押出してソリッドモデルを作成する（図６（ｄ）の説明図６０４参照）。

上記した場合分けを用いて解析用シェルモデルの形状や板厚寸法属性を変更し、形状最適化設計やパラメータサーベイを行う。その結果、最終的な解析用シェルモデルの形状や板厚寸法属性に基づいたソリッドモデルを、新たに作成することができる。

図７から図１１を用いて、具体的な構造物のソリッドモデルを作成する手順を詳述する。図７（ａ）に、形状変更前の雛型ソリッドモデル７０１を、図７（ｂ）、（ｃ）に、既にデータファイルとして存在する雛型シェルモデル７０２を示す。図８（ａ）に、形状変更後の設計ソリッドモデル８０１を、図８（ｂ）、（ｃ）に、解析用シェルモデル８０２を示す。

装置使用者は、入出力装置１０１の図２で示した操作画面において、雛型ソリッドモデル７０１のファイル名称を雛型ソリッドモデルデータフィールド２０１に、雛型シェルモデル７０２のファイル名称を雛型シェルモデルデータフィールド２０２に入力し、実行ボタン２０３を押す。幾何的関係特徴認識部１０５は、雛型ソリッドモデル７０１と雛型シェルモデル７０２の幾何的関係の特徴を認識し、幾何的関係特徴データ１０４としてデータベースに登録する。幾何的関係特徴データ１０４の具体的内容は、以下のとおりである。
（３１）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ１と雛型ソリッドモデル７０１の面ＢＦ１との距離は、２mmで一定である。
（３２）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ１と雛型ソリッドモデル７０１の面ＢＦ６との距離は、８mmで一定である。
（３３）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ１は、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ１、ＢＦ６の間にあり、この２つの面ＢＦ１、ＢＦ６との距離の比は、一定比率４:１である。
（３４）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ２は、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ２、ＢＦ３から等距離だけ離れている。
（３５）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ２は、雛型ソリッドモデル７０１の面ＢＦ２から一定距離２mmだけ離れている。
（３６）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ２は、雛型ソリッドモデル７０１の面ＢＦ３から一定距離２mmだけ離れている。
（３７）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ３は、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ４、ＢＦ５から等距離だけ離れている。
（３８）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ３から雛型ソリッドモデル７０１の面ＢＦ４までの距離は場所により異なり、雛型ソリッドモデル７０１の右端から左端への順に、１mm、１．５mm、２mmの分布になっている。
（３９）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ３から雛型ソリッドモデル７０１の面ＢＦ５までの距離は場所により異なり、雛型ソリッドモデル７０１の右端から左端への順に、１mm、１．５mm、２mmの分布になっている。
（４０）雛型シェルモデル７０２の２つの面ＳＦ１、ＳＦ２は、隣接している。
（４１）雛型シェルモデル７０２の２つの面ＳＦ１、ＳＦ３は、隣接している。
（４２）雛型シェルモデル７０２の２つの面ＳＦ２、ＳＦ３は、隣接している。
（４３）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ１の板厚寸法属性は、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ１、ＢＦ６間の距離および雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ１、ＢＦ８の間の距離との平均値である。
（４４）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ２の板厚寸法は、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ２、ＢＦ３間の距離に等しい。
（４５）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ３の板厚寸法は、この面ＳＦ３の頂点と各辺の中央部および面の中央部に設定した点で形成される３×３の点網において、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ４、ＢＦ５の対応する位置間の距離に等しい。

装置使用者は、図３に示した入出力装置１０１の操作画面３０９から、幾何的関係特徴データに登録する幾何的関係特徴を選択する。各雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ１〜ＳＦ３には、複数の選択肢がある。雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ１については、（３１）〜（３３）項が、雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ２については、（３４）、（３５）項が、雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ３については、（３６）〜（３８）項が幾何的関係特徴として登録されている。そこで、この中からいずれかを選択する。本実施例では、面ＳＦ１につていは（３１）項を、面ＳＦ２については（３４）項を、面ＳＦ３については、（３６）項を選択する。

つまり、
（５１）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ１と雛型ソリッドモデル７０１の面ＢＦ１との距離は、２mmで一定である。
（５２）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ２は、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ２、ＢＦ３から等距離だけ離れている。
（５３）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ３は、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ４、ＢＦ５から等距離だけ離れている。
（５４）雛型シェルモデル７０２の２つの面ＳＦ１、ＳＦ２は、隣接している。
（５５）雛型シェルモデル７０２の２つの面ＳＦ１、ＳＦ３は、隣接している。
（５６）雛型シェルモデル７０２の２つの面ＳＦ２、ＳＦ３は、隣接している。
（５７）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ１の板厚寸法は、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ１、ＢＦ６間の距離および雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ１、ＢＦ８の間の距離との平均値である。
（５８）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ２の板厚寸法は、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ２、ＢＦ３間の距離に等しい。
（５９）雛型シェルモデル７０２の面ＳＦ３の板厚寸法は、３×３の点網において、雛型ソリッドモデル７０１の２つの面ＢＦ４、ＢＦ５の対応する位置間の距離に等しい。

装置使用者は、入出力装置１０１の図４に示した操作画面から、設計ソリッドモデル８０１の名称を設計ソリッドモデルデータフィールド４０１に、先に作成した幾何的関係特徴データのファイル名称を適用幾何的関係特徴データフィールド４０２に指定する。シェルモデル作成部１０９は、図８に示した解析用シェルモデル８０２を作成する。解析用シェルモデル８０２は、幾何的関係特徴データに従って作成されている。

すなわち、解析用シェルモデル８０２は、以下の（６１）項から（６９）項に示す特徴を有する。雛型シェルモデル７０２の構成面に対応する解析シェルモデル８０２の構成面および雛型ソリッドモデル７０１に対応する設計ソリッドモデル８０１には、添え字ａを付している。
（６１）解析用シェルモデル８０２の構成面ＳＦ１ａから設計ソリッドモデル８０１の構成面ＢＦ１ａまでは、一定距離２mmである。
（６２）解析用シェルモデル８０２の構成面ＳＦ２ａは、設計ソリッドモデル８０１の２つの構成面ＢＦ２ａ、ＢＦ３ａまで等距離の位置にある。
（６３）解析用シェルモデル８０２の構成面ＳＦ３ａは、設計ソリッドモデル８０１の２つの構成面ＢＦ４ａ、ＢＦ３５まで等距離の位置にある。 。
（６４）解析用シェルモデル８０２の２つの構成面ＳＦ１ａ、ＳＦ２ａは、隣接している。
（６５）解析用シェルモデル８０２の２つの構成面ＳＦ１ａ、ＳＦ３ａは、隣接している。
（６６）解析用シェルモデル８０２の２つの構成面ＳＦ２ａ、ＳＦ３ａは、隣接している。
（６７）解析用シェルモデル８０２の構成面ＳＦ１ａの板厚寸法属性は、設計ソリッドモデル８０１の２つの構成面ＢＦ１ａ、ＢＦ６ａ間の距離および設計ソリッドモデル８０１の２つの構成面ＢＦ１ａ、ＢＦ８ａ間の距離の平均値である。
（６８）解析用シェルモデル８０２の構成面ＳＦ２ａ'の板厚寸法値は、設計ソリッドモデル８０１の２つの構成面ＢＦ２ａ、ＢＦ３ａ間の距離に等しい。
（６９）解析用シェルモデル８０２の構成面ＳＦ３ａの板厚寸法属性は、この構成面ＳＦ３ａに設定した３×３の点網における、設計ソリッドモデル８０１の２つの面ＢＦ４ａ、ＢＦ５ａに設定した対応位置間の距離に等しい。

図９に、解析用シェルモデル９０１から設計用ソリッドモデル９０２を作成する例を示す。解析用シェルモデル９０１は、５個の面部材９１１〜９１５を有し、各面部材９１１〜９１５は、図示されたように１個の板厚寸法属性を有する。装置使用者は、入出力装置１０１の図５に示した操作画面から、解析用シェルモデルデータフィールド５０１に解析用シェルモデル９０１のファイル名称を指定する。設計ソリッドモデル作成部１１３は、設計用ソリッドモデル９０２を作成する。その際、解析用シェルモデル９０１の各面部材９１１〜９１５に設定された板厚寸法属性の半分の値だけ、各面９１１〜９１５の法線方向の正方向と逆方向に各面９１１〜９１５をそれぞれ押出して、ソリッドモデル９０２を作成する。

解析用シェルモデルから設計用シェルモデルを作成する他の例を、図１０を用いて説明する。解析用シェルモデル１００１は、図９に示したものと同一であるが、板厚寸法属性が異なっている。すなわち、解析用シェルモデル１００１は、５個の面部材１０１１〜１０１５を有しており、各面部材１０１１〜１０１５では、法線方向の正方向と逆方向とに、板厚寸法属性が設定されている。そこで、各面部材１０１１〜１０１５を、設定された板厚寸法だけ、法線方向の正方向および逆方向に緩やかに厚さを変化させて押出し、ソリッドモデル１００２を作成する。

解析用シェルモデルから設計用シェルモデルを作成するさらに他の例を、図１１を用いて説明する。解析用シェルモデル１１０１は、水平面部材１１１１と垂直面部材１１１２とを有している。いずれの面部材１１１１、１１１２も、面部材１１１、１１１２を構成する辺１１２１〜１１２７上および面内の数点で、板厚寸法が設定されている。すなわち、解析用シェルモデル１１０１では、板厚寸法属性が分布的に設定されている。この設定された板厚の半分だけ、解析用シェルモデル１１０１の面部材１１１１、１１１２の対応する部分を、面部材１１１１、１１１２の法線方向の正方向と逆方向に押出す。そして設定された点以外の部分では滑らかな曲面を形成するようにして、ソリッドモデルを作成する。

本実施例によれば、幾何的関係特徴データ１０４さえ作成すれば、形状変更後のソリッドモデル８０１から解析用シェルモデル８０２を作成する場合にも、幾何的関係特徴データ１０４に基づいて解析用シェルモデルデータ１０８を作成することができる。すなわち、上記（６１）〜（６９）項に示したような解析用シェルモデル８０２の幾何的関係特徴を利用して、解析用シェルモデル８０２を作成できる。

なお上記実施例では、雛型ソリッドモデルの２つの構成面ＢＦｉ，ＢＦｊおよび雛型シェルモデルの２つの構成面ＳＦｋ，ＳＦｌを隣り合うと記載したが、これは物理的に必ずしも隣り合うものを意味するものではなく、各構成面に付した番号が隣り合うものを指している。また添え字ｋ、ｌ、ｉ、ｊ等は、構成面数の範囲内で任意の値である。

上記実施例において、雛型も出る指定部および幾何的関係特徴認識部、幾何的関係特徴表示指定部、設計ソリッドモデル指定部、シェルモデル作成部、設計モデル作成部、解析用モデル指定部は、計算機本体の演算手段であってもよく、プログラムであってもよい。またプログラムは予め計算機に記憶されていてもよいし、フロッピディスク等の媒体に記憶されていてもよい。さらに、各データを格納するデータベースは、計算機本体に付設された記憶手段や、フロッピディスク等の媒体に形成されていてもよい。

本発明に係る解析作業装置の一実施例のシステム構成図である。 図１に示した解析作業装置が有する入出力装置の操作画面例である。 図１に示した解析作業装置が有する入出力装置の操作画面例である。 図１に示した解析作業装置が有する入出力装置の操作画面例である。 図１に示した解析作業装置が有する入出力装置の操作画面例である。 設計ソリッドモデルを説明する図である。 雛型ソリッドモデルと雛型シェルモデルの斜視図である。 設計ソリッドモデルと解析用シェルモデルの斜視図である。 解析用シェルモデルと設計ソリッドモデルの斜視図である。 解析用シェルモデルと設計ソリッドモデルの斜視図である。 解析用シェルモデルと設計ソリッドモデルの斜視図である。

符号の説明

１００…解析作業装置、１０１…入出力装置、１０２…形状モデルデータ、１０３…形状モデルデータ入力部、１０４…幾何的関係特徴データ、１０５…幾何的関係特徴認識部、１０６…設計ソリッドモデルデータ、１０７…設計ソリッドモデル指定部、１０８…解析用シェルモデルデータ、１０９…シェルモデル作成部、１１０…幾何的関係特徴表示支持部、１１１…解析用シェルモデル指定部、１１３…設計ソリッドモデル作成部、７０１…雛型ソリッドモデル、７０２…雛型シェルモデル、８０１…設計ソリッドモデル、８０２…解析用シェルモデル、９０１…解析用シェルモデル、９０２…設計ソリッドモデル、１００１…解析用シェルモデル、１００２…設計ソリッドモデル、１１０１…解析用シェルモデル、１１０２…設計ソリッドモデル、ＳＦ１〜ＳＦ３…雛型シェルモデルの（構成）面、ＢＦ１〜ＢＦ８…雛型ソリッドモデルの（構成）面、ＳＦ１ａ〜ＳＦ３ａ…解析用シェルモデルの（構成）面、ＢＦ１ａ〜ＢＦ１ａ…設計ソリッドモデルの（構成）面。

Claims (9)

1. 物品の形状を近似したソリッドモデルに対して数値解析用の解析用シェルモデルを作成する解析作業支援装置において、形状変更前のソリッドモデルとこのソリッドモデルに対応する解析用シェルモデルを入力する手段と、前記形状変更前のソリッドモデルと対応する前記解析用シェルモデルとの幾何的な関係の特徴を抽出し幾何的関係特徴として登録する手段と、形状変更後のソリッドモデルを入力する手段と、幾何的関係特徴を前記形状変更後のソリッドモデルに適用して形状変更後のシェルモデルを作成する手段とを有することを特徴とする解析作業支援装置。
2. シェルモデルを構成する面とソリッドモデルを構成する面の幾何的な関係の特徴が複数あるときは、この複数の幾何的な関係の特徴から幾何的関係特徴として登録する特徴を表示および選択可能にする手段を有することを特徴とする請求項１に記載の解析作業支援装置。
3. 解析用シェルモデルに付与されている板厚寸法属性を取得し、解析用シェルモデルを構成する各面を法線方向に板厚寸法値で押出したソリッドモデルを作成する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の解析作業支援装置。
4. 形状変更後のシェルモデルを構成する構成面から、形状変更後のソリッドモデルを構成する構成面を更新作成するときに段差が生じたら、段差を検出して段差がなくなるようにソリッドモデルの構成面を変更する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の解析作業支援装置。
5. 形状変更後のシェルモデルを構成する構成面から、形状変更後のソリッドモデルを構成する構成面を更新作成するときに段差が生じたら、段差を検出して段差部にフィレットを挿入し段差を滑らかにする手段を有することを特徴とする請求項３に記載の解析作業支援装置。
6. 雛型となるソリッドモデルのデータである雛型ソリッドモデルデータと、雛型となるソリッドモデルから作成された雛型となるシェルモデルのデータである雛型シェルモデルデータと、雛型ソリッドモデルと雛型シェルモデル間との間で抽出された幾何的関係のデータである幾何的関係特徴データと、雛型ソリッドモデルを修正した設計モデルのデータである設計ソリッドモデルデータと、この設計ソリッドモデルデータに幾何的関係特徴データを適用して得られるものであって、雛型シェルモデルを修正した解析用シェルモデルのデータである解析用シェルモデルデータと、前記雛型ソリッドモデルデータと雛型シェルモデルデータとの幾何的関係特徴を抽出する幾何的関係特徴認識部と、この抽出された幾何的関係特徴を前記設計ソリッドモデルデータに適用し解析用シェルモデルを作成するシェルモデル作成部と、作成された解析用シェルモデルから更新する設計ソリッドモデルを作成する設計ソリッドモデル作成部とを有することを特徴とする解析支援装置。
7. 前記幾何的関係特徴データは、雛型シェルモデルと雛型ソリッドモデルとの相対位置関係と雛型シェルモデルに付与する板厚分布と雛型シェルモデルを構成する複数の構成面間の接続関係とを有することを特徴とする請求項６に記載の解析支援装置。
8. 前記幾何的関係特徴データは、雛型シェルモデルを構成する複数の構成面の少なくとも１つの面では複数個あり、設計ソリッドモデルデータに適用する幾何的関係特徴データを指定する設計ソリッドモデル指定部を有することを特徴とする請求項６に記載の解析支援装置。
9. 解析用シェルモデルが設計ソリッドモデルを構成する部材の内部に位置するようにシェルモデル作成部が作成することを特徴とする請求項６に記載の解析支援装置。

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