JP2006301753A - 解析モデル作成システム - Google Patents

Abstract

【課題】既存解析モデルの変形で所望解析モデルの作成を可能とする解析モデル作成システムについて、その幾何特徴を保持したまま既存解析モデルを変形させることができるようにする。
【解決手段】解析モデル作成システムは、既存の解析モデルを利用した新たな解析モデルの作成を行えるようにされた解析モデル作成手段を備えており、その解析モデル作成手段は、既存解析モデルの外表面要素面から幾何特徴を認識する幾何特徴認識部１０３、認識した幾何特徴に対して幾何拘束を設定する幾何拘束編集部１０４、設定した幾何拘束を満たす幾何特徴の幾何値を求める幾何値計算部１０５、及び幾何値計算処理で求めた幾何値による幾何特徴に合致するように既存解析モデルにおける各節点を移動する解析モデル変形部１０６を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、計算機を用いた数値解析により対象物の物理現象を数値的に模擬するＣＡＥ（Computer Aided Engineering）に係り、特にＣＡＥにおける解析モデルの作成に関する。

製品開発工程においてＣＡＥを活用することで、開発コストの低減、設計開発期間の短縮が図られている。ＣＡＥでは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）システムで作成した形状データなどから解析モデルを作成し、その解析モデルで例えば有限要素法や境界要素法などの解析手法により、強度解析や熱解析あるいは振動解析などを行う。こうしたＣＡＥにおける解析モデルの作成は、まず形状データからのメッシュデータの作成し、そのメッシュデータにおける各メッシュにパラメータや境界条件などを設定するという作業を必要とし、解析モデルの作成に多大な作業量を要する。

このようなことから解析モデルの作成についての負担を軽減する技術が提案されている。例えば特許文献１に開示の技術では、ＣＡＤ機能とＣＡＥ機能を一つのシステムに一体化することにより、解析モデル作成についての負担を軽減できるようにしている。

また特許文献２に開示の技術では、既存の解析モデルを利用して所望の解析モデルを作成するようにしている。すなわち既存の解析モデルに対して、対応する複数の基準点を設定し、それら基準点の対応関係とその既存の解析モデルに含まれるメッシュモデル（メッシュデータ）に基づいて基準点を移動させるのに伴って既存解析モデルのメッシュモデル変形することで目的の解析モデルを作成できるようにしている。この技術は、所望の解析モデルに対して既存の解析モデルを利用できる場合であれば、メッシュデータの作成や境界条件などの設定を不要とすることができ、解析モデル作成についての負担を大幅に軽減することができる。

特開平０３−７００８３号公報 特開２００３−１０８６０９号公報

上述のようにＣＡＥには、解析モデルの作成についての作業負担の軽減という問題がある。この問題に対して、既存の解析モデルを利用して所望の解析モデルを作成できるようにする特許文献２に開示の技術は有効性が高い。すなわち特許文献２の技術は、既存の解析モデルを利用して所望の解析モデルを作成できるようにすることで、メッシュデータの作成や境界条件などの設定を不要にできるようにしており、このことにより解析モデルの作成についての作業負担を大幅に軽減することができる。

しかしこの特許文献２の技術は、基準点の移動で既存の解析モデルを変形させて所望の解析モデルを作成するようにしていることから、様々な変形パラメータに対応した所望の解析モデルを得るための基準点の設定が難しいという問題を残している。すなわち、既存解析モデルの変形に際して例えば円形の穴が楕円形の穴に変形するなど、好ましくない解析モデルが作成されてしまう場合があるなどの問題である。またこの技術は、既存解析モデルから所望の解析モデルを作成するに際して、リブや穴などを追加したり削除したりするといった大幅な形状変形を既存解析モデルに加える必要のある場合に対応できないという問題も抱えている。

本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、既存解析モデルを利用した所望解析モデルの作成について、その幾何特徴を保持したまま既存解析モデルを変形させることができるようにすることを第１の目的とし、また既存解析モデルの変形で作成しようとする所望解析モデルでリブや穴などの特徴的な形状を追加したり削除したりする既存解析モデルの大幅な変形もできるようにすることを第２の目的としている。

本発明では上記第１の目的のために、既存の解析モデルを利用した新たな解析モデルの作成を行えるようにされた解析モデル作成手段を備えた解析モデル作成システムにおいて、前記解析モデル作成手段は、既存解析モデルの外表面要素面から幾何特徴を認識する幾何特徴認識部、前記幾何特徴認識部で認識した幾何特徴に対して幾何拘束を設定する幾何拘束編集部、前記幾何拘束編集部で設定した幾何拘束を満たす幾何特徴の幾何値を求める幾何値計算部、及び前記幾何値計算部で求めた幾何値による幾何特徴に合致するように前記既存解析モデルにおける各節点を移動する解析モデル変形部を備えていることを特徴としている。

また本発明では上記のような解析モデル作成システムについて、前記幾何特徴認識部で認識した幾何特徴から特徴形状を認識する特徴形状認識部、前記特徴形状認識部で認識した特徴形状対して削除する特徴形状を指定するか、もしくは新たに追加する特徴形状を指定する追加削除形状指定部、及び前記追加削除形状指定部で指定された削除や追加の対象の特徴形状と前記既存解析モデルとの集合演算を行うメッシュ集合演算部をさらに備えるものとしている。

また本発明では上記のような解析モデル作成システムについて、前記既存解析モデルの表示に際して、その既存解析モデルにおける幾何特徴を幾何特徴単位や幾何特徴種類単位で強調表示する幾何特徴強調表示部、及び前記幾何特徴の領域や種類を対話的に修正する幾何特徴修正部をさらに備えるものとしている。

また本発明では上記のような解析モデル作成システムについて、前記既存解析モデルの表示に際して、その既存解析モデルにおける特徴形状を特徴形状単位や特徴形状種類単位で強調表示する特徴形状強調表示部、及び前記特徴形状やその種類を対話的に修正する特徴形状修正部をさらに備えるものとしている。

また本発明では上記第２の目的のために、既存の解析モデルを利用した新たな解析モデルの作成を行えるようにされた解析モデル作成手段を備えた解析モデル作成システムにおいて、既存解析モデルの外表面要素面から幾何特徴を認識する幾何特徴認識部、前記幾何特徴認識部で認識した幾何特徴から特徴形状を認識する特徴形状認識部、前記特徴形状認識部で認識した特徴形状対して削除する特徴形状を指定するか、もしくは新たに追加する特徴形状を指定する追加削除形状指定部、及び前記追加削除形状指定部で指定された削除や追加の対象の特徴形状と前記既存解析モデルとの集合演算を行うメッシュ集合演算部を備えたことを特徴としている。

本発明では、既存解析モデルについてその幾何特徴を認識し、その認識した幾何特徴に対して設定した幾何拘束に基づいて既存解析モデルを変形することで新解析モデルを作成できるようにしている。このため本発明によれば、既存解析モデルを利用して解析モデルの作成するについて、その幾何特徴を保持したまま既存解析モデルを変形させて所望の解析モデルを得ることができる。

また本発明では、既存解析モデルについてその幾何特徴を認識し、その幾何特徴から認識した特徴形状について削除対象として指定するか、もしくは新たに追加する特徴形状を指定し、その指定された削除や追加の対象の特徴形状と既存解析モデルとの集合演算を行って新解析モデルを生成できるようにしている。このため本発明によれば、既存解析モデルの変形による解析モデルの作成について、例えばリブや穴などの特徴的な形状の追加や削除といった既存解析モデルの大幅な変形も容易に行えるようになる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に一実施形態による解析モデル作成システムの構成を示す。本システムは、コンピュータなどのデータ処理装置が用いられるハードウエアシステムとそれに搭載されるソフトウエアシステム（コンピュータプログラム）で構成される。ハードウエアシステムは、図示を省略してあるデータ処理装置やデータ格納装置などを含むとともに、システム使用者（ユーザ）がデータを入力したり表示したりするための入出力装置１０１を含み、その入出力装置１０１は、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイなどからなる。一方、コンピュータプログラムとして構成される解析モデル作成手段（既存解析モデルの変形による解析モデル作成手段）は、既存解析モデル入力部１０２、幾何特徴認識部１０３、幾何拘束編集部１０４、幾何値計算部１０５、解析モデル変形部１０６、特徴形状認識部１０７、追加削除形状指定部１０８、及びメッシュ集合演算部１０９を備え、さらに図２に示すように、幾何特徴強調表示部２０１、幾何特徴修正部２０２、特徴形状強調表示部２０３、及び特徴形状修正部２０４を備えている。これらの各機能部でなされる処理の概略を以下に説明する。

既存解析モデル入力部１０２は、新たに作成しようとする解析モデルの基になる既存の解析モデルを入力し、既存解析モデルデータ１１１として登録する。

幾何特徴認識部１０３は、既存解析モデルデータ１１１の外表面に対して平面、円筒面、円錐面、球面、トーラス面、自由曲面などといった幾何的な特徴をなしている要素面（外表面要素面）を認識する、つまり既存解析モデルデータ１１１の外表面を上記のような各面における幾何的な特徴で領域分けし、その領域をその幾何的な特徴による外表面要素面として認識する。また外表面要素面を認識するとともに、外表面要素面における幾何特徴の境界となる要素エッジの集合がなしている線分の幾何種類（直線、円弧、自由曲線など）を認識し、さらにこれら線分の幾何特徴の交差部の節点を幾何点として認識する。そしてこれら面、線、点の幾何特徴を幾何特徴データ１１２として登録する。

幾何拘束編集部１０４は、幾何特徴データ１１２に対して幾何拘束関係を設定し、幾何拘束データ１１３として登録する。また幾何拘束データ１１３の幾何関係の変更も可能とする。

幾何値計算部１０５は、幾何関係を変更された幾何拘束データ１１３に基づいて幾何特徴データ１１２の幾何値を計算し、幾何特徴データ１１２に登録する。

解析モデル変形部１０６は、幾何値計算部１０５で計算された幾何値による幾何特徴データ１１２に合致するように既存解析モデルデータ１１１における各節点を移動することで新解析モデルデータ１１４を生成する。

特徴形状認識部１０７は、幾何特徴データ１１２からリブ、穴、フィレットなどといった特徴形状をなしている特徴形状部分を認識し、それを特徴形状データ１１５として登録する。

追加削除形状指定部１０８は、特徴形状データ１１５に対して削除する部分、もしくは特徴形状として追加したい形状を入力し、追加削除特徴形状データ１１６として登録する。

メッシュ集合演算部１０９は、追加削除特徴形状データ１１６と既存解析モデルデータ１１１の集合演算を行って新解析モデルデータ１１４を生成する。

幾何特徴強調表示部２０１は、既存解析モデルデータ１１１を入出力装置１０１のディスプレイに表示する際に、その既存解析モデルデータ１１１における幾何特徴データ１１２を幾何特徴単位及び幾何特徴種類単位で強調表示する。

幾何特徴修正部２０２は、幾何特徴データ１１２における外表面要素面の領域及び幾何特徴種類を対話的に修正する。

特徴形状強調表示部２０３は、既存解析モデルデータ１１１を入出力装置１０１のディスプレイに表示する際に、その既存解析モデルデータ１１１における特徴形状データ１１５を特徴形状単位や特徴形状種類単位で強調表示する。

特徴形状修正部２０４は、特徴形状データ１１５における特徴形状部分及び特徴形状種類を対話的に修正する。

以上のような各機能部を有する解析モデル作成手段による解析モデル作成処理の流れを図３に示す。まず既存解析モデル入力部１０２による既存解析モデル入力処理３０１が行われる。それから順次、幾何特徴認識部１０３による幾何特徴の認識処理３０２、幾何拘束編集部１０４による幾何拘束の編集処理３０３、幾何値計算部１０５による幾何値の計算処理３０４、及び解析モデル変形部１０６による既存解析モデルの変形処理３０５が行われる。既存解析モデル変形処理３０５まで進んだら、その時点で特徴形状の追加や削除の要否をユーザに問う特徴形状の追加削除要否判定処理３０６を行い、不要とされた場合には新解析モデルの登録処理３０７に進み、既存解析モデルの変形処理３０５で得られた解析モデルデータを新解析モデルデータ１１４として登録する。一方、処理３０６で特徴形状の追加や削除を必要とされた場合には、特徴形状認識部１０７による特徴形状の認識処理３０８に移行し、それから順次、追加削除形状指定部１０８による特徴形状の追加削除形状の指定処理３０８、メッシュ集合演算部１０９によるメッシュ集合の演算処理３１０を行ってから新解析モデルの登録処理３０７に進み、メッシュ集合演算処理３１０で得られた解析モデルデータを新解析モデルデータ１１４として登録する。

以下では、上述の各機能部による処理の具体的な例について説明する。
≪既存解析モデル入力部≫
図４に、既存解析モデル入力部１０２による既存解析モデル入力処理に際して表示される操作画面の例を示す。既存解析モデル入力処理操作画面には、既存解析モデルデータフィールド４０１、実行ボタン４０２、及びキャンセルボタン４０３が設けられている。この操作画面においてユーザは、まず入出力装置１０１により既存解析モデルデータフィールド４０１に既存解析モデルデータのファイル名称を入力する。それから実行ボタン４０２を押すと、既存解析モデルデータフィールド４０１に入力されたファイル名称のファイルが既存解析モデルデータ１１１として登録される。この登録がなされると、幾何特徴認識部１０３による処理が開始される。一方、既存解析モデルデータのファイル名称を入力した後にキャンセルボタン４０３を押した場合は、その入力が解除される。

≪幾何特徴認識部≫
幾何特徴認識部１０３は、既存解析モデルデータ１１１の外表面に対して平面、円筒面、円錐面、球面、トーラス面、自由曲面などといった幾何的な特徴をなしている要素面（外表面要素面）を認識するとともに、外表面要素面における幾何特徴の境界となる要素エッジの集合がなしている線分の幾何種類（直線、円弧、自由曲線など）を認識し、さらにこれら線分の幾何特徴の交差部の節点を幾何点として認識し、これら面、線、点の幾何特徴を幾何特徴データ１１２として登録する。幾何特徴データ１１２は、面について、同一幾何特徴として認識された外表面要素面、その外表面要素面における幾何特徴の種類及びその幾何特徴のパラメータすなわち幾何値を含み、線について、認識された要素エッジと線分の幾何の種類及びその幾何特徴のパラメータを含み、点について、認識された節点とその座標値を含む。幾何特徴の種類としては以下のような例がある。

幾何特徴の種類（括弧内はパラメータ）
平面(法線ベクトル、位置)
・円筒面(軸ベクトル、軸上の点、半径)
・円錐面(軸ベクトル、頂点、頂角)
・球面(中心、半径)
・トーラス面（中心、軸ベクトル、主半径、副半径）
・自由曲面（制御点など）
・直線（始点、終点）
・円弧（中心、半径）
・自由曲線（制御点など）
・点(座標値)

幾何特徴認識の例として、図５に示す既存解析モデルデータ５０１の場合は以下のようになされる。なお図５の（ｂ）は（a）の状態を逆方向の視点から見た図である。また既存解析モデルデータ５０１の原点はＮ１の位置にあるものとする。
EF1〜9：平面：法線(0,-1,0)、位置(0)
EF19〜36：平面：法線(0,0,1)、位置(10)
EF37〜45：平面：法線(0,1,0)、位置(10)
EF46〜63：平面：法線(0,0,-1)、位置(0)
EF64〜78：平面：法線(-1,0,0)、位置(0)
EF10〜18：円筒面：軸(0,0,1)、軸上の点(10,5,0)、半径(5)
EE1〜3：直線：始点(0,0,0)、終点(10,0,0)
EE4〜6：直線：始点(10,0,0)、終点(10,0,10)
EE7〜9：直線：始点(10,0,10)、終点(0,0,10)
EE10〜12：直線：始点(0,0,10)、終点(0,0,0)
EE13〜17：直線：始点(0,0,10)、終点(0,10,10)
EE18〜20：直線：始点(0,10,10)、終点(10,10,10)
EE27〜29：直線：始点(10,10,10)、終点(10,10,0)
EE30〜32：直線：始点(10,10,0)、終点(0,10,0)
EE33〜35：直線：始点(0,10,0)、終点(0,10,10)
EE36〜40：直線：始点(0,10,0)、終点(0,0,0)
EE21〜23：円弧：中心(10,5,10)、半径(5)
EE24〜26：円弧：中心(10,5,0)、半径(5)
N1：点：座標値(0,0,0)
N2：点：座標値(10,0,0)
N3：点：座標値(10,10,0)
N4：点：座標値(0,10,0)
N5：点：座標値(0,0,10)
N6：点：座標値(10,0,10)
N7：点：座標値(10,10,10)
N8：点：座標値(0,10,10)

≪幾何拘束編集部≫
幾何拘束編集部１０４は、幾何特徴データ１１２に対して幾何拘束関係を設定し、それを幾何拘束データ１１３として登録し、また幾何拘束データ１１３の幾何関係を変更する。幾何拘束データ１１３には、幾何拘束の対象となる幾何特徴、幾何拘束の種類、及び幾何拘束パラメータが登録される。こうした幾何拘束としては以下のような例がある。

幾何拘束の種類
・距離寸法：２面(線)の距離
・角度寸法：２面(線)の角度
・径寸法：円筒面、球面、トーラス面、円弧の半径もしくは直径
・平行：２面(線)が平行
・垂直：２面(線)が垂直
・一致：２面(線)が一致
・正接：２面(線)が接線連続で隣接
・固定：面(線)を固定

幾何拘束編集部１０４による幾何拘束の編集処理つまり幾何拘束の設定と変更の処理は、既存解析モデルを新解析モデルの作成のために変形する際の変形範囲を幾何拘束で定義する処理であり、一例として以下のようにして行われる。図６に示すのは、幾何拘束編集、幾何値計算、及び既存解析モデル変形の各処理を行うための操作画面の例である。この解析モデル作成操作画面には、処理対象の解析モデルを表示する解析モデル表示エリア６０１があり、また幾何拘束などの入力操作を必要とする際に表示される幾何拘束等入力欄６０２がある。入力欄６０２には、幾何拘束指定フィールド６０３、実行ボタン６０４、解析モデル変形ボタン６０５、及びキャンセルボタン６０６が設けられている。

ユーザは、まず入出力装置１０１を用いて、幾何拘束を付与する対象形状（外表面要素面など）を選択する。すると入力欄６０２が表示されるので、その幾何拘束指定フィールド６０３で幾何拘束を、例えば２つの面Ｐ１、Ｐ２の距離を１０ｍｍとして入力する。それから実行ボタン６０４を押すと、解析モデル表示エリア６０１に幾何拘束が表示される。この表示された幾何拘束をさらに変更する場合は、まず解析モデル表示エリア６０１から変更対象とする幾何拘束を選択する。それから幾何拘束入力欄６０２の表示を受けて、変更後の幾何拘束を入力する。次いで実行ボタン６０４を押すと、解析モデル表示エリア６０１の幾何拘束表示が更新される。こうして幾何拘束が確定したら、解析モデル変形ボタン６０５を押す。これを受けて幾何値計算部１０５と解析モデル変形部１０７による処理が順次実行され、それらの処理に応じて解析モデル表示エリア６０１における解析モデルの表示が更新される。

≪幾何値計算部≫
幾何値計算部１０５は、幾何拘束データ１１３に基づいて幾何特徴データ１１２の幾何値を計算し、幾何特徴データ１１２に登録する。幾何値算出処理は、一例として以下のような処理手順を含む。
処理ａ：幾何拘束データ１１３と幾何特徴データ１１２を比較し、幾何拘束を満足していない幾何拘束の対象形状を移動候補形状（幾何値計算対象形状）として設定する。
処理ｂ：移動候補形状において、固定拘束が設定されている形状を抽出し、この形状を基準形状とする。
処理ｃ：基準形状が存在しない場合は、距離寸法拘束の中間に参照面を作成し、この参照面を固定拘束する。さらに、参照面から距離寸法拘束の対象となる２つの面への距離寸法拘束として、前記距離寸法拘束の１／２の値を設定する。
処理ｄ：基準形状が存在しない場合は、移動候補形状の任意の１つを基準形状とする。
処理ｅ：幾何拘束データについて、基準形状と関係している移動候補形状を抽出し、この移動候補形状の幾何値を幾何拘束データに基づいて計算する。さらに、移動した形状に仮の固定拘束を設定する。
処理ｆ：移動できる形状がなくなるまで、処理ａ〜ｅを繰り返す。
処理ｇ：仮に固定拘束を設定した形状から固定拘束を除去する。
処理ｈ：全ての幾何拘束を満足するまで、処理ａ〜ｇを繰り返す。

≪解析モデル変形部≫
解析モデル変形部１０６は、幾何特徴データ１１２に合致するように既存解析モデルデータ１１１の各節点を移動して新解析モデルデータ１１４を作成する。こうした解析モデル変形部１０６による解析モデル変形処理は、一例として以下のような処理手順を含む。
処理ａ：幾何特徴データ１１２と既存解析モデルデータ１１１について、幾何点の幾何特徴データとその幾何点に関連している節点を比較し、ずれている場合は、その節点を幾何点に移動する。
処理ｂ：幾何特徴データ１１２と既存解析モデルデータ１１１において、幾何線の幾何特徴データとその幾何線に関連している要素エッジの節点を比較し、ずれている場合は、処理ｃを行う。
処理ｃ：上記幾何線と関連している要素エッジ群の始終点から移動対象節点へのベクトルと対象幾何線の始終点から移動後節点へのベクトルとの差が最小になるような移動後節点の座標値を求め、移動対象節点をこの移動後節点座標値の位置に移動する。
処理ｄ：幾何特徴データ１１２と既存解析モデルデータ１１１について、幾何面の幾何特徴データとその幾何面に関連している外表面要素面の節点を比較し、ずれている場合は、処理ｅを行う。
処理ｅ：上記幾何面と関連している外表面要素面の境界要素エッジから移動対象節点へのベクトルと対象幾何面の境界線から移動後節点へのベクトルとの差が最小になるような移動後節点の座標値を求め、移動対象節点をこの移動後節点座標値の位置に移動する。

≪特徴形状認識部≫
特徴形状認識部１０７は、幾何特徴データ１１２からリブ、穴、フィレットなどといった特徴形状をなしている特徴形状部分を認識し、それを特徴形状データ１１５として登録する。この特徴形状データ１１５は、同一特徴形状として認識された幾何特徴群と特徴形状の種類及びそのパラメータからなる。特徴形状の種類としては以下のような例がある。

特徴形状の種類（括弧内はパラメータ）
・リブ：(リブ厚さ)
・穴：(穴直径)
・フィレット：(フィレット半径)

これらの特徴形状の認識は、一例として、特徴形状認識部１０７が表示する図７に示すような特徴形状認識操作画面により、以下のようにしてなすことができる。
リブの認識；ユーザが図７の（ａ）の画面７０１により、認識するリブの厚み寸法範囲（リブの定義としての寸法範囲）を入力する。これを受けて特徴形状認識部１０７は、まず、距離が入力寸法範囲となっている２つの幾何特徴平面(リブ候補面)を探索する。次いで、一方のリブ候補面に隣接する面について内角が１８０°以上で隣接している面を抽出する。そして、この隣接面が２つのリブ候補面の両方に隣接している場合には、その２つのリブ候補面を有した特徴形状をリブとする。
穴の認識；ユーザが図７の画面７０２により、認識する穴の直径寸法範囲を入力する。これを受けて特徴形状認識部１０７は、まず、幾何特徴データについて閉ループを探索するとともに、その閉ループを包含する円弧を求め、この円弧の直径が入力寸法範囲となっている閉ループを穴候補ループとする。次いで、幾何特徴データにおいて、この穴候補ループの一方の側に隣接する面群と他方の側に隣接する面群のそれぞれについて、同じ面を含まないようにして隣接方向に面を順次拡張する。この拡張処理は、いずれか一方の面群について拡張を行えなくなるまで行う。こうした拡張処理を終えたら、両面群のそれぞれについて構成面の面積の合計を求める。そして合計面積が小さい側を穴構成面群として穴を認識する。
フィレットの認識；ユーザが図７の画面６０３により、認識するフィレットの半径寸法範囲を入力する。これを受けて特徴形状認識部１０７は、幾何特徴データにおいて円筒面、球面、トーラス面、自由曲面などの半径が指定半径以下、且つ隣接面との法線角度が０(ゼロ)に近い場合つまり接線連続である場合に、それをフィレット面としてフィレットを認識する。

≪追加削除形状指定部≫
追加削除形状指定部１０８は、特徴形状データ１１５に対して削除する部分、もしくは特徴形状として追加したい形状を入力し、追加削除特徴形状データ１１６として登録する。こうした追加削除形状指定部１０８による処理は、一例として以下のようにしてなされる。削除の場合、まず、ユーザが削除の対象とする特徴形状を入出力装置１０１により選択する。これにより追加削除特徴形状データ１１６が出力され、これを受けてメッシュ集合演算部１０９がメッシュ集合演算を行う。一方、追加の場合は、ユーザが入出力装置１０１を用いて追加する形状を作成する。例えば、追加したい形状の輪郭をスケッチで描き、それ押出して形状を作成する。これにより、追加削除特徴形状データ１１６が出力され、これを受けてメッシュ集合演算部１０９がメッシュ集合演算を行う。

≪メッシュ集合演算部≫
メッシュ集合演算部１０９は、追加削除特徴形状データ１１６と既存解析モデルデータ１１１の集合演算を行って新解析モデルデータ１１４を生成する。こうしたメッシュ集合演算部１０９による処理の例を図８にイメージ化して示す。追加削除特徴形状データ１１６に登録されているデータが追加の場合は、まずこの追加対象として登録されている特徴形状データを既存解析モデルデータ１１１に組み込む（図８の（ａ））。次にこの追加特徴形状に解析メッシュを作成する（図８の（ｂ））。次にこの解析メッシュと既存解析モデルデータの干渉部分のメッシュを削除する（図８の（ｃ））。それから削除領域に新たにメッシュを作成して新解析モデルデータ１１４とする（図８の（ｄ））。なお追加対象が穴の場合は、最初に作成した解析メッシュを削除し、このメッシュデータを新解析モデルデータとする。一方、追加削除特徴形状データ１１６に登録されているデータが削除するデータの場合は、その削除対象が穴以外であれば、まず削除対象の特徴形状を指定する（図８の（ｅ））。次にこの指定された特徴形状に関係する解析メッシュを削除する（図８の（ｆ））。次に解析メッシュを削除した部位の隣接面の延長方向に境界を作成する（図８の（ｇ））。それからこの領域に解析メッシュを作成して新解析モデルデータ１１４とする（図８の（ｈ））。

≪幾何特徴強調表示部及び幾何特徴修正部≫
幾何特徴強調表示部２０１は、既存解析モデルデータ１１１を入出力装置１０１のディスプレイに表示する際に、その既存解析モデルデータ１１１における幾何特徴データ１１２を幾何特徴単位や幾何特徴種類単位で強調表示し、幾何特徴修正部２０２は、幾何特徴データ１１２における外表面要素面の領域及び幾何特徴種類を対話的に修正する。こうした幾何特徴強調表示部２０１による強調表示の例を図９の（ａ）にイメージ化して示し、幾何特徴修正部２０２による処理に際して表示される操作画面の例を図９の（ｂ）に示す。

図９の例における解析モデルデータ９０１は、幾何特徴認識部１０３により８個の平面として認識され、その認識された幾何特徴データに対して幾何特徴単位で強調表示する場合は解析モデルデータ９０２のように表示され、幾何特徴種類単位で強調表示する場合は解析モデルデータ９０３のように表示される。

このような強調表示の状態で幾何特徴修正部２０２による対話的な修正を行う。例えば面９０２−１と面９０２−２の幾何特徴を円筒面として対話修正する場合は、まず面８０２−１と面８０２−２を入出力装置１０１により選択し、それから幾何特徴修正操作画面における幾何特徴選択欄９０４に表示されている各種幾何特徴種類から円筒面を選択する。これにより面８０２−１と面８０２−２が円筒面に修正された解析モデルデータ９０５が得られる。

≪特徴形状強調表示部及び特徴形状修正部≫
特徴形状強調表示部２０３は、既存解析モデルデータ１１１を入出力装置１０１のディスプレイに表示する際に、その既存解析モデルデータ１１１における特徴形状データ１１５を特徴形状単位や特徴形状種類単位で強調表示し、特徴形状修正部２０４は、特徴形状データ１１５における特徴形状部分及び特徴形状種類を対話的に修正する。こうした特徴形状強調表示部２０３による強調表示の例を図１０の（ａ）にイメージ化して示し、特徴形状修正部２０４による処理に際して表示される操作画面の例を図１０の（ｂ）に示す。

図１０の例の解析モデルデータ１００１は、特徴形状認識部１０６により１個の穴と２つのフィレットが特徴形状として認識され、その認識された特徴形状に対して特徴形状単位で強調表示する場合は解析モデルデータ１００２のように表示され、幾何特徴種類単位で強調表示する場合は解析モデルデータ１００３のように表示される。

このような強調表示の状態で特徴形状修正部２０４による対話的な修正を行う。例えば強調表示されている２つのフィレット１００２−１、１００２−２と１つの穴１００２−３のうちから穴１００２−３を穴ではないとして対話修正する場合は、穴１００２−３を入出力装置１０１で選択し、それから特徴形状修正操作画面における特徴形状選択欄１００４に表示されている各種特徴形状から「特徴なし」を選択する。これにより穴１００２−３が穴でないと修正された解析モデルデータ１００５が得られる。

以下では、既存解析モデルを変形させて新解析モデルを作成する解析モデル作成方法の適用例のいくつかについて説明する。
既存解析モデルの変形による新解析モデル作成の例１
この例は、図３の処理手順において追加削除要否判定処理３０６から新解析モデルの登録処理３０７へ進む場合として、図１１の（ａ）に示す既存解析モデルデータ１１０１から新解析モデルデータを作成する。まずユーザが図４の入力画面を用いて既存解析モデルを指定する。次に幾何特徴認識部１０３により幾何特徴を認識し、幾何特徴データを作成する。既存解析モデルデータ１１０１については、図１１の（ｂ）に示す幾何特徴データ１１０２のように認識される（太線が線の幾何特徴を表し、太線に囲まれる部分が面の幾何特徴である）。次に幾何拘束編集部１０４により、幾何拘束を入力する。本例では１箇所（１１０２−１）に距離寸法を設定し、１箇所（１１０２−２）に固定拘束を設定している。次に幾何値計算部１０５により、各幾何特徴の幾何値を計算する。本例の場合は、寸法１１０２−１が満足していないので、幾何特徴１１０２−３が移動候補形状となる。また基準形状は幾何特徴１１０２−４となる。幾何値計算部１０５により幾何特徴を計算したら、最後に解析モデル変形部１０７により既存解析モデルの節点を幾何特徴データ（幾何拘束編集部１０４により幾何拘束が設定された幾何特徴データ）に合致するように移動する。これにより、図１１の（ｂ）に示す新解析モデルデータ１００３が得られる。このような解析モデルの作成の例によれば、特別な指定なしに例えば真円の穴をその真円の穴という幾何特徴を保持したまま変形することができる。すなわち既存解析モデルを利用して所望解析モデルの作成するについて、その幾何特徴を保持したまま既存解析モデルを変形させて新解析モデルを得ることができる。

既存解析モデルの変形による新解析モデル作成の例２
この例は、図３の処理手順において追加削除要否判定処理３０６から特徴形状の認識処理３０８へ進む場合として、図１２の（ａ）に示す既存解析モデルデータ１２０１（図１１の既存解析モデルデータ１１０１と同じ）から新解析モデルデータを作成する。まずユーザが図４の入力画面を用いて既存解析モデルを指定する。次に幾何特徴認識部１０３により幾何特徴を認識し、幾何特徴データを作成する。次に特徴形状認識部１０６により特徴形状を認識し、特徴形状データを作成する。既存解析モデルデータ１２０１については、図１２の（ｂ）に示す特徴形状データ１２０２のように穴１２０２−１とリブ１２０２−２〜５が認識される。次に追加削除形状指定部１０８により、削除対象特徴形状として、例えば穴１２０２−１とリブ１２０２―２を指定する。次にメッシュ集合演算部１０９によりこれらの特徴形状を削除する。これにより、図１２の（ｃ）に示す新解析モデルデータ１２０３が得られる。このような解析モデルの作成の例によれば、既存解析モデルの変形による所望解析モデルの作成に際して、リブや穴などの特徴的な形状を削除するといった既存解析モデルの大幅な変形も容易に行えるようになる。

既存解析モデルの変形による新解析モデル作成の例３
この例は、図３の処理手順において追加削除要否判定処理３０６から特徴形状の認識処理３０８へ進む場合として、図１３の（ａ）に示す既存解析モデルデータ１３０１（図１１の既存解析モデルデータ１１０１と同じ）から新解析モデルデータを作成する。まずユーザが図４の入力画面を用いて既存解析モデルを指定する。次に幾何特徴認識部１０３により幾何特徴を認識し、幾何特徴データを作成する。次に特徴形状認識部１０６により、特徴形状を認識、特徴形状データを作成する。次に追加削除形状指定部１０８により、追加対象形状として、図１３の（ｂ）に示すように特徴形状１３０２−１を指定する。次にメッシュ集合演算部１０９により、この特徴形状を追加する。これにより、図１３の（ｃ）に示す新解析モデルデータ１３０３が得られる。このような解析モデルの作成の例によれば、既存解析モデルの変形による所望解析モデルの作成に際して、リブや穴などの特徴的な形状を追加するといった既存解析モデルの大幅な変形も容易に行えるようになる。

本発明は、既存解析モデルを利用して解析モデルの作成するについて、その幾何特徴を保持したまま既存解析モデルを変形させて所望の解析モデルを得ることができるようにし、また特徴的な形状の追加や削除といった既存解析モデルの大幅な変形も容易に行えるようにするものであり、ＣＡＥの分野などで広く利用することができる。

一実施形態による解析モデル作成システムの基本構成部分を示す図である。 一実施形態による解析モデル作成システムの付加構成部分を示す図である。 解析モデル作成処理の流れを示す図である。 既存解析モデル入力処理に際して表示される操作画面の例を示す図である。 既存解析モデルデータの例を示す図である。 幾何拘束編集、幾何値計算及び既存解析モデル変形の各処理を行うための操作画面の例を示す図である。 特徴形状認識操作画面の例を示す図である。 メッシュ集合演算部１０９による処理の例をイメージ化して示す図である。 幾何特徴強調表示部による強調表示の例をイメージ化して示し、幾何特徴修正部による処理に際して表示される操作画面の例を示す図である。 特徴形状強調表示部による強調表示の例をイメージ化して示し、特徴形状修正部による処理に際して表示される操作画面の例を示す図である。 一つの例において既存解析モデルデータから新解析モデルデータを作成する処理過程の例をイメージ化して示す図である。 他の例において既存解析モデルデータから新解析モデルデータを作成する処理過程の例をイメージ化して示す図である。 さらなる他の例において既存解析モデルデータから新解析モデルデータを作成する処理過程の例をイメージ化して示す図である。

符号の説明

１０３ 幾何特徴認識部
１０４ 幾何拘束編集部
１０５ 幾何値計算部
１０６ 解析モデル変形部
１０７ 特徴形状認識部
１０８ 追加削除形状指定部
１０９ メッシュ集合演算部
１１１ 既存解析モデルデータ
１１２ 幾何特徴データ
１１３ 幾何拘束データ
２０１ 幾何特徴強調表示部
２０２ 幾何特徴修正部
２０３ 特徴形状強調表示部
２０４ 特徴形状修正部

Claims (5)

1. 既存の解析モデルを利用した新たな解析モデルの作成を行えるようにされた解析モデル作成手段を備えた解析モデル作成システムにおいて、
   前記解析モデル作成手段は、既存解析モデルの外表面要素面から幾何特徴を認識する幾何特徴認識部、前記幾何特徴認識部で認識した幾何特徴に対して幾何拘束を設定する幾何拘束編集部、前記幾何拘束編集部で設定した幾何拘束を満たす幾何特徴の幾何値を求める幾何値計算部、及び前記幾何値計算部で求めた幾何値による幾何特徴に合致するように前記既存解析モデルにおける各節点を移動する解析モデル変形部を備えていることを特徴とする解析モデル作成システム。
2. 前記幾何特徴認識部で認識した幾何特徴から特徴形状を認識する特徴形状認識部、前記特徴形状認識部で認識した特徴形状対して削除する特徴形状を指定するか、もしくは新たに追加する特徴形状を指定する追加削除形状指定部、及び前記追加削除形状指定部で指定された削除や追加の対象の特徴形状と前記既存解析モデルとの集合演算を行うメッシュ集合演算部をさらに備えた請求項１に記載の解析モデル作成システム。
3. 前記既存解析モデルの表示に際して、その既存解析モデルにおける幾何特徴を幾何特徴単位や幾何特徴種類単位で強調表示する幾何特徴強調表示部、及び前記幾何特徴の領域や種類を対話的に修正する幾何特徴修正部をさらに備えた請求項１または請求項２に記載の解析モデル作成システム。
4. 前記既存解析モデルの表示に際して、その既存解析モデルにおける特徴形状を特徴形状単位や特徴形状種類単位で強調表示する特徴形状強調表示部、及び前記特徴形状やその種類を対話的に修正する特徴形状修正部をさらに備えた請求項２または請求項３に記載の解析モデル作成システム。
5. 既存の解析モデルを利用した新たな解析モデルの作成を行えるようにされた解析モデル作成手段を備えた解析モデル作成システムにおいて、
   既存解析モデルの外表面要素面から幾何特徴を認識する幾何特徴認識部、前記幾何特徴認識部で認識した幾何特徴から特徴形状を認識する特徴形状認識部、前記特徴形状認識部で認識した特徴形状対して削除する特徴形状を指定するか、もしくは新たに追加する特徴形状を指定する追加削除形状指定部、及び前記追加削除形状指定部で指定された削除や追加の対象の特徴形状と前記既存解析モデルとの集合演算を行うメッシュ集合演算部を備えたことを特徴とする解析モデル作成システム。
   

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