JP2008257591A - 解析メッシュ生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】大規模解析メッシュ生成プログラム102の形状表面3角形メッシュ生成部104は、メッシング対象形状の表面を目標要素寸法に従ってメッシュ分割して形状表面3角形メッシュを生成する。規則メッシュ生成部105は、メッシング対象形状を包含する直方体形状を仮定して、それを節点間距離が表面3角形メッシュとほぼ同一密度である6面体要素でメッシュ分割して規則メッシュを生成し、形状表面3角形メッシュの内部に位置する規則メッシュを4面体メッシュに分割する。そして、殻部メッシング領域抽出部106は、内部4面体メッシュと形状表面3角形メッシュとの間の殻状の空間を抽出する。殻部メッシュ生成部107は、殻状の空間を4面体メッシュで埋め尽くすことでメッシング対象形状全体の4面体メッシュを生成する。
【選択図】図1
Description
また、特許文献1に記載の技術のように、ボクセルメッシュは短時間で生成できるが、表面が滑らかではなく、解析適用範囲が限られるという不都合が生じてしまう。
図1は、本実施の形態例の大規模解析メッシュ生成装置の構成例を示す模式図である。
図1に示す大規模解析メッシュ生成装置は、計算機101と大規模解析メッシュ生成プログラム102で構成されている。計算機101は演算装置、記憶装置、キーボードやディスプレイ等の入出力装置、外部記憶装置110等から構成されている。
頂点1:(Xmin、Ymin、Zmin)
頂点2:(Xmax、Ymin、Zmin)
頂点3:(Xmax、Ymax、Zmin)
頂点4:(Xmin、Ymax、Zmin)
頂点5:(Xmin、Ymin、Zmax)
頂点6:(Xmax、Ymin、Zmax)
頂点7:(Xmax、Ymax、Zmax)
頂点8:(Xmin、Ymax、Zmax)
ここで、内部判定の方法の詳細な処理を説明する。
まず、ある3角形を構成する3節点をP1、P2、P3とし、その座標値をそれぞれ下記の数2のように仮定する。
P1:(X1、Y1、Z1)
P2:(X2、Y2、Z2)
P3:(X3、Y3、Z3)
この3角形を包含する3次元のボックスの8頂点をS1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8とする。それらの頂点の座標値は下記の数3のようになる。
S1:(TXmin、TYmin、TZmin)
S2:(TXmax、TYmin、TZmin)
S3:(TXmax、TYmax、TZmin)
S4:(TXmin、TYmax、TZmin)
S5:(TXmin、TYmin、TZmax)
S6:(TXmax、TYmin、TZmax)
S7:(TXmax、TYmax、TZmax)
S8:(TXmin、TYmax、TZmax)
ただし、
TXmin=Min(X1、X2、X3)
TXmax=Max(X1、X2、X3)
TYmin=Min(Y1、Y2、Y3)
TYmax=Max(Y1、Y2、Y3)
TZmin=Min(Z1、Z2、Z3)
TZmax=Max(Z1、Z2、Z3)
とする。
そして、このボックスの内部に規則メッシュを構成する8節点の内の1つでも含まれれば、その規則メッシュは「交差」と判定する。ここで目標要素寸法をTSとする。
V1:(TXmin−TS/2、TYmin−TS/2、TZmin−TS/2)
V2:(TXmax+TS/2、TYmin−TS/2、TZmin−TS/2)
V3:(TXmax+TS/2、TYmax+TS/2、TZmin−TS/2)
V4:(TXmin−TS/2、TYmax+TS/2、TZmin−TS/2)
V5:(TXmin−TS/2、TYmin−TS/2、TZmax+TS/2)
V6:(TXmax+TS/2、TYmin−TS/2、TZmax+TS/2)
V7:(TXmax+TS/2、TYmax+TS/2、TZmax+TS/2)
V8:(TXmin−TS/2、TYmax+TS/2、TZmax+TS/2)
ステップS219では、品質の悪い4面体が存在するか否かを判断する。この判断ステップS219で品質の悪い4面体が存在するときは、ステップS220で品質の悪い4面体メッシュを修正する。
最後に生成されたメッシュをステップS221で出力して処理を終了する。
図3に示した表面3角形メッシュ分割した形状モデルに、図4の401で示す規則メッシュを被せる。規則メッシュの格子間隔は上述した図2で示したステップS204のとおり、表面3角形の辺の長さの平均値である。
すなわち、図2で示したステップS207のとおり、規則メッシュが形状表面3角形メッシュの内部にあるか外部にあるか、あるいは交差しているかを判定した結果の例である。図5の501が外部の規則メッシュであり、503は内部の規則メッシュ、502は交差している規則メッシュを表している。
すなわち、図2で示したステップS212のとおり、図5において内部と判定された規則メッシュを3角形(3次元では4面体)に分割する例である。図6では1個の4角形を2つの3角形に分割しているが、3次元の場合であれば、1個の6面体を6個の4面体に分割する。
すなわち、図2で示したステップS213のとおり、殻部メッシング領域抽出部106により、形状表面3角形メッシュ701と規則メッシュ表面3角形702とで挟まれた殻部703を抽出した例である。
規則メッシュ表面3角形702は、規則メッシュの表面が3角形面で構成されている。従って、その規則メッシュの表面3角形面上に同一パターンの3角形メッシュを新たに作成する。
図8で示すように、殻部メッシュ生成部107により、殻部に逐次的に4面体メッシュを生成する。図8はメッシング途中の図であるが、4面体メッシュ生成の方法はデローニ法やアドバンシング・フロント法を用いる。
すなわち、殻部メッシング領域に殻部メッシュが生成し終わった状態であり、図2で示した判断ステップS215のNoの分岐がこの状態に該当する。
すなわち、図10で示すように、図9で生成された殻部メッシュ901に図6の601で示した規則メッシュを合わせて最終的な全体メッシュが完成する。図2で示したステップS221がこの状態に該当する。
すなわち、図11は、実際の3次元の形状モデルでの生成例である。図11(a)は3次元CADを用いて作成した形状モデルであり、図11(b)はメッシュ生成結果である。
Claims (6)
- 計算機を用いて解析対象の解析をするための前処理として、前記解析対象の3次元形状モデルの解析メッシュを生成する解析メッシュ生成装置であって、
前記解析対象の3次元形状モデル内部の第1の部分には前記計算機により規則的な構造を有する4面体メッシュを配置し、
前記第1の部分以外であって、前記規則的な構造を有する4面体メッシュの表面と、前記3次元形状モデルの表面とで挟まれた第2の部分には前記計算機により逐次的に4面体メッシュを生成する
ことを特徴とする解析メッシュ生成装置。 - 請求項1記載の解析メッシュ生成装置において、
前記解析対象の3次元形状モデルの表面を、前記計算機によりメッシュ生成時の平均的な節点間距離を示す目標要素寸法に従った3角形要素でメッシュ分割して表面3角形メッシュを生成する手段と、
前記解析対象の3次元形状モデルを包含する直方体形状を、前記計算機により節点間距離が前記表面3角形メッシュの目標要素寸法と同一である6面体要素でメッシュ分割して6面体要素の規則メッシュを生成する手段と、
前記6面体要素の規則メッシュが前記表面3角形メッシュの内部にあるか外部にあるか又は交差しているかを、前記計算機により判定する手段と、
前記表面3角形メッシュの内部にあると判定された前記第1の部分には、前記6面体要素の規則メッシュを、前記計算機により4面体メッシュに分割して、規則的な構造を有する内部4面体メッシュを生成する手段と、
前記内部4面体メッシュと前記表面3角形メッシュとの間の殻状の前記第2の部分には、前記計算機により逐次的に4面体メッシュを生成する手段と、
を備えたことを特徴とする解析メッシュ生成装置。 - 請求項2記載の解析メッシュ生成装置において、
前記表面3角形メッシュの内部の第1の部分には、予め作成して記憶部に記憶されている4面体メッシュを前記計算機により配置する
ことを特徴とする解析メッシュ生成装置。 - 請求項2に記載の解析メッシュ生成装置において、
前記表面3角形メッシュの内部にあると判定された第1の部分に生成される内部4面体メッシュの節点と、前記表面3角形メッシュとの最低間隔を、前記表面3角形メッシュの目標要素寸法を元にして前記計算機により設定し、
前記最低間隔を制約条件として、前記内部4面体メッシュと前記表面3角形メッシュとの間の殻状の前記第2の部分に4面体メッシュを前記計算機により生成する
ことを特徴とする解析メッシュ生成装置。 - 請求項2に記載の解析メッシュ生成装置において、
前記表面3角形メッシュの内部にあるとの判定は、前記表面3角形メッシュから前記表面3角形メッシュの目標要素寸法の0.5倍以上内側に離れた前記6面体要素の規則メッシュを含むものである
ことを特徴とする解析メッシュ生成装置。 - 請求項2に記載の解析メッシュ生成装置において、
前記表面3角形メッシュと交差しているとの判定は、前記表面3角形メッシュを包含する3次元ボックスであって3次元方向に前記表面3角形メッシュの目標要素寸法だけ大きいものの内部に、前記6面体要素を構成する8節点のうちのいずれかの節点が含まれる前記6面体要素の規則メッシュを含むものである
ことを特徴とする解析メッシュ生成装置。
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