JP2009003529A - モデル生成装置、モデル生成方法およびモデル生成プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】その接着面の幅に比較して厚みの小さい接着部材を介して2つの構造部材が接着された構造体について、規模の増大を抑制しつつ精度を高めた解析モデルを生成するモデル生成装置、モデル生成方法およびモデル生成プログラムを提供する。
【解決手段】本実施の形態に従うモデル生成装置によって得られる解析モデルは、第1構造部材210と第3構造部材230との接着領域に対応する第1構造部材210における第1接着面にある接着点と、第2構造部材220と第3構造部材230との接着領域に対応する第2構造部材220における第2接着面にある接着点とを、第3構造部材230の物理的特性に応じた関係式に従って拘束することで生成される。
【選択図】図4
【解決手段】本実施の形態に従うモデル生成装置によって得られる解析モデルは、第1構造部材210と第3構造部材230との接着領域に対応する第1構造部材210における第1接着面にある接着点と、第2構造部材220と第3構造部材230との接着領域に対応する第2構造部材220における第2接着面にある接着点とを、第3構造部材230の物理的特性に応じた関係式に従って拘束することで生成される。
【選択図】図4
Description
この発明は、解析対象の構造体の実モデルから前記構造体の解析モデルを生成するモデル生成装置、モデル生成方法およびモデル生成プログラムに関する。
近年、製品の設計段階などにおいて、複数の設計案に対して数値解析シミュレーションを実行し、それらのシミュレーション結果を参照して、設計案の優劣を比較検討する手法がとられている。このようなコンピュータを用いて物理現象を数値的に模擬する技術は、CAE(Computer Aided Engineering)とも称され、代表的に有限差分法や有限体積法、有限要素法などが知られている。このような数値解析シミュレーションは、解析対象の構造体を複数の領域に分割した解析モデルを用いて行なわれる。
たとえば、数値解析シミュレーションの代表例である有限要素法(FEM:Finite Element Method)は、解析対象の構造体の実モデルを複数の要素に分割し、各要素について有限な値を持つ関数を用いて区分的に解を近似した解析モデルを生成し、この解析モデルを用いて全体の解を求める方法である。有限要素法は、解析対象の実モデルを任意の大きさの要素に分割できるために、複雑な形状を有する構造体を解析する場合に有利である。
そのため、有限要素法は、構造解析の分野において広く利用されており、部材単位の構造解析だけでなく、複数の部材が熱や荷重などの負荷により接触して発生する応力や変形を数値計算によって求める接触解析にも適用されている(たとえば、特許文献1)。
このような複数の設計案についての検討を行なう際、設計案の製品全体に関わる力学的特性を調べたい場合であっても、製品全体についての実モデルはその規模が大きくなりすぎるために、コンピュータリソースの制約などから、実モデルを解析モデルとしてそのまま取扱うことは困難である場合が多い。そのため、現実的な計算量となるように、設計案の製品全体の実モデルを簡略化して、数値解析シミュレーションを行なうための解析モデルを生成することが必要となる。この場合、解析すべき本質を反映するように解析モデルを生成することが重要である。
たとえば、複数の構造部材からなるアセンブリモデルに対する数値解析では、計算量を削減するために、構造部材同士をつなぐ非常に薄い両面テープなどの接着部材(もしくは粘着部材)を無視して解析モデルを生成することが一般的であった。
特開2001−306634号公報
特開2001−265836号公報
しかしながら、携帯電話などの携帯端末機器では、主要な部材間に多数の接着部材や粘着部材が利用されているが、近年、非常に小さな筐体に多くの部材が隙間なく配置されるようになっており、このような接着部材や粘着部材の厚みが無視できなくなってきている。
ここで、このような接着部材や粘着部材の厚みを考慮した精度の高い解析モデルを生成しようとすると、接着部材や粘着部材はその面積に比較して非常に薄いため、厚みを基準にして所定のアスペクト比を維持するように要素分割を行なうと、非常に多数の要素に分割する必要がある。そのため、解析モデルの規模が大きくなりすぎるという問題があった。
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、その接着面の幅に比較して厚みの小さい接着部材を介して2つの構造部材が接着された構造体について、規模の増大を抑制しつつ精度を高めた解析モデルを生成するモデル生成装置、モデル生成方法およびモデル生成プログラムを提供することである。
この発明のある局面に従えば、解析対象の構造体の実モデルから構造体の解析モデルを生成するモデル生成装置であって、構造体は、第1および第2の構造部材と、その二つの面においてそれぞれ第1および第2の構造部材と接着される第3の構造部材とを含む。モデル生成装置は、予め定められた第1および第2の構造部材の形状を示す形状データを格納する格納手段と、形状データに基づいて、第1の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第1の構造部材における第1の接着面を指定するとともに、第2の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第2の構造部材における第2の接着面を指定する接着領域指定手段と、構造体における位置関係に対応するように、第1の構造部材と第2の構造部材との位置関係を規定する位置関係規定手段と、構造体における位置関係に基づいて、第1の接着面にある第1の接着点と、第1の接着点に対応する第2の接着面にある第2の接着点とを抽出する抽出手段と、抽出手段によって抽出された第1の接着点と第2の接着点とを第3の構造部材の物理的特性に応じた関係式に従って拘束する拘束手段とを備える。
好ましくは、抽出手段は、複数の第1の接着点を順次抽出するとともに、複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の第2の接着点を順次抽出し、拘束手段は、抽出手段によって抽出された複数の第1の接着点と複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の第2の接着点とをそれぞれ関係式に従って拘束する。
好ましくは、第1および第2の構造部材を複数の要素に分割する要素分割手段をさらに備える。
好ましくは、関係式は、第1の接着点と第2の接着点との間の距離を一定に維持する。
好ましくは、関係式は、弾性項を含む。
好ましくは、関係式は、弾性項を含む。
好ましくは、関係式は、粘性項を含む。
この発明の別の局面に従えば、演算装置と記憶装置とを含むコンピュータを用いて、解析対象の構造体の実モデルから構造体の解析モデルを生成するモデル生成方法であって、構造体は、第1および第2の構造部材と、その二つの面においてそれぞれ第1および第2の構造部材と接着される第3の構造部材とを含み、記憶装置は、予め定められた第1および第2の構造部材の形状を示す形状データを格納している。モデル生成方法は、演算装置が、形状データに基づいて、第1の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第1の構造部材における第1の接着面を指定するとともに、第2の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第2の構造部材における第2の接着面を指定するステップと、演算装置が、構造体における位置関係に対応するように、第1の構造部材と第2の構造部材との位置関係を規定するステップと、演算装置が、構造体における位置関係に基づいて、第1の接着面にある第1の接着点と、第1の接着点に対応する第2の接着面にある第2の接着点とを抽出するステップと、演算装置が、抽出した第1の接着点と第2の接着点とを第3の構造部材の物理的特性に応じた関係式に従って拘束するステップとを備える。
この発明の別の局面に従えば、演算装置と記憶装置とを含むコンピュータを用いて、解析対象の構造体の実モデルから構造体の解析モデルを生成するモデル生成方法であって、構造体は、第1および第2の構造部材と、その二つの面においてそれぞれ第1および第2の構造部材と接着される第3の構造部材とを含み、記憶装置は、予め定められた第1および第2の構造部材の形状を示す形状データを格納している。モデル生成方法は、演算装置が、形状データに基づいて、第1の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第1の構造部材における第1の接着面を指定するとともに、第2の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第2の構造部材における第2の接着面を指定するステップと、演算装置が、構造体における位置関係に対応するように、第1の構造部材と第2の構造部材との位置関係を規定するステップと、演算装置が、構造体における位置関係に基づいて、第1の接着面にある第1の接着点と、第1の接着点に対応する第2の接着面にある第2の接着点とを抽出するステップと、演算装置が、抽出した第1の接着点と第2の接着点とを第3の構造部材の物理的特性に応じた関係式に従って拘束するステップとを備える。
好ましくは、抽出するステップは、複数の第1の接着点を順次抽出するとともに、複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の第2の接着点を順次抽出するステップを含み、拘束するステップは、抽出した複数の第1の接着点と複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の第2の接着点とをそれぞれ関係式に従って拘束するステップを含む。
好ましくは、演算装置が、第1および第2の構造部材を複数の要素に分割するステップをさらに備える。
好ましくは、関係式は、第1の接着点と第2の接着点との間の距離を一定に維持する。
好ましくは、関係式は、弾性項を含む。
好ましくは、関係式は、弾性項を含む。
好ましくは、関係式は、粘性項を含む。
この発明のさらに別の局面に従えば、解析対象の構造体の実モデルから構造体の解析モデルを生成するモデル生成プログラムであって、構造体は、第1および第2の構造部材と、その二つの面においてそれぞれ第1および第2の構造部材と接着される第3の構造部材とを含む。モデル生成プログラムは、予め定められた第1および第2の構造部材の形状を示す形状データを格納する格納手段と、形状データに基づいて、第1の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第1の構造部材における第1の接着面を指定するとともに、第2の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第2の構造部材における第2の接着面を指定する接着領域指定手段と、構造体における位置関係に対応するように、第1の構造部材と第2の構造部材との位置関係を規定する位置関係規定手段と、構造体における位置関係に基づいて、第1の接着面にある第1の接着点と、第1の接着点に対応する第2の接着面にある第2の接着点とを抽出する抽出手段と、抽出手段によって抽出された第1の接着点と第2の接着点とを第3の構造部材の物理的特性に応じた関係式に従って拘束する拘束手段とを、コンピュータに実行させる。
この発明のさらに別の局面に従えば、解析対象の構造体の実モデルから構造体の解析モデルを生成するモデル生成プログラムであって、構造体は、第1および第2の構造部材と、その二つの面においてそれぞれ第1および第2の構造部材と接着される第3の構造部材とを含む。モデル生成プログラムは、予め定められた第1および第2の構造部材の形状を示す形状データを格納する格納手段と、形状データに基づいて、第1の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第1の構造部材における第1の接着面を指定するとともに、第2の構造部材と第3の構造部材との接着領域に対応する第2の構造部材における第2の接着面を指定する接着領域指定手段と、構造体における位置関係に対応するように、第1の構造部材と第2の構造部材との位置関係を規定する位置関係規定手段と、構造体における位置関係に基づいて、第1の接着面にある第1の接着点と、第1の接着点に対応する第2の接着面にある第2の接着点とを抽出する抽出手段と、抽出手段によって抽出された第1の接着点と第2の接着点とを第3の構造部材の物理的特性に応じた関係式に従って拘束する拘束手段とを、コンピュータに実行させる。
好ましくは、抽出手段は、複数の第1の接着点を順次抽出するとともに、複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の第2の接着点を順次抽出し、拘束手段は、抽出手段によって抽出された複数の第1の接着点と複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の第2の接着点とをそれぞれ関係式に従って拘束する。
好ましくは、第1および第2の構造部材を複数の要素に分割する要素分割手段を、さらにコンピュータに実行させる。
好ましくは、関係式は、第1の接着点と第2の接着点との間の距離を一定に維持する。
好ましくは、関係式は、弾性項を含む。
好ましくは、関係式は、弾性項を含む。
好ましくは、関係式は、粘性項を含む。
この発明によれば、その接着面の幅に比較して厚みの小さい接着部材を介して2つの構造部材が接着された構造体について、規模の増大を抑制しつつ精度を高めた解析モデルを生成できる。
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
(ハードウェア構成)
本発明の実施の形態に従うモデル生成装置は、代表的に、パーソナルコンピュータやワークステーションといったコンピュータ上で実行されるソフトウェアによって実現される。
本発明の実施の形態に従うモデル生成装置は、代表的に、パーソナルコンピュータやワークステーションといったコンピュータ上で実行されるソフトウェアによって実現される。
図1は、この発明の実施の形態に従うモデル生成装置を実現するための代表的なハードウェア構成であるコンピュータ1を示す斜視図である。
図1を参照して、コンピュータ1は、FD(Flexible Disk)駆動装置111およびCD−ROM(Compact Disk-Read Only Memory)駆動装置113を備えたコンピュータ本体101と、モニタ102と、キーボード103と、マウス104とを含む。
図2は、コンピュータ1のハードウェア構成を示す概略構成図である。
図2を参照して、コンピュータ本体101は、図1に示すFD駆動装置111およびCD−ROM駆動装置113に加えて、相互にバスで接続された、演算装置であるCPU(Central Processing Unit)105と、メモリ106と、記憶装置である固定ディスク107と、通信インターフェース109とを含む。
図2を参照して、コンピュータ本体101は、図1に示すFD駆動装置111およびCD−ROM駆動装置113に加えて、相互にバスで接続された、演算装置であるCPU(Central Processing Unit)105と、メモリ106と、記憶装置である固定ディスク107と、通信インターフェース109とを含む。
FD駆動装置111にはFD112が装着され、CD−ROM駆動装置113にはCD−ROM114が装着される。上述したように、本実施形態に従うモデル生成装置は、CPU105がメモリ106などのコンピュータハードウェアを用いて、ソフトウェアを実行することで実現される。一般的に、このようなソフトウェアは、FD112やCD−ROM114などの記録媒体に格納されて、またはネットワークなどを介して流通する。そして、このようなソフトウェアは、FD駆動装置111やCD−ROM駆動装置113などにより記録媒体から読取られて、または通信インターフェース109にて受信されて、固定ディスク107に格納される。さらに、固定ディスク107からメモリ106に読出されて、CPU105により実行される。
モニタ102は、CPU105が出力する情報を表示するための表示部であって、一例としてLCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)などから構成される。マウス104は、クリックやスライドなどの動作に応じたユーザから指令を受付ける。キーボード103は、入力されるキーに応じたユーザから指令を受付ける。CPU105は、プログラムされた命令を順次実行することで、各種の演算を実施する演算処理部である。メモリ106は、CPU105のプログラム実行に応じて、各種の情報を記憶する。通信インターフェース109は、コンピュータ1と他の装置との間の通信を確立するための装置であり、CPU105が出力した情報をたとえば電気信号に変換して他の装置へ送出するとともに、他の装置から電気信号を受信してCPU105が利用できる情報に変換する。固定ディスク107は、CPU105が実行するプログラムや予め定められたデータなどを記憶する不揮発性の記憶装置である。また、コンピュータ1には、必要に応じて、プリンタなどの他の出力装置が接続されてもよい。
(解析モデル)
まず、図3を参照して、先行技術による解析モデルの生成処理について説明する。
まず、図3を参照して、先行技術による解析モデルの生成処理について説明する。
図3は、先行技術による解析モデルを示す概略図である。図3(a)には、解析対象の構造体の一例として、第1構造部材210および第2構造部材220とその二面においてそれぞれ構造部材210および220と接着された第3構造部材230とからなる構造体を示す。
先行技術を用いてこのような構造体の解析モデルを生成する場合には、図3(b)に示すように、第3構造部材230の厚みを無視し、第1構造部材210と第2構造部材220との間の境界条件として第3構造部材230に相当する定義がなされる。
より具体的には、図3(c)に示すように、第1構造部材210および第2構造部材220のそれぞれの中立面にシェル要素212および222を設定し、このシェル要素212および222上に複数の節点214および224を規定する。これらの複数の節点214と対応する複数の節点224とを両者間の距離が一定であるとの境界条件下で、解析モデルを生成する。
このような先行技術に従う解析モデルによれば、接着部材である第3構造部材230の物理的特性を十分に反映することができない。すなわち、接着部材である第3構造部材230の粘着性に起因する節点間の変位変動や節点間の力学的作用などを反映した解析モデルを生成することができなかった。
次に、図4を参照して、本実施の形態に従うモデル生成装置によって得られる解析モデルについて説明する。
図4は、本実施の形態に従うモデル生成装置によって得られる解析モデルを示す概略図である。図4を参照して、本実施の形態に従うモデル生成装置によって得られる解析モデルは、第1構造部材210と第3構造部材230との接着領域に対応する第1構造部材210における第1接着面にある接着点と、第2構造部材220と第3構造部材230との接着領域に対応する第2構造部材220における第2接着面にある接着点とを、第3構造部材230の物理的特性に応じた関係式に従って拘束することで生成される。すなわち、本実施の形態に従うモデル生成装置によって得られる解析モデルは、第1構造部材210の接着面および第2構造部材220の接着面を規定するとともに、接着面間を所定の関係式に従って拘束することで、接着部材である第3構造部材の物理的特性を反映した解析モデルを規模の増大を抑制しつつ生成できる。以下、このような解析モデルの生成処理およびそれを実現するための構成について詳細に説明する。
なお、数値解析シミュレーションは、多くの場合において3次元空間として取扱われるが、以下では説明をより容易にするために、主に2次元座標としてその処理動作を説明する。なお、3次元空間であっても、2次元座標と同様に適用することが可能である。
また、本明細書において、「接着」とは、第3構造部材230として代表的に接着材を用いて第1構造部材210と第3構造部材230とを接着する構成、および第3構造部材230として代表的に粘着材を用いて第1構造部材210と第3構造部材230とを粘着する構成のいずれをも含む概念である。
(機能ブロック)
図5は、この発明の実施の形態に従うモデル生成装置の機能ブロック図である。
図5は、この発明の実施の形態に従うモデル生成装置の機能ブロック図である。
図5を参照して、本実施の形態に従うモデル生成装置は、データ格納部20と、接着領域指定部21と、位置関係規定部22と、抽出部23と、拘束部24と、要素分割部25とをその機能として含む。これらの機能ブロックのうち、データ格納部20は固定ディスク107によって実現され、接着領域指定部21、位置関係規定部22、抽出部23、拘束部24、および要素分割部25についてはCPU105でプログラムが実行されることで実現される。なお、CPU105で実現される機能の一部または全部が専用のハードウェアによって構成されてもよい。
データ格納部20は、予め定められた第1および第2構造部材の形状を示す形状データなどを格納する。このデータ格納部20に格納される形状データは、ユーザや図示しない外部の装置などから入力される。具体的には、データ格納部20は、被接着部材データ20aと、接着部材データ20bと、接着情報データ20cと、関係式データ20dとを含む。
被接着部材データ20aは、図4に示すような接着される構造部材の形状を示す形状データを格納しており、代表的に構造部材の部品名・部品形状情報・接着面情報・接着面位置情報などを含む。
図6は、図5に示す被接着部材データ20aのデータ構造およびそのデータ内容の一例を示す図である。図6を参照して、被接着部材データ20aには、「部品名」、「部品形状情報」、「接着面情報」、「接着面位置情報」の4つのフィールドが規定されるとともに、各レコードには接着される構造部材を特定するためのデータが格納される。すなわち、「部品名」フィールドには、対応する構造部材の名称(一例として、「部品A」)が格納され、「部品形状情報」フィールドには、対応する構造部材の形状を特定する情報(一例として、座標(0,0)を始点とする、長さが「10」で高さが「3」の矩形形状)が格納され、「接着面情報」フィールドには、対応する構造部材の接着される面を特定する識別情報(一例として、ID値として「310」)が格納され、「接着面位置情報」フィールドには、対応する構造部材の接着面の領域を特定する情報(一例として、相対的な座標(3)を始点とする、接着幅が「4」の線形状)が格納される。
なお、この被接着部材データ20aには、その一面で接着部材と接着するもの、および接着面を持たないものが含まれていてもよい。
以下では、第1構造部材210を「部品A」、第2構造部材220を「部品B」、および第3構造部材230を「接着シート」という名称が付されているとして説明を行なう。また、第3構造部材230(名称「接着シート」)の物理的特性(接着特性)に「粘性A」という名称が付されているとする。
接着部材データ20bは、図4に示すような被接着部材同士を接着する構造部材(接着部材)の形状を示す形状データを格納しており、代表的に構造部材の部品名・部品形状情報・接着面情報・接着面位置情報・接着変換情報などを含む。
図7は、図5に示す接着部材データ20bのデータ構造およびそのデータ内容の一例を示す図である。図7を参照して、接着部材データ20bには、「部品名」、「部品形状情報」、「A接着面情報」、「A接着面位置情報」、「B接着面情報」、「B接着面位置情報」、「接着変換情報」の7つのフィールドが規定されるとともに、各レコードには接着部材を特定するためのデータが格納される。
すなわち、「部品名」フィールドには、対応する構造部材の名称(一例として、「接着テープ」)が格納され、「部品形状情報」フィールドには、対応する構造部材の形状を特定する情報(一例として、相対的な座標(3,3)を始点とする、長さが「4」で高さが「1」の矩形形状)が格納される。また、「A接着面情報」フィールドには、対応する構造部材が被接着部材と接着される一方の面を特定する識別情報(一例として、ID値として「330」)が格納され、「A接着面位置情報」フィールドには、対応する構造部材が被接着部材と接着される一方の面の領域を特定する情報(一例として、座標(0)を始点とする、接着幅が「4」の線形状)が格納され、「B接着面情報」フィールドには、対応する構造部材が被接着部材と接着される他方の面を特定する識別情報(一例として、ID値として「340」)が格納され、「B接着面位置情報」フィールドには、対応する構造部材が被接着部材と接着される他方の面の領域を特定する情報(一例として、座標(0)を始点とする、接着幅が「4」の線形状)が格納される。さらに、「接着変換情報」フィールドには、対応する構造部材の物理的特性(一例として、「粘性A」)が格納される。
接着情報データ20cは、図4に示すような構造体の位置関係を示す被接着部材と接着部材との対応関係を示す対応関係データを格納しており、代表的に接着部品名および被接着部品名などを含む。
図8は、図5に示す接着情報データ20cのデータ構造およびそのデータ内容の一例を示す図である。図8を参照して、接着情報データ20cには、「接着部品名」、「第1の被接着部品名」、「第2の接着部品名」の3つのフィールドが規定されるとともに、各レコードには互いに接着される一組の構造部材間の関係を特定するためのデータが格納される。すなわち、「接着部品名」フィールドには、対応する接着部材を特定する名称(一例として、「接着テープ」)が格納され、「第1の被接着部品」および「第2の被接着部品」フィールドには、対応する被接着部材を特定する名称(一例として、「部品A」および「部品B」)が格納される。
関係式データ20dは、図7の「接着変換情報」フィールドに格納される値に対応する関係式を格納している。
図9は、図5に示す関係式データ20dのデータ構造およびそのデータ内容の一例を示す図である。図9を参照して、関係式データ20dには、「接着変換情報」および「関係式」の2つのフィールドが規定されるとともに、各レコードには互いに対応付けられた接着部材の物理的特性に応じた関係式が格納される。すなわち、「接着変換情報」フィールドには、図7の「接着変換情報」フィールドに格納される値(一例として、「粘性A」など)が格納され、「関係式」フィールドには、対応する物理的特性に応じた関係式(一例として、「−k1(uA−uB)」や「c1(vA−vB)」など)が格納される。なお、この関係式の技術的意味については後述する。
再度、図5を参照して、接着領域指定部21は、データ格納部20に格納された各形状データに基づいて、第1構造部材210と第3構造部材230との接着領域に対応する第1構造部材210における第1接着面を指定する。同時に、接着領域指定部21は、データ格納部20に格納された各形状データに基づいて、第2構造部材220と第3構造部材230との接着領域に対応する第2構造部材220における第2接着面を指定する。
図10は、図5に示す接着領域指定部21における処理を説明するための図である。
図10(a)を参照して、まず、接着領域指定部21は、データ格納部20に格納された被接着部材データ20aに基づいて、被接着部材である第1構造部材210を指定する。具体的には、接着領域指定部21は、図6に示す被接着部材データ20aの「部品A」に対応するレコードの「部品形状情報」フィールドのデータを読出す。そして、座標(0,0)の始点216から長さ方向(紙面右方向)に「10」の長さをもち、かつ高さ方向(紙面上方向)に「3」の長さをもつ矩形形状として第1構造部材210を指定する。
図10(a)を参照して、まず、接着領域指定部21は、データ格納部20に格納された被接着部材データ20aに基づいて、被接着部材である第1構造部材210を指定する。具体的には、接着領域指定部21は、図6に示す被接着部材データ20aの「部品A」に対応するレコードの「部品形状情報」フィールドのデータを読出す。そして、座標(0,0)の始点216から長さ方向(紙面右方向)に「10」の長さをもち、かつ高さ方向(紙面上方向)に「3」の長さをもつ矩形形状として第1構造部材210を指定する。
そして、接着領域指定部21は、図6に示す被接着部材データ20aの「部品A」に対応するレコードの「接着面位置情報」フィールドのデータを読出す。そして、相対座標(3)の始点312から長さ方向(紙面右方向)に「4」の長さをもつ線形状として第1接着面310を指定する。
同様に、接着領域指定部21は、データ格納部20に格納された被接着部材データ20aに基づいて、被接着部材である第2構造部材220を指定する。図10(b)を参照して、接着領域指定部21は、図6に示す被接着部材データ20aの「部品B」に対応するレコードの「部品形状情報」フィールドのデータを読出して、始点226を基準とした矩形形状として第2構造部材220を指定する。また、接着領域指定部21は、図6に示す被接着部材データ20aの「部品B」に対応するレコードの「接着面位置情報」フィールドのデータを読出して、始点322を基準とした線形状として第2接着面320を指定する。
このように指定された第1接着面310は、第1構造部材210と第3構造部材230との接着領域に対応する第1構造部材210における接着面に相当し、第2接着面320は、第2構造部材220と第3構造部材230との接着領域に対応する第2構造部材220における接着面に相当する。
さらに、接着領域指定部21は、データ格納部20に格納された接着部材データ20bに基づいて、接着部材である第3構造部材230を指定する。具体的には、接着領域指定部21は、図7に示す接着部材データ20bの「接着テープ」に対応するレコードの「部品形状情報」フィールドのデータを読出す。そして、座標(3,3)の始点332から長さ方向(紙面右方向)に「4」の長さをもち、かつ高さ方向(紙面上方向)に「1」の長さをもつ矩形形状として第3構造部材230を指定する。
そして、接着領域指定部21は、図7に示す接着部材データ20bの「接着テープ」に対応するレコードの「A接着面位置情報」フィールドのデータを読出す。そして、相対座標(0)の始点332から長さ方向(紙面右方向)に「4」の長さをもつ線形状としてA接着面330を指定する。同様に、接着領域指定部21は、図7に示す接着部材データ20bの「接着テープ」に対応するレコードの「B接着面位置情報」フィールドのデータを読出して、相対座標(0)の始点342から長さ方向(紙面左方向)に「4」の長さをもつ線形状としてB接着面340を指定する。
再度、図5を参照して、位置関係規定部22は、解析対象の構造体における位置関係に対応するように、第1構造部材210と第2構造部材220との位置関係を規定する。
図11は、図5に示す位置関係規定部22における処理を説明するための図である。
図11を参照して、位置関係規定部22は、図6に示す被接着部材データ20aの「部品A」および「部品B」に対応するレコードの「部品形状情報」フィールドのデータ、ならびに図7に示す接着部材データ20bの「接着テープ」に対応するレコードの「部品形状情報」フィールドのデータを読出す。そして、位置関係規定部22は、各部材の座標データに基づいて、解析対象の構造体における位置関係に対応するように、第1構造部材210、第2構造部材220および第3構造部材230を配置する。なお、図11では、説明の便宜上、第1接着面310とA接着面330との間、および第2接着面320とB接着面330との間が接触していない状態を図示するが、実際にはそれぞれの面間は接触して配置される。
図11を参照して、位置関係規定部22は、図6に示す被接着部材データ20aの「部品A」および「部品B」に対応するレコードの「部品形状情報」フィールドのデータ、ならびに図7に示す接着部材データ20bの「接着テープ」に対応するレコードの「部品形状情報」フィールドのデータを読出す。そして、位置関係規定部22は、各部材の座標データに基づいて、解析対象の構造体における位置関係に対応するように、第1構造部材210、第2構造部材220および第3構造部材230を配置する。なお、図11では、説明の便宜上、第1接着面310とA接着面330との間、および第2接着面320とB接着面330との間が接触していない状態を図示するが、実際にはそれぞれの面間は接触して配置される。
再度、図5を参照して、抽出部23は、解析対象の構造体における位置関係に基づいて、第1接着面310にある接着点と、当該接着点に対応する第2接着面320にある接着点とを順次抽出する。
図12は、図5に示す抽出部23における処理を説明するための図である。
図12を参照して、抽出部23は、第1構造部材210の第1接着面310に対して、複数の接着点352を順次抽出する。そして、抽出部23は、第2構造部材220の第2接着面320において、順次抽出する接着点352に対応する接着点362を抽出する。ここで、接着点352は任意に抽出することが可能であるが、数値解析シミュレーションを行なう観点からは、接着部材である第3構造部材230の厚みを考慮して、その厚みと同程度の間隔で発生させることが好ましい。また、その抽出方向は、2次元の場合には第1接着面310の接着幅方向(紙面横方向)に沿って所定間隔で抽出することが好ましく、3次元の場合は各軸方向で同等の間隔で抽出することが好ましい。さらに、全くランダムに接着点を抽出してもよいし、接着面上に発生させる接着点の数を予め決めておき、接着点間が均一になるように抽出してもよい。このような場合には、入力データとしてこれらの情報を入力する。なお、接着点の抽出順序を入れ替えて、第2構造部材220の第2接着面320に対して複数の接着点362を順次抽出した上で、対応する接着点352を順次抽出してもよい。
図12を参照して、抽出部23は、第1構造部材210の第1接着面310に対して、複数の接着点352を順次抽出する。そして、抽出部23は、第2構造部材220の第2接着面320において、順次抽出する接着点352に対応する接着点362を抽出する。ここで、接着点352は任意に抽出することが可能であるが、数値解析シミュレーションを行なう観点からは、接着部材である第3構造部材230の厚みを考慮して、その厚みと同程度の間隔で発生させることが好ましい。また、その抽出方向は、2次元の場合には第1接着面310の接着幅方向(紙面横方向)に沿って所定間隔で抽出することが好ましく、3次元の場合は各軸方向で同等の間隔で抽出することが好ましい。さらに、全くランダムに接着点を抽出してもよいし、接着面上に発生させる接着点の数を予め決めておき、接着点間が均一になるように抽出してもよい。このような場合には、入力データとしてこれらの情報を入力する。なお、接着点の抽出順序を入れ替えて、第2構造部材220の第2接着面320に対して複数の接着点362を順次抽出した上で、対応する接着点352を順次抽出してもよい。
また、図12において、接着点352と接着点362との対応付けとは、第1接着面310および第2接着面320の接着幅方向の位置を共通することを意味する。
再度、図5を参照して、拘束部24は、抽出部23が抽出した複数の接着点352と対応する複数の接着点362とを第3構造部材230の物理的特性に応じた関係式に従って拘束する。なお、本明細書において、「拘束する」とは、2点間の相対的な物理的な関係を規定することであり、一方の点における挙動によって他方の点の位置や挙動が定まることを意味する。
図13は、図5に示す拘束部24における処理を説明するための図である。
図13を参照して、拘束部24は、抽出部23が抽出した複数の接着点352および接着点362の各組に対して、第3構造部材230の物理的特性に応じた関係式に従って拘束する。具体的には、拘束部24は、図7に示す接着部材データ20bの「接着変換情報」フィールドのデータを参照して、第3構造部材230の物理的特性(本実施例では、「粘性A」)を取得する。そして、拘束部24は、図9に示す関係式データ20dを参照して、「接着変換情報」フィールドの値が取得した第3構造部材230の物理的特性(本実施例では、「粘性A」)に対応するレコードの「関係式」フィールドに格納されている関係式を取得する。
図13を参照して、拘束部24は、抽出部23が抽出した複数の接着点352および接着点362の各組に対して、第3構造部材230の物理的特性に応じた関係式に従って拘束する。具体的には、拘束部24は、図7に示す接着部材データ20bの「接着変換情報」フィールドのデータを参照して、第3構造部材230の物理的特性(本実施例では、「粘性A」)を取得する。そして、拘束部24は、図9に示す関係式データ20dを参照して、「接着変換情報」フィールドの値が取得した第3構造部材230の物理的特性(本実施例では、「粘性A」)に対応するレコードの「関係式」フィールドに格納されている関係式を取得する。
図14は、本実施の形態に従う接着部材の力学モデルを説明するための図である。
図14(a)は、接着部材を弾性体として扱う場合の力学モデルを示す。図14(b)は、接着部材を粘性体として扱う場合の力学モデルを示す。図14(c)は、接着部材をタイイング結合体として扱う場合の力学モデルを示す。
図14(a)は、接着部材を弾性体として扱う場合の力学モデルを示す。図14(b)は、接着部材を粘性体として扱う場合の力学モデルを示す。図14(c)は、接着部材をタイイング結合体として扱う場合の力学モデルを示す。
図14(a)を参照して、接着部材である第3構造部材230を弾性体として扱う場合には、いわゆる「ばねモデル」を用いてモデル化を行なうことができる。このモデルでは、系に与えられる力に応じて、第1接着面310上の接着点352の変位と第2接着面320上の接着点362の変位との間に所定の偏差が生じる。具体的には、接着点352の変位をuAとし、接着点362の変位をuBとすると、接着点352に与えられる力f1に対して、(1)式のような関係が成立する。
f1=−k(uA−uB) ・・・(1)
ここで、kは、第3構造部材230の物理的特性に応じた値をもつばね係数である。すなわち、接着部材である第3構造部材230を弾性体として扱う場合には、(1)式に従って、第1接着面310上の接着点352と第2接着面320上の接着点362とが拘束される。なお、この(1)式の関係は弾性項である。
ここで、kは、第3構造部材230の物理的特性に応じた値をもつばね係数である。すなわち、接着部材である第3構造部材230を弾性体として扱う場合には、(1)式に従って、第1接着面310上の接着点352と第2接着面320上の接着点362とが拘束される。なお、この(1)式の関係は弾性項である。
なお、ばね係数kは、第3構造部材230の材料係数、接着点352および接着点362の密度、第3構造部材230の厚みなどのパラメータを含む関数で表現することが可能である。このばね係数kは、ユーザや外部の装置などから処理毎に入力されてもよいし、予め格納される形状データの基づいて動的に演算してもよい。また、第3構造部材230の材料係数は、公知の有限要素法(FEM)において提供される値を利用することもできる。
図14(b)を参照して、接着部材である第3構造部材230を粘性体として扱う場合には、いわゆる「ダッシュポットモデル」を用いてモデル化を行なうことができる。このモデルでは、系に与えられる力に応じて、第1接着面310上の接着点352の速度と第2接着面320上の接着点362の速度との間に所定の偏差が生じる。具体的には、接着点352の速度をvAとし、接着点362の速度をvBとすると、接着点352に与えられる力f2に対して、(2)式のような関係が成立する。
f2=−c(vA−vB) ・・・(2)
ここで、cは、第3構造部材230の物理的特性に応じた値をもつ粘性係数である。このように、接着部材である第3構造部材230を粘性体として扱う場合には、(2)式に従って、第1接着面310上の接着点352と第2接着面320上の接着点362とが拘束される。なお、この(2)式の関係は粘性項である。
ここで、cは、第3構造部材230の物理的特性に応じた値をもつ粘性係数である。このように、接着部材である第3構造部材230を粘性体として扱う場合には、(2)式に従って、第1接着面310上の接着点352と第2接着面320上の接着点362とが拘束される。なお、この(2)式の関係は粘性項である。
なお、粘性係数cは、第3構造部材230の材料係数、接着点352および接着点362の密度、第3構造部材230の厚みなどのパラメータを含む関数で表現することが可能である。このばね係数kは、ユーザや外部の装置などから処理毎に入力されてもよいし、予め格納される形状データの基づいて動的に演算してもよい。
図14(c)を参照して、接着部材である第3構造部材230をタイイング結合体として扱う場合には、第1接着面310上の接着点352の位置と第2接着面320上の接着点362の位置との間の距離が一定に保たれる。具体的には、接着点352の位置をAとし、接着点362の位置をBとすると、(3)式のような関係が成立する。
d=(A−B) ・・・(3)
ここで、dは、第3構造部材230の厚みに相当する定数値である。このように、接着部材である第3構造部材をタイイング結合体として扱う場合には、(3)式に従って、第1接着面310上の接着点352と第2接着面320上の接着点362とが拘束される。
ここで、dは、第3構造部材230の厚みに相当する定数値である。このように、接着部材である第3構造部材をタイイング結合体として扱う場合には、(3)式に従って、第1接着面310上の接着点352と第2接着面320上の接着点362とが拘束される。
なお、厚みdは、接着部材データ20bに格納された第3構造部材230の形状値などから取得される。
なお、上述の図14(a)および図14(b)に示す関係式を組み合わせてもよい。
以上のように、拘束部24が複数の接着点352と対応する複数の接着点362とを第3構造部材230の物理的特性に応じた関係式に従って拘束することで、図4に示すような力学モデルベースの解析モデルが生成される。このような力学モデルベールの解析モデルのままでは、数値解析シミュレーションに適さない。そこで、図5に示すように、要素分割部25(図5)が第1構造部材210および第2構造部材220を複数の要素に分割し、計算モデルベースの解析モデルを生成する。
以上のように、拘束部24が複数の接着点352と対応する複数の接着点362とを第3構造部材230の物理的特性に応じた関係式に従って拘束することで、図4に示すような力学モデルベースの解析モデルが生成される。このような力学モデルベールの解析モデルのままでは、数値解析シミュレーションに適さない。そこで、図5に示すように、要素分割部25(図5)が第1構造部材210および第2構造部材220を複数の要素に分割し、計算モデルベースの解析モデルを生成する。
図15は、図5に示す要素分割部25によって生成される計算モデルベースの解析モデルを視覚的に示す図である。
図15を参照して、要素分割部25は、第1構造部材210および第2構造部材220を複数の要素に分割する。このとき、要素間は、節点によって区分される。なお、このような要素分割の方法については、公知の手段を用いることもできる。
再度、図5を参照して、要素分割部25によって生成される計算モデルベースの解析モデルは、図示しない数値解析シミュレーション装置などに出力される。そして、当該数値解析シミュレーション装置によって数値解析処理が実行される。
なお、上記のような手順によって得られた解析モデルは、代表的に、有限要素法(FEM)や境界要素法などの数値解析シミュレーションに用いることができるが、特にこれらの方法に限定されることなく、他の数値解析方法にも適用できるし、力学モデルベースの解析モデルのままとして用いてもよい。
(処理フロー)
上述した各機能ブロックによる処理手順について、図16を参照して説明する。
上述した各機能ブロックによる処理手順について、図16を参照して説明する。
図16は、この発明の実施の形態に従うモデル生成処理の手順を示すフローチャートである。
図5および図16を参照して、まず、CPU105は、外部入力される解析対象の構造体の実モデルに係るデータを受入れて、固定ディスク107に形成されるデータ格納部20に格納する(ステップS2)。なお、実モデルに係るデータは、ユーザがキーボード103やマウス104を操作することで入力され、もしくは通信インターフェース109を介して接続される外部の装置などから伝送されることで入力される。また、実モデルに係るデータは、上述した被接着部材データ20aと、接着部材データ20bと、接着情報データ20cと、関係式データ20dを含む。
次に、接着領域指定部21として機能するCPU105は、第1構造部材210における第1接着面310および第2構造部材220における第2接着面320を指定するため、接着領域指定サブルーチンを実行する(ステップS4)。
次に、位置関係規定部22として機能するCPU105は、解析対象の構造体における位置関係に対応するように、第1構造部材210と第2構造部材220との位置関係を規定するため、位置関係規定サブルーチンを実行する(ステップS6)。
次に、抽出部23として機能するCPU105は、解析対象の構造体における位置関係に基づいて、第1接着面310にある接着点352と、この接着点に対応する2接着面320にある接着点362とを抽出するための抽出サブルーチンを実行する(ステップS8)。
次に、拘束部24として機能するCPU105は、ステップS8において抽出された第1接着面310にある接着点352と第2接着面320にある接着点362とを第3構造部材230の物理的特性に応じた関係式に従って拘束するために、拘束サブルーチンを実行する(ステップS10)。このステップS10によって、力学モデルベースの解析モデルが生成される。
さらに、要素分割部25として機能するCPU105は、ステップS10において生成された力学モデルベースの解析モデルに対して、第1構造部材210および第2構造部材220を複数の要素に分割し、計算モデルベースの解析モデルを生成する(ステップS12)。そして、CPU105は、生成した解析モデルを出力して、処理を終了する。
図17は、図16に示す接着領域指定サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
図5および図17を参照して、CPU105は、データ格納部20に格納されている被接着部材データ20aを読出す(ステップS100)。そして、CPU105は、被接着部材データ20aに格納されているすべての構造部材(被接着部材)に対して、以下のステップS104〜ステップS106の処理を繰返す(ステップS102)。
CPU105は、被接着部材データ20aの「部品形状情報」フィールドのデータに基づいて、対応する構造部材を指定する(ステップS104)。続いて、CPU105は、同一のレコードの「接着面位置情報」フィールドのデータに基づいて、当該構造部材の接着面を指定する(ステップS106)。
次に、CPU105は、データ格納部20に格納されている接着部材データ20bを読出す(ステップS108)。そして、CPU105は、接着部材データ20bに格納されているすべての構造部材(接着部材)に対して、以下のステップS112〜ステップS116の処理を繰返す(ステップS110)。
CPU105は、接着部材データ20bの「部品形状情報」フィールドのデータに基づいて、対応する構造部材を指定する(ステップS112)。続いて、CPU105は、同一のレコードの「A接着面位置情報」フィールドのデータに基づいて、当該構造部材の一方側の接着面を指定する(ステップS114)。また、CPU105は、同一のレコードの「B接着面位置情報」フィールドのデータに基づいて、当該構造部材の他方側の接着面を指定する(ステップS116)。
その後、処理は図16に示すメインルーチンに戻る。
図18は、図16に示す位置関係規定サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
図18は、図16に示す位置関係規定サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
図5および図18を参照して、CPU105は、データ格納部20に格納されている接着情報データ20cを読出す(ステップS200)。そして、CPU105は、接着情報データ20cに格納されているすべての対応関係(すべてのレコード)に対して、以下のステップS204〜ステップS206の処理を繰返す(ステップS202)。
接着情報データ20cの「接着部品名」フィールドに格納されている構造部材の位置情報を、接着部材データ20bの「部品形状情報」フィールドから読出して、この位置情報に従って接着部材を配置する(ステップS204)。
接着情報データ20cの「第1被接着部材」フィールドに格納されている構造部材の位置情報を、被接着部材データ20aの「部品形状情報」フィールドから読出して、この位置情報に従って第1被接着部材を配置する(ステップS206)。また、接着情報データ20cの対応する「第2被接着部材」フィールドに格納されている構造部材の位置情報を、被接着部材データ20aの対応する「部品形状情報」フィールドから読出して、この位置情報に従って第2被接着部材を配置する(ステップS208)。
その後、処理は図16に示すメインルーチンに戻る。
図19は、図16に示す抽出サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
図19は、図16に示す抽出サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
図5および図19を参照して、CPU105は、図17に示す接着領域指定サブルーチンを実行することで得られた接着面の組(第1接着面および第2接着面)のすべてに対して、以下のステップS302〜ステップS306の処理を繰返す(ステップS300)。
まず、CPU105は、第1接着面にある少なくとも1つの第1接着点を抽出する(ステップS302)。そして、CPU105は、ステップS302で抽出したすべての第1接着点に対して、以下のステップS306の処理を繰返す(ステップS304)。
CPU105は、第1接着点に対応する第2接着面にある第2接着点を抽出する(ステップS306)。
その後、処理は図16に示すメインルーチンに戻る。
図20は、図16に示す拘束サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
図20は、図16に示す拘束サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
図5および図20を参照して、CPU105は、図19に示す抽出サブルーチンを実行することで得られた第1接着点と第2接着点とのすべての組に対して、以下のステップS402〜ステップS404の処理を繰返す(ステップS400)。
まず、CPU105は、データ格納部20に格納されている関係式データ20dを参照して、第1接着点と第2接着点との間の接着部材の物理的特性に対応する関係式を読出す(ステップS402)。そして、CPU105は、読出した関係式に従って第1接着点と第2接着点とを拘束する(ステップS404)。
その後、処理は図16に示すメインルーチンに戻る。
以上のような処理によって、解析モデルが生成される。
以上のような処理によって、解析モデルが生成される。
(変形例1)
上述の説明では、解析対象の構造体として、第1構造部材と第2構造部材とが第3構造部材(接着部材)によって1対1に接着される場合について例示したが、本願発明は、一つの構造部材が複数の構造部材に接着される、すなわち1対nに接着される場合について適用可能である。
上述の説明では、解析対象の構造体として、第1構造部材と第2構造部材とが第3構造部材(接着部材)によって1対1に接着される場合について例示したが、本願発明は、一つの構造部材が複数の構造部材に接着される、すなわち1対nに接着される場合について適用可能である。
図21は、本実施の形態の変形例1に従うモデル生成装置によって得られる解析モデルを示す概略図である。図21を参照して、本実施の形態の変形例1に従う解析モデルは、構造部材250が接着部材280を介して、構造部材260および270と接着されたものである。このような場合には、構造部材250と構造部材260との間の部分的な解析モデルを生成するとともに、構造部材250と構造部材270との間の部分的な解析モデルを生成し、それぞれを結合して総合的な解析モデルを生成することができる。
(変形例2)
上述の説明では、被接着部材データ20a(図6)には、被接着部材における接着面位置情報が規定されるとともに、接着部材データ20b(図7)には、対応する接着部材における接着面位置情報が規定される。このようなデータ構造を採用する以上、対応する接着面同士は、互いに同一の大きさに設定すべきであるが、誤ったデータが入力され、両者の間で整合が取れていない場合も考えられる。単位面積当たりの接着力が一定であるとすると、接着力は接着面の面積に略比例することになるから、接着面積が適切でなければ接着力を正確に評価できない。そのため、数値解析シミュレーションにおける誤差要因となり得る。
上述の説明では、被接着部材データ20a(図6)には、被接着部材における接着面位置情報が規定されるとともに、接着部材データ20b(図7)には、対応する接着部材における接着面位置情報が規定される。このようなデータ構造を採用する以上、対応する接着面同士は、互いに同一の大きさに設定すべきであるが、誤ったデータが入力され、両者の間で整合が取れていない場合も考えられる。単位面積当たりの接着力が一定であるとすると、接着力は接着面の面積に略比例することになるから、接着面積が適切でなければ接着力を正確に評価できない。そのため、数値解析シミュレーションにおける誤差要因となり得る。
そこで、接着部材の接着面と対応する各構成部材の接着面との間で整合性をとるように処理を行ってもよい。
図22は、本実施の形態の変形例2に従う接着領域指定に係る処理を説明するための図である。
図22を参照して、接着部材である第3構造部材230のA接着面330を第1構造部材210に投射して、第1構造部材210上の第1投射面350を得る。なお、このA接着面330は、接着部材データ20b(図7)に格納される形状データに基づいて規定される。そして、この第1投射面350と第1構造部材210の第1接着面310との重複する領域を新たな第1接着面として取扱う。
同様に、接着部材である第3構造部材230のB接着面340を第2構造部材220に投射して、第2構造部材220上の第2投射面360を得る。なお、このB接着面340は、接着部材データ20b(図7)に格納される形状データに基づいて規定される。そして、この第2投射面360と第2構造部材220の第2接着面320との重複する領域を新たな第2接着面として取扱う。
本実施の形態の変形例2に従うモデル生成処理は、図16に示す本実施の形態に従うモデル生成処理において接着領域指定サブルーチンの処理内容を変更したものであり、その他の処理は図16と同様である。そのため、接着領域指定サブルーチンの処理内容を除いて、詳細な説明は繰返さない。
図23は、この発明の実施の形態の変形例2に従う接着領域指定サブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。
図22および図23を参照して、CPU105は、データ格納部20に格納されている被接着部材データ20aを読出す(ステップS500)。そして、CPU105は、被接着部材データ20aに格納されているすべての構造部材(被接着部材)に対して、以下のステップS504〜ステップS506の処理を繰返す(ステップS502)。
CPU105は、被接着部材データ20aの「部品形状情報」フィールドのデータに基づいて、対応する構造部材を指定する(ステップS504)。続いて、CPU105は、同一のレコードの「接着面位置情報」フィールドのデータに基づいて、当該構造部材の接着面を指定する(ステップS506)。
次に、CPU105は、データ格納部20に格納されている接着部材データ20bを読出す(ステップS508)。そして、CPU105は、接着部材データ20bに格納されているすべての構造部材(接着部材)に対して、以下のステップS512〜ステップS520の処理を繰返す(ステップS510)。
CPU105は、接着部材データ20bの「部品形状情報」フィールドのデータに基づいて、対応する構造部材を指定する(ステップS512)。続いて、CPU105は、同一のレコードの「A接着面位置情報」フィールドのデータに基づいて、当該構造部材の一方側の接着面を指定する(ステップS514)とともに、この接着面を対応する構造部材に投射して、対応する構造部材上に投射面を指定する(ステップS516)。また、CPU105は、同一のレコードの「B接着面位置情報」フィールドのデータに基づいて、当該構造部材の他方側の接着面を指定する(ステップS518)とともに、この接着面を対応する構造部材に投射して、対応する構造部材上に投射面を指定する(ステップS520)。
さらに、CPU105は、すべての被接着部材についてステップS524の処理を繰返す(ステップS522)。
CPU105は、対応の被接着部材の接着面と投射面との重複する領域を新たな接着面として指定する(ステップS524)。
その後、処理は図16に示すメインルーチンに戻る。
(適用例)
次に、上述したこの発明の実施の形態に従うモデル生成装置によって生成される解析モデルを用いて、製品設計に適用する場合の一例を説明する。
(適用例)
次に、上述したこの発明の実施の形態に従うモデル生成装置によって生成される解析モデルを用いて、製品設計に適用する場合の一例を説明する。
図24は、この発明の実施の形態に従うモデル生成装置を適用する製品の実モデルの概略図である。
図24を参照して、適用対象としては、PDA(Personal Digital Assistant)などに搭載されるタッチパネル機能を付加されたディプレイである。タッチパネル機能は、ユーザ操作によって生じる押圧を検知して入力とするものであり、各部材がユーザ入力による荷重によって発生する応力や変形を予め解析しておく必要がある。
そして、解析対象の構造体としては、LCD(Liquid Crystal Display)部418と、LCD部418を収納するLCDフォルダ412と、LCD部418の上部に配置されるタッチパネル部416と、タッチパネル部416を支持する接着部材413,414とを含む。また、試験用の治具410がタッチパネル部416の表面上に配置される。
治具410、タッチパネル部416およびLCDフォルダ412は、それぞれ鉄、ガラスおよびアルミなど相対的に硬い材料からなり、接着部材413,414は代表的に両面テープであり、樹脂や粘着材などの相対的に軟らかい材料からなる。そのため、LCDフォルダ412を固定し、治具410から下方向に荷重をかけると、相対的に軟らかい接着部材413,414は押しつぶされてしまう。そのため、接着部材413,414を考慮しないと、このような押しつぶされる挙動を再現することはできない。また、接着部材413,414の接触面を考慮しないと、LCD部418への荷重を正確に考慮することができないという問題もある。そこで、接着部材413,414を考慮した解析モデルを生成する必要がある。
図25は、図24に示す構造体についての解析モデルを生成する過程を示す図である。LCDフォルダ412とタッチパネル部416との間の接着部材414を、一例として弾性体として取扱うと図25に示すような解析モデルを生成することができる。
図26は、図24に示す構造体についての解析モデルを示す概略図である。図25に示すような解析モデルに対して要素分割することで、図26に示すような算モデルベースの解析モデルが生成される。
この発明の実施の形態によれば、2つの被接着部材が接着部材を介して接着されているような構造体を解析するにあたり、被接着部材と接着部材との接着面のそれぞれにおいて対応する接着点の組を抽出するとともに、これらの接着点の各組を接着部材の物理的特性に応じた関係式に従って拘束する。これにより、接着部材の厚みを反映した解析モデルを生成できるとともに、接着部材を要素分割する必要がないので、解析モデルの規模が増大することを抑制できる。これにより、その接着面の幅に比較して厚みの小さい接着部材を介して2つの構造部材が接着された構造体について、規模の増大を抑制しつつ高精度の解析モデルを生成できる。
さらに、このような解析モデルを用いることで、薄い接着部材を含んで構成されるアセンブリされた製品に対して高精度の解析が可能となるとともに、必要な計算リソースの増大を抑制して計算時間を短縮することもできる。
なお、本実施の形態に従うモデル生成装置によって生成された解析モデルは、そのままの形で数値解析シミュレーションを実行してもよいし、公知の解析モデルと組み合わせ用いてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 コンピュータ、20 データ格納部、20a 被接着部材データ、20b 接着部材データ、20c 接着情報データ、20d 関係式データ、21 接着領域指定部、22 位置関係規定部、23 抽出部、24 拘束部、25 要素分割部、101 コンピュータ本体、102 モニタ、103 キーボード、104 マウス、106 メモリ、107 固定ディスク、109 通信インターフェース、111 FD駆動装置、112 FD、113 CD−ROM駆動装置、114 CD−ROM、210,220,230,250,260,270 構造部材、212 シェル要素、214,224 節点、216,226,312,322,332,342 始点、280 接着部材、310,320,330,340 接着面、350,360 投射面、352,362 接着点、410 治具、412 LCDフォルダ、413,414 接着部材、416 タッチパネル部、418 LCD部。
Claims (18)
- 解析対象の構造体の実モデルから前記構造体の解析モデルを生成するモデル生成装置であって、
前記構造体は、第1および第2の構造部材と、その二つの面においてそれぞれ前記第1および第2の構造部材と接着される第3の構造部材とを含み、
前記モデル生成装置は、
予め定められた前記第1および第2の構造部材の形状を示す形状データを格納する格納手段と、
前記形状データに基づいて、前記第1の構造部材と前記第3の構造部材との接着領域に対応する前記第1の構造部材における第1の接着面を指定するとともに、前記第2の構造部材と前記第3の構造部材との接着領域に対応する前記第2の構造部材における第2の接着面を指定する接着領域指定手段と、
前記構造体における位置関係に対応するように、前記第1の構造部材と前記第2の構造部材との位置関係を規定する位置関係規定手段と、
前記構造体における位置関係に基づいて、前記第1の接着面にある第1の接着点と、前記第1の接着点に対応する前記第2の接着面にある第2の接着点とを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された前記第1の接着点と前記第2の接着点とを前記第3の構造部材の物理的特性に応じた関係式に従って拘束する拘束手段とを備える、モデル生成装置。 - 前記抽出手段は、複数の前記第1の接着点を順次抽出するとともに、前記複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の前記第2の接着点を順次抽出し、
前記拘束手段は、前記抽出手段によって抽出された前記複数の第1の接着点と前記複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の第2の接着点とをそれぞれ前記関係式に従って拘束する、請求項1に記載のモデル生成装置。 - 前記第1および第2の構造部材を複数の要素に分割する要素分割手段をさらに備える、請求項1または2に記載のモデル生成装置。
- 前記関係式は、前記第1の接着点と前記第2の接着点との間の距離を一定に維持する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモデル生成装置。
- 前記関係式は、弾性項を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のモデル生成装置。
- 前記関係式は、粘性項を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のモデル生成装置。
- 演算装置と記憶装置とを含むコンピュータを用いて、解析対象の構造体の実モデルから前記構造体の解析モデルを生成するモデル生成方法であって、
前記構造体は、第1および第2の構造部材と、その二つの面においてそれぞれ前記第1および第2の構造部材と接着される第3の構造部材とを含み、
前記記憶装置は、予め定められた前記第1および第2の構造部材の形状を示す形状データを格納しており、
前記モデル生成方法は、
前記演算装置が、前記形状データに基づいて、前記第1の構造部材と前記第3の構造部材との接着領域に対応する前記第1の構造部材における第1の接着面を指定するとともに、前記第2の構造部材と前記第3の構造部材との接着領域に対応する前記第2の構造部材における第2の接着面を指定するステップと、
前記演算装置が、前記構造体における位置関係に対応するように、前記第1の構造部材と前記第2の構造部材との位置関係を規定するステップと、
前記演算装置が、前記構造体における位置関係に基づいて、前記第1の接着面にある第1の接着点と、前記第1の接着点に対応する前記第2の接着面にある第2の接着点とを抽出するステップと、
前記演算装置が、抽出した前記第1の接着点と前記第2の接着点とを前記第3の構造部材の物理的特性に応じた関係式に従って拘束するステップとを備える、モデル生成方法。 - 前記抽出するステップは、複数の前記第1の接着点を順次抽出するとともに、前記複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の前記第2の接着点を順次抽出するステップを含み、
前記拘束するステップは、抽出した前記複数の第1の接着点と前記複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の第2の接着点とをそれぞれ前記関係式に従って拘束するステップを含む、請求項7に記載のモデル生成方法。 - 前記演算装置が、前記第1および第2の構造部材を複数の要素に分割するステップをさらに備える、請求項7または8に記載のモデル生成方法。
- 前記関係式は、前記第1の接着点と前記第2の接着点との間の距離を一定に維持する、請求項7〜9のいずれか1項に記載のモデル生成方法。
- 前記関係式は、弾性項を含む、請求項7〜10のいずれか1項に記載のモデル生成方法。
- 前記関係式は、粘性項を含む、請求項7〜11のいずれか1項に記載のモデル生成方法。
- 解析対象の構造体の実モデルから前記構造体の解析モデルを生成するモデル生成プログラムであって、
前記構造体は、第1および第2の構造部材と、その二つの面においてそれぞれ前記第1および第2の構造部材と接着される第3の構造部材とを含み、
前記モデル生成プログラムは、
予め定められた前記第1および第2の構造部材の形状を示す形状データを格納する格納手段と、
前記形状データに基づいて、前記第1の構造部材と前記第3の構造部材との接着領域に対応する前記第1の構造部材における第1の接着面を指定するとともに、前記第2の構造部材と前記第3の構造部材との接着領域に対応する前記第2の構造部材における第2の接着面を指定する接着領域指定手段と、
前記構造体における位置関係に対応するように、前記第1の構造部材と前記第2の構造部材との位置関係を規定する位置関係規定手段と、
前記構造体における位置関係に基づいて、前記第1の接着面にある第1の接着点と、前記第1の接着点に対応する前記第2の接着面にある第2の接着点とを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された前記第1の接着点と前記第2の接着点とを前記第3の構造部材の物理的特性に応じた関係式に従って拘束する拘束手段とを、コンピュータに実行させる、モデル生成プログラム。 - 前記抽出手段は、複数の前記第1の接着点を順次抽出するとともに、前記複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の前記第2の接着点を順次抽出し、
前記拘束手段は、前記抽出手段によって抽出された前記複数の第1の接着点と前記複数の第1の接着点にそれぞれ対応する複数の第2の接着点とをそれぞれ前記関係式に従って拘束する、請求項13に記載のモデル生成プログラム。 - 前記第1および第2の構造部材を複数の要素に分割する要素分割手段を、さらにコンピュータに実行させる、請求項13または14に記載のモデル生成プログラム。
- 前記関係式は、前記第1の接着点と前記第2の接着点との間の距離を一定に維持する、請求項13〜15のいずれか1項に記載のモデル生成プログラム。
- 前記関係式は、弾性項を含む、請求項13〜16のいずれか1項に記載のモデル生成プログラム。
- 前記関係式は、粘性項を含む、請求項13〜17のいずれか1項に記載のモデル生成プログラム。
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