JP2010067159A - Device, method and program for supporting design work of object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体の設計作業を支援する技術に関する。特に、有限要素法を利用する物体の設計作業を支援する技術に関する。 The present invention relates to a technique for supporting object design work. In particular, the present invention relates to a technology for supporting an object design work using a finite element method.
特許文献1に、有限要素法を利用する物体の設計作業を支援する技術が開示されている。この技術では、物体の設計変更前の形状をメッシュ分割したメッシュモデルと、物体の設計変更後の形状における変形部分を記述する変形面データを用いて、物体の設計変更後の形状をメッシュ分割したメッシュモデルを作成する。より詳しくは、物体の設計変更前のメッシュモデルに、変形面データが記述する変形面を重ね合わせ、変形面の近傍に位置するメッシュモデル表面の節点が変形面上に位置するように、メッシュモデルの各節点を移動させている(いわゆるモーフィング操作)。この技術によると、物体の設計変更を行った際に、設計変更前のメッシュモデルを利用して、設計変更後のメッシュモデルを効率的に作成することができる。設計変更後のメッシュモデルを新規に作成する必要が無いので、設計変更後のメッシュモデルを短時間で作成することができ、有限要素法を利用する物体の設計作業を効率的に進めることができる。 Patent Document 1 discloses a technique for supporting an object design work using a finite element method. In this technology, the shape of the object after the design change is divided into meshes using the mesh model obtained by dividing the shape of the object before the design change and the deformed surface data describing the deformed portion of the shape after the object design change. Create a mesh model. More specifically, the mesh model before the design change of the object is overlaid with the deformation surface described by the deformation surface data, and the mesh model surface nodes located near the deformation surface are positioned on the deformation surface. Each node is moved (so-called morphing operation). According to this technique, when an object design is changed, a mesh model after the design change can be efficiently created using the mesh model before the design change. Since there is no need to create a new mesh model after the design change, the mesh model after the design change can be created in a short time, and the design work of the object using the finite element method can be advanced efficiently. .
特許文献1に記載の技術では、設計変更後のメッシュモデルを作成するために、設計変更を行った変更部分を記述する変形面データを必要とする。従って、例えば特定の設計寸法に関してパラメータスタディを行う場合のように、設計変更を繰り返し行うような場合には、設計変更を行う度に変形面データを別途作成する必要がある。変形面データの作成を自動化することは困難であり、設計変更を行う度に変形面データを作成する必要があると、それによる作業負荷は比較的に大きなものとなってしまう。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、設計変更を繰り返し行う場合でも、設計変更後のメッシュモデルを容易に作成することができる技術を提供する。
In the technique described in Patent Literature 1, in order to create a mesh model after a design change, deformed surface data describing a changed portion where the design change has been made is required. Therefore, when the design change is repeatedly performed, for example, when a parameter study is performed on a specific design dimension, it is necessary to separately generate deformation surface data every time the design change is performed. It is difficult to automate the creation of deformed surface data, and if it is necessary to create deformed surface data each time a design change is made, the resulting workload becomes relatively large.
The present invention solves the above problems. The present invention provides a technique capable of easily creating a mesh model after a design change even when the design change is repeatedly performed.
本発明は、物体の設計作業を支援する装置に具現化される。この装置は、物体の設計形状を記述する形状データを記憶する手段と、形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する手段と、形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する手段と、形状データが記述する設計形状を変更する手段と、記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング手段を備えている。 The present invention is embodied in an apparatus that supports object design work. The apparatus includes means for storing shape data describing a design shape of an object, means for storing a mesh model of the design shape described by the shape data, each vertex of the design shape described by the shape data, each edge, and Means for storing link data describing the vertexes, ridge lines, or nodes in the mesh model located on the surface in association with each surface; means for changing the design shape described by the shape data; The mesh model and link data that has been changed and the shape data after the change are used, and each node of the mesh model described in the link data corresponds to the vertex, edge, or surface corresponding to the design shape described by the shape data after the change. Morphing means for performing a morphing operation on the mesh model is provided.
上記した装置では、形状データが記述する設計形状の各頂点、各稜線、及び各面と、その各頂点、各稜線、及び各面上に位置するメッシュモデル中の各節点との対応関係を、リンクデータによって予め与えておくことができる。それにより、形状データが記述する設計形状の変更を行った際には、リンクデータが記述するメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても同一の頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行することができる。それにより、設計変更後のメッシュモデルを、その品質を大きく変化させることなく、短時間で作成することができる。
設計形状を変更する前後において、設計形状の各頂点、各稜線、及び各面と、その各頂点、各稜線、及び各面上に位置するメッシュモデル中の各節点との対応関係は、そのまま維持される。従って、最初に用意したリンクデータは、設計変更後も有効であることから、設計変更を行う度にリンクデータを用意する必要はない。
この装置によると、設計変更を繰り返し行う場合でも、設計変更後のメッシュモデルを容易に作成することができる。
In the apparatus described above, the correspondence between each vertex, each ridgeline, and each surface of the design shape described by the shape data, and each node in the mesh model located on each vertex, each ridgeline, and each surface, It can be given in advance by link data. As a result, when the design shape described by the shape data is changed, each node of the mesh model described by the link data is the same vertex, edge, or even in the design shape described by the changed shape data. A morphing operation can be performed on the mesh model so as to lie on the surface. Thereby, the mesh model after the design change can be created in a short time without greatly changing the quality.
Before and after changing the design shape, the correspondence between each vertex, each ridgeline, and each surface of the design shape and each node in the mesh model located on each vertex, each ridgeline, and each surface is maintained as it is. Is done. Accordingly, since the link data prepared first is effective after the design change, it is not necessary to prepare the link data every time the design change is performed.
According to this apparatus, even when the design change is repeated, the mesh model after the design change can be easily created.
上記した設計支援装置は、モーフィング手段によるモーフィング操作後のメッシュモデルを用いて、有限要素法による解析処理を実行する解析手段をさらに備えることが好ましい。
それにより、形状データにおける設計変更、設計変更に伴うメッシュモデルのモーフィング操作、モーフィング操作後のメッシュモデルによる解析処理を、一連に行うことが可能となる。
The above-described design support apparatus preferably further includes analysis means for executing analysis processing by the finite element method using the mesh model after the morphing operation by the morphing means.
This makes it possible to perform a series of design changes in shape data, a morphing operation of the mesh model accompanying the design change, and an analysis process using the mesh model after the morphing operation.
本発明の技術は、物体の設計作業を支援するための方法に具現化することもできる。この方法では、コンピュータに、物体の設計形状を記述する形状データを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状を変更する処理と、記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング処理を実行させる。
この方法によると、設計変更を繰り返し行う場合でも、設計変更後のメッシュモデルを容易に作成することができる。
The technique of the present invention can also be embodied in a method for supporting object design work. In this method, a computer stores shape data describing the design shape of an object, a process of storing a mesh model of the design shape described by the shape data, and each vertex and edge of the design shape described by the shape data. A process for storing link data described in association with nodes in the mesh model located on the vertex, ridge line, or face for each and each face, and a process for changing the design shape described by the shape data; Using the stored mesh model and link data and the changed shape data, each node of the mesh model described in the link data corresponds to the vertex, ridge line, and the corresponding design shape described by the changed shape data. Or the morphing process which performs morphing operation with respect to a mesh model is performed so that it may be located on a surface.
According to this method, the mesh model after the design change can be easily created even when the design change is repeated.
また、本発明の技術は、上記した方法を実施するためのプログラムに具現化することもできる。即ち、このプログラムは、コンピュータに、物体の設計形状を記述する形状データを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状を変更する処理と、記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング処理を実行させる。
このプログラムを用いることにより、設計変更を繰り返し行う場合でも、設計変更後のメッシュモデルを容易に作成することができる。
The technique of the present invention can also be embodied in a program for executing the above-described method. That is, the program stores, in a computer, processing for storing shape data describing the design shape of an object, processing for storing a mesh model of the design shape described by the shape data, and for each vertex of the design shape described by the shape data. For each ridgeline and each surface, a process for storing link data described in association with the vertexes, ridgelines, or nodes in the mesh model located on the surface, and a process for changing the design shape described by the shape data Then, using the stored mesh model and link data and the changed shape data, each node of the mesh model described in the link data corresponds to the vertex corresponding to the design shape described by the changed shape data, A morphing process is executed to execute a morphing operation on the mesh model so as to be positioned on the ridgeline or the surface.
By using this program, the mesh model after the design change can be easily created even when the design change is repeated.
本発明によると、機械部品等の設計作業を効率よく進めることが可能となり、信頼性の高い製品を比較的に短時間で開発することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to efficiently advance design work for machine parts and the like, and it is possible to develop a highly reliable product in a relatively short time.
最初に、本発明を実施する好適な実施形態を列記する。
(形態1) 設計支援装置は、形状データ(CADデータ)を作成、編集する形状データ処理手段(CADシステム)を備えることが好ましい。
(形態2) 設計支援装置は、形状データからメッシュモデルを作成するメッシュ作成システムを備えることが好ましい。
(形態3) 設計支援装置は、形状データと、メッシュモデルを記述するメッシュデータから、リンクデータを作成するリンクデータ作成システムを備えることが好ましい。
First, preferred embodiments for carrying out the present invention will be listed.
(Embodiment 1) The design support apparatus preferably includes shape data processing means (CAD system) for creating and editing shape data (CAD data).
(Mode 2) The design support apparatus preferably includes a mesh creation system for creating a mesh model from shape data.
(Mode 3) The design support apparatus preferably includes a link data creation system that creates link data from shape data and mesh data describing a mesh model.
(形態4) モーフィング手段によるモーフィング操作では、事前処理として、リンクデータに記述されているメッシュモデルの節点毎に、
リンクデータで対応付けられている頂点、稜線、又は面の変更後の設計形状における位置を、変更後の形状データから特定する処理と、
特定した頂点、稜線、又は面の変更後の設計形状における位置を、モーフィング操作後の移動目標位置に設定する処理と、が実行されることが好ましい。
上記した移動目標位置の設定を事前に行うことにより、その後は一般的なメッシュモーフィングの手法を用いて、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行することができる。
(Mode 4) In the morphing operation by the morphing means, as a pre-process, for each node of the mesh model described in the link data,
A process of specifying the position in the design shape after the change of the vertex, the ridgeline, or the surface associated with the link data from the changed shape data;
It is preferable to execute a process of setting the position in the design shape after changing the specified vertex, ridge line, or face as the movement target position after the morphing operation.
By setting the moving target position in advance, the mesh model nodes described in the link data are then described by the modified shape data using a general mesh morphing method. The morphing operation can be performed on the mesh model so that the shape is located on the corresponding vertex, ridgeline, or surface.
本発明を実施した実施例について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施例の設計支援装置10の構成を示すブロック図である。設計支援装置10は、機械部品の形状を設計する設計者に用いられるコンピュータである。設計者は、設計支援装置10を用いることにより、設計した機械部品の力学的特性を確認しながら、設計変更を繰り返すことによって、機械部品の最適な設計形状を求めることができる。
設計支援装置10は、汎用のコンピュータを用いて構成されており、図1に示す各種の機能部分は、コンピュータのハードウエア及びソフトウエア(コンピュータプログラム)によって構成されている。なお、設計支援装置10は、単一のコンピュータによって構成することもできるし、複数のコンピュータによって構成することもできる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a
The
図1に示すように、設計支援装置10は、CADデータ22、メッシュデータ24、及びリンクデータ26を記憶するためのデータ記憶部20を備えている。設計支援装置10は、CADデータ22、メッシュデータ24、及びリンクデータ26を、外部から入力して記憶することができる。また、詳しくは後述するが、設計支援装置10は、CADデータ22、メッシュデータ24、及びリンクデータ26を、設計者からの指示に基づいて自身で作成することもできる。
As illustrated in FIG. 1, the
CADデータ22は、機械部品の設計形状を記述するデータである。図2に、CADデータ22が記述する設計形状110の一例を示す。ここで、設計形状110は、幅W1、高さH1、奥行きD1の立方体である。CADデータ22では、設計形状110の各頂点P(=P1、P2、P3、・・・)、各稜線E(=E1、E2、E3、・・・)、及び各面F(=F1、F2、F3、・・・)に、それぞれを個々に識別するための識別情報が付されている。なお、CADデータ22は、一般的なCAD装置によって作成することができる。
The
メッシュデータ24は、CADデータ22が記述する設計形状110をメッシュ分割したメッシュモデルを記述するデータである。図3に、メッシュデータ24が記述するメッシュモデル112の一例を示す。図3に示すように、メッシュモデル112では、多数の有限要素114が、多数の節点N(=N111、N112、N113、・・・)によって連結されている。メッシュデータ24では、各節点N(=N111、N112、N113、・・・)に、それぞれを個々に識別するための識別情報が付されている。なお、メッシュデータ24は、一般的なメッシュ作成装置によって作成することができる。
ここで、図3に示すメッシュモデル112は、説明の便宜上、その構成が簡素化されて図示されている。即ち、実際のメッシュモデル112は、より多数かつ微小な有限要素114によって構成される。また、有限要素114の形状は、図3に示す6面体要素に限定されず、4面体要素等の他の形態のものであってもよい。
The
Here, the
リンクデータ26は、CADデータ22が記述する設計形状110の頂点P、稜線E、及び面Fと、メッシュデータ24が記述するメッシュモデル112の節点Nとの対応関係を記述するデータである。図4に、リンクデータ26のデータ構造の一例を示す。図4に示すように、リンクデータ26では、CADデータ22が記述する設計形状110の頂点P毎、稜線E毎、及び面F毎に、その頂点P、稜線E、又は面F上に位置するメッシュモデル112の節点Nが記述される。
例えば、図2、図3から明らかなように、設計形状110の頂点P1上には、メッシュモデル112の節点N111が位置している。従って、図4に示すように、リンクデータ26では、頂点P1の識別情報と節点N111の識別情報が対応付けて記述される。同様に、設計形状110の面F1上には、メッシュモデル112の節点N122、N123、N132、N133が位置している。従って、リンクデータ26では、面F1の識別情報と節点122、N123、N132、N133の識別情報が対応付けて記述される。
The
For example, as is apparent from FIGS. 2 and 3, the node N <b> 111 of the
図1に示すように、設計支援装置10は、CADシステム32、メッシュ作成システム34、リンクデータ作成システム36、FEM解析システム38、モーフィングシステム40を備えている。
CADシステム32は、設計者の指示(操作)に従って、CADデータ22を作成する機能部分である。CADシステム32は、一般的なCAD装置と同様の機能を有するものであればよい。CADシステム32により、設計者は、CADデータ22を新規に作成し、作成したCADデータ22をデータ記憶部20に記憶させることができる。また、設計者は、データ記憶部20から既存のCADデータ22を読み出し、CADデータ22が記述する設計形状110に変更を加え、変更後の新たなCADデータ22をデータ記憶部20に記憶させることができる。
As shown in FIG. 1, the
The
メッシュ作成システム34は、データ記憶部20からCADデータ22を入力し、CADデータ22が記述する設計形状110のメッシュモデル112を作成する機能部分である。メッシュ作成システム34は、一般的なメッシュ作成装置と同様の機能を有するものであればよい。メッシュ作成システム34により、設計者は、CADシステム32で設計した設計形状110のメッシュモデル112を作成し、そのメッシュモデル112を記述するメッシュデータ24をデータ記憶部20に記憶させることができる。
The
リンクデータ作成システム36は、データ記憶部20に記憶されているCADデータ22とそれに対応するメッシュデータ24を用い、先に説明したリンクデータ26を作成する機能部分である。リンクデータ作成システム36がリンクデータ26を作成する処理手順は、特に限定されない。なお、本実施例のリンクデータ作成システム36は、CADデータ22から各頂点P、各稜線E、及び各面Fを順次抽出し、抽出した頂点P、稜線E、又は面Fの位置(範囲)と一致する節点Nをメッシュデータ24から特定することによって、リンクデータ26を作成していく。なお、リンクデータ作成システム36は、リンクデータ26を自動的に作成するものである必要はなく、設計者からの指示(操作)に従ってリンクデータ26を作成するものであってもよい。
The link
FEM解析システム38は、データ記憶部20に記憶されているメッシュデータ24を用い、有限要素法による解析処理を実行する機能部分である。FEM解析システム38は、一般的なFEM解析と同様の機能を有するものであればよい。それにより、設計者は、CADシステム32で設計した設計形状110の力学的特性を把握することができる。
The
モーフィングシステム40は、データ記憶部20に記憶されているメッシュデータ24に対して、モーフィング操作を実行する機能部分である。モーフィング操作とは、既存のメッシュデータ24が記述するメッシュモデル112を利用し、その節点Nの位置や有限要素114の形状を変更することによって、新たな設計形状のメッシュモデルを直接的に(新たな設計形状を記述するCADデータを必要とすることなく)得る操作である。ただし、詳しくは後述するが、本実施例のモーフィングシステム40は、既存の設計形状110に対して設計変更が行われ、新たな設計形状を記述するCADデータ22が作成されたときに、既存のメッシュモデル112に対してモーフィング操作を実行する。このとき、モーフィングシステム40は、リンクデータ26を参照することによって、設計形状110の各頂点P、各稜線E、及び各面Fのいずれかに位置していた各節点Nが、設計変更後の設計形状においても、同一の頂点P、稜線E、又は面F上に位置するように、モーフィング操作を実行する。
The morphing
図1に示すように、設計支援装置10は、入力デバイス52、表示装置54、記憶媒体ドライブ56を備えている。入力デバイス52は、例えばマウスやキーボードであり、設計者からの指示を受け入れる。表示装置54は、例えば液晶ディスプレイであり、各種のデータや解析結果を可視的に表示する。記憶媒体ドライブ56は、例えばDVDドライブであり、DVD等の記憶媒体を介して各種のデータ(CADデータ22、メッシュデータ24、リンクデータ26等)を受渡しすることができる。
As shown in FIG. 1, the
図5は、設計支援装置10を用いた設計作業の流れを示すフローチャートである。図5に示すフローチャートに沿って、設計支援装置10を用いた設計作業について具体例を挙げて説明する。以下の説明では、その具体例として、図2に示す設計形状110を基準(初期形状)とし、その基準となる設計形状110に対して設計変更を繰り返すことによって、最適な設計形状を探索する作業を説明する。
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of design work using the
最初に、ステップS10では、設計者が、CADシステム32を利用し、基準となる設計形状110を設計し、それを記述するCADデータ22を作成する(図2参照)。以下では、この基準となる設計形状110を特に基準設計形状110と称し、その基準設計形状110を記述するCADデータ22を特に基準CADデータ22と称することがある。作成された基準CADデータ22は、データ記憶部20に記憶される。なお、基準CADデータ22は、この段階で新規に作成する必要は必ずしもなく、既存のCADデータ22を利用してもよい。
ステップS12では、メッシュ作成システム34が、データ記憶部20から基準CADデータ22を読み出し、基準設計形状110のメッシュモデル112を作成する(図3参照)。以下では、基準設計形状110のメッシュモデル112を特に基準メッシュモデル112と称し、その基準メッシュモデル112を記述するメッシュデータ24を特に基準メッシュデータ24と称することがある。データ記憶部20には、作成された基準メッシュモデル112を記述する基準メッシュデータ24が記憶される。
First, in step S10, the designer uses the
In step S12, the
ステップS14では、リンクデータ作成システム36が、データ記憶部20から基準CADデータ22と基準メッシュデータ24を読み出し、両者に関するリンクデータ26を作成する(図4参照)。
ステップS16では、設計者が、FEM解析システム38による解析処理のための解析条件を各種設定する。具体的には、境界条件(固定位置、負荷荷重、過重負荷位置)や、材料物性(ヤング率等)等を設定する。これらの設定は、FEM解析システム38のプリプロセッサを利用して行われ、設定した各種の解析条件を記述するインプットファイルが作成される。
ステップS18では、FEM解析システム38が、データ記憶部20から読み出した基準メッシュデータ24と、ステップS16で作成したインプットファイルを用いて、有限要素法による解析処理を実行し、その解析結果を出力する。FEM解析システム38による解析結果は、例えば表示装置54に表示され、設計者によって確認される。
In step S14, the link
In step S <b> 16, the designer sets various analysis conditions for analysis processing by the
In step S18, the
ステップS20では、設計者が、FEM解析システム38による解析結果に基づいて、基準CADデータ22に記述された基準設計形状110が、必要とされる力学的特性を満足するもの(最適解)であるのか否かを判定する。基準設計形状110が最適解であれば(YES)、所望する設計形状が得られたとして作業を終了する。基準設計形状110が最適解でなければ(NO)、ステップS22へ進み、基準設計形状110に対して設計変更を行う。ここで、ステップS20における判定は、必要とされる力学的特性を設計支援装置10に予め教示しておくことによって、設計支援装置10によって自動に行わせてもよい。
In step S <b> 20, the
ステップS22では、設計者が、CADシステム32を用い、基準CADデータ22が記述する基準設計形状110に変更を加え、例えば図6に示すように、新たな設計形状120を記述する新たなCADデータ22を作成する。以下では、設計変更後の新たな設計形状120を特に新設計形状120と称し、その新設計形状120を記述する新たなCADデータ22を特に新CADデータ22と称することがある。図6に示す新設計形状120では、その幅がW1からW2に変更されており、その高さがH1からH2に変更されており、その奥行きがD1からD2に変更されている。なお、この設計変更は、説明を明瞭なものとするための一例である。
ここで、先のステップS20の判定処理、及びこのステップS22の設計変更処理は、一般的な最適化ソフトを組み込むことによって、自動化することも可能である。この場合、設計変更を行う設計寸法(幅、高さ、奥行きの一又は複数)とその変更幅を予め設定しておき、CADシステム32が新CADデータ22を自動的に作成するシステムを構成しておくとよい。
In step S22, the designer uses the
Here, the determination process of the previous step S20 and the design change process of this step S22 can be automated by incorporating general optimization software. In this case, a design dimension (one or a plurality of widths, heights, and depths) for which a design change is to be made and a change width thereof are set in advance, and the
ステップS24では、ステップS22における設計変更を受け、モーフィングシステム40が、基準メッシュモデル112に対して、モーフィング操作を実行する。それにより、図7に示すように、新設計形状120をメッシュ分割したメッシュモデル122が作成される。以下では、新設計形状120のメッシュモデル122を特に新メッシュモデル122と称し、その新メッシュモデル122を記述する新たなメッシュデータ24を特に新メッシュデータ24と称することがある。データ記憶部20には、作成された新メッシュモデル122を記述する新メッシュデータ24が記憶される。
In step S24, in response to the design change in step S22, the morphing
上記したステップS24のモーフィング操作では、データ記憶部20に記憶されている新CADデータ22、基準メッシュデータ24、及びリンクデータ26が利用される。モーフィングシステム40は、リンクデータ26に記述されている各節点N毎に、その節点Nに対応付けられた頂点P、稜線E、又は面Fの設計変更後の位置(範囲)を、新CADデータ22から特定する。そして、モーフィングシステム40は、新CADデータ22から各節点Nについて読み出した各位置(範囲)を、各節点Nを移動させる目標位置に設定した上で、基準メッシュモデル112に対してモーフィング操作を実行する(節点Nの移動処理や有限要素124の変形処理)。各節点Nの目標位置を設定した後のモーフィング操作については、その手法は特に限定されず、市販されている各種のモーフィングソフトを用いて行うことができる。ただし、本実施例の設計支援装置10では、リンクデータ26を用いた目標位置の設定が行われることにより、基準設計形状110の段階で各頂点P、各稜線E、及び各面F上に位置していた各節点Nが、新設計形状120への設計変更後においても、対応する各頂点P、各稜線E、及び各面F上に再度配置される。その結果、設計変更の前後において、設計形状110、120の各頂点P、各稜線E、及び各面には、メッシュモデル112、122の同じ節点Nが位置することになる(図2、3、6、7参照)。従って、設計変更後においても、リンクデータ26は、新CADデータ22と新メッシュデータ24との対応関係が正しく記述されたものとなる。
In the morphing operation in step S24 described above,
ステップS26では、ステップS24で作成された新メッシュデータ24に基づいて、ステップS16で設定された解析条件が修正される。即ち、節点Nの移動に伴い、境界条件(固定位置、過重負荷位置等)を変更し、新たなインプットデータが作成される。
ステップS26の後は、ステップS18へと戻り、新メッシュデータ24及び新たなインプットデータを用いて、FEM解析システム38が解析処理を再実行する。以下、このステップS18−S26までの処理を繰り返し、設計変更を繰り返すことによって、最適な設計形状を探索していく。このとき、先のサイクルで作成された新CADデータ22及び新メッシュデータ24は、次のサイクルでは基準CADデータ22及び基準メッシュデータ24として用いられる。リンクデータ26については、設計変更を繰り返した場合でも常に有効であるので、リンクデータ26を再作成する必要はない。
In step S26, the analysis conditions set in step S16 are corrected based on the
After step S26, the process returns to step S18, and the
以上のように、本実施例の設計支援装置10では、基準となる設計形状110に対して設計変更を行った際に、その基準となる設計形状110のメッシュモデル112から、モーフィング操作によって新たな設計形状120のメッシュモデル112を作成する。それにより、設計変更後のメッシュモデル112を、その品質を大きく変化させることなく、短時間で作成することができる。
As described above, in the
特に、本実施例の設計支援装置10では、基準設計形状110の各頂点P、各稜線E、及び各面F上に位置していた各節点Nが、設計変更後の新設計形状120においても同一の各頂点P、各稜線E、及び各面F上に位置するように、基準メッシュモデル112に対してモーフィング操作を実行する。そのことから、設計変更の前後において、メッシュモデル112、122の構成が大きく変化せず、その品質が特に維持されることになる。なお、このようなモーフィング操作を実行するために、設計支援装置10はリンクデータ26を必要とするが、リンクデータ26は基準設計形状110の段階のみで作成すれば足り、設計変更を行う度にリンクデータ26を再作成するような必要はない。
In particular, in the
一般に、メッシュモーフィングソフトを利用し、基準メッシュモデル112に対してモーフィング操作を行うような場合には、基準CADデータ22に戻って設計変更を行う必要はなく、基準メッシュモデル112に対して直接的に設計変更を行うことが可能である。しかしながら、基準メッシュモデル112に対して直接的に設計変更を行った場合、良好な解析結果が得られた時点で、そのときの新メッシュモデル122から新設計形状120を記述する新CADデータ22を作成する作業が必要となる。この新CADデータ22を作成する作業において、新メッシュモデル122の外形形状に対して忠実に新設計形状120を作成すると、製造の上で不都合な設計寸法(例えば、10.1251mmのように加工精度が担保できない細かな寸法)となってしまうことがある。この場合、設計者は、経験に基づいて設計寸法を修正することになる(例えば、10.1251mmを10.0mmに修正)。このような設計寸法の人為的な調整を行うことは、新設計形状120の力学的特性に少なからず影響を与え、調整後の新設計形状120が必要とされる力学的特性を満足しないといった事態も生じ得る。また、互いに干渉(影響)する複数箇所の設計変数を変更するような場合には、モーフィング操作によって得られた複雑な三次元形状をCADデータ22上にて設計的に意味のある寸法に置き換えるのは非常に困難な場合もある。
それに対して、本実施例の設計支援装置10では、CADデータ22において設計変更が行われ、それに基づいてメッシュデータ24の作成及び解析処理が行われるので、良好な解析結果が得られた時点で、既に新設計形状120を記述するCADデータ22が存在する。従って、上記したような不具合が生じることがない。
In general, when the morphing operation is performed on the
On the other hand, in the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
10:設計支援装置
20:データ記憶部
22:CADデータ
24:メッシュデータ
26:リンクデータ
32:CADシステム
34:メッシュ作成システム
36:リンクデータ作成システム
38:FEM解析システム
40:モーフィングシステム
52:入力デバイス
54:表示装置
56:記憶媒体ドライブ
110:設計形状(基準設計形状)
112:メッシュモデル(基準メッシュモデル)
120:設計形状(新設計形状)
122:メッシュモデル(新メッシュモデル)
10: Design support device 20: Data storage unit 22: CAD data 24: Mesh data 26: Link data 32: CAD system 34: Mesh creation system 36: Link data creation system 38: FEM analysis system 40: Morphing system 52: Input device 54: Display device 56: Storage medium drive 110: Design shape (reference design shape)
112: Mesh model (reference mesh model)
120: Design shape (new design shape)
122: Mesh model (new mesh model)
Claims (4)
物体の設計形状を記述する形状データを記憶する手段と、
形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する手段と、
形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する手段と、
形状データが記述する設計形状を変更する手段と、
記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング手段と、
を備える装置。 An apparatus for supporting object design work,
Means for storing shape data describing the design shape of the object;
Means for storing a mesh model of a design shape described by shape data;
Means for storing link data describing the vertexes, ridgelines, or nodes in the mesh model located on the surface in association with each vertex, ridgeline, and surface of the design shape described by the shape data;
Means for changing the design shape described by the shape data;
Using the stored mesh model and link data and the changed shape data, each node of the mesh model described in the link data corresponds to the vertex, ridge line, and the corresponding design shape described by the changed shape data. Or a morphing means for performing a morphing operation on the mesh model so as to be located on the surface;
A device comprising:
物体の設計形状を記述する形状データを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状を変更する処理と、
記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング処理と、
を実行させる方法。 A method for supporting the design work of an object,
Processing to store shape data describing the design shape of the object;
A process of storing a mesh model of a design shape described by shape data;
A process of storing link data describing the vertexes, ridge lines, or nodes in the mesh model located on the surface in association with each vertex, ridge line, and surface of the design shape described by the shape data;
A process of changing the design shape described by the shape data;
Using the stored mesh model and link data and the changed shape data, each node of the mesh model described in the link data corresponds to the vertex, ridge line, and the corresponding design shape described by the changed shape data. Or a morphing process for performing a morphing operation on the mesh model so as to be located on the surface;
How to run.
物体の設計形状を記述する形状データを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状を変更する処理と、
記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング処理と、
を実行させるプログラム。 A program for supporting object design work,
Processing to store shape data describing the design shape of the object;
A process of storing a mesh model of a design shape described by shape data;
A process of storing link data describing the vertexes, ridge lines, or nodes in the mesh model located on the surface in association with each vertex, ridge line, and surface of the design shape described by the shape data;
A process of changing the design shape described by the shape data;
Using the stored mesh model and link data and the changed shape data, each node of the mesh model described in the link data corresponds to the vertex, ridge line, and the corresponding design shape described by the changed shape data. Or a morphing process for performing a morphing operation on the mesh model so as to be located on the surface;
A program that executes
Priority Applications (1)
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JP2008234873A JP2010067159A (en) | 2008-09-12 | 2008-09-12 | Device, method and program for supporting design work of object |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021114099A (en) * | 2020-01-17 | 2021-08-05 | 日本製鉄株式会社 | Core design apparatus, core design method and program |
-
2008
- 2008-09-12 JP JP2008234873A patent/JP2010067159A/en active Pending
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