JP2012160012A - Mesh preparation device and structural analysis apparatus, method of the same, program and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地盤の数値計算上の地盤モデルと該地盤に埋設される構造物の数値計算上の梁モデルとを要素分割するメッシュ作成技術、及び該メッシュ作成技術を使用する構造解析技術に関する。 The present invention relates to a mesh creation technique for dividing an element of a ground model for numerical calculation of the ground and a beam model for numerical calculation of a structure embedded in the ground, and a structure analysis technique using the mesh preparation technique.
有限要素法(FEM)による解析をするための技術として、特許文献1,2などに見られるように、モデル上でメッシュを自動生成し、モデル化から解析処理までを自動で処理する技術が知られている。
As a technique for analysis by the finite element method (FEM), as seen in
本出願人は、モデル化から解析処理までをコンピュータ上で自動処理するシステムとして、例えば、地盤に埋設される構造物(以下、「地中構造物」という)の強度解析を自動計算する耐震設計支援システム「GALKINS(登録商標)」を提供している。 The applicant is a system that automatically processes everything from modeling to analysis processing on a computer. For example, seismic design that automatically calculates the strength analysis of a structure embedded in the ground (hereinafter referred to as “underground structure”) Support system “GALKINS (registered trademark)” is provided.
図1は、耐震設計支援システムにおける、モデル化から解析処理までの流れの一例を示したフローチャートである。最初に、耐震設計を行うための条件設定が行われる(ステップS10)。例えば、耐震設計法の選択、載荷方向、地盤の数値計算上の地盤モデルを生成するための地盤定義情報、地震波などの設定が入力装置を介して行われる。地盤定義情報として、例えば、地層数、土質の特性情報などが挙げられる。次に、地中構造物の定義が行われる(ステップS20)。なお、地中構造物は、その全部が地盤に埋まっているものに限らず、その一部が地表面に露出しているものでもよい。 FIG. 1 is a flowchart showing an example of a flow from modeling to analysis processing in the seismic design support system. First, conditions are set for performing seismic design (step S10). For example, selection of the seismic design method, loading direction, ground definition information for generating a ground model in the ground numerical calculation, setting of seismic waves, and the like are performed via the input device. The ground definition information includes, for example, the number of formations and soil property information. Next, the underground structure is defined (step S20). The underground structure is not limited to being entirely buried in the ground, but a part of the underground structure may be exposed on the ground surface.
図2は、地中構造物の形状を定めた定義情報を入力する時に表示される画面例である。図2に示される地中構造物は、2層4径間の矩形構造物である。多層多径間の矩形構造物の具体例として、河川施設の揚排水機場や上下水道施設に埋設されている池状構造の貯水槽が挙げられる。多層多径間の矩形構造物(1層又は1径間の矩形構造物も含む)は、梁要素で構成されるラーメン構造の構造モデル(梁モデル)でモデル化できる。したがって、例えば、矩形構造物の高さと幅の外形寸法、水平方向と鉛直方向の分割数、径間と層間の寸法などの構造物定義情報が入力装置を介して入力されると、図2に示されるように、耐震設計支援システムは、定義された矩形構造物を、その構成部材である複数の梁部材b1〜b22に分割する。そして、耐震設計支援システムは、例えば、梁部材b1〜b22のそれぞれの端部毎及び中間部毎に、断面形状、剛域長さ、ハンチの形状、杭の位置などの梁部材定義情報が入力装置を介して入力されることによって、構造物節点と構造物梁要素を梁モデル上に自動的に生成する(図1のステップS14)。 FIG. 2 is an example of a screen displayed when the definition information defining the shape of the underground structure is input. The underground structure shown in FIG. 2 is a rectangular structure between two layers and four diameters. Specific examples of the multi-diameter rectangular structure include a water tank having a pond-like structure embedded in a pumping / drainage station of a river facility or a water and sewage facility. A rectangular structure (including a rectangular structure having one layer or one diameter) between multiple multi-diameters can be modeled by a structural model (beam model) of a ramen structure composed of beam elements. Therefore, for example, when the structure definition information such as the height and width of the rectangular structure, the number of divisions in the horizontal and vertical directions, the dimension between the span and the interlayer is input through the input device, FIG. As shown, the seismic design support system divides the defined rectangular structure into a plurality of beam members b1 to b22 that are constituent members thereof. And, for example, the seismic design support system inputs beam member definition information such as cross-sectional shape, rigid zone length, haunch shape, and pile position for each end and intermediate portion of the beam members b1 to b22. By inputting via the apparatus, the structure node and the structure beam element are automatically generated on the beam model (step S14 in FIG. 1).
図3は、構造物定義情報に基づいて生成された2層4径間の矩形構造物の梁モデルに、構造物節点と構造物梁要素が重畳表示された画面例である。図3上、●が構造物節点を表し、梁部材上で隣り合う構造物節点●同士を結ぶ線分が構造物梁要素を表す。構造物節点●の近傍に表示された数字は、各構造物節点を区別するための節点番号である。 FIG. 3 is a screen example in which a structure node and a structure beam element are superimposed and displayed on a beam model of a rectangular structure between two layers and four diameters generated based on the structure definition information. In FIG. 3, ● represents a structure node, and a line segment connecting adjacent structure nodes ● on the beam member represents a structure beam element. The number displayed in the vicinity of the structure node ● is a node number for distinguishing each structure node.
一方、地盤の数値計算上の地盤モデルの要素分割方法の定義も行われる(図1のステップS16)。例えば、メッシュの分割ピッチ等の情報が、要素分割方法の定義情報として入力装置を介して入力される。要素分割方法の定義情報に基づいて、耐震設計支援システムは、図4に示されるように、地盤モデルと地中構造物の梁モデルとをまとめて格子状に要素分割する(図1のステップS18)。地盤モデルと梁モデルを分離してそれぞれを要素分割するのではなく、両モデルをまとめて要素分割することによって、計算処理を高速化できるからである。図4において、上下方向が地盤の深さ方向を表し、上下方向軸の0.0の目盛りの位置が地表面の位置を表す。そして、耐震設計支援システムは、要素分割により地盤モデルと梁モデルの両方に生成された要素の集合に基づいて、地中構造物の強度を解析し、その解析結果を出力する(図1のステップS20)。 On the other hand, the element division method of the ground model in the numerical calculation of the ground is also defined (step S16 in FIG. 1). For example, information such as the mesh division pitch is input via the input device as element division method definition information. Based on the definition information of the element dividing method, the seismic design support system divides the ground model and the beam model of the underground structure into elements in a grid pattern as shown in FIG. 4 (step S18 in FIG. 1). ). This is because the calculation process can be sped up by separating the ground model and the beam model and dividing each element into elements instead of dividing both models together. In FIG. 4, the vertical direction represents the depth direction of the ground, and the position of the 0.0 scale on the vertical axis represents the position of the ground surface. Then, the seismic design support system analyzes the strength of the underground structure based on the set of elements generated in both the ground model and the beam model by the element division, and outputs the analysis result (step of FIG. 1). S20).
ところが、地盤モデルと梁モデルの両方をまとめて要素分割すると、図5に示されるように、地中構造物の内側の梁部材にも本来必要のないメッシュ節点が生成されてしまう。 However, when both the ground model and the beam model are divided into elements, mesh nodes that are not necessary for the beam members inside the underground structure are generated as shown in FIG.
図5は、図4のメッシュ表示画面の一部を拡大した図である。図5において、b1等は梁部材を表し、●は図1のステップS14で生成された構造物節点を表し、○は図1のステップS18で生成されたメッシュ節点を表す。要素分割方法の定義情報に従って地盤モデルと梁モデルの両方をまとめて要素分割すると、図5のように、構造物節点●と構造物節点●との間にも節点(すなわち、メッシュ節点○)が梁モデルに自動的に生成されるため、b1等の各梁部材が、短い梁要素に更に細分化されてしまう。梁部材が必要以上の梁要素に細分化されると、構造解析の解析精度や計算速度が低下するという問題がある。 FIG. 5 is an enlarged view of a part of the mesh display screen of FIG. In FIG. 5, b1 and the like represent beam members, ● represents the structure node generated in step S14 in FIG. 1, and ◯ represents the mesh node generated in step S18 in FIG. When both the ground model and beam model are divided into elements according to the definition information of the element division method, nodes (that is, mesh nodes ○) are also placed between the structure nodes ● and ● as shown in FIG. Since the beam model is automatically generated, each beam member such as b1 is further subdivided into short beam elements. If the beam member is subdivided into more than necessary beam elements, there is a problem that the analysis accuracy and calculation speed of the structural analysis are lowered.
そこで、本発明は、細かな梁要素が生成されることを抑えることができる、メッシュ作成装置及び構造解析装置、並びにそれらの方法、プログラム、記録媒体の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a mesh creation device and a structural analysis device, and a method, a program, and a recording medium that can suppress the generation of fine beam elements.
上記目的を達成するため、本発明に係るメッシュ作成装置は、
地盤の数値計算上の地盤モデルの要素分割方法を定義した情報に基づいて、前記地盤モデルと前記地盤に埋設される構造物の数値計算上の梁モデルとをまとめて要素分割する要素分割手段と、
前記要素分割手段によって前記梁モデルの方に生成されたメッシュ節点と前記要素分割手段とは異なる手段によって前記梁モデルに生成された構造物節点とに基づいて生成されたメッシュ梁要素群の中から、前記メッシュ節点と前記構造物節点との間に生成された第1の梁要素群と、前記メッシュ節点間に生成された第2の梁要素群とを削除し、両梁要素群の削除により梁要素が消滅した前記構造物節点間に、梁要素を再生成する梁要素再生成手段とを備えることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the mesh creation device according to the present invention is:
An element dividing unit for dividing the ground model and the numerical beam model of the structure embedded in the ground together into elements based on information defining a ground model element dividing method for the ground numerical calculation; ,
From among mesh beam element groups generated based on the mesh nodes generated toward the beam model by the element dividing means and the structure nodes generated in the beam model by means different from the element dividing means. The first beam element group generated between the mesh node and the structure node and the second beam element group generated between the mesh nodes are deleted, and both beam element groups are deleted. Beam element regeneration means for regenerating beam elements is provided between the structure nodes where the beam elements have disappeared.
また、上記目的を達成するため、本発明に係る構造解析装置は、
該メッシュ作成装置と、
前記両梁要素群が前記メッシュ梁要素群の中から削除されることにより前記構造物節点間に残った梁要素と、前記梁要素再生成手段によって再生成された梁要素とを用いて、前記構造物の強度を解析する解析手段とを備えることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the structural analysis apparatus according to the present invention is:
The mesh creation device;
The beam elements remaining between the structure nodes by deleting both beam element groups from the mesh beam element group, and the beam elements regenerated by the beam element regenerating means, An analysis means for analyzing the strength of the structure is provided.
また、メッシュ作成装置及び構造解析装置の別態様として、メッシュ作成方法及び構造解析方法、メッシュ作成プログラム及び構造解析プログラム、並びにプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が挙げられる。 Further, as another aspect of the mesh creation device and the structure analysis device, a mesh creation method and a structure analysis method, a mesh creation program and a structure analysis program, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded can be cited.
本発明によれば、細かな梁要素が生成されることを抑えることができる。 According to the present invention, generation of fine beam elements can be suppressed.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。図6は、本発明の一実施形態である構造解析装置10のハードウェア構成図である。構造解析装置10は、CPU101、ROM(Read Only Memory)102、RAM(Random Access Memory)103、補助記憶装置104、記録媒体読取装置105、入力装置106、表示装置107、及び通信装置108を含む構成である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a hardware configuration diagram of the
CPU101は、マイクロプロセッサ及びその周辺回路から構成され、装置全体を制御する回路である。また、ROM102は、CPU101で実行される所定の制御プログラム(ソフトウェア部品)を格納するメモリであり、RAM103は、CPU101がROM102に格納された所定の制御プログラム(ソフトウェア部品)を実行して各種の制御を行うときの作業エリア(ワーク領域)として使用するメモリである。
The
補助記憶装置104は、汎用のOS(Operating System)、プログラムを含む各種情報を格納する装置であり、不揮発性の記憶装置であるHDD(Hard Disk Drive)などが用いられる。
The
なお、上記各種情報は、補助記憶装置104以外にも、CD−ROM(Compact Disk-ROM)やDVD(Digital Versatile Disk)、USBメモリ等の携帯型メディアなどの各種記録媒体やその他のメディアに記憶されてもよく、これらの記録媒体109に格納された各種情報は、記録媒体読取装置105などのドライブ装置を介して読み取ることが可能である。
In addition to the
入力装置106は、ユーザが各種入力操作を行うための装置である。入力装置106は、マウス、キーボード、表示装置107の表示画面上に重畳するように設けられたタッチパネルスイッチなどを含む。表示装置107は、各種データを表示画面に表示する装置である。例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)などから構成される。
The
通信装置108は、ネットワークを介して他の機器との通信を行う装置である。有線ネットワークや無線ネットワークなど含む各種ネットワーク形態に応じた通信をサポートする。
The
図7は、構造解析装置10の機能ブロック図である。構造解析装置10は、構造物節点生成部301、要素分割部302、梁要素再生成部303、解析部304を含む構成である。構造物節点生成部301、要素分割部302、梁要素再生成部303は、メッシュ作成装置として機能する。解析部304は、FEM応答震度法等の耐震設計法に従い、メッシュ作成装置によって作成されたメッシュに基づいて、地中構造物の強度を解析し、その解析結果を出力する。各部は、CPU101により処理されるプログラムによって実現される。各部について、以下説明する。
FIG. 7 is a functional block diagram of the
(構造物節点生成部301について)
構造物節点生成部301は、入力装置106からの入力情報に基づいて、地中構造物の梁モデルに構造物節点を生成する手段である。構造物節点生成部301によって生成された構造物節点は、図8に示されるように、表示装置107に表示される。
(About the structure node generation unit 301)
The structure
図8は、図3の構造物モデル図の表示画面の一部を拡大した図である。構造物節点生成部301は、例えば、構造物定義情報及び梁部材定義情報などの入力情報に基づいて、その入力情報に対して適切な構造物節点の位置を自動的に計算し、計算された位置に構造物節点を生成し表示する。構造物定義情報として、矩形構造物の高さと幅の外形寸法、水平方向と鉛直方向の分割数、径間と層間の寸法などが挙げられ、梁部材定義情報として、断面形状、剛域長さ、ハンチの形状、断面形状が変化する点(断面変化点)の位置、杭の位置などが挙げられる。また、構造物節点生成部301は、構造物節点の位置情報が入力装置106から直接入力されることにより、その位置に構造物節点を生成するものでもよい。入力される位置情報は、例えば、ポインタ(カーソル)の座標情報、座標数値入力によって特定可能である。
FIG. 8 is an enlarged view of a part of the display screen of the structure model diagram of FIG. The structure
例えば、構造物節点生成部301は、構造物定義情報として入力された矩形構造物の外形寸法に基づいて、その矩形部の四隅に「外形節点」を第1の構造物節点群として生成し、1〜4番の1桁の節点番号を付番する。地中構造物に連続壁が形成されている場合には、その連続壁の端部に外形節点を第1の構造物節点群として生成し、5番以降の1桁の節点番号を付番する。図8には、節点番号1の外形節点が表示されている。
For example, the structure
また、構造物節点生成部301は、構造物定義情報として入力された径間と層間の寸法に基づいて、水平方向と鉛直方向の分割位置(上記の矩形部の四隅を除く)に「層・径間節点」を第2の構造物節点群として生成し、11番以降の2桁の節点番号を付番する。図8には、節点番号11等の複数の層・径間節点が表示されている。
In addition, the structure
また、構造物節点生成部301は、梁部材定義情報として入力された梁部材の剛域位置又は断面形状変化位置に基づいて、その位置に「断面節点」を第3の構造物節点群として生成し、101番以降の3桁の節点番号を付番する。図8には、節点番号101等の複数の断面節点が表示されている。
In addition, the structure
図9に示されるように、構造部節点生成部301によって生成された構造物節点のデータは、RAM103等の記憶装置の構造物節点用記憶領域に構造物節点群毎に格納される。構造物節点用記憶領域には、例えば、節点の座標データが節点番号毎に格納される。
As shown in FIG. 9, the structure node data generated by the structure
構造物節点生成部301によって生成された複数の構造物節点の中で、梁モデルの梁部材上で隣り合う構造物節点同士を結んだ線分が、構造物梁要素として定義され、構造物梁要素毎に構造物梁要素番号が付番される。図8には、[1]等の構造物梁要素番号が付番された複数の構造物梁要素が表示されている。[*]は(*は数字)、構造物梁要素番号を表す符号である。
Among the plurality of structure nodes generated by the structure
図10に示されるように、梁部材上で互いに隣り合う構造物節点間の線分によって定義された構造物梁要素のデータは、RAM103等の記憶装置の構造物梁要素用記憶領域に格納される。構造物梁要素用記憶領域には、例えば、構造物梁要素の両端の節点番号が構造物梁要素毎に格納される。図10において、i端は一方の端部を表し、j端はもう一方の端部を表す。
As shown in FIG. 10, the data of the structure beam element defined by the line segment between the adjacent structure nodes on the beam member is stored in the structure beam element storage area of the storage device such as the
(要素分割部302について)
図7において、要素分割部302は、地盤モデルの平面歪み要素による要素分割方法を定義した要素分割定義情報に基づいて、地盤モデルと地中構造物の梁モデルとをまとめて格子状に要素分割する手段である。例えば、図4,5に示されるように、水平方向に平行な複数の格子線と深さ方向に平行な複数の格子線とによって、要素分割する。また、要素分割部302は、梁モデルの各梁部材b1等が延在する位置については、その延在方向で梁部材b1等に重複した格子線を引く。
(About the element division unit 302)
In FIG. 7, the
図11は、要素分割定義情報の入力画面の一例である。要素分割定義情報として、地盤の深さ方向と水平方向のメッシュの分割ピッチ、各方向のピッチ増分の割合、構造物から側方境界までの長さなどが入力される。 FIG. 11 is an example of an input screen for element division definition information. As the element division definition information, the division pitch of the mesh in the depth direction and the horizontal direction of the ground, the rate of pitch increment in each direction, the length from the structure to the side boundary, and the like are input.
要素分割部302は、図11の画面上で「メッシュの作成」ボタンが押されることにより、要素分割定義情報に従った要素分割方法で、地盤モデルと地中構造物の梁モデルをまとめて格子状に要素分割することによって、図5内の○で示されているように、梁モデルの方に「構造物内メッシュ節点」を第1のメッシュ節点群として生成するとともに、地盤モデルの方に「地盤内メッシュ節点」を第2のメッシュ節点群として生成する。
When the “Create Mesh” button is pressed on the screen of FIG. 11, the
例えば、要素分割部302は、第1のメッシュ節点群として生成された構造物内メッシュ節点に、1001番以降の4桁の節点番号を付番し、第2のメッシュ節点群として生成された地盤内メッシュ節点に、10001番以降の5桁の節点番号を付番する。図5には、1001番等の複数の構造物内メッシュ節点が表示され、10046番等の複数の地盤内メッシュ節点が表示されている。
For example, the
図9に示されるように、要素分割部302によって生成されたメッシュ節点のデータは、RAM103等の記憶装置のメッシュ節点用記憶領域にメッシュ節点群毎に格納される。メッシュ節点用記憶領域には、例えば、節点の座標データが節点番号毎に格納される。
As shown in FIG. 9, the mesh node data generated by the
また、要素分割部302は、設定された要素分割定義情報に応じて地盤の平面モデルを格子状に分割することにより、図4,5に示されるように、多数の四辺形の平面歪み要素から構成された地盤モデルを作成する。一方、要素分割部302によって梁モデルの方に生成された「構造物内メッシュ節点」と要素分割部302とは異なる手段(例えば、構造物節点生成部301)によって梁モデルに生成された「構造物節点」との間における節点の種類の違いにかかわらず、梁モデルの梁部材上で隣り合う節点同士を結んだ線分が、メッシュ梁要素として定義され、メッシュ梁要素毎にメッシュ梁要素番号が付番される。例えば、図5に示されるように、メッシュ梁要素<29>は、構造物節点14と構造物節点109との間に生成された梁要素であり、メッシュ梁要素<30>は、構造物節点109と構造物内メッシュ節点1017との間に生成された梁要素であり、メッシュ梁要素<31>は、構造物内メッシュ節点1017と構造物内メッシュ節点1018との間に生成された梁要素である。<*>は(*は数字)は、メッシュ梁要素番号を表す符号である。
Further, the
図12に示されるように、節点の種類にかかわらず梁部材上で互いに隣り合う節点間の線分によって定義されたメッシュ梁要素のデータは、RAM103等の記憶装置のメッシュ梁要素用記憶領域に格納される。メッシュ梁要素用記憶領域には、例えば、メッシュ梁要素の両端の節点番号がメッシュ梁要素毎に格納される。図12において、i端は一方の端部を表し、j端はもう一方の端部を表す。
As shown in FIG. 12, regardless of the type of node, mesh beam element data defined by line segments between adjacent nodes on the beam member is stored in the mesh beam element storage area of the storage device such as the
(梁要素再生成部303について)
図7において、梁要素再生成部303は、地中構造物の梁モデルの方に生成されたメッシュ梁要素の集合である「構造物内メッシュ梁要素群」の中から、構造物内メッシュ節点と構造物節点との間に生成されたメッシュ梁要素の集合である「第1の梁要素群」と、構造物内メッシュ節点間に生成されたメッシュ梁要素の集合である「第2の梁要素群」とを削除し、両梁要素群の削除により梁要素が消滅した構造物節点間に、梁要素を再生成する手段である。「構造物内メッシュ梁要素群」は、要素分割部302によって梁モデルの方に生成された構造物内メッシュ節点と要素分割部302とは異なる手段(例えば、構造物節点生成部301)によって梁モデルに生成された構造物節点とに基づいて生成されたメッシュ梁要素から構成された集合である。
(Regarding beam element regeneration unit 303)
In FIG. 7, the beam
図13は、要素分割部302と梁要素再生成部303が行う処理フローである。図13の処理フローは、図1のステップS18の自動メッシュ作成工程において行われるものである。ステップS16のメッシュ定義工程において、図11の画面上で、選択肢「メッシュを自動的に削除する(構造物内は必要節点のみ生成)」を選択して、「メッシュの作成」ボタンが押されることにより、図13の処理フローが開始する。図13の処理フローについて以下説明する。
FIG. 13 is a processing flow performed by the
要素分割部302は、地盤モデルの要素分割方法を定義した要素分割定義情報に基づいて、一様に、地盤モデルと地中構造物の梁モデルとをまとめて格子状に要素分割する(ステップS30)。梁要素再生成部303は、要素分割部302の要素分割によって生成された全てのメッシュ節点の中から(特には、構造物内メッシュ節点の中から)、地中構造物内の梁モデルに不要なメッシュを発生させないことを目的として、削除対象節点の抽出条件に該当する節点を抽出する(ステップS32)。
The
梁要素再生成部303は、例えば、(1)地中構造物の梁要素の構成点であること、(2)要素分割部302によって生成された節点番号が4桁以上のメッシュ節点であること、(3)地盤モデルと地中構造物の梁モデルが共有する梁部材上に無いこと、(4)地表面又はそれより上に位置する梁部材に無いこと、の全ての抽出条件を満たす節点を、削除対象節点とする。梁要素再生成部303は、RAM103等の記憶装置の記憶領域から、抽出条件(1)且つ(2)を満たす節点(すなわち、構造物内メッシュ節点)を抽出できる。また、地中構造物の外形情報から、外形上の節点及び二重節点を検索することにより、抽出条件(3)且つ(4)を満たす節点を抽出できる。
The beam
図14を参照して、具体的に説明する。図14は、図5の梁部材b5を抜き出したものである。図14(a)において、梁部材b5上で削除対象節点に該当する節点は、構造物内メッシュ節点1017,1018,1019,1020である。他の梁部材も同様に考えればよい。
A specific description will be given with reference to FIG. FIG. 14 shows the beam member b5 extracted from FIG. In FIG. 14A, the nodes corresponding to the nodes to be deleted on the beam member b5 are in-
次に、梁要素再生成部303は、各メッシュ梁要素の両端の少なくともいずれか一方の節点が、ステップS32で抽出された削除対象節点に一致する場合、図12に示したメッシュ梁要素用記憶領域から、その削除対象節点を端部とするメッシュ梁要素を削除する(ステップS34,36)。この判定・削除処理を、全メッシュ梁要素について実施する(ステップS38)。
Next, when at least one node at both ends of each mesh beam element matches the node to be deleted extracted in step S32, the beam
例えば、図14(b)に示されるように、梁部材b5においては、6つのメッシュ梁要素<30>〜<35>が削除される。メッシュ梁要素<29>は、その両端の節点が構造物節点であることにより削除対象節点に該当しないので、図12に示したメッシュ梁要素用記憶領域からは削除されない。 For example, as shown in FIG. 14B, six mesh beam elements <30> to <35> are deleted from the beam member b5. The mesh beam element <29> is not deleted from the mesh beam element storage area shown in FIG. 12 because it does not correspond to the deletion target node because the nodes at both ends thereof are structure nodes.
このように、地盤に接する部位の梁要素と地表面上に露出する部位の梁要素は削除対象に含まれないようにすることによって、そのような地盤や地表面との境界に位置する梁要素が消滅することによって地中構造物の構造解析の精度が低下することを防止できる。 In this way, beam elements that are in contact with the ground and beam elements that are exposed on the ground surface are not included in the deletion target, so that the beam elements located at the boundary between such ground and the ground surface. It can be prevented that the accuracy of the structural analysis of the underground structure is lowered by the disappearance of.
次に、梁要素再生成部303は、ステップS34の削除条件に一致するメッシュ梁要素を全て削除した後に、図9に示したメッシュ節点用記憶領域から、削除対象節点に該当する構造物内メッシュ節点を削除する(ステップS40)。ある一つの構造物内メッシュ節点を共有する複数のメッシュ梁要素がある場合に、構造物内メッシュ節点を先に削除することで、そのようなメッシュ梁要素が削除不能になることを防ぐためである。
Next, the beam
例えば、図14(c)に示されるように、梁部材b5においては、4つの構造物内メッシュ節点1017,1018,1019,1020が削除される。
For example, as shown in FIG. 14C, in the beam member b5, the four
次に、梁要素再生成部303は、図10に示した構造物梁要素用記憶領域に格納された構造物梁要素が、図12に示したメッシュ梁要素用記憶領域に格納されていない場合、そのメッシュ梁要素用記憶領域に格納されていない構造物梁要素を、メッシュ梁要素用記憶領域に追加して格納する(ステップS44)。この判定・追加格納処理を、全構造物梁要素について実施する(ステップS46)。
Next, the beam
例えば、図14(c)に示されるように、梁部材b5においては、2つの構造物梁要素[14],[15]については、メッシュ梁要素の削除により、重複するメッシュ梁要素が無い。この場合、メッシュ梁要素の削除により梁要素が消滅した構造物節点109と110との間に梁要素が新たに生成され、その生成された梁要素は、新たなメッシュ梁要素番号<201>が付番されて、図12に示したメッシュ梁要素用記憶領域にメッシュ梁要素として格納される。構造物節点110と15の間に新たに生成される梁要素についても同様である。
For example, as shown in FIG. 14C, in the beam member b5, the two structural beam elements [14] and [15] do not have overlapping mesh beam elements due to the deletion of the mesh beam elements. In this case, a beam element is newly generated between the
このような図13の処理フローを行うことによって、細かな梁要素によって地中構造物内の梁モデルに不要なメッシュを発生させないようにすることができる。つまり、格子状の要素分割により地中構造物の梁モデルに生成されたメッシュ梁要素は、ユーザによって予め定義された構造物梁要素に重複するものを除いて削除される。そして、図1のステップS14においてユーザによる任意の位置に生成された構造物梁要素は、図12に示したメッシュ梁要素用記憶領域に集約してメッシュ要素として格納されるので、地盤モデルに格子状に生成された平面歪み要素と組み合わせて計算することが容易になる。その結果、図7の解析部304による構造解析の計算効率が上がって、計算速度を速めることができる。
By performing the processing flow of FIG. 13 as described above, it is possible to prevent an unnecessary mesh from being generated in the beam model in the underground structure by the fine beam elements. That is, the mesh beam elements generated in the beam model of the underground structure by the grid-like element division are deleted except for those overlapping the structure beam element defined in advance by the user. The structure beam elements generated at an arbitrary position by the user in step S14 in FIG. 1 are aggregated and stored as mesh elements in the mesh beam element storage area shown in FIG. It becomes easy to calculate in combination with the plane distortion element generated in a shape. As a result, the calculation efficiency of the structural analysis by the
(解析部304について)
図7において、解析部304は、図13の処理フローの終了後、図1のステップS20の解析処理を実行する。解析部304は、地中構造物の梁モデルの方に生成されたメッシュ梁要素の集合である「構造物内メッシュ梁要素群」の中から上述のようにメッシュ梁要素が削除されることにより構造物節点間に残った梁要素(図14の場合であれば、メッシュ梁要素<29>に相当)と、梁要素再生成部303によって再生成された梁要素(図14の場合であれば、メッシュ梁要素<201>,<202>に相当)とを用いて、地中構造物の強度を解析する手段である。解析部304は、例えば、FEM応答震度法、FEM応答変位法などの耐震設計法に基づいて、地中構造物の強度を解析して評価する。
(About the analysis unit 304)
In FIG. 7, the
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、図6において、構造解析装置10は、一つのコンピュータによって実現されるものでもよいし、クライアント端末とそのクライアント端末からの要求を受けて本発明に係る機能を提供するサーバーとを含むシステム全体によって実現されるものでもよい。
For example, in FIG. 6, the
また、例えば、図1のステップS16のメッシュ定義工程において、図11の画面上で、選択肢「メッシュをマウスで削除する」を選択して、「メッシュの作成」ボタンが押されると、図15のようなメッシュ表示画面が表示装置107に表示される。図15では、地盤モデルと地中構造物の梁モデルの両方が格子状に要素分割されることにより、地盤モデルと地中構造物の梁モデルの両方にメッシュ要素が生成されている。この画面上で各メッシュ要素をマウスで選択することによって、選択したメッシュ要素を一つずつ削除することができる。また、画面上部の「構造物内不要節点削除」コマンドが選択されることにより、図13の処理フローのステップ32以降の処理が実行される。これにより、図11の画面上で、選択肢「メッシュを自動的に削除する(構造物内は必要節点のみ生成)」を選択せずに、選択肢「メッシュをマウスで削除する」を選択して、「メッシュの作成」ボタンを押したとしても、図15の画面上でも、「構造物内不要節点削除」コマンドによって、構造物内の不必要な細かなメッシュを消去することができる。
Further, for example, in the mesh definition process in step S16 in FIG. 1, when the option “Delete mesh with mouse” is selected on the screen in FIG. 11 and the “Create mesh” button is pressed, FIG. Such a mesh display screen is displayed on the
10 構造解析装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 補助記憶装置
105 記録媒体読取装置
106 入力装置
107 表示装置
108 通信装置
109 記録媒体
301 構造物節点生成部
302 要素分割部
303 梁要素再生成部
304 解析部
b* 梁部材
[*] 構造物梁要素
<*> メッシュ梁要素
10
102 ROM
103 RAM
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記要素分割手段によって前記梁モデルの方に生成されたメッシュ節点と前記要素分割手段とは異なる手段によって前記梁モデルに生成された構造物節点とに基づいて生成されたメッシュ梁要素群の中から、前記メッシュ節点と前記構造物節点との間に生成された第1の梁要素群と、前記メッシュ節点間に生成された第2の梁要素群とを削除し、両梁要素群の削除により梁要素が消滅した前記構造物節点間に、梁要素を再生成する梁要素再生成手段とを備える、メッシュ作成装置。 An element dividing unit for dividing the ground model and the numerical beam model of the structure embedded in the ground together into elements based on information defining a ground model element dividing method for the ground numerical calculation; ,
From among mesh beam element groups generated based on the mesh nodes generated toward the beam model by the element dividing means and the structure nodes generated in the beam model by means different from the element dividing means. The first beam element group generated between the mesh node and the structure node and the second beam element group generated between the mesh nodes are deleted, and both beam element groups are deleted. A mesh creation device comprising beam element regeneration means for regenerating beam elements between the structure nodes where beam elements have disappeared.
前記両梁要素群が前記メッシュ梁要素群の中から削除されることにより前記構造物節点間に残った梁要素と、前記梁要素再生成手段によって再生成された梁要素とを用いて、前記構造物の強度を解析する解析手段とを備える、構造解析装置。 The mesh creation device according to claim 1 or 2,
The beam elements remaining between the structure nodes by deleting both beam element groups from the mesh beam element group, and the beam elements regenerated by the beam element regenerating means, A structural analysis apparatus comprising: an analysis means for analyzing the strength of a structure.
前記要素分割手段によって前記梁モデルの方に生成されたメッシュ節点と前記要素分割手段とは異なる手段によって前記梁モデルに生成された構造物節点とに基づいて生成されたメッシュ梁要素群の中から、前記メッシュ節点と前記構造物節点との間に生成された第1の梁要素群と、前記メッシュ節点間に生成された第2の梁要素群とを削除し、両梁要素群の削除により梁要素が消滅した前記構造物節点間に、梁要素を再生成する梁要素再生成工程とを備える、メッシュ生成方法。 An element dividing step of dividing the ground model and the numerical beam model of the structure embedded in the ground together into elements based on information defining a ground model element dividing method in the ground numerical calculation; ,
From among mesh beam element groups generated based on the mesh nodes generated toward the beam model by the element dividing means and the structure nodes generated in the beam model by means different from the element dividing means. The first beam element group generated between the mesh node and the structure node and the second beam element group generated between the mesh nodes are deleted, and both beam element groups are deleted. A mesh generation method comprising: a beam element regeneration step for regenerating a beam element between the structure nodes where the beam element has disappeared.
前記両梁要素群が前記メッシュ梁要素群の中から削除されることにより前記構造物節点間に残った梁要素と、前記梁要素再生成手段によって再生成された梁要素とを用いて、前記構造物の強度を解析する解析工程を備える、構造解析方法。 Including the mesh creation method according to claim 4 or 5,
The beam elements remaining between the structure nodes by deleting both beam element groups from the mesh beam element group, and the beam elements regenerated by the beam element regenerating means, A structural analysis method comprising an analysis step of analyzing the strength of a structure.
地盤の数値計算上の地盤モデルの要素分割方法を定義した情報に基づいて、前記地盤モデルと前記地盤に埋設される構造物の数値計算上の梁モデルとをまとめて要素分割する要素分割手段と、
前記要素分割手段によって前記梁モデルの方に生成されたメッシュ節点と前記要素分割手段とは異なる手段によって前記梁モデルに生成された構造物節点とに基づいて生成されたメッシュ梁要素群の中から、前記メッシュ節点と前記構造物節点との間に生成された第1の梁要素群と、前記メッシュ節点間に生成された第2の梁要素群とを削除し、両梁要素群の削除により梁要素が消滅した前記構造物節点間に、梁要素を再生成する梁要素再生成手段として機能させるためのメッシュ作成プログラム。 Computer
An element dividing unit for dividing the ground model and the numerical beam model of the structure embedded in the ground together into elements based on information defining a ground model element dividing method for the ground numerical calculation; ,
From among mesh beam element groups generated based on the mesh nodes generated toward the beam model by the element dividing means and the structure nodes generated in the beam model by means different from the element dividing means. The first beam element group generated between the mesh node and the structure node and the second beam element group generated between the mesh nodes are deleted, and both beam element groups are deleted. A mesh creation program for functioning as beam element regeneration means for regenerating beam elements between the structure nodes where beam elements have disappeared.
コンピュータを、
前記両梁要素群が前記メッシュ梁要素群の中から削除されることにより前記構造物節点間に残った梁要素と、前記梁要素再生成手段によって再生成された梁要素とを用いて、前記構造物の強度を解析する解析手段として機能させる、構造解析プログラム。 Including the mesh creation program according to claim 7 or 8,
Computer
The beam elements remaining between the structure nodes by deleting both beam element groups from the mesh beam element group, and the beam elements regenerated by the beam element regenerating means, A structure analysis program that functions as an analysis tool for analyzing the strength of structures.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014063403A (en) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Fujitsu Fip Corp | Structure analysis system, structure analysis method and program |
CN107871041A (en) * | 2017-11-06 | 2018-04-03 | 武汉大学 | The grid processing method of basin complicated landform |
CN107944102A (en) * | 2017-11-13 | 2018-04-20 | 武汉大学 | The grid joining method of basin large scale Complex River |
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2011
- 2011-01-31 JP JP2011019162A patent/JP2012160012A/en active Pending
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