JP2014029581A - 六面体メッシュ生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】解析モデル作成対象を六面体メッシュが生成可能な形状に分割する作業を省力化することができ、解析モデルを効率的に作成できる六面体メッシュ生成装置を提供する。
【解決手段】解析モデル作成対象の六面体メッシュを生成する六面体メッシュ生成装置において、メッシュ生成のための形状分割の前後の既存解析モデルの形状を保存するデータベース１４０と、形状分割前後の既存解析モデルを比較し、形状分割部分を抽出する抽出手段１５０と、形状分割部分と解析モデル作成対象を比較し、解析モデル作成対象と形状分割部分が一致するか調べる比較手段１６０と、一致する形状分割部分を表示し、利用者が選択した形状分割部分を出力する表示選択手段１６１と、出力された形状分割部分と同様に解析モデル作成対象の形状を分割する形状分割手段１７０と、形状が分割された解析モデル作成対象に六面体メッシュを生成する六面体メッシュ生成手段１８０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、解析モデルを作成する六面体メッシュ生成装置に関し、より詳細には、既存の解析モデルを利用して新たな解析モデルを作成する六面体メッシュ生成装置に関する。

計算科学やＣＡＥ（Computer Aided Engineering）などにおいて、解析対象（解析モデル作成対象）の解析モデルの作成には、メッシュ（六面体メッシュや四面体メッシュなど）の形状、サイズ、または密度などに関して多くのノウハウを必要とする。解析モデルの品質は、こうしたノウハウをどれだけ使いこなせるかによって大きく左右される。このため、解析モデル作成のノウハウに十分に精通していない未熟練者にとって、品質の高い解析モデルを効率的に作成するのは容易でない。こうしたことから、例えば特許文献１、２、及び３のように、解析モデルの作成を既存の解析モデルの利用によって支援する技術が提案されている。

特許文献１には、構造体形状のモーフィング方法が開示されている。このモーフィング方法では、新型車両の解析モデルの作成に既存車両のＦＥＭモデルを利用できるようにすることで、新型車両の解析モデルの作成を支援する。

特許文献２には、解析モデル作成方法が開示されている。この解析モデル作成方法では、既存の解析モデルをテンプレートとして利用することで、新たな解析モデルを効率よく作成できるように支援する。

特許文献３には、解析モデル作成支援システムが開示されている。この解析モデル作成支援システムでは、解析モデル作成対象と既存の解析モデルとを比較し、解析モデル作成対象を既存の解析モデルとの類似部分と非類似部分とに分割する。そして、類似部分には既存の解析モデルのメッシュを適用し、非類似部分には新たにメッシュを生成することで、既存の解析モデルを活用して新たな解析モデルを作成する。

特開２００３−１０８６０９号公報 特開２００３−１３２０９９号公報 特開２００７−１２２２０５号公報

特許文献１と２に開示されている技術のように、新たな解析モデルの作成に既存の解析モデルを利用することは、解析モデルの作成支援として有効である。しかし、既存の解析モデルは、新たな解析モデル作成対象とは形状が部分的に異なっているのが通常である。従来の技術では、この形状の異なる部分への対応が未だ十分でない。すなわち、従来では、形状の異なる部分については新たな解析モデルのメッシュを新たに生成する必要があり、既存の解析モデルのメッシュデータを利用できる範囲が狭いという課題がある。

また、特許文献３に開示されている技術のように、解析モデル作成対象を、既存の解析モデルとの類似部分と非類似部分とに分割し、類似部には既存の解析モデルのメッシュを適用し、非類似部分には新たにメッシュを生成する方法では、非類似部分でのメッシュ生成が必ずしも効率よく行えない可能性がある。なぜなら、六面体メッシュを新たに生成する場合には、解析モデル作成対象を、六面体メッシュが生成できる形状に分割する必要があるが、この分割には多くのノウハウを必要とし、こうしたノウハウをどれだけ使いこなせるかで解析モデル作成の工数が決まるためである。

本発明は、このような事情に着目してなされたものであり、その目的は、解析モデル作成対象を六面体メッシュが生成可能な形状に分割する作業を省力化することができ、解析モデルの効率的な作成が可能な六面体メッシュ生成装置を提供することである。

本発明による六面体メッシュ生成装置は、次のような特徴を有する。

出力装置と接続され、解析モデル作成対象のデータを入力し、前記解析モデル作成対象の六面体メッシュを生成して解析モデルを作成する六面体メッシュ生成装置において、六面体メッシュの生成のために形状を分割する前の既存の解析モデルの形状と、形状を分割した後の前記既存の解析モデルの形状とを保存する既存解析モデルデータベースと、形状を分割する前の前記既存の解析モデルの形状と、形状を分割した後の前記既存の解析モデルの形状とを比較し、形状が分割された部分である形状分割部分を抽出する形状分割部分抽出手段と、前記形状分割部分と解析モデル作成対象とを比較し、前記解析モデル作成対象の少なくとも一部と前記形状分割部分とが一致するかを調べる形状比較手段と、前記形状比較手段が見出した前記解析モデル作成対象の少なくとも一部と一致する前記形状分割部分の一覧を前記出力装置に表示し、前記六面体メッシュ生成装置の利用者による前記形状分割部分の選択を入力し、選択された前記形状分割部分を出力する一致形状分割部分表示選択手段と、前記一致形状分割部分表示選択手段が出力した前記形状分割部分と同じように、前記解析モデル作成対象の形状を分割する形状分割手段と、前記形状分割手段が形状を分割した前記解析モデル作成対象に対して六面体メッシュを生成する六面体メッシュ生成手段とを備える。

本発明による六面体メッシュ生成装置では、解析モデル作成対象を六面体メッシュが生成可能な形状に分割する作業を省力化することができ、解析モデルの効率的な作成が可能である。

本発明の実施例による六面体メッシュ生成装置の構成を示すブロック図である。 六面体メッシュ生成装置におけるデータの主要な流れを示す図である。 六面体メッシュ生成装置が実行する処理の流れを示す図である。 既存の解析モデルから形状分割部分を抽出する処理の流れを示す図である。 解析モデル作成対象の中に形状分割部分と一致する部分があるかどうかを調べる処理の流れを示す図である。 解析モデル作成対象の一例を示す図である。 六面体メッシュ生成装置の出力部が表示装置に表示するユーザインターフェイスの画面の一例を示す図である。 形状分割部分を抽出する処理をイメージ化した図である。 形状分割部分の一例を示す図である。 形状分割部分の隣接行列を示す図である。 解析モデル作成対象の隣接行列を示す図である。 変形後の解析モデル作成対象の隣接行列を示す図である。 面対応データの一例を示す図である。 形状分割された解析モデル作成対象を表示しているユーザインターフェイスの画面の一例を示す図である。 六面体メッシュが生成された解析モデル作成対象を表示しているユーザインターフェイスの画面の一例を示す図である。 本実施例の六面体メッシュ生成装置の、図１とは異なる構成を示すブロック図である。 図１６に示す構成の六面体メッシュ生成装置が実行する処理の流れを示す図である。

本発明による六面体メッシュ生成装置は、解析モデル作成対象の形状を分割し、分割した形状ごとに六面体メッシュを生成して、解析モデル作成対象の解析モデルを作成する。解析モデル作成対象の形状を分割する作業は、既存の解析モデルの分割前と分割後の形状を利用することにより省力化できる。既存の解析モデルの分割前の形状が、解析モデル作成対象の少なくとも一部と一致していれば、この一致している部分を利用して解析モデル作成対象の形状を分割する。従って、既存の解析モデルと解析モデル作成対象とが全体として一致または類似している必要はない。既存の解析モデルの一部だけでも解析モデル作成対象に一致していれば、この既存の解析モデルの分割後の形状を利用することができる。このようにして、本発明による六面体メッシュ生成装置では、解析モデルを効率的に作成することが可能である。

なお、以下の説明では、解析モデル作成対象と解析モデルの形状を表すためのデータを「形状データ」と呼ぶ。形状データには、形状を構成する点、線、及び面のデータなどが含まれる。また、解析モデル作成対象と解析モデルの形状データのうち、六面体メッシュの生成のための分割が行われる前の形状データを「分割前形状データ」と呼び、分割が行われた後の形状データを「分割後形状データ」と呼ぶ。すなわち、分割前形状データは、六面体メッシュの生成のために形状を分割する前の解析モデルの形状データであり、分割後形状データは、六面体メッシュの生成のために形状を分割した後の解析モデルの形状データである。

以下、本発明による六面体メッシュ生成装置について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例による六面体メッシュ生成装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例による六面体メッシュ生成装置は、入力部１１０、演算処理部１２０、既存解析モデルデータベース１４０、及び出力部１３０を備える。入力部１１０、演算処理部１２０、既存解析モデルデータベース１４０、及び出力部１３０は、それぞれが直接接続されても、インターネットやイントラネットなどのネットワークを介して接続されてもよい。

入力部１１０は、解析モデル作成対象に関するデータや本装置の利用者からの指示などの、種々の情報を入力する。解析モデル作成対象に関するデータには、解析モデル作成対象の形状データである解析モデル作成対象データが含まれる。本明細書では、解析モデル作成対象データのことも単に「解析モデル作成対象」と称することがある。入力部１１０は、ハードディスクドライブ装置、ＣＤ−ＲＯＭ装置、ＤＶＤ装置、メモリカード読取り装置、キーボード、及びマウス等の装置と接続され、これらの装置から入力されるデータを読み込む。

既存解析モデルデータベース１４０には、既存の解析モデルが、分割前形状データと分割後形状データとが互いに関連付けられて保存され、蓄積されている。既存解析モデルデータベース１４０は、ハードディスクドライブ装置などの記憶装置で構成することができる。

出力部１３０は、ディスプレイ装置等の出力装置と接続され、演算処理部１２０の処理の過程や結果、または利用者による対話的な処理のための画面（ユーザインターフェイス）を出力装置に表示する。本装置の利用者は、出力部１３０が表示する画面により、解析モデル作成対象の読み込み、形状分割、及び解析モデル作成対象の保存などの処理を対話的に行うことができる。

演算処理部１２０は、六面体メッシュ生成装置における情報処理を実行し、具体的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）である。演算処理部１２０は、形状分割部分抽出手段１５０、形状比較手段１６０、一致形状分割部分表示選択手段１６１、形状分割手段１７０、及び六面体メッシュ生成手段１８０を備える。

以下、図２を参照して、演算処理部１２０が実行する情報処理について説明する。図２は、六面体メッシュ生成装置におけるデータの主要な流れを示す図である。

既存解析モデルデータベース１４０には、上述したように、既存の解析モデルの分割前形状データ２０２と分割後形状データ２０３とが、互いに関連付けられて保存されている。

形状分割部分抽出手段１５０は、既存解析モデルデータベース１４０に保存されている全ての既存の解析モデルに対し、分割前形状データ２０２と分割後形状データ２０３とを比較し、形状が分割された部分のみを形状分割部分データとして抽出し、形状分割部分データをまとめて形状分割部分データセット２０５として出力する。形状分割部分データセット２０５は、既存解析モデルデータベース１４０に保存されている既存の解析モデルから抽出された形状分割部分データの集合である。形状分割部分データは、形状の分割が行われた部分に関するデータであり、形状分割の際に追加された点、線、及び面に関する情報が含まれる。さらに、形状分割部分データには、形状分割が行われた部分（形状分割部分）における面の接続関係、各面を構成する線の情報と面の種類、各線を構成する点の情報と線の種類、及び各点の座標値など、形状分割部分に関する位相情報と幾何情報などが少なくとも含まれる。

形状比較手段１６０は、入力部１１０が入力した解析モデル作成対象データ２０１と形状分割部分データセット２０５とを入力し、解析モデル作成対象データ２０１と形状分割部分抽出手段１５０が抽出した形状分割部分データとを比較し、解析モデル作成対象の中に形状分割部分と一致する部分があるかを調べる。一致する部分がある場合は、解析モデル作成対象と形状分割部分とで点、線、及び面などの対応付けを行い、解析モデル作成対象と形状分割部分との形状の対応関係を示す形状対応データを作成する。形状対応データには、点対応データ、線対応データ、及び面対応データが少なくとも含まれる。点対応データ、線対応データ、及び面対応データには、解析モデル作成対象の点、線、及び面が形状分割部分のどの点、線、及び面に対応するのかがそれぞれ記述されている。

形状比較手段１６０は、上記の処理を全ての形状分割部分に対して行い、解析モデル作成対象の少なくとも一部と形状分割部分とが一致すれば、形状対応データを作成する。そして、作成した形状対応データとこれに対応する形状分割部分のデータの集合を、それぞれ形状対応データセット２１０と一致形状分割部分データセット２０９として出力する。

一致形状分割部分表示選択手段１６１は、形状対応データセット２１０と一致形状分割部分データセット２０９とを入力し、解析モデル作成対象の少なくとも一部と一致する形状分割部分の一覧を、出力部１３０を介して表示装置に表示する。本装置の利用者は、出力部１３０が表示装置に表示した形状分割部分の一覧から、所望の形状分割部分を選択することができる。一致形状分割部分表示選択手段１６１は、利用者がどの形状分割部分を選択したかが入力部１１０を介して入力されると、利用者が選択した形状分割部分の形状分割部分データ（一致形状分割部分データ２１２）とこの形状分割部分の形状対応データ２１３とを出力する。

形状分割手段１７０は、一致形状分割部分データ２１２、形状対応データ２１３、及び解析モデル作成対象データ２０１を入力する。これらのデータの入力後、形状対応データ２１３に基づき、解析モデル作成対象と形状分割部分とを対応付けて、解析モデル作成対象に形状分割部分と同じ形状分割を行う。そして、形状分割をした後の解析モデル作成対象の形状データを、分割後解析モデル作成対象データ２１５として出力する。

六面体メッシュ生成手段１８０は、分割後解析モデル作成対象データ２１５を入力し、形状分割手段１７０が形状を分割した解析モデル作成対象に対して六面体メッシュを生成する。そして、生成した六面体メッシュをメッシュデータ２１７として出力する。

次に、図３と図１を用いて、本実施例による六面体メッシュ生成装置の処理の流れを説明する。図３は、六面体メッシュ生成装置が実行する処理の流れを示す図である。

まず、六面体メッシュ生成装置の入力部１１０は、利用者が指定した解析モデル作成対象を読み込む（Ｓ３０１）。

そして、形状分割部分抽出手段１５０は、既存解析モデルデータベース１４０に保存されている全ての既存の解析モデルに対して、形状が分割された部分（形状分割部分）を抽出する（Ｓ３０２）。形状分割が行われると、形状分割部分には点、線、及び面が追加される。従って、形状分割部分抽出手段１５０は、点、線、及び面が追加された部分を形状分割部分として抽出する。

ここで、図４を用いて、Ｓ３０２の処理の詳細について記す。図４は、形状分割部分抽出手段１５０が実行する、既存の解析モデルから形状分割部分を抽出する処理の流れを示す図である。

まず、形状分割部分抽出手段１５０は、既存解析モデルデータベース１４０から、既存の解析モデルの分割前形状データ２０２と分割後形状データ２０３とを取得する（Ｓ４０１）。上述したように、既存の解析モデルの分割前形状データ２０２と分割後形状データ２０３は、互いに関連付けられて、既存解析モデルデータベース１４０に保存されている。

次に、形状分割部分抽出手段１５０は、分割前形状データ２０２と分割後形状データ２０３とを比較し、分割の際に追加された点、線、及び面を探す（Ｓ４０２）。具体的には、点、線、及び面の識別子（例えば、点、線、及び面の番号）や座標値などを用いて、分割前の形状と分割後の形状との対応付けを行い、分割後の形状にあって分割前の形状にない点、線、及び面を、分割の際に追加された点、線、及び面とみなす。

形状分割部分抽出手段１５０は、Ｓ４０２において追加されたとみなした面を切断面だと認識し、この切断面を含む面群またはこの切断面に隣接する面群を形状分割部分とみなす。（Ｓ４０３）
形状分割部分抽出手段１５０は、形状分割部分の面群の接続関係と点、線、及び面に関する情報、並びに分割後に追加された点、線、及び面に関する情報など、形状分割部分の分割前の形状と分割後の形状を再現するに必要なデータをまとめ、形状分割部分データを作成する。（Ｓ４０４）
形状分割部分抽出手段１５０は、Ｓ４０１からＳ４０４までの処理を既存解析モデルデータベース１４０に保存されている全ての解析モデルに対して行い、形状分割部分データを作成する（Ｓ４０５）。

そして、最後に、形状分割部分抽出手段１５０は、作成した形状分割部分データをまとめて、形状分割部分データセット２０５として出力する（Ｓ４０６）。

図３に戻って、六面体メッシュ生成装置が実行する処理の流れの続きを説明する。

形状比較手段１６０は、解析モデル作成対象と形状分割部分とを比較し、解析モデル作成対象の中に形状分割部分と一致する部分があるかどうかを調べる（Ｓ３０３）。形状比較手段１６０は、この処理をＳ３０２で抽出した全ての形状分割部分に対して行う。

ここで、図５を用いて、Ｓ３０３の処理の詳細について記す。図５は、形状比較手段１６０が実行する、解析モデル作成対象の中に形状分割部分と一致する部分があるかどうかを調べる処理の流れを示す図である。

まず、形状比較手段１６０は、解析モデル作成対象と形状分割部分とを比較するために、解析モデル作成対象の隣接行列を作成する（Ｓ５０１）。隣接行列とは、グラフを表現するために用いる行列である。本実施例では、隣接行列は、面の接続関係を表現するのに用いており、行及び列は形状に帰属する面に対応している。例えば、隣接行列がｎ行ｎ列（ｎは形状に帰属する面の数）の行列であり、形状に帰属するｉ番目の面とｊ番目の面が隣接しているときは（１≦ｉ≦ｎ、１≦ｊ≦ｎ）、ｉ列ｊ行の要素を「１」で表す。一方、形状に帰属するｉ番目の面とｊ番目の面が隣接していないときは、ｉ列ｊ行の要素を「０」で表す。また、ｉ列ｉ行の要素（すなわち、隣接行列の対角成分）は「０」で表す。２つの形状の隣接行列が互いに等しいとき、この２つの形状は、同じ面接続関係を持っていると考えることができる。

また、前述の隣接行列の定義に従えば、ｉ列目とｊ列目を入れ換え、さらにｉ行目とｊ行目を入れ換えた隣接行列は、元の隣接行列と同じ面接続関係を持つ。以下、簡単のために、隣接行列のｉ列目とｊ列目、及びｉ行目とｊ行目を同時に入れ換えることを、単に行と列を入れ換えると言う。

隣接行列は、解析モデル作成対象や形状分割部分の形状データから容易に作成することができる。例えば、形状に帰属するｉ番目の面とｊ番目の面を構成する線をそれぞれ調べ、これらの面に同じ線が含まれていたらｉ番目の面とｊ番目の面は隣接していると考えられるので、隣接行列のｉ列ｊ行とｊ列ｉ行の要素に「１」を設定する。一方、ｉ番目の面とｊ番目の面に同じ線が含まれていない場合は、隣接行列のｉ列ｊ行とｊ列ｉ行の要素に「０」を設定する。

次に、形状比較手段１６０は、Ｓ３０２で作成した形状分割部分データセット２０５から、形状分割部分データを読み込む（Ｓ５０２）。

そして、形状比較手段１６０は、読み込んだ形状分割部分データから、形状分割部分に対して隣接行列を作成する（Ｓ５０３）。

次に、形状比較手段１６０は、隣接行列を用いて、解析モデル作成対象と形状分割部分との形状を比較し、解析モデル作成対象の中に形状分割部分と一致する部分があるかを調べる。形状の比較は、以下に述べるＳ５０４とＳ５０５で行う。

形状比較手段１６０は、解析モデル作成対象の隣接行列の行と列を入れ換えて、形状分割部分の隣接行列と比較する。具体的には、形状分割部分の隣接行列と同じ部分（小行列）が現れるように、解析モデル作成対象の隣接行列の行と列を入れ換える（Ｓ５０４）。すなわち、解析モデル作成対象の隣接行列の行と列を入れ換えて、解析モデル作成対象の隣接行列の一部（小行列）が形状分割部分の隣接行列と同じ要素を持つ行列になるようにする。

そして、形状比較手段１６０は、解析モデル作成対象の隣接行列の行と列を入れ換えることによって生じた隣接行列のうち、形状分割部分の隣接行列と同じ要素を持つ部分（小行列）の中でさらに行と列を入れ換える（Ｓ５０５）。この小行列の中での行と列の入れ換えは、互いに対応する面に帰属する線と点の数、面の種類、及び線の種類などが一致するようにする。線と点の数、面の種類、及び線の種類などが互いに一致しない場合は、Ｓ５０２に戻る（Ｓ５０６）。

Ｓ５０５で、線と点の数、面の種類、及び線の種類などが互いに一致した場合は（Ｓ５０６）、解析モデル作成対象の一部が形状分割部分と一致した場合である。すなわち、形状分割部分と一致する解析モデル作成対象の一部分が見つかったことを意味する。この場合、形状比較手段１６０は、一致した形状分割部分と解析モデル作成対象について、互いの点、線、及び面をそれぞれ対応付けて、形状対応データを作成する（Ｓ５０７）。

形状比較手段１６０は、上述した解析モデル作成対象と形状分割部分との形状の比較及び形状対応データの作成を、形状分割部分データセット２０５に含まれる全ての形状分割部分データに対して行う（Ｓ５０８）。

そして、最後に、形状比較手段１６０は、作成した形状対応データをまとめて形状対応データセット２１０として出力する（Ｓ５０９）。このとき、作成した形状対応データに対応する形状分割部分データ（すなわち、解析モデル作成対象の一部と一致する形状分割部分のデータ）の集合を、一致形状分割部分データセット２０９として、形状対応データセット２１０と共に出力する（Ｓ５０９）。

図３に戻って、六面体メッシュ生成装置が実行する処理の流れの続きを説明する。

Ｓ３０３の処理の結果、解析モデル作成対象の一部と一致する形状分割部分が１つ以上見出せた場合（Ｓ３０４）、すなわち形状対応データセット２１０に１つ以上の形状対応データが含まれている場合には、一致形状分割部分表示選択手段１６１は、解析モデル作成対象の一部と一致する形状分割部分の全てを、出力部１３０を介して表示装置に表示する（Ｓ３０５）。

本装置の利用者は、出力部１３０が表示した形状分割部分のうち、解析モデル作成対象に対して適切だと考える形状分割と同様の形状分割を行っている形状分割部分を、少なくとも１個以上選択する。一致形状分割部分表示選択手段１６１は、利用者のこの選択を入力し、利用者が選択した形状分割部分に対応する形状分割部分データ（一致形状分割部分データ２１２）と形状対応データ２１３とを出力する。一致形状分割部分データ２１２には、形状分割の際に追加された点、線、及び面が含まれている。

次に、形状分割手段１７０は、一致形状分割部分データ２１２、形状対応データ２１３、及び解析モデル作成対象データ２０１を入力し、利用者が選択した形状分割部分と同様の形状分割を、解析モデル作成対象に施す。具体的には、一致形状分割部分データ２１２と形状対応データ２１３を参照しながら、形状分割の際に追加された点、線、及び面を、点、線、及び面の順に、解析モデル作成対象の対応する場所に追加する。そして、追加された面において、解析モデル作成対象の形状を分割する（Ｓ３０６）。

解析モデル作成対象をさらに分割する必要があれば、Ｓ３０２からＳ３０６までの処理を繰り返す（Ｓ３０７）。

最後に、全ての形状分割を実行したら、分割された解析モデル作成対象に対して六面体メッシュを生成し、メッシュデータを出力する（Ｓ３０８）。六面体メッシュは、既存の任意の方法で生成することができる。

なお、本実施例では、隣接行列を用いて、解析モデル作成対象と形状分割部分とを比較して、それぞれの対応付けを行う方法を説明した。しかし、隣接行列を使用する必要は必ずしもなく、面の接続関係を表すことができ、Ｓ３０２からＳ３０６までの処理が可能である方法ならば、任意の方法を用いることができる。

以下、これまで説明してきた本実施例による六面体メッシュ生成装置の処理の具体例を説明する。

図６は、解析モデル作成対象の一例を示す図である。解析モデル作成対象６０１は、図６に示すようにＬ字型部分と直方体部分と三角柱部分とからなる形状で、各面に識別子（１〜１６の番号）が付与されている。以下に述べる例では、解析モデル作成対象６０１に対して、形状分割を行い、メッシュ生成を行うことを考える。なお、図６において、図示していない識別子「６」「７」「８」「１１」「１３」及び「１６」が付与された面は、それぞれ、識別子「４」「３」「１」「９」「１５」及び「１２」が付与された面と対向する面である。

図７は、六面体メッシュ生成装置の出力部１３０が、ユーザインターフェイスとして表示装置に表示する画面の一例を示す図である。図７に示すユーザインターフェイスの画面には、解析モデル作成対象読み込みボタン７０１、メッシュ作成ボタン７０２、解析モデル保存ボタン７０３、解析モデル作成対象表示部７０４、一致形状分割部分表示部７０５、既存解析モデル検索ボタン７０６、及び分割適用ボタン７０７が表示される。

まず、本装置の利用者が解析モデル作成対象読み込みボタン７０１を押すと、六面体メッシュ生成装置は、読み込む解析モデル作成対象を利用者に選択させる画面を表示する。利用者がこの画面から解析モデル作成対象を選択すると、六面体メッシュ生成装置は、選択された解析モデル作成対象を読み込み、その形状を解析モデル作成対象表示部７０４に表示する。図７に示した解析モデル作成対象表示部７０４には、図６に示した解析モデル作成対象６０１が表示されている。

次に、利用者が既存解析モデル検索ボタン７０６を押すと、六面体メッシュ生成装置は、既存解析モデルデータベース１４０（図１参照）に保存された既存の解析モデルから、形状分割部分抽出手段１５０を用いて、形状分割部分（形状が分割された部分）を抽出する。

図８は、形状分割部分を抽出する処理をイメージ化した図である。図８の上図は、既存の解析モデルの分割前後の形状の例を示しており、下図は、抽出した形状分割部分のみについて分割前後の形状の例を示している。

図８の上図に示した既存の解析モデルの分割前後の形状において、左図が分割前の形状であり、右図が分割後の形状である。分割前の解析モデルの形状は、左図に示すように、互いに接続したＬ字型部分８０１と三角柱部分８０２とから構成されている。分割後の解析モデルの形状は、右図に示すようにＬ字型部分８０１と三角柱部分８０２とに分割されている。分割後の形状には、Ｌ字型部分８０１には６個の点８０３と６本の線８０４が追加されており、三角柱部分８０２には、２個の面８０５が追加されている。ただし、図８では、三角柱部分８０２に追加された面は、三角柱部分８０２の底面と背面であるので示されていない。

図８の下図には、既存の解析モデルのうち、抽出した形状分割部分のみを示している。左図が分割前の形状であり、右図が分割後の形状である。左図は、分割前の形状分割部分として、三角柱部分８０２と、三角柱部分８０２が接続されているＬ字型部分８０１の面８０６とを示している。右図は、分割後の形状分割部分として、分割された三角柱部分８０２と面８０６とを示しており、面８０６には点８０３と線８０４が追加されており、三角柱部分８０２には面８０５（図示せず）が追加されている。すなわち、図８の上図において点８０３、線８０４、及び面８０５が追加されている部分が、形状分割部分として図８の下図に示すように抽出される。

六面体メッシュ生成装置は、既存の解析モデルから形状分割部分を抽出した後、形状比較手段１６０（図１参照）を用いて、解析モデル作成対象の中に形状分割部分と一致する部分があるかどうかを調べる。ここでは、上述した隣接行列を用いて、解析モデル作成対象と形状分割部分とを比較する例を述べる。

まず、形状比較手段１６０は、形状分割部分の隣接行列に一致する部分が、解析モデル作成対象の隣接行列にあるか調べる。まず、図９〜１１を参照して、形状分割部分の隣接行列と解析モデル作成対象の隣接行列の例について説明する。

図９は、図８の左下図に示した形状分割部分を示している。形状分割部分９０１の各面には、識別子（１〜５の番号）が付与されている。

図１０は、形状分割部分９０１の隣接行列を示す図である。例えば、識別子１を持つ面は、識別子２〜５を持つ面と隣接しているので、隣接行列の１列２行、１列３行、１列４行、及び１列５行の要素と２列１行、３列１行、４列１行、及び５列１行の要素に「１」が設定されている。また、識別子５を持つ面は、識別子１、２、及び４を持つ面と隣接しているので、隣接行列の１列１行、１列２行、及び１列４行の要素と１列１行、２列１行、及び４列１行の要素とに「１」が設定されている。識別子３を持つ面と識別子５を持つ面とは隣接していないので、隣接行列の３列５行と５列３行の要素には「０」が設定されている。また、隣接行列の対角成分には「０」が設定されている。

図１１は、解析モデル作成対象６０１の隣接行列を示す図である。解析モデル作成対象６０１の隣接行列も、図１０に示した形状分割部分９０１の隣接行列と同様に、各要素には面の隣接関係に基づいて「０」または「１」が設定されている。

形状比較手段１６０は、解析モデル作成対象６０１の隣接行列の行と列を入れ換え、解析モデル作成対象６０１の隣接行列の中に、形状分割部分９０１の隣接行列（図１０）と等しい部分（小行列）ができるように変形する。具体的には、解析モデル作成対象６０１の隣接行列の行や列を、とりうる全ての組み合わせに対して入れ換え、形状分割部分９０１の隣接行列と等しい部分（小行列）ができるかをチェックしてもよいし、遺伝的アルゴリズムなどの最適化手法により適切な行や列の入れ換えの組み合わせを探索してもよい。

図１１に示した例の場合、解析モデル作成対象６０１の隣接行列の３列目、４列目、５列目、６列目、７列目、及び８列目をそれぞれ７列目、８列目、３列目、４列目、５列目、及び６列目に移動させるように３〜８列目を入れ換え、さらに隣接行列の３行目、４行目、５行目、６行目、７行目、及び８行目をそれぞれ７行目、８行目、３行目、４行目、５行目、及び６行目に移動させるように３〜８行目を入れ換えると、解析モデル作成対象６０１の隣接行列の中に、形状分割部分９０１の隣接行列と等しい部分が現れる。実際にこれらの処理を行うと、解析モデル作成対象６０１の隣接行列は、図１２のように変形される。

図１２は、行と列を入れ換えて変形した後の解析モデル作成対象６０１の隣接行列を示す図である。図１２に示すように、変形後の隣接行列の中に、形状分割部分９０１の隣接行列（図１０）と一致する部分１２０１を見出すことができる。これは、解析モデル作成対象６０１の一部と形状分割部分９０１は、対応する面の接続関係が同じであることを示している。具体的には、図１２に示した隣接行列は、形状分割部分９０１に帰属する識別子１、２、３、４、及び５を持つ面の接続関係と、解析モデル作成対象６０１に帰属する識別子３、４、９、１０、及び１１を持つ面の接続関係とが、同じであることを示している。

さらに、形状比較手段１６０は、形状分割部分９０１の面と一致部分１２０１に帰属する解析モデル作成対象６０１の面とを対応付けて、面対応データを作成する。この面の対応付けは、形状分割部分９０１と解析モデル作成対象６０１の一致部分１２０１とで、面に帰属する点と線、及びそれぞれの面に帰属する線の種類が一致するか調べ、これらが一致する面が多くなるように互いの面を対応付ける。

図１３は、面対応データの一例を示す図である。解析モデル作成対象６０１の識別子３、４、９、１０、及び１１を持つ面は、それぞれ形状分割部分９０１の識別子１、２、３、４、及び５を持つ面と対応付けられている。

形状比較手段１６０は、面の対応付けが終わると、対応付けられた面に帰属する線と点に対しても対応付けを行い、線対応データと点対応データを作成する。線対応データと点対応データも、面対応データと同様に、形状分割部分９０１と解析モデル作成対象６０１とで、それぞれの線と点とが対応付けられている。

そして、形状比較手段１６０は、面対応データ、線対応データ、及び点対応データをまとめて、形状対応データを作成する。形状対応データは、形状分割部分９０１と解析モデル作成対象６０１との形状の対応関係を示すデータである。

以上の処理を、既存解析モデルデータベース１４０に保存されている全ての既存の解析モデルに対し行う。解析モデル作成対象と形状分割部分とで一致する形状があれば、一致形状分割部分表示選択手段１６１は、一致する形状分割部分の形状の全てを、図７に示した一致形状分割部分表示部７０５に表示する。図７に示した例では、一致形状分割部分表示部７０５には、４つの一致する形状分割部分７０８〜７１１が表示されている。これらの形状分割部分７０８〜７１１は、図８の下図に示したように分割前後の形状が表示される。一致形状分割部分表示部７０５の「＜＜前へ」または「次へ＞＞」という表示が押されると、この他の形状分割部分が一致形状分割部分表示部７０５に表示される。

一致形状分割部分表示選択手段１６１が、一致する形状分割部分の形状を、一致形状分割部分表示部７０５に表示すると、利用者は、一致形状分割部分表示部７０５から、解析モデル作成対象に適用したい分割を行っている形状分割部分を、１つ以上選択する。

利用者が形状分割部分を選択して分割適用ボタン７０７を押すと、一致形状分割部分表示選択手段１６１は、利用者による形状分割部分の選択を入力し、形状分割手段１７０は、選択された形状分割部分と同じ形状分割を解析モデル作成対象に行う。例えば、利用者が図７に示した形状分割部分７０８、７０９、及び７１０を選択し、分割適用ボタン７０７を押した場合、解析モデル作成対象は形状分割部分７０８、７０９、及び７１０と同様に形状分割され、解析モデル作成対象表示部７０４に表示される。

図１４は、形状分割された解析モデル作成対象を表示しているユーザインターフェイスの画面の一例を示す図である。解析モデル作成対象６０１は、形状分割部分７０８、７０９、及び７１０に基づいて形状分割され、解析モデル作成対象表示部７０４に表示されている。すなわち、解析モデル作成対象６０１は、形状分割部分７０８、７０９に基づいてＬ字型部分と直方体部分と三角柱部分の３つに分割され、さらに三角柱部分は、形状分割部分７１０に基づいて３つに分割されている。

次に、利用者がメッシュ作成ボタン７０２を押すと、六面体メッシュ生成手段１８０は、形状分割された解析モデル作成対象に対して六面体メッシュを作成する。六面体メッシュ生成手段１８０は、分割した形状ごとに六面体メッシュを生成し、六面体メッシュの生成後の形状を結合し、解析モデル作成対象の六面体メッシュを解析モデル作成対象表示部７０４に表示する。

図１５は、六面体メッシュが生成された解析モデル作成対象を表示しているユーザインターフェイスの画面の一例を示す図である。解析モデル作成対象表示部７０４には、六面体メッシュが生成された解析モデル作成対象６０１が表示されている。

最後に、利用者が解析モデル保存ボタン７０３を押すと、六面体メッシュ生成装置は、解析モデル作成対象と六面体メッシュのデータを保存する。解析モデル作成対象のデータは、既存解析モデルデータベース１４０に保存され、六面体メッシュのデータは、六面体メッシュ生成装置が備える記憶装置または六面体メッシュ生成装置に卒属された記憶装置に保存される。

図１６は、本実施例の六面体メッシュ生成装置の、図１とは異なる構成を示すブロック図である。図１６において、図１と同一の符号は、図１と同一または共通する要素を示し、これらの要素については説明を省略する。

図１６に示す構成例では、六面体メッシュ生成装置は、形状分割部分データベース１６０４をさらに備える。形状分割部分抽出手段１５０は、抽出した形状分割部分データをまとめて形状分割部分データセット２０５として、形状分割部分データベース１６０４に保存する。形状分割部分データベース１６０４に保存された形状分割部分データは、再利用することができる。

図１７は、図１６に示す構成の六面体メッシュ生成装置が実行する処理の流れを示す図である。図１７において、図３と同一のステップ番号は、図１と同一または共通するステップを示し、これらのステップについては説明を省略する。

Ｓ３０１で六面体メッシュ生成装置の入力部１１０が解析モデル作成対象を読み込んだ後、形状分割部分抽出手段１５０は、既存の解析モデルを既存解析モデルデータベース１４０から読み込む（Ｓ１７０２）。

形状分割部分抽出手段１５０は、読み込んだ既存の解析モデルに対して、既に形状分割部分が抽出されているか調べる（Ｓ１７０３）。読み込んだ既存の解析モデルに対応する分割後形状データが既存解析モデルデータベース１４０に保存されていない場合は、この解析モデルは、形状分割部分が抽出されていない。

形状分割部分抽出手段１５０は、形状分割部分が抽出されていない既存の解析モデルに対して、形状分割部分を抽出し、形状分割部分データを作成して（Ｓ１７０５）、形状分割部分データベースに保存する（Ｓ１７０６）。

既に形状分割部分が抽出されている既存の解析モデルに対して、形状分割部分抽出手段１５０は、形状分割部分データベース１６０４から、この解析モデルに対応する形状分割部分データを取得し、形状分割部分を取得する（Ｓ１７０４）。

形状分割部分抽出手段１５０は、Ｓ１７０２〜Ｓ１７０６またはＳ１７０２〜Ｓ１７０４までの処理を、既存解析モデルデータベース１４０に保存されている全ての解析モデルに対して行い、全ての既存の解析モデルの形状分割部分を取得する（Ｓ１７０７）。

以降は、六面体メッシュ生成装置は、図３に示した処理の流れのＳ３０３〜Ｓ３０８と同じ処理を行う。

図１６に示した構成例では、形状分割部分データベース１６０４に保存された形状分割部分データを再利用することができ、毎回、既存解析モデルデータベース１４０から形状分割部分を抽出する必要がないので、処理を高速化することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、過去に解析モデルを作成した際に得られた形状分割部分を抽出し、新たな解析モデルを作成する際には、抽出した形状分割部分を再利用することが可能である。従って、本実施例による六面体メッシュ生成装置では、六面体メッシュ生成の際に大きな工数が必要とされている形状分割の作業を省力化することができ、解析モデルの効率的な作成が可能である。

なお、上述の実施例は、本発明を実施するために好適のものであるが、その実施形式はこれらに限定されるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において種々変形することが可能である。

１１０…入力部、１２０…演算処理部、１３０…出力部、１４０…既存解析モデルデータベース、１５０…形状分割部分抽出手段、１６０…形状比較手段、１６１…一致形状分割部分表示選択手段、１７０…形状分割手段、１８０…六面体メッシュ生成手段、２０１…解析モデル作成対象データ、２０２…分割前形状データ、２０３…分割後形状データ、２０５…形状分割部分データセット、２０９…一致形状分割部分データセット、２１０…形状対応データセット、２１２…一致形状分割部分データ、２１３…形状対応データ、２１５…分割後解析モデル作成対象データ、２１７…メッシュデータ、１６０４…形状分割部分データベース。

Claims (4)

1. 出力装置と接続され、解析モデル作成対象のデータを入力し、前記解析モデル作成対象の六面体メッシュを生成して解析モデルを作成する六面体メッシュ生成装置において、
   六面体メッシュの生成のために形状を分割する前の既存の解析モデルの形状と、形状を分割した後の前記既存の解析モデルの形状とを保存する既存解析モデルデータベースと、
   形状を分割する前の前記既存の解析モデルの形状と、形状を分割した後の前記既存の解析モデルの形状とを比較し、形状が分割された部分である形状分割部分を抽出する形状分割部分抽出手段と、
   前記形状分割部分と解析モデル作成対象とを比較し、前記解析モデル作成対象の少なくとも一部と前記形状分割部分とが一致するかを調べる形状比較手段と、
   前記形状比較手段が見出した前記解析モデル作成対象の少なくとも一部と一致する前記形状分割部分の一覧を前記出力装置に表示し、前記六面体メッシュ生成装置の利用者による前記形状分割部分の選択を入力し、選択された前記形状分割部分を出力する一致形状分割部分表示選択手段と、
   前記一致形状分割部分表示選択手段が出力した前記形状分割部分と同じように、前記解析モデル作成対象の形状を分割する形状分割手段と、
   前記形状分割手段が形状を分割した前記解析モデル作成対象に対して六面体メッシュを生成する六面体メッシュ生成手段と、
   を備えることを特徴とする六面体メッシュ生成装置。
2. 請求項１記載の六面体メッシュ生成装置において、
   前記形状分割部分抽出手段は、
   形状を分割する前の前記既存の解析モデルの形状と、形状を分割した後の前記既存の解析モデルの形状とを比較し、
   形状を分割した後の前記既存の解析モデルに追加されている面を切断面とし、
   前記切断面を含む面群または前記切断面に隣接する面群を前記形状分割部分として抽出する六面体メッシュ生成装置。
3. 請求項１記載の六面体メッシュ生成装置において、
   前記形状比較手段は、
   前記解析モデル作成対象の面の接続関係を表現する隣接行列と、前記形状分割部分の面の接続関係を表現する隣接行列とを作成し、
   前記解析モデル作成対象の隣接行列の行と列を入れ換えて、行と列を入れ換えたこの隣接行列と前記形状分割部分の隣接行列とを比較することにより、前記解析モデル作成対象の少なくとも一部と前記形状分割部分とが一致するかを調べる六面体メッシュ生成装置。
4. 請求項１記載の六面体メッシュ生成装置において、
   前記形状分割部分抽出手段が抽出した前記形状分割部分を保存する形状分割部分データベースをさらに備える六面体メッシュ生成装置。

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