JP2016038842A - Solid element model creation system and solid element model creation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、相対するパネル部材が連結部を介して連結されてなる構造体の有限要素解析に用いられ、同構造体のサーフェイスモデルからソリッド要素モデルを作成するシステム及びその方法に関する。 The present invention relates to a system and method for creating a solid element model from a surface model of a structure that is used for finite element analysis of a structure in which opposing panel members are connected via a connecting portion.
一般に、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）を利用して構造体の設計が行なわれている。また、サーフェイスモデルなどのＣＡＤデータに基づいてソリッドモデルを作成し、コンピュータを用いてソリッドモデルからソリッド要素モデルを自動生成することが行なわれている。そして、ソリッド要素モデルを用いることにより種々の有限要素解析が行なわれている。 In general, a structure is designed using CAD (Computer Aided Design). Further, a solid model is created based on CAD data such as a surface model, and a solid element model is automatically generated from the solid model using a computer. Various finite element analyzes are performed by using a solid element model.
また、特許文献１には、シェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換する構成が開示されている。 Patent Document 1 discloses a configuration for converting a shell element model into a solid element model.
ところで、例えば車両のボディパネルなどの構造体は、相対するパネル部材がスポット溶接部などの連結部を介して連結されており、複雑な形状を有している。そのため、連結部が含まれるソリッドモデルを作成することが難しく、膨大な工数を要することとなる。従って、設計変更が頻繁に繰り返される設計検討段階においては、ソリッドモデルを短期間で更新することは略不可能である。 By the way, for example, a structural body such as a body panel of a vehicle has a complicated shape because opposing panel members are connected via a connecting portion such as a spot welded portion. For this reason, it is difficult to create a solid model including a connecting portion, which requires an enormous amount of man-hours. Therefore, it is almost impossible to update the solid model in a short period of time at the design review stage where design changes are frequently repeated.
また、ソリッドモデルからソリッド要素モデルを自動生成すると、生成される要素が主に四面体であるテトラ要素となる。そのため、要素の数が多くなって、有限要素解析における計算負荷が増大するといった問題や、当該有限要素解析における計算精度が低下するといった問題が生じるおそれがある。 When a solid element model is automatically generated from a solid model, the generated element is a tetra element that is mainly a tetrahedron. For this reason, there may be a problem that the number of elements increases and a calculation load in the finite element analysis increases, or a calculation accuracy in the finite element analysis decreases.
また、特許文献１には、単純な形状のシェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換する構成が開示されているだけであり、前述したような複雑な形状を有する構造体のソリッド要素モデルを作成する構成については開示されていない。 Patent Document 1 only discloses a configuration for converting a shell element model having a simple shape into a solid element model, and creates a solid element model of a structure having a complicated shape as described above. The configuration is not disclosed.
本発明の目的は、ソリッド要素モデルを用いて行なわれる有限要素解析における計算負荷を低減することができるとともに、計算精度を高めることができるソリッド要素モデル作成システム及びソリッド要素モデル作成方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a solid element model creation system and a solid element model creation method capable of reducing calculation load in finite element analysis performed using a solid element model and improving calculation accuracy. It is in.
上記目的を達成するためのソリッド要素モデル作成システムは、相対するパネル部材が連結部を介して連結されてなる構造体のサーフェイスモデルからソリッド要素モデルを生成するものであり、前記パネル部材の各々のサーフェイスモデルに基づいて複数のシェル要素を生成するとともに、前記パネル部材の各々における前記連結部の位置データに基づいて同連結部に対応するシェル要素を生成することにより、前記サーフェイスモデルをシェル要素モデルに変換する第１変換部と、前記シェル要素の各々について同シェル要素の面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点を投影させるとともに、これら投影された節点からなるソリッド要素を生成することにより、前記シェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換する第２変換部と、を備える。 In order to achieve the above object, a solid element model creation system generates a solid element model from a surface model of a structure in which opposing panel members are connected via a connecting portion. A plurality of shell elements are generated based on a surface model, and a shell element corresponding to the connecting portion is generated based on position data of the connecting portion in each of the panel members, thereby converting the surface model into a shell element model. And projecting each node of the shell element to both the normal direction of the surface of the shell element for each of the shell elements and generating a solid element composed of the projected nodes A second conversion unit for converting the shell element model into a solid element model; Provided.
また、上記目的を達成するためのソリッド要素モデル作成方法は、相対するパネル部材が連結部を介して連結されてなる構造体のサーフェイスモデルからソリッド要素モデルを生成するものであり、前記パネル部材の各々のサーフェイスモデルに基づいて複数のシェル要素を生成するとともに、前記パネル部材の各々における前記連結部の位置データに基づいて同連結部に対応するシェル要素を生成することにより、前記サーフェイスモデルをシェル要素モデルに変換し、前記シェル要素の各々について同シェル要素の面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点を投影させるとともに、これら投影された節点からなるソリッド要素を生成することにより、前記シェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換する。 In addition, a solid element model creation method for achieving the above object is to generate a solid element model from a surface model of a structure in which opposing panel members are connected via a connecting portion. A plurality of shell elements are generated based on each surface model, and a shell element corresponding to the connecting portion is generated based on position data of the connecting portion in each of the panel members. By transforming it into an element model, projecting each node of the shell element to both normal directions of the surface of the shell element for each of the shell elements, and generating a solid element composed of these projected nodes, The shell element model is converted into a solid element model.
上記構成又は方法によれば、各パネル部材においては、三角形や四角形の形状を有するシェル要素の面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点を投影させた点を節点に設定し、これら投影された節点からなり、五面体や六面体の形状を有するソリッド要素が生成されることにより、シェル要素モデルがソリッド要素モデルに変換される。このとき、相対するパネル部材を連結する連結部においては、各パネル部材における連結部の位置データに基づいて連結部に対応するシェル要素が生成され、各パネル部材の本体部と同様にして、五面体や六面体の形状を有するソリッド要素が生成される。このように上記構成又は方法によれば、ソリッド要素モデルをいずれも五面体や六面体の形状を有するソリッド要素によって構成することが容易にできる。従って、要素の数を少なくすることができ、ソリッド要素モデルを用いて行なわれる有限要素解析における計算負荷を低減することができる。また、当該有限要素解析における計算精度を高めることができる。 According to the above configuration or method, in each panel member, the points obtained by projecting the nodes of the shell element to both the normal directions of the surface of the shell element having a triangular or quadrangular shape are set as the nodes. A shell element model is converted into a solid element model by generating a solid element including projected nodes and having a pentahedron or hexahedron shape. At this time, in the connecting portion that connects the opposing panel members, a shell element corresponding to the connecting portion is generated based on the position data of the connecting portion in each panel member. Solid elements having the shape of a face and a hexahedron are generated. As described above, according to the above configuration or method, any solid element model can be easily configured by solid elements having a pentahedron or hexahedron shape. Therefore, the number of elements can be reduced, and the calculation load in the finite element analysis performed using the solid element model can be reduced. Moreover, the calculation accuracy in the finite element analysis can be increased.
また、上記構成又は方法によれば、サーフェイスモデルから直接、ソリッド要素モデルを生成するのではなく、まずはサーフェイスモデルがシェル要素モデルに変換され、次にシェル要素モデルがソリッド要素モデルに変換される。このため、設計検討段階において、設計変更が必要となり、サーフェイスモデルの修正が行なわれた場合であっても、シェル要素モデルに対してであれば修正内容を容易に反映させることができる。そして、修正内容が反映されたシェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換することにより、ソリッド要素モデルに修正箇所を容易に反映させることができる。 According to the above configuration or method, the solid element model is not generated directly from the surface model, but the surface model is first converted to the shell element model, and then the shell element model is converted to the solid element model. For this reason, even if a design change is required in the design review stage and the surface model is corrected, the correction contents can be easily reflected in the shell element model. Then, by converting the shell element model in which the correction contents are reflected into a solid element model, it is possible to easily reflect the corrected portion in the solid element model.
本発明によれば、ソリッド要素モデルを用いて行なわれる有限要素解析における計算負荷を低減することができるとともに、計算精度を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to reduce the calculation load in the finite element analysis performed using a solid element model, calculation accuracy can be raised.
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図７を参照して、ソリッド要素モデル作成システム（以下、単に作成システムと称する。）及びソリッド要素モデル作成方法を具体化した第１実施形態について説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment that embodies a solid element model creation system (hereinafter simply referred to as a creation system) and a solid element model creation method will be described below with reference to FIGS.
図１に示すように、作成システムは、構造体のサーフェイスモデルから、構造体の有限要素解析などに用いられるソリッド要素モデルを作成するものであり、端末装置１０と、端末装置１０により作成された構造体２０のシェル要素モデルやソリッド要素モデルを表示する表示装置１４とを備えている。 As shown in FIG. 1, the creation system creates a solid element model used for finite element analysis of a structure from a surface model of the structure, and is created by the terminal device 10 and the terminal device 10. And a display device 14 for displaying a shell element model and a solid element model of the structure 20.
図５に示すように、本実施形態の構造体２０は、相対する第１パネル部材２１と第２パネル部材２２とがスポット溶接部２３を介して連結されたものである。なお、構造体２０のソリッド要素モデルを用いて例えば誘電加熱解析が行なわれる。 As shown in FIG. 5, the structure 20 of the present embodiment has a structure in which a first panel member 21 and a second panel member 22 facing each other are connected via a spot welded portion 23. For example, dielectric heating analysis is performed using the solid element model of the structure 20.
また、端末装置１０は、種々の制御プログラムを記憶する記憶部１１、及び構造体２０のサーフェイスモデルをシェル要素モデルに変換すべく同制御プログラムに従って各種の演算を行なう第１変換部１２を備えている。また、端末装置１０は、前記シェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換すべく同制御プログラムに従って各種の演算を行なう第２変換部１３などを備えている。 In addition, the terminal device 10 includes a storage unit 11 that stores various control programs, and a first conversion unit 12 that performs various operations according to the control program to convert the surface model of the structure 20 into a shell element model. Yes. In addition, the terminal device 10 includes a second conversion unit 13 that performs various calculations according to the control program in order to convert the shell element model into a solid element model.
各種データとしては、構造体２０のサーフェイスモデル、第１パネル部材２１の板厚データや第２パネル部材２２の板厚データなどがあり、図示しない入力装置を介して端末装置１０に入力される。なお、各パネル部材２１，２２のサーフェイスモデルにはスポット溶接部２３の中心点Ｃ１，Ｃ２の位置データが含まれている。 The various data includes a surface model of the structure 20, plate thickness data of the first panel member 21, plate thickness data of the second panel member 22, and the like, which are input to the terminal device 10 via an input device (not shown). The surface models of the panel members 21 and 22 include position data of the center points C1 and C2 of the spot welded portion 23.
次に、図２〜図４を参照して、ソリッド要素モデル作成処理の実行手順について説明する。なお、これらの処理は端末装置１０によって実行される。
図２に示すように、この一連の処理では、まず、端末装置１０に構造体２０のサーフェイスモデルが読み込まれる（ステップＳ１）。次に、サーフェイスモデルをシェル要素モデルへ変換する処理が行なわれる（ステップＳ２）。次に、シェル要素モデルをソリッド要素モデルへ変換する処理が行なわれる（ステップＳ３）。そして、この一連の処理が終了される。
Next, the execution procedure of the solid element model creation process will be described with reference to FIGS. Note that these processes are executed by the terminal device 10.
As shown in FIG. 2, in this series of processing, first, the surface model of the structure 20 is read into the terminal device 10 (step S1). Next, a process for converting the surface model into a shell element model is performed (step S2). Next, processing for converting the shell element model into a solid element model is performed (step S3). Then, this series of processing is terminated.
図３に示すように、シェル要素モデルへの変換処理においては、まず、第１変換部１２により、各パネル部材２１，２２のサーフェイスモデルにおけるスポット溶接部２３の位置データに基づいてスポット溶接部２３に対応するシェル要素が生成される（ステップＳ２１）。具体的には、図６に示すように、各パネル部材２１，２２のサーフェイスモデルにおけるスポット溶接部２３の中心点Ｃ１，Ｃ２を結ぶバー要素ＣＢＡＲが設定され、各中心点Ｃ１，Ｃ２を中心とした所定の半径Ｒ１が設定される。そして、各中心点Ｃ１，Ｃ２を中心とするとともに前記半径Ｒ１の仮想円に内接する正八角形の各頂点Ｅ１〜Ｅ８，Ｆ１〜Ｆ８がシェル要素の節点に設定される。またこのとき、対応する節点Ｅ１，Ｆ１、Ｅ２，Ｆ２、・・・、Ｅ８，Ｆ８を結ぶ仮想直線が前記バー要素ＣＢＡＲと平行となるように各節点Ｅ１〜Ｅ８，Ｆ１〜Ｆ８の座標が設定される。なお、図６において、太い実線が第１パネル部材２１のシェル要素モデル３１を示しており、細い破線が第２パネル部材２２のシェル要素モデル３２を示している。 As shown in FIG. 3, in the conversion process to the shell element model, first, the first converter 12 performs spot welding on the basis of the position data of the spot weld 23 in the surface model of each panel member 21, 22. Is generated (step S21). Specifically, as shown in FIG. 6, a bar element CBAR connecting the center points C1, C2 of the spot welded portion 23 in the surface model of each panel member 21, 22 is set, and each center point C1, C2 is the center. The predetermined radius R1 is set. Then, regular octagonal vertices E1 to E8 and F1 to F8 centering on the center points C1 and C2 and inscribed in the virtual circle of the radius R1 are set as nodes of the shell element. At this time, the coordinates of the nodes E1 to E8 and F1 to F8 are set so that a virtual straight line connecting the corresponding nodes E1, F1, E2, F2,..., E8, F8 is parallel to the bar element CBAR. Is done. In FIG. 6, the thick solid line indicates the shell element model 31 of the first panel member 21, and the thin broken line indicates the shell element model 32 of the second panel member 22.
次に、図３に示すように、各パネル部材２１，２２のサーフェイスモデルに基づいて各パネル部材２１，２２の本体部、すなわちスポット溶接部２３を除いた部位に対応する複数のシェル要素が生成される（ステップＳ２２）。このとき、スポット溶接部２３のシェル要素の節点Ｅ１〜Ｅ８，Ｆ１〜Ｆ８が、各パネル部材２１，２２の本体部のシェル要素と共有とされる。このようにして、サーフェイスモデルがシェル要素モデルに変換される。 Next, as shown in FIG. 3, based on the surface model of each panel member 21, 22, a plurality of shell elements corresponding to the portions excluding the main body portion of each panel member 21, 22, that is, the spot welded portion 23, are generated. (Step S22). At this time, the nodes E1 to E8 and F1 to F8 of the shell elements of the spot welded portion 23 are shared with the shell elements of the main body portions of the panel members 21 and 22. In this way, the surface model is converted into the shell element model.
図４に示すように、ソリッド要素モデルへの変換処理においては、まず、第２変換部１３により、各シェル要素についてそれらの面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点を各パネル部材２１，２２の板厚の半分の大きさだけ投影させるとともに、これら投影された節点からなるソリッド要素が生成され（ステップＳ３１）、この処理が終了される。 As shown in FIG. 4, in the conversion process into the solid element model, first, the second conversion unit 13 assigns each node of the shell element to each panel member in both the normal directions of the surfaces of each shell element. Projection is made for a size that is half the plate thickness of 21 and 22, and a solid element composed of these projected nodes is generated (step S31), and this process is terminated.
具体的には、図６及び図７に示すように、各シェル要素について上方及び下方へ同シェル要素の各節点Ｅ１〜Ｅ８，Ｆ１〜Ｆ８を投影した点Ｅ１１〜Ｅ８１，Ｅ１２〜Ｅ８２，Ｆ１１〜Ｆ８１，Ｆ１２〜Ｆ８２がソリッド要素の節点となる。なお、ここでは図示が省略されているが、各パネル部材２１，２２の本体部についてもシェルモデルの節点が同様にして投影されることによりソリッド要素の節点が設定される。そして、これらソリッド要素によって第１パネル部材２１のソリッド要素モデル４１や第２パネル部材２２のソリッド要素モデル４２が生成される。 Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, points E11 to E81, E12 to E82, and F11 to which the nodes E1 to E8 and F1 to F8 of the shell element are projected upward and downward for each shell element. F81 and F12 to F82 are nodes of the solid element. In addition, although illustration is abbreviate | omitted here, the node of a solid element is set by projecting the node of a shell model similarly about the main-body part of each panel member 21 and 22. FIG. Then, the solid element model 41 of the first panel member 21 and the solid element model 42 of the second panel member 22 are generated by these solid elements.
また、図７において、節点Ｅ１２，Ｆ１１，Ｃ２１，Ｃ１２によって囲まれた部分及び節点Ｃ１２，Ｃ２１，Ｆ５１，Ｅ５２によって囲まれた断面を含む六面体がスポット溶接部２３に対応するソリッド要素４３Ａ，４３Ｂとなる。なお、図７においては、節点Ｅ２１〜Ｅ４１、節点Ｅ２２〜Ｅ４２，Ｅ６２〜Ｅ８２、節点Ｆ２１〜Ｆ４１，Ｆ６１〜Ｆ８１、節点Ｆ２２〜Ｆ４２，Ｆ６２〜Ｆ８２は示されていない。 In FIG. 7, solid elements 43A, 43B corresponding to the spot welded portion 23 are hexahedrons including a portion surrounded by the nodes E12, F11, C21, C12 and a cross section surrounded by the nodes C12, C21, F51, E52. Become. In FIG. 7, nodes E21 to E41, nodes E22 to E42, E62 to E82, nodes F21 to F41, F61 to F81, and nodes F22 to F42, F62 to F82 are not shown.
次に、本実施形態の作用について説明する。
各パネル部材２１，２２においては、シェル要素の面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点を投影させるとともに、これら投影された節点からなり、六面体の形状を有するソリッド要素が生成されることにより、シェル要素モデルがソリッド要素モデルに変換される。このとき、第１パネル部材２１と第２パネル部材２２とを連結するスポット溶接部２３においては、各パネル部材２１，２２におけるスポット溶接部２３の位置データに基づいて同スポット溶接部２３に対応するシェル要素が生成され、各パネル部材２１，２２の本体部と同様にして、六面体の形状を有するソリッド要素が生成される。このように本実施形態によれば、ソリッド要素モデルをいずれも六面体の形状を有するソリッド要素によって構成することが容易にできる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
In each panel member 21, 22, each node of the shell element is projected to both the normal direction of the surface of the shell element, and a solid element having a hexahedral shape is generated from the projected nodes. Thus, the shell element model is converted into a solid element model. At this time, in the spot welded part 23 which connects the 1st panel member 21 and the 2nd panel member 22, it respond | corresponds to the same spot welded part 23 based on the positional data of the spot welded part 23 in each panel member 21 and 22. Shell elements are generated, and solid elements having a hexahedral shape are generated in the same manner as the main body portions of the panel members 21 and 22. As described above, according to the present embodiment, any solid element model can be easily configured by solid elements having a hexahedral shape.
以上説明した本実施形態に係るソリッド要素モデル作成システム及びソリッド要素モデル作成方法によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）端末装置１０の第１変換部１２は、各パネル部材２１，２２のサーフェイスモデルに基づいて複数のシェル要素を生成するとともに、各パネル部材２１，２２におけるスポット溶接部２３の位置データに基づいてスポット溶接部２３に対応するシェル要素を生成する。このことにより、サーフェイスモデルがシェル要素モデルに変換される。また、端末装置１０の第２変換部１３は、各シェル要素についてそれらの面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点Ｅ１〜Ｅ８，Ｆ１〜Ｆ８を投影させるとともに、これら投影された節点からなるソリッド要素を生成する。このことにより、シェル要素モデルがソリッド要素モデルに変換される。
According to the solid element model creation system and the solid element model creation method according to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The first conversion unit 12 of the terminal device 10 generates a plurality of shell elements based on the surface models of the panel members 21 and 22, and uses the position data of the spot welds 23 in the panel members 21 and 22. Based on this, a shell element corresponding to the spot weld 23 is generated. As a result, the surface model is converted into a shell element model. In addition, the second conversion unit 13 of the terminal device 10 projects the nodes E1 to E8 and F1 to F8 of the shell elements to both the normal directions of the surfaces of the shell elements, and the projected nodes. Generate a solid element consisting of As a result, the shell element model is converted into a solid element model.
こうした構成によれば、スポット溶接部２３に対応するソリッド要素を含むソリッド要素モデルをいずれも五面体や六面体の形状を有するソリッド要素によって構成することが容易にできる。従って、要素の数を少なくすることができ、ソリッド要素モデルを用いて行なわれる有限要素解析における計算負荷を低減することができる。また、当該有限要素解析における計算精度を高めることができる。 According to such a configuration, any solid element model including a solid element corresponding to the spot welded portion 23 can be easily configured by solid elements having a pentahedron or hexahedron shape. Therefore, the number of elements can be reduced, and the calculation load in the finite element analysis performed using the solid element model can be reduced. Moreover, the calculation accuracy in the finite element analysis can be increased.
また、上記構成によれば、サーフェイスモデルから直接、ソリッド要素モデルを生成するのではなく、まずはサーフェイスモデルがシェル要素モデルに変換され、次にシェル要素モデルがソリッド要素モデルに変換される。このため、設計検討段階において、設計変更が必要となり、サーフェイスモデルの修正が行なわれた場合であっても、シェル要素モデルに対してであれば修正内容を容易に反映させることができる。そして、修正内容が反映されたシェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換することにより、ソリッド要素モデルに修正箇所を容易に反映させることができる。 Also, according to the above configuration, instead of generating a solid element model directly from a surface model, the surface model is first converted to a shell element model, and then the shell element model is converted to a solid element model. For this reason, even if a design change is required in the design review stage and the surface model is corrected, the correction contents can be easily reflected in the shell element model. Then, by converting the shell element model in which the correction contents are reflected into a solid element model, it is possible to easily reflect the corrected portion in the solid element model.
（２）第１変換部１２は、各パネル部材２１，２２におけるスポット溶接部２３の中心点Ｃ１，Ｃ２を中心とするとともに同一の形状及び同一の大きさの正八角形の各頂点Ｅ１〜Ｅ８，Ｆ１〜Ｆ８をシェル要素の節点に設定することにより、スポット溶接部２３に対応するシェル要素を生成する。 (2) The first conversion part 12 is centered on the center points C1 and C2 of the spot welded parts 23 in the panel members 21 and 22, and has the same shape and the same size as the regular vertices E1 to E8, By setting F1 to F8 as the nodes of the shell elements, shell elements corresponding to the spot welds 23 are generated.
こうした構成によれば、前記シェル要素に基づいて生成されたスポット溶接部２３に対応するソリッド要素の形状がいずれも同一の形状及び同一の大きさの六面体となる。従って、当該有限要素解析における計算制度を高めることができる。 According to such a configuration, the solid elements corresponding to the spot welds 23 generated based on the shell elements are all hexahedrons having the same shape and the same size. Therefore, the calculation system in the finite element analysis can be enhanced.
（３）各パネル部材２１，２２のサーフェイスモデルに基づいて複数のシェル要素を生成するとともに、各パネル部材２１，２２におけるスポット溶接部２３の位置データに基づいて同スポット溶接部２３に対応するシェル要素を生成することにより、サーフェイスモデルをシェル要素モデルに変換するようにした。また、各シェル要素についてそれらの面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点Ｅ１〜Ｅ８，Ｆ１〜Ｆ８を投影させるとともに、これら節点Ｅ１１〜Ｅ８１，Ｅ１２〜Ｅ８２，Ｆ１１〜Ｆ８１，Ｆ１２〜Ｆ８２からなり、五面体及び六面体の少なくとも一方の形状を有するソリッド要素を生成するようにした。このことにより、シェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換するようにした。 (3) A plurality of shell elements are generated based on the surface model of each panel member 21, 22, and the shell corresponding to the spot welded portion 23 based on the position data of the spot welded portion 23 in each panel member 21, 22 The surface model was converted to the shell element model by creating an element. Further, for each shell element, the nodes E1 to E8 and F1 to F8 of the shell element are projected to both the normal directions of the surfaces, and the nodes E11 to E81, E12 to E82, F11 to F81, F12 to A solid element made of F82 and having a shape of at least one of a pentahedron and a hexahedron is generated. As a result, the shell element model was converted to a solid element model.
こうした方法によれば、上記（１）の効果に準じた効果を奏することができる。
＜第２実施形態＞
次に、図８〜図１０を参照して、第２実施形態について説明する。
According to such a method, the effect according to the effect (1) can be achieved.
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
図８に示すように、本実施形態の構造体１２０は、相対する第１パネル部材１２１と第２パネル部材１２２とがアーク溶接部１２３を介して連結されたものである。アーク溶接部１２３は、第１パネル部材１２１と第２パネル部材１２２とが互いに対向する対向面に沿って直線状に延びている。 As shown in FIG. 8, the structure 120 of the present embodiment is a structure in which a first panel member 121 and a second panel member 122 facing each other are connected via an arc welded portion 123. The arc welded portion 123 extends linearly along the facing surfaces where the first panel member 121 and the second panel member 122 face each other.
シェル要素モデルへの変換処理においては、第１変換部１２によってアーク溶接部１２３の長さが要素サイズの上限値を超えるか否かが判断される。アーク溶接部１２３の長さが前記上限値を超える場合には、アーク溶接部１２３をその延設方向に複数に分割してシェル要素が生成されることとなる。 In the conversion process to the shell element model, the first conversion unit 12 determines whether or not the length of the arc welded part 123 exceeds the upper limit value of the element size. When the length of the arc welded part 123 exceeds the upper limit value, the arc welded part 123 is divided into a plurality of parts in the extending direction, and a shell element is generated.
そして、図９に示すように、各パネル部材１２１，１２２のサーフェイスモデルにおける前記分割されたアーク溶接部１２３の各々の中心点Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３，Ｃ４を結ぶバー要素ＣＢＡ，ＣＢＢが設定され、各中心点Ｃ１，Ｃ２を中心とした所定の半径Ｒ２が設定される。そして、各中心点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を中心とするとともに前記半径Ｒ２の仮想円に内接する四角形の各頂点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６がシェル要素の節点に設定される。またこのとき、対応する節点Ｅ１，Ｆ１、Ｅ２，Ｆ２、・・・、Ｅ６，Ｆ６を結ぶ仮想直線が前記バー要素ＣＢＡ，ＣＢＢと平行となるように各節点Ｅ１〜Ｅ６，Ｆ１〜Ｆ６の座標が設定される。なお、図９において、太い実線が第１パネル部材１２１のシェル要素モデル１３１を示しており、細い実線が第２パネル部材１２２のシェル要素モデル１３２を示している。 Then, as shown in FIG. 9, bar elements CBA, CBB connecting the center points C1, C2, C3, C4 of the divided arc welded parts 123 in the surface models of the panel members 121, 122 are set, A predetermined radius R2 centered on each of the center points C1 and C2 is set. Then, the vertices E1, E2, E3, E4, E5, E6, F1, F2, F3, F4 of the quadrangle that are centered on the center points C1, C2, C3, C4 and inscribed in the virtual circle of the radius R2 F5 and F6 are set as the nodes of the shell element. At this time, the coordinates of the nodes E1 to E6 and F1 to F6 are such that the virtual straight line connecting the corresponding nodes E1, F1, E2, F2,..., E6, F6 is parallel to the bar elements CBA, CBB. Is set. In FIG. 9, the thick solid line indicates the shell element model 131 of the first panel member 121, and the thin solid line indicates the shell element model 132 of the second panel member 122.
次に、ソリッド要素モデルへの変換処理においては、図９及び図１０に示すように、各シェル要素についてそれらの面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点Ｅ１〜Ｅ６，Ｆ１〜Ｆ６を投影した点Ｅ１１〜Ｅ６１，Ｅ１２〜Ｅ６２，Ｆ１１〜Ｆ６１，Ｆ１２〜Ｆ６２がソリッド要素の節点となる。そして、これらソリッド要素によって第１パネル部材２１のソリッド要素モデル１４１や第２パネル部材２２のソリッド要素モデル１４２が生成される。このとき、図１０に示すように、節点Ｅ４２，Ｆ４１，Ｆ６１，Ｅ６２によって囲まれた上面と、節点Ｆ６１，Ｆ５１，Ｅ５２，Ｅ６２によって囲まれた側面とを含む六面体がアーク溶接部１２３の分割体の一方に対応するソリッド要素１４３Ｂとなる。また、同様にして節点Ｅ１２，Ｆ１１，Ｆ４１，Ｆ４２を上面として含む六面体がアーク溶接部１２３の分割体の他方に対応するソリッド要素１４３Ａとなる。 Next, in the conversion process to the solid element model, as shown in FIGS. 9 and 10, the nodes E1 to E6 and F1 to F6 of the shell element in the normal direction of the surfaces of the shell elements are shown. The points E11 to E61, E12 to E62, F11 to F61, and F12 to F62 that are projected are the nodes of the solid element. Then, a solid element model 141 of the first panel member 21 and a solid element model 142 of the second panel member 22 are generated by these solid elements. At this time, as shown in FIG. 10, the hexahedron including the upper surface surrounded by the nodes E42, F41, F61, and E62 and the side surface surrounded by the nodes F61, F51, E52, and E62 is a divided body of the arc welded portion 123. Solid element 143B corresponding to one of the above. Similarly, a hexahedron including nodes E12, F11, F41, and F42 as an upper surface becomes a solid element 143A corresponding to the other of the divided bodies of the arc welded portion 123.
以上説明した本実施形態に係るソリッド要素モデル作成システム及びソリッド要素モデル作成方法によれば、第１実施形態の効果（１）、（３）に加えて、新たに以下に示す効果が得られるようになる。 According to the solid element model creation system and the solid element model creation method according to the present embodiment described above, the following effects can be newly obtained in addition to the effects (1) and (3) of the first embodiment. become.
（４）第１変換部１２は、アーク溶接部１２３を複数に分割してシェル要素を生成する場合に、その分割されたアーク溶接部１２３の各々における中心点Ｃ１，Ｃ２を中心とするとともに同一の形状及び同一の大きさの四角形の各頂点を節点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４、Ｅ４，Ｅ３，Ｅ５，Ｅ６に設定する。このことにより、分割されたアーク溶接部１２３の各々に対応するシェル要素を生成する。 (4) When the first converter 12 divides the arc welded portion 123 into a plurality of shell elements to generate a shell element, the first converter 12 is centered on the center points C1 and C2 in each of the divided arc welded portions 123 and the same. And the vertices of a quadrangle of the same size are set as nodes E1, E2, E3, E4, E4, E3, E5, and E6. Thus, a shell element corresponding to each of the divided arc welds 123 is generated.
こうした構成によれば、前記シェル要素に基づいて生成されたアーク溶接部１２３の分割体に対応するソリッド要素の形状がいずれも同一の形状及び同一の大きさの六面体となる。従って、当該有限要素解析における計算制度を高めることができる。 According to such a configuration, the shapes of the solid elements corresponding to the divided parts of the arc welded portion 123 generated based on the shell elements are all hexahedrons having the same shape and the same size. Therefore, the calculation system in the finite element analysis can be enhanced.
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・各シェル要素を三角形状とすることもできる。この場合、三角形状のシェル要素から変換されるソリッド要素は、三角柱、すなわち五面体となる。
In addition, the said embodiment can also be changed as follows, for example.
-Each shell element can be triangular. In this case, the solid element converted from the triangular shell element is a triangular prism, that is, a pentahedron.
・連結部はスポット溶接部やアーク溶接部に限られるものではなく、相対するパネル部材を連結するものであればよい。例えば、パネル部材を曲げ加工することにより形成されたヘミング部によって相対するパネル部材が連結されるものに対しても、第２実施形態に準じた態様によって本発明を適用することもできる。 -A connection part is not restricted to a spot welding part or an arc welding part, What is necessary is just to connect the panel member which opposes. For example, the present invention can also be applied to an embodiment in which opposing panel members are connected by a hemming portion formed by bending the panel member, according to an aspect according to the second embodiment.
１０…端末装置、１１…記憶部、１２…第１変換部、１３…第２変換部、１４…表示装置、２０，１２０…構造体、２１，１２１…第１パネル部材、２２，１２２…第２パネル部材、２３…スポット溶接部、３１，１３１…第１パネル部材のシェル要素モデル、３２，１３２…第２パネル部材のシェル要素モデル、４１，１４１…第１パネル部材のソリッド要素モデル、４２，１４２…第２パネル部材のソリッド要素モデル、４３Ａ，４３Ｂ…スポット溶接部に対応するソリッド要素、１２３…アーク溶接部、１４３Ａ，１４３Ｂ…アーク溶接部に対応するソリッド要素。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Terminal device, 11 ... Memory | storage part, 12 ... 1st conversion part, 13 ... 2nd conversion part, 14 ... Display apparatus, 20, 120 ... Structure, 21, 121 ... 1st panel member, 22, 122 ... 1st 2 panel members, 23... Spot welded portion, 31, 131... Shell element model of the first panel member, 32, 132... Shell element model of the second panel member, 41, 141. 142 ... Solid element model of the second panel member, 43A, 43B ... Solid element corresponding to the spot welded portion, 123 ... Arc welded portion, 143A, 143B ... Solid element corresponding to the arc welded portion.
Claims (5)
前記パネル部材の各々のサーフェイスモデルに基づいて複数のシェル要素を生成するとともに、前記パネル部材の各々における前記連結部の位置データに基づいて同連結部に対応するシェル要素を生成することにより、前記サーフェイスモデルをシェル要素モデルに変換する第１変換部と、
前記シェル要素の各々について同シェル要素の面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点を投影させるとともに、これら投影された節点からなるソリッド要素を生成することにより、前記シェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換する第２変換部と、
を備えるソリッド要素モデル作成システム。 In a system for creating a solid element model from a surface model of a structure in which opposing panel members are connected via a connecting portion,
A plurality of shell elements are generated based on each surface model of the panel member, and a shell element corresponding to the connecting portion is generated based on position data of the connecting portion in each of the panel members, A first conversion unit for converting a surface model into a shell element model;
Projecting each node of the shell element to both the normal direction of the surface of the shell element for each of the shell elements, and generating a solid element composed of the projected nodes, the shell element model is converted into a solid A second conversion unit for converting to an element model;
A solid element model creation system.
前記第１変換部は、前記パネル部材の各々における前記連結部の中心点を中心とするとともに同一の形状及び同一の大きさの多角形の各頂点をシェル要素の節点に設定することにより、同連結部に対応するシェル要素を生成する、
請求項１に記載のソリッド要素モデル作成システム。 Each surface model of the panel member includes position data of the center point of the connecting portion,
The first conversion unit is configured by setting each vertex of a polygon having the same shape and the same size as a node of the shell element with the center point of the connection portion in each of the panel members as a center. Generate a shell element corresponding to the connection,
The solid element model creation system according to claim 1.
前記第１変換部は、前記多角形の頂点の少なくとも２点と前記連結部の中心点とを前記シェル要素の節点に設定する、
請求項２に記載のソリッド要素モデル作成システム。 The connecting portion has a cylindrical shape centered on the center point,
The first conversion unit sets at least two points of the polygonal vertices and a central point of the connection unit as nodes of the shell element,
The solid element model creation system according to claim 2.
前記第１変換部は、前記連結部をその延設方向に複数に分割してシェル要素を生成する場合に、その分割された連結部の各々における中心点を中心とするとともに同一の形状及び同一の大きさの多角形の各頂点を節点に設定する、
請求項２に記載のソリッド要素モデル作成システム。 The connecting portion extends along the surface of the panel member,
When the first conversion unit generates the shell element by dividing the connection part into a plurality of extending directions, the first conversion part has the same shape and the same center as the center point of each of the divided connection parts. Set each vertex of a polygon of size
The solid element model creation system according to claim 2.
前記パネル部材の各々のサーフェイスモデルに基づいて複数のシェル要素を生成するとともに、前記パネル部材の各々における前記連結部の位置データに基づいて同連結部に対応するシェル要素を生成することにより、前記サーフェイスモデルをシェル要素モデルに変換し、
前記シェル要素の各々について同シェル要素の面の法線方向の双方へ同シェル要素の各節点を投影させるとともに、これら投影された節点からなるソリッド要素を生成することにより、前記シェル要素モデルをソリッド要素モデルに変換する、
ソリッド要素モデル作成方法。 In a method of creating a solid element model from a surface model of a structure in which opposing panel members are connected via a connecting portion,
A plurality of shell elements are generated based on each surface model of the panel member, and a shell element corresponding to the connecting portion is generated based on position data of the connecting portion in each of the panel members, Convert the surface model to a shell element model,
Projecting each node of the shell element to both the normal direction of the surface of the shell element for each of the shell elements, and generating a solid element composed of the projected nodes, the shell element model is converted into a solid Convert to element model,
Solid element model creation method.
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