JP2972654B2 - 有限要素法におけるデータ作成計算装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
有限要素法におけるデータ作成計算装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は有限要素法を用いて
物体の変位などを解析する際に好適な有限要素法におけ
るデータ作成計算装置に関する。
物体の変位などを解析する際に好適な有限要素法におけ
るデータ作成計算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】有限要素法（ＦＥＭ）においては、解析
対象となる物体の形状を小さな単位に分割し、各単位に
ついて有限な値を持つ関数で区分的に解を近似して全体
の解を求める。全体形状を小さな単位に分割することを
メッシュ分割、得られた個々の単位を要素、要素の頂点
を節点と呼ぶ。解析対象となる形状は、要素データおよ
び節点データの集合で規定でき、これを構造データと呼
ぶ。
対象となる物体の形状を小さな単位に分割し、各単位に
ついて有限な値を持つ関数で区分的に解を近似して全体
の解を求める。全体形状を小さな単位に分割することを
メッシュ分割、得られた個々の単位を要素、要素の頂点
を節点と呼ぶ。解析対象となる形状は、要素データおよ
び節点データの集合で規定でき、これを構造データと呼
ぶ。
【０００３】構造データを作成するには、まず解析対象
となる全体形状を作成する必要がある。全体形状の作成
方法としては、全頂点座標を入力する方法が従来良く行
われていたが、解析対象が３次元で複雑になればなるほ
ど時間がかかるという問題があった。
となる全体形状を作成する必要がある。全体形状の作成
方法としては、全頂点座標を入力する方法が従来良く行
われていたが、解析対象が３次元で複雑になればなるほ
ど時間がかかるという問題があった。
【０００４】そこで、特開平６−４６３０号公報には、
予め登録してある基本形状と局部形状とを組み合わせて
全体形状を作成する方法が提案されている。この方法に
よれば、基本形状，局部形状を選択して実際の寸法を入
力し、各々を組み合わせることで全体形状を容易に作成
することができる。
予め登録してある基本形状と局部形状とを組み合わせて
全体形状を作成する方法が提案されている。この方法に
よれば、基本形状，局部形状を選択して実際の寸法を入
力し、各々を組み合わせることで全体形状を容易に作成
することができる。
【０００５】構造データを作成するには、更にメッシュ
分割作業が必要である。このメッシュ分割作業を支援す
る技術が従来より種々提案されている。例えば、上記の
特開平６−４６３０号公報には、組み立てられた全体形
状を例えば６面体の各領域に自動分割し、各領域毎に、
隣接する領域間では分割数が等しくなるような縦，横，
高さ方向の分割数を利用者から受け付け、その分割数で
メッシュ分割する方法が記載されている。また、特開平
３−２９０５７号公報には、メッシュ分割を３次元ソリ
ッドのメッシュ生成器によって自動的に行うこと、各要
素の形がきれいになるように３次元アイソパラメトリッ
クスムージング法を用いて各節点を移動させることが記
載されている。更に、特開平５−１０８６９４号公報に
は、解析対象である形状モデルに類似し正方形ブロック
の集合として形成された類似形状モデルを生成し、これ
を解析対象形状モデルに写像することによりメッシュ分
割する方法が記載されている。何れの技術も、解析対象
形状を構成する各要素の節点を、隣り合う要素間で一致
させることを基本としている。
分割作業が必要である。このメッシュ分割作業を支援す
る技術が従来より種々提案されている。例えば、上記の
特開平６−４６３０号公報には、組み立てられた全体形
状を例えば６面体の各領域に自動分割し、各領域毎に、
隣接する領域間では分割数が等しくなるような縦，横，
高さ方向の分割数を利用者から受け付け、その分割数で
メッシュ分割する方法が記載されている。また、特開平
３−２９０５７号公報には、メッシュ分割を３次元ソリ
ッドのメッシュ生成器によって自動的に行うこと、各要
素の形がきれいになるように３次元アイソパラメトリッ
クスムージング法を用いて各節点を移動させることが記
載されている。更に、特開平５−１０８６９４号公報に
は、解析対象である形状モデルに類似し正方形ブロック
の集合として形成された類似形状モデルを生成し、これ
を解析対象形状モデルに写像することによりメッシュ分
割する方法が記載されている。何れの技術も、解析対象
形状を構成する各要素の節点を、隣り合う要素間で一致
させることを基本としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来は、隣
り合う要素間ではその節点を一致させなければならない
という考え方が支配的であった為、上記の特開平６−４
６３０号公報の如く幾つかの基本形状を組み合わせて全
体形状を作成する場合、そのメッシュ分割作業に時間が
かかるという問題があった。その理由は、利用者は、隣
接する領域間で節点が一致するようにメッシュ分割数を
指定しなければならないからである。
り合う要素間ではその節点を一致させなければならない
という考え方が支配的であった為、上記の特開平６−４
６３０号公報の如く幾つかの基本形状を組み合わせて全
体形状を作成する場合、そのメッシュ分割作業に時間が
かかるという問題があった。その理由は、利用者は、隣
接する領域間で節点が一致するようにメッシュ分割数を
指定しなければならないからである。
【０００７】そこで本発明の目的は、解析対象形状の作
成作業およびメッシュ分割作業を短時間で行える有限要
素法におけるデータ作成計算装置を提供することにあ
る。
成作業およびメッシュ分割作業を短時間で行える有限要
素法におけるデータ作成計算装置を提供することにあ
る。
【０００８】また本発明の別の目的は、要素間の節点が
一致していなくても解を得ることができる有限要素法に
おけるデータ作成計算装置を提供することにある。
一致していなくても解を得ることができる有限要素法に
おけるデータ作成計算装置を提供することにある。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】本 発明の有限要素法にお
けるデータ作成計算装置は、利用者からの指定に従っ
て、基本形状格納装置に予め登録された基本形状に対し
実際の寸法，物理定数，メッシュ分割数を付与して、基
本形状にかかる部品データを作成する部品データ作成手
段と、利用者が指定した一対の部品とその部品間の相対
位置に従って、前記一対の部品の組み合わせであるモジ
ュールのデータを作成するモジュールデータ作成手段
と、利用者が指定した解析条件に従って解析条件データ
を作成する解析条件データ作成手段と、前記作成された
部品データ，モジュールデータおよび解析条件データか
ら構成されるモデルデータを入力し、部品データで示さ
れる形状，寸法，物理定数を持つ部品をモジュールデー
タで示される相対位置関係で組み上げた後の個々の部品
の形状をその部品に指定されたメッシュ分割数に従って
分割して得た要素データ，節点データを含む構造データ
と、前記解析条件データに応じた節点対応の解析条件デ
ータと、隣接する部品間で非連結となっている節点間を
結合する制約条件式で使用する各非連結節点毎の制約条
件データとを含む解析モデルを作成するデータ変換手段
と、該データ変換手段で作成された解析モデルを入力し
て節点変位あるいは節点温度を計算する手段であって、
非連結節点変位あるいは非連結節点温度は隣り合う構造
要素の節点変位あるいは節点温度から前記制約条件式に
より近似計算する有限要素法解析手段とを備えることを
特徴とする。ここで、前記制約条件式の生成には、例え
ばアイソパラメトリック形状関数が利用できる。
けるデータ作成計算装置は、利用者からの指定に従っ
て、基本形状格納装置に予め登録された基本形状に対し
実際の寸法，物理定数，メッシュ分割数を付与して、基
本形状にかかる部品データを作成する部品データ作成手
段と、利用者が指定した一対の部品とその部品間の相対
位置に従って、前記一対の部品の組み合わせであるモジ
ュールのデータを作成するモジュールデータ作成手段
と、利用者が指定した解析条件に従って解析条件データ
を作成する解析条件データ作成手段と、前記作成された
部品データ，モジュールデータおよび解析条件データか
ら構成されるモデルデータを入力し、部品データで示さ
れる形状，寸法，物理定数を持つ部品をモジュールデー
タで示される相対位置関係で組み上げた後の個々の部品
の形状をその部品に指定されたメッシュ分割数に従って
分割して得た要素データ，節点データを含む構造データ
と、前記解析条件データに応じた節点対応の解析条件デ
ータと、隣接する部品間で非連結となっている節点間を
結合する制約条件式で使用する各非連結節点毎の制約条
件データとを含む解析モデルを作成するデータ変換手段
と、該データ変換手段で作成された解析モデルを入力し
て節点変位あるいは節点温度を計算する手段であって、
非連結節点変位あるいは非連結節点温度は隣り合う構造
要素の節点変位あるいは節点温度から前記制約条件式に
より近似計算する有限要素法解析手段とを備えることを
特徴とする。ここで、前記制約条件式の生成には、例え
ばアイソパラメトリック形状関数が利用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に本発明の有限要素法における
データ作成計算装置の実施の形態について図面を参照し
て詳細に説明する。
データ作成計算装置の実施の形態について図面を参照し
て詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明の有限要素法におけるデータ
作成方法の手順例を示すフローチャートである。このよ
うな手順は、ワークステーション等のコンピュータと、
磁気ディスク等の記憶装置と、キーボードやマウス等の
入力装置と、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置とを有す
るコンピュータシステムで実行される。記憶装置には、
幾つかの単純な形状の構造要素が登録されており、利用
者はこの構造要素を利用して構造データを作成する。
作成方法の手順例を示すフローチャートである。このよ
うな手順は、ワークステーション等のコンピュータと、
磁気ディスク等の記憶装置と、キーボードやマウス等の
入力装置と、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置とを有す
るコンピュータシステムで実行される。記憶装置には、
幾つかの単純な形状の構造要素が登録されており、利用
者はこの構造要素を利用して構造データを作成する。
【００１４】先ず利用者は、最終的な解析対象形状に利
用できる構造要素ごとに寸法，物理定数を入力した後
（Ｓ１，Ｓ２）、それらを組み上げる前にメッシュ分割
を行う（Ｓ３）。メッシュ分割した各々の構造要素は、
構造要素ごとに構造要素データＤＸとして保存しておく
ことができる（Ｓ４）。寸法，物理定数入力，メッシュ
分割の順序は上記の順に限定されるものではない。本実
施の形態においては、単純形状の構造要素をメッシュ分
割するため、従来の有限要素法で用いられているメッシ
ュの自動生成は必要なく、構造要素の辺等の分割数を入
力することによって各構造要素のメッシュ分割を行う。
例えば、直方体であれば底辺の縦，横および高さ方向の
各辺にそれぞれ分割数を入力することによって、円柱で
あれば円周，半径および高さ方向の分割数を入力するこ
とによって、それぞれメッシュ分割を行う。
用できる構造要素ごとに寸法，物理定数を入力した後
（Ｓ１，Ｓ２）、それらを組み上げる前にメッシュ分割
を行う（Ｓ３）。メッシュ分割した各々の構造要素は、
構造要素ごとに構造要素データＤＸとして保存しておく
ことができる（Ｓ４）。寸法，物理定数入力，メッシュ
分割の順序は上記の順に限定されるものではない。本実
施の形態においては、単純形状の構造要素をメッシュ分
割するため、従来の有限要素法で用いられているメッシ
ュの自動生成は必要なく、構造要素の辺等の分割数を入
力することによって各構造要素のメッシュ分割を行う。
例えば、直方体であれば底辺の縦，横および高さ方向の
各辺にそれぞれ分割数を入力することによって、円柱で
あれば円周，半径および高さ方向の分割数を入力するこ
とによって、それぞれメッシュ分割を行う。
【００１５】必要な構造要素に対する寸法，物理定数入
力，メッシュ分割を終えると（Ｓ５でＹＥＳ）、これら
の構造要素を組み上げることにより構造データを構築す
る。はじめに基準となる構造要素を選択し、その構造要
素の任意の頂点を原点に次の構造要素の任意の頂点の相
対位置（相対距離，回転角）を入力することにより、構
造要素を積み上げていく（Ｓ６）。積み上げた結果は、
組み上げ済み構造データＤＹとして別途保存しておくこ
とができる（Ｓ７）。このようにして順次に構造要素を
積み上げていき、解析対象となる構造データを構築す
る。その際、原点は積み上げ済みの任意の構造要素の任
意の頂点を選択し、その原点に対して積み上げる構造要
素の任意の頂点座標を入力するだけでよく、構造要素間
の節点の一致，不一致は考慮の必要はない。また、この
構造データ作成では、保存しておいた構造要素データＤ
Ｘの利用ができるばかりでなく、組み上げ済みの構造デ
ータＤＹも構造要素と同じように利用できる。
力，メッシュ分割を終えると（Ｓ５でＹＥＳ）、これら
の構造要素を組み上げることにより構造データを構築す
る。はじめに基準となる構造要素を選択し、その構造要
素の任意の頂点を原点に次の構造要素の任意の頂点の相
対位置（相対距離，回転角）を入力することにより、構
造要素を積み上げていく（Ｓ６）。積み上げた結果は、
組み上げ済み構造データＤＹとして別途保存しておくこ
とができる（Ｓ７）。このようにして順次に構造要素を
積み上げていき、解析対象となる構造データを構築す
る。その際、原点は積み上げ済みの任意の構造要素の任
意の頂点を選択し、その原点に対して積み上げる構造要
素の任意の頂点座標を入力するだけでよく、構造要素間
の節点の一致，不一致は考慮の必要はない。また、この
構造データ作成では、保存しておいた構造要素データＤ
Ｘの利用ができるばかりでなく、組み上げ済みの構造デ
ータＤＹも構造要素と同じように利用できる。
【００１６】解析対象となる構造データの構築後（Ｓ８
でＹＥＳ）、必要があればデータを修正する（Ｓ９）。
このデータ修正では、積み上げ位置の変更のみならず、
構造要素毎の寸法，物理定数，メッシュ分割の変更を行
うことができる。
でＹＥＳ）、必要があればデータを修正する（Ｓ９）。
このデータ修正では、積み上げ位置の変更のみならず、
構造要素毎の寸法，物理定数，メッシュ分割の変更を行
うことができる。
【００１７】図２に、上述した手順で直方体構造要素２
上に円柱構造要素１を積み上げた場合の構造データの例
を図示化して示す。同図に示すように、直方体構造要素
２の上面の要素の節点と円柱構造要素１の下面の要素の
節点とは一致していない。
上に円柱構造要素１を積み上げた場合の構造データの例
を図示化して示す。同図に示すように、直方体構造要素
２の上面の要素の節点と円柱構造要素１の下面の要素の
節点とは一致していない。
【００１８】次に、構造データが非連結節点を含む場合
の節点変位あるいは節点温度の計算方法を説明する。
の節点変位あるいは節点温度の計算方法を説明する。
【００１９】図３は構造要素接続部の節点不一致要素の
接続状態の例を示している。図において、４は或る構造
要素の１つの要素を示し、形状は直方体であり、節点
ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑを持つ。３は要素４の
上に積み上げられた或る構造要素の１つの要素を示し、
ｍは要素４の上面に位置する１つの節点である。なお、
図では、直方体要素どうしが接続されている例である
が、接続している要素どうしの形状や寸法は限定されな
い。
接続状態の例を示している。図において、４は或る構造
要素の１つの要素を示し、形状は直方体であり、節点
ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑを持つ。３は要素４の
上に積み上げられた或る構造要素の１つの要素を示し、
ｍは要素４の上面に位置する１つの節点である。なお、
図では、直方体要素どうしが接続されている例である
が、接続している要素どうしの形状や寸法は限定されな
い。
【００２０】図３の要素３の非連結節点ｍにおける変位
ベクトルは、要素４の同一面上の４つの節点ｉ，ｊ，
ｋ，ｌの変位と補間係数を用いて、以下の制約条件式に
より近似的に計算される。
ベクトルは、要素４の同一面上の４つの節点ｉ，ｊ，
ｋ，ｌの変位と補間係数を用いて、以下の制約条件式に
より近似的に計算される。
【００２１】
【数１】
【００２２】なお、（１）式では、非連結節点ｍの変位
を、隣接する要素４の同一面上の４点の節点変位から補
間計算しているが、利用する節点の数や位置は限定され
ない。例えば、図３において隣接する要素４の全ての節
点ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑの変位を利用して非
連結節点ｍの変位を補間計算しても良い。
を、隣接する要素４の同一面上の４点の節点変位から補
間計算しているが、利用する節点の数や位置は限定され
ない。例えば、図３において隣接する要素４の全ての節
点ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑの変位を利用して非
連結節点ｍの変位を補間計算しても良い。
【００２３】構造データが非連結節点を含む場合、非連
結節点の変位については全て補間関数を用いた制約条件
式により近似計算し、さらにこの要素の集合からなる構
造要素上に他の構造要素が積み上がっている場合も同様
に順次計算していくことにより、全ての解が得られる。
結節点の変位については全て補間関数を用いた制約条件
式により近似計算し、さらにこの要素の集合からなる構
造要素上に他の構造要素が積み上がっている場合も同様
に順次計算していくことにより、全ての解が得られる。
【００２４】節点変位の代わりに節点温度を利用する熱
伝導解析においても同様に、（１）式の要素４の変位ベ
クトルの代わりに要素４の節点ｉ，ｊ，ｋ，ｌの温度Ｔ
i,Ｔj,Ｔk,Ｔl を用いることにより、要素３の非連結節
点ｍの温度Ｔm が補間計算できる。非連結節点温度の補
間計算においても、利用する節点の数や位置は限定され
ない。
伝導解析においても同様に、（１）式の要素４の変位ベ
クトルの代わりに要素４の節点ｉ，ｊ，ｋ，ｌの温度Ｔ
i,Ｔj,Ｔk,Ｔl を用いることにより、要素３の非連結節
点ｍの温度Ｔm が補間計算できる。非連結節点温度の補
間計算においても、利用する節点の数や位置は限定され
ない。
【００２５】利用する補間関数は限定されるものではな
いが、アイソパラメトリック形状関数の利用により、良
い近似値が得られる。
いが、アイソパラメトリック形状関数の利用により、良
い近似値が得られる。
【００２６】
【実施例】次に本発明の有限要素法におけるデータ作成
方法および計算方法の実施例について図面を参照して詳
細に説明する。
方法および計算方法の実施例について図面を参照して詳
細に説明する。
【００２７】予め登録する構造要素の種類や数は限定さ
れないが、図４〜図１０に示す７個の構造要素を登録
し、応用解析ツールを作成し評価した。図１１に、図４
〜図１０に対応する図形を定義するのに必要な入力項目
を示す。
れないが、図４〜図１０に示す７個の構造要素を登録
し、応用解析ツールを作成し評価した。図１１に、図４
〜図１０に対応する図形を定義するのに必要な入力項目
を示す。
【００２８】三角柱（図５），台形６面体（図８），切
り欠き柱（図９）では分割の簡単化のため、分割入力数
をできるだけ減少させた。即ち、三角柱では（辺Ｃの分
割数）＝（辺Ｂの分割数）、台形６面体では（辺Ｂの分
割数）＝（辺Ａの分割数），（辺Ｃ’の分割数）＝（辺
Ｃの分割数）、切り欠き柱では（辺Ａの分割数）＋（辺
Ｂの分割数）＝（切り欠き弧の分割数），（辺ｄ’の分
割数）＝（辺ｄの分割数）とした。
り欠き柱（図９）では分割の簡単化のため、分割入力数
をできるだけ減少させた。即ち、三角柱では（辺Ｃの分
割数）＝（辺Ｂの分割数）、台形６面体では（辺Ｂの分
割数）＝（辺Ａの分割数），（辺Ｃ’の分割数）＝（辺
Ｃの分割数）、切り欠き柱では（辺Ａの分割数）＋（辺
Ｂの分割数）＝（切り欠き弧の分割数），（辺ｄ’の分
割数）＝（辺ｄの分割数）とした。
【００２９】図１２に、これらの構造要素を定義すると
きに入力する数値の数と、従来の座標入力により同様図
形を定義するために必要だった数値の数との比較結果を
示す。但し、従来技術においても部分的にメッシュ分割
数を指定したい場合には本発明と同様の入力数が必要と
なる。また、円柱では（頂点数）＝（円周の分割数）×
２，球では（頂点数）＝（円周の分割数）×（円周の分
割数−２）＋２とし、図１２では（円周の分割数）＝３
６とした。従来技術では座標を求めるのに時間がかかっ
たのに対し、本発明では図形の寸法を直接入力するので
短時間で簡単に図形データの入力ができた。さらに、従
来技術では構造が複雑になればなるほど座標を割り出す
のが難しくなるのに対し、本発明では構造要素は寸法の
みで定義され、その位置も任意頂点の１点の座標を任意
構造要素の任意頂点を原点として定義されるので、構造
が複雑になっても入力が簡単である。
きに入力する数値の数と、従来の座標入力により同様図
形を定義するために必要だった数値の数との比較結果を
示す。但し、従来技術においても部分的にメッシュ分割
数を指定したい場合には本発明と同様の入力数が必要と
なる。また、円柱では（頂点数）＝（円周の分割数）×
２，球では（頂点数）＝（円周の分割数）×（円周の分
割数−２）＋２とし、図１２では（円周の分割数）＝３
６とした。従来技術では座標を求めるのに時間がかかっ
たのに対し、本発明では図形の寸法を直接入力するので
短時間で簡単に図形データの入力ができた。さらに、従
来技術では構造が複雑になればなるほど座標を割り出す
のが難しくなるのに対し、本発明では構造要素は寸法の
みで定義され、その位置も任意頂点の１点の座標を任意
構造要素の任意頂点を原点として定義されるので、構造
が複雑になっても入力が簡単である。
【００３０】図１３に実施例として行った構造要素組み
上げ例を示す。アルミナ直方体構造要素５を基準として
アルミナ四角筒構造要素６とシリコン直方体構造要素８
を組み上げ、アルミナ四角筒構造要素６上に銅四角筒構
造要素７を組み上げた。この例では、シリコン直方体構
造要素８以外は組み上げの基準となる構造要素との間に
一致する頂点が存在するため、相対位置の計算は必要な
かった。シリコン直方体構造要素８についても１点の座
標（図の頂点５）を考慮するだけで済み、しかも基準と
なる原点をアルミナ直方体構造要素５上面の頂点（図の
頂点１）として、シリコン直方体構造要素８の底面の
（ｘ，ｙ）相対距離だけを入力しただけなので、従来の
解析の対象となる構造体を全ての頂点座標だけで入力す
るのに比較して大幅に短い時間しかかからなかった。
上げ例を示す。アルミナ直方体構造要素５を基準として
アルミナ四角筒構造要素６とシリコン直方体構造要素８
を組み上げ、アルミナ四角筒構造要素６上に銅四角筒構
造要素７を組み上げた。この例では、シリコン直方体構
造要素８以外は組み上げの基準となる構造要素との間に
一致する頂点が存在するため、相対位置の計算は必要な
かった。シリコン直方体構造要素８についても１点の座
標（図の頂点５）を考慮するだけで済み、しかも基準と
なる原点をアルミナ直方体構造要素５上面の頂点（図の
頂点１）として、シリコン直方体構造要素８の底面の
（ｘ，ｙ）相対距離だけを入力しただけなので、従来の
解析の対象となる構造体を全ての頂点座標だけで入力す
るのに比較して大幅に短い時間しかかからなかった。
【００３１】図１４に、アルミナ直方体構造要素５を基
準としてシリコン直方体構造要素８を組み上げる際の入
力画面の一例を示す。Ｔ３．ＰＡＴはシリコン直方体構
造要素８の識別子であり、今の場合、シリコン直方体構
造要素８単体をアルミナ直方体構造要素５に組み上げる
ため、「組み立てる対象となるメンバ名」および「メン
バの原点となるパーツ名」は共にＴ３．ＰＡＴになる。
若し、複数の構造要素を組み上げたものを別の構造要素
に組み上げる場合、複数の構造要素を組み上げたものの
識別子が「組み立てる対象となるメンバ名」に表示さ
れ、そのうちの原点となる構造要素の識別子が「メンバ
の原点となるパーツ名」に表示される。Ｔ１．ＰＡＴは
アルミナ直方体構造要素５の識別子であり、「組み立て
の起点となるパーツ名」に表示される。図では、シリコ
ン直方体構造要素８の底面の頂点５を「原点番号」に指
定し、また、アルミナ直方体構造要素５上面の頂点１を
起点として、相対距離（１５，１３，０）を入力してい
る。回転角は０である。表示の初期値は０なので、実際
には、起点と原点とのＸ軸，Ｙ軸の相対距離だけを入力
すれば良い。
準としてシリコン直方体構造要素８を組み上げる際の入
力画面の一例を示す。Ｔ３．ＰＡＴはシリコン直方体構
造要素８の識別子であり、今の場合、シリコン直方体構
造要素８単体をアルミナ直方体構造要素５に組み上げる
ため、「組み立てる対象となるメンバ名」および「メン
バの原点となるパーツ名」は共にＴ３．ＰＡＴになる。
若し、複数の構造要素を組み上げたものを別の構造要素
に組み上げる場合、複数の構造要素を組み上げたものの
識別子が「組み立てる対象となるメンバ名」に表示さ
れ、そのうちの原点となる構造要素の識別子が「メンバ
の原点となるパーツ名」に表示される。Ｔ１．ＰＡＴは
アルミナ直方体構造要素５の識別子であり、「組み立て
の起点となるパーツ名」に表示される。図では、シリコ
ン直方体構造要素８の底面の頂点５を「原点番号」に指
定し、また、アルミナ直方体構造要素５上面の頂点１を
起点として、相対距離（１５，１３，０）を入力してい
る。回転角は０である。表示の初期値は０なので、実際
には、起点と原点とのＸ軸，Ｙ軸の相対距離だけを入力
すれば良い。
【００３２】組み上げられた構造体を２５°Ｃから７６
０°Ｃに温度変化させたときの熱応力を有限要素法によ
り計算した。拘束条件は、図１５に示すようにアルミナ
直方体構造要素５の底面の１つの頂点をｘ，ｙ，ｚ軸方
向に拘束、対角の頂点をｚ軸方向に拘束、残りの２頂点
を１つはｘ，ｚ軸方向に拘束，もう１つをｙ，ｚ軸方向
に拘束とした。非連結節点変位の補間計算にはアイソパ
ラメトリック関数を用いた制約条件式を利用した。試作
したツールでは、組み上げ前にメッシュ分割を行ってい
るが、節点不一致のときの計算精度実験のため節点一致
のモデルも作成した。図１６に節点連続の場合と不連続
の場合のモデルの最大主応力の最小値および最大値を示
す。節点連続モデルと節点不連続モデルでの最大主応力
の差は、簡易的に構造や材料の違いを比較する上では十
分な範囲である。なお、分割数を多くしたモデルを作成
すれば節点間の距離が小さくなると共にアイソパラメト
リック補間の精度が向上し、節点連続と不連続のモデル
間の差はさらに小さくなる。
０°Ｃに温度変化させたときの熱応力を有限要素法によ
り計算した。拘束条件は、図１５に示すようにアルミナ
直方体構造要素５の底面の１つの頂点をｘ，ｙ，ｚ軸方
向に拘束、対角の頂点をｚ軸方向に拘束、残りの２頂点
を１つはｘ，ｚ軸方向に拘束，もう１つをｙ，ｚ軸方向
に拘束とした。非連結節点変位の補間計算にはアイソパ
ラメトリック関数を用いた制約条件式を利用した。試作
したツールでは、組み上げ前にメッシュ分割を行ってい
るが、節点不一致のときの計算精度実験のため節点一致
のモデルも作成した。図１６に節点連続の場合と不連続
の場合のモデルの最大主応力の最小値および最大値を示
す。節点連続モデルと節点不連続モデルでの最大主応力
の差は、簡易的に構造や材料の違いを比較する上では十
分な範囲である。なお、分割数を多くしたモデルを作成
すれば節点間の距離が小さくなると共にアイソパラメト
リック補間の精度が向上し、節点連続と不連続のモデル
間の差はさらに小さくなる。
【００３３】
【発明の実施の形態】次に本発明の有限要素法における
データ作成計算装置の実施の形態について図面を参照し
て詳細に説明する。
データ作成計算装置の実施の形態について図面を参照し
て詳細に説明する。
【００３４】図１７を参照すると、本発明の有限要素法
におけるデータ作成計算装置の実施の形態例は、コンピ
ュータ１００と、これに接続された基本形状格納装置２
００，モデルデータ格納装置３００，解析モデル格納装
置４００，解析結果格納装置５００，表示装置６００，
入力装置７００，プリンタ８００および記録媒体９００
とから構成されている。記録媒体９００は、ＣＤ−ＲＯ
Ｍ，磁気ディスク，半導体メモリ等の機械読み取り可能
な記録媒体であり、ここに記録されたプログラムはコン
ピュータ１００に読み取られ、コンピュータ１００の動
作を制御し、コンピュータ１００を部品データ作成手段
１０１，モジュールデータ作成手段１０２，解析条件デ
ータ作成手段１０３，データ変換手段１０４として機能
させる。更に、有限要素法解析部１０５として機能させ
る。
におけるデータ作成計算装置の実施の形態例は、コンピ
ュータ１００と、これに接続された基本形状格納装置２
００，モデルデータ格納装置３００，解析モデル格納装
置４００，解析結果格納装置５００，表示装置６００，
入力装置７００，プリンタ８００および記録媒体９００
とから構成されている。記録媒体９００は、ＣＤ−ＲＯ
Ｍ，磁気ディスク，半導体メモリ等の機械読み取り可能
な記録媒体であり、ここに記録されたプログラムはコン
ピュータ１００に読み取られ、コンピュータ１００の動
作を制御し、コンピュータ１００を部品データ作成手段
１０１，モジュールデータ作成手段１０２，解析条件デ
ータ作成手段１０３，データ変換手段１０４として機能
させる。更に、有限要素法解析部１０５として機能させ
る。
【００３５】磁気ディスクなどで構成された基本形状格
納装置２００には、予め幾つかの基本形状データ２０１
が登録されている。個々の基本形状データ２０１は、例
えば図４乃至図１０に示した如き直方体，三角柱，円
柱，球，台形６面体，切り欠き柱，四角柱などである。
納装置２００には、予め幾つかの基本形状データ２０１
が登録されている。個々の基本形状データ２０１は、例
えば図４乃至図１０に示した如き直方体，三角柱，円
柱，球，台形６面体，切り欠き柱，四角柱などである。
【００３６】部品データ作成手段１０１は、利用者から
の指定に従って、基本形状格納装置２００登録された基
本形状に対し実際の寸法，物理定数（例えば、ヤング
率，ポアソン比，線膨張係数など），メッシュ分割数を
付与し、基本形状にかかる部品データを作成する手段で
ある。図１８にその処理の一例を示す。入力装置７００
から基本形状の選択入力があると、該当する基本形状デ
ータ２０１を基本形状格納装置２００から読み出し、表
示装置６００の画面にその基本形状のイメージを表示す
る（Ｓ１１）。次に、入力装置７００から寸法，物理定
数の入力を受け付け（Ｓ１２）、更にその基本形状を如
何にメッシュ分割するかについてのメッシュ分割情報の
入力を受け付ける（Ｓ１３）。各基本形状ごとの寸法，
分割数の指定の仕方は例えば図１１と同じにすることが
できる。そして、例えば図１９に示すように、部品名
と、選択された基本形状と、受け付けた寸法，物理定
数，メッシュ分割数を所定の形式にまとめた部品データ
を作成し、モデルデータ格納装置３００に１つの部品デ
ータ３０１１として格納する（Ｓ１４）。以上の動作を
利用者が選択した基本形状ごとに繰り返す（Ｓ１５）。
これによって、モデルデータ格納装置３００に必要な数
の部品データ３０１１の集まりである部品データ群３０
１ができる。
の指定に従って、基本形状格納装置２００登録された基
本形状に対し実際の寸法，物理定数（例えば、ヤング
率，ポアソン比，線膨張係数など），メッシュ分割数を
付与し、基本形状にかかる部品データを作成する手段で
ある。図１８にその処理の一例を示す。入力装置７００
から基本形状の選択入力があると、該当する基本形状デ
ータ２０１を基本形状格納装置２００から読み出し、表
示装置６００の画面にその基本形状のイメージを表示す
る（Ｓ１１）。次に、入力装置７００から寸法，物理定
数の入力を受け付け（Ｓ１２）、更にその基本形状を如
何にメッシュ分割するかについてのメッシュ分割情報の
入力を受け付ける（Ｓ１３）。各基本形状ごとの寸法，
分割数の指定の仕方は例えば図１１と同じにすることが
できる。そして、例えば図１９に示すように、部品名
と、選択された基本形状と、受け付けた寸法，物理定
数，メッシュ分割数を所定の形式にまとめた部品データ
を作成し、モデルデータ格納装置３００に１つの部品デ
ータ３０１１として格納する（Ｓ１４）。以上の動作を
利用者が選択した基本形状ごとに繰り返す（Ｓ１５）。
これによって、モデルデータ格納装置３００に必要な数
の部品データ３０１１の集まりである部品データ群３０
１ができる。
【００３７】次にモジュールデータ作成手段１０２は、
利用者が指定した一対の部品とその部品間の相対位置に
従って、その一対の部品の組み合わせであるモジュール
のデータを作成する手段である。図２０にその処理の一
例を示す。
利用者が指定した一対の部品とその部品間の相対位置に
従って、その一対の部品の組み合わせであるモジュール
のデータを作成する手段である。図２０にその処理の一
例を示す。
【００３８】入力装置７００から組み立ての出発点とな
る部品の選択入力があると、該当する部品データを部品
データ群３０１から読み出し、表示装置６００の画面に
その部品形状のイメージを表示する（Ｓ２１）。次に、
入力装置７００から組み上げる部品の選択入力を受け付
け、該当する部品データを部品データ群３０１から読み
出し、表示装置６００の画面にその部品形状のイメージ
を表示する（Ｓ２２）。次に、図１４に示した如き入力
画面にて基点となる部品とその頂点，組み上げる部品の
原点となる頂点，その頂点の回転角，両頂点の相対距離
等を入力装置７００から受け付け（Ｓ２３）、この受け
付けた内容に従って、例えば図１３のように、表示装置
６００の画面上に組み立て状態のイメージを表示する
（Ｓ２４）。そして、入力装置７００から確認の入力が
あれば（Ｓ２５でＹＥＳ）、例えば図２１に示すよう
に、モジュール名と、組み上げる部品名と、その原点と
なる頂点および回転角度と、組み上げの基点となる部品
名と、その基点となる頂点および前記原点との相対距離
とを所定の形式にまとめたモジュールデータを生成し、
モデルデータ格納装置３００に１つのモジュールデータ
３０２１として格納する（Ｓ２６）。確認の入力でなく
キャンセルの入力であれば（Ｓ２５でＮＯ）、ステップ
Ｓ２３に戻って、再度、相対距離等の受け付けを行う。
る部品の選択入力があると、該当する部品データを部品
データ群３０１から読み出し、表示装置６００の画面に
その部品形状のイメージを表示する（Ｓ２１）。次に、
入力装置７００から組み上げる部品の選択入力を受け付
け、該当する部品データを部品データ群３０１から読み
出し、表示装置６００の画面にその部品形状のイメージ
を表示する（Ｓ２２）。次に、図１４に示した如き入力
画面にて基点となる部品とその頂点，組み上げる部品の
原点となる頂点，その頂点の回転角，両頂点の相対距離
等を入力装置７００から受け付け（Ｓ２３）、この受け
付けた内容に従って、例えば図１３のように、表示装置
６００の画面上に組み立て状態のイメージを表示する
（Ｓ２４）。そして、入力装置７００から確認の入力が
あれば（Ｓ２５でＹＥＳ）、例えば図２１に示すよう
に、モジュール名と、組み上げる部品名と、その原点と
なる頂点および回転角度と、組み上げの基点となる部品
名と、その基点となる頂点および前記原点との相対距離
とを所定の形式にまとめたモジュールデータを生成し、
モデルデータ格納装置３００に１つのモジュールデータ
３０２１として格納する（Ｓ２６）。確認の入力でなく
キャンセルの入力であれば（Ｓ２５でＮＯ）、ステップ
Ｓ２３に戻って、再度、相対距離等の受け付けを行う。
【００３９】以上の動作を利用者が選択した組み上げ部
品ごとに繰り返す（Ｓ２７）。これによって、最終的な
形状のイメージが表示装置６００に表示されると共に、
モデルデータ格納装置３００に必要な数のモジュールデ
ータ３０２１の集まりであるモジュールデータ群３０２
ができる。
品ごとに繰り返す（Ｓ２７）。これによって、最終的な
形状のイメージが表示装置６００に表示されると共に、
モデルデータ格納装置３００に必要な数のモジュールデ
ータ３０２１の集まりであるモジュールデータ群３０２
ができる。
【００４０】次に解析条件データ作成手段１０３は、利
用者が指定した解析条件に従って解析条件データを作成
し、解析条件データ３０３としてモデルデータ格納装置
３００に格納する手段である。図２２に解析条件データ
３０３の例を示す。温度荷重条件は、初期温度，参照温
度を含む。拘束条件は、拘束する部品名，点拘束，線拘
束，面拘束の情報を含む。例えば、或る面を拘束する場
合、面番号，拘束方向等が設定される。荷重条件は、荷
重する部品名，点荷重，線荷重，面荷重の情報を含む。
例えば、或る点に荷重を加える場合、点番号，ｘ，ｙ，
ｚの荷重方向毎の荷重値を含む。また、或る面に荷重を
加える場合、面番号，ｘ，ｙ，ｚの荷重方向毎の荷重値
を含む。
用者が指定した解析条件に従って解析条件データを作成
し、解析条件データ３０３としてモデルデータ格納装置
３００に格納する手段である。図２２に解析条件データ
３０３の例を示す。温度荷重条件は、初期温度，参照温
度を含む。拘束条件は、拘束する部品名，点拘束，線拘
束，面拘束の情報を含む。例えば、或る面を拘束する場
合、面番号，拘束方向等が設定される。荷重条件は、荷
重する部品名，点荷重，線荷重，面荷重の情報を含む。
例えば、或る点に荷重を加える場合、点番号，ｘ，ｙ，
ｚの荷重方向毎の荷重値を含む。また、或る面に荷重を
加える場合、面番号，ｘ，ｙ，ｚの荷重方向毎の荷重値
を含む。
【００４１】以上のようにしてモデルデータ格納装置３
００に部品データ群３０１，モジュールデータ群３０２
および解析条件データ３０３からなるモデルデータ３０
４が出来上がると、データ変換手段１０４が、このモデ
ルデータを有限要素法解析部１０５用の解析モデル４０
１に変換する。図２３にその処理の一例を示す。
００に部品データ群３０１，モジュールデータ群３０２
および解析条件データ３０３からなるモデルデータ３０
４が出来上がると、データ変換手段１０４が、このモデ
ルデータを有限要素法解析部１０５用の解析モデル４０
１に変換する。図２３にその処理の一例を示す。
【００４２】先ず、モデルデータ格納装置３００からモ
デルデータ３０４を読み込む（Ｓ３１）。次に、個々の
部品データ３０１１毎に、当該寸法の当該基本形状を当
該メッシュ分割数で分割し（メッシュ生成し）、その部
品の要素および節点のデータを生成する（Ｓ３２）。こ
のときの各節点等の位置は、例えばその部品の所定の頂
点を原点とする座標系で与えられる。次に、モジュール
データ群３０２で示される部品間の相対位置に基づき、
全ての部品の要素および節点のデータを１つの座標系の
データに変換する（Ｓ３３）。次に、解析条件データ３
０３中の拘束条件を各節点ごとの拘束条件データに変換
し（Ｓ３４）、同じく荷重条件を各節点ごとの荷重条件
データに変換する（Ｓ３５）。次に、隣接する部品間で
非連結となっている節点間を結合する制約条件データを
生成する（Ｓ３６）。そして、図２４に示すように、節
点データ，要素データ，材質データ，拘束データ，温度
データ，荷重データ，制約条件データから構成される解
析モデル４０１を解析モデル格納装置４００に出力する
（Ｓ３７）。
デルデータ３０４を読み込む（Ｓ３１）。次に、個々の
部品データ３０１１毎に、当該寸法の当該基本形状を当
該メッシュ分割数で分割し（メッシュ生成し）、その部
品の要素および節点のデータを生成する（Ｓ３２）。こ
のときの各節点等の位置は、例えばその部品の所定の頂
点を原点とする座標系で与えられる。次に、モジュール
データ群３０２で示される部品間の相対位置に基づき、
全ての部品の要素および節点のデータを１つの座標系の
データに変換する（Ｓ３３）。次に、解析条件データ３
０３中の拘束条件を各節点ごとの拘束条件データに変換
し（Ｓ３４）、同じく荷重条件を各節点ごとの荷重条件
データに変換する（Ｓ３５）。次に、隣接する部品間で
非連結となっている節点間を結合する制約条件データを
生成する（Ｓ３６）。そして、図２４に示すように、節
点データ，要素データ，材質データ，拘束データ，温度
データ，荷重データ，制約条件データから構成される解
析モデル４０１を解析モデル格納装置４００に出力する
（Ｓ３７）。
【００４３】ステップＳ３６の制約条件データの生成に
ついて、より具体的に説明する。
ついて、より具体的に説明する。
【００４４】構造物の変位に関する制約条件式は、次式
（２）のように表される。
（２）のように表される。
【００４５】
【数２】
【００４６】但し、Ｕi ；従属節点変位 Ｕqj；独立節点変位 ｒi ；独立節点の数 αqj；独立節点変位の係数
【００４７】上記（２）式をアイソパラメトリック３次
元８節点要素間における節点の結合条件として適用する
ために、次式（３）を用いる。
元８節点要素間における節点の結合条件として適用する
ために、次式（３）を用いる。
【００４８】
【数３】
【００４９】但し、Ｘi ，Ｙi ，Ｚi ；従属節点座標 Ｘqj，Ｙqj，Ｚqj ；独立節点座標 Ｎqj ；Ｌａｇｒａｎｇｅの３次元１次の形状関数
【００５０】今、隣接する部品間の要素の接続関係とし
て図３と同様に図２５のような関係を想定する。ここ
で、ｑ1 〜ｑ8 が独立節点、ｉが従属節点である。図２
５に示される要素の配置を満足する（３）式のξ，η，
ζを求める（図２６）。求められたξ，η，ζを（３）
式に代入して、Ｎqj（ｊ＝１〜８）を求める。このＮqj
を（２）式のαqj（ｊ＝１〜８）として扱い、要素間の
結合を表す制約条件データとする。このような制約条件
データを非連結節点ごとに求める。
て図３と同様に図２５のような関係を想定する。ここ
で、ｑ1 〜ｑ8 が独立節点、ｉが従属節点である。図２
５に示される要素の配置を満足する（３）式のξ，η，
ζを求める（図２６）。求められたξ，η，ζを（３）
式に代入して、Ｎqj（ｊ＝１〜８）を求める。このＮqj
を（２）式のαqj（ｊ＝１〜８）として扱い、要素間の
結合を表す制約条件データとする。このような制約条件
データを非連結節点ごとに求める。
【００５１】さて、生成された解析モデル４０１は、そ
の後、有限要素法解析部１０５に入力されて処理され、
その解析結果５０１が解析結果格納装置５００またはプ
リンタ８００に出力される。この有限要素法解析部１０
５では、非連結節点を含む場合の節点変位あるいは節点
温度の計算は、近似計算手段１０６を使用して行う。近
似計算手段１０６は、非連結節点変位あるいは非連結節
点温度を、隣り合う構造要素の節点変位あるいは節点温
度から前記制約条件式により近似計算する。
の後、有限要素法解析部１０５に入力されて処理され、
その解析結果５０１が解析結果格納装置５００またはプ
リンタ８００に出力される。この有限要素法解析部１０
５では、非連結節点を含む場合の節点変位あるいは節点
温度の計算は、近似計算手段１０６を使用して行う。近
似計算手段１０６は、非連結節点変位あるいは非連結節
点温度を、隣り合う構造要素の節点変位あるいは節点温
度から前記制約条件式により近似計算する。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば以下
のような効果を得ることができる。
のような効果を得ることができる。
【００５３】本発明の有限要素法におけるデータ作成計
算装置によれば、解析対象形状の作成作業およびメッシ
ュ分割作業が短時間で行える。その理由は、利用者は、
幾つかの構造要素に個別に寸法入力，メッシュ生成を施
した後、節点の一致，不一致にかかわらず構造要素を積
み上げるだけで済むからである。
算装置によれば、解析対象形状の作成作業およびメッシ
ュ分割作業が短時間で行える。その理由は、利用者は、
幾つかの構造要素に個別に寸法入力，メッシュ生成を施
した後、節点の一致，不一致にかかわらず構造要素を積
み上げるだけで済むからである。
【００５４】本発明の有限要素法におけるデータ作成計
算装置によれば、要素間の節点が一致していなくても解
を得ることができる。その理由は、有限要素法による解
析対象となる構造データが非連結節点を含む場合、非連
結節点変位あるいは非連結節点温度を隣り合う構造要素
の節点変位あるいは節点温度から制約条件式により近似
計算するからである。
算装置によれば、要素間の節点が一致していなくても解
を得ることができる。その理由は、有限要素法による解
析対象となる構造データが非連結節点を含む場合、非連
結節点変位あるいは非連結節点温度を隣り合う構造要素
の節点変位あるいは節点温度から制約条件式により近似
計算するからである。
【００５５】本発明の有限要素法におけるデータ作成計
算装置によれば、解析モデルを短時間で作成することが
できる。その理由は、利用者は、幾つかの基本形状に対
し実際の寸法，物理定数，メッシュ分割数を付与して各
部品を作り、部品間の相対位置を入力して表示装置の画
面上で複数の部品を組み立て、拘束条件や荷重条件等の
解析条件を入力すれば、隣接する部品間で非連結となっ
ている節点間を結合する制約条件式も含む解析モデルが
自動的に生成されるからである。
算装置によれば、解析モデルを短時間で作成することが
できる。その理由は、利用者は、幾つかの基本形状に対
し実際の寸法，物理定数，メッシュ分割数を付与して各
部品を作り、部品間の相対位置を入力して表示装置の画
面上で複数の部品を組み立て、拘束条件や荷重条件等の
解析条件を入力すれば、隣接する部品間で非連結となっ
ている節点間を結合する制約条件式も含む解析モデルが
自動的に生成されるからである。
【図１】本発明の有限要素法におけるデータ作成方法の
手順の一例を示すフローチャートである。
手順の一例を示すフローチャートである。
【図２】直方体構造要素上に円柱構造要素を積み上げた
構造データの例を示す図である。
構造データの例を示す図である。
【図３】構造要素接続部の節点不一致要素の接続状態の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】直方体構造要素を示す図である。
【図５】三角柱構造要素を示す図である。
【図６】円柱構造要素を示す図である。
【図７】球構造要素を示す図である。
【図８】台形６面体構造要素を示す図である。
【図９】切り欠き柱構造要素を示す図である。
【図１０】四角筒構造要素を示す図である。
【図１１】図形を定義するのに必要な入力項目の説明図
である。
である。
【図１２】構造要素を定義するときに入力する数値の数
と、従来の座標入力により同様図形を定義するために必
要だった数値の数との比較例を示す図である。
と、従来の座標入力により同様図形を定義するために必
要だった数値の数との比較例を示す図である。
【図１３】実施例として行った構造要素組み上げ例を示
す図である。
す図である。
【図１４】アルミナ直方体構造要素を基準としてシリコ
ン直方体構造要素を組み上げる際の入力画面の一例を示
す図である。
ン直方体構造要素を組み上げる際の入力画面の一例を示
す図である。
【図１５】拘束条件の設定例を示す図である。
【図１６】節点連続の場合と不連続の場合のモデルの最
大主応力の最小値および最大値の比較例を示す図であ
る。
大主応力の最小値および最大値の比較例を示す図であ
る。
【図１７】本発明の有限要素法におけるデータ作成計算
装置の実施の形態例を示すブロック図である。
装置の実施の形態例を示すブロック図である。
【図１８】部品データ作成手段の処理の一例を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図１９】部品データの説明図である。
【図２０】モジュールデータ作成手段の処理の一例を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図２１】モジュールデータの説明図である。
【図２２】解析条件データの説明図である。
【図２３】データ変換手段の処理の一例を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図２４】解析モデルの説明図である。
【図２５】部品接続部の節点不一致要素の接続状態の例
を示す図である。
を示す図である。
【図２６】ξ，η，ζ正規座標を示す図である。
ＤＸ…構造要素データ ＤＹ…構造要素組み上げデータ ｍ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ…節点 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｈ，Ｄ，Ｃ’，ｄ，ｄ’，Ｅ，Ｆ，Ｇ…構
造要素の一辺 α…三角柱構造要素に辺Ａと辺Ｂのなす角度 Ｒ…円または球の半径 １…円柱構造要素 ２…直方体構造要素 ３…要素 ４…隣接する要素 ５…アルミナ直方体構造要素 ６…アルミナ四角筒構造要素 ７…銅四角筒構造要素 ８…シリコン直方体構造要素
造要素の一辺 α…三角柱構造要素に辺Ａと辺Ｂのなす角度 Ｒ…円または球の半径 １…円柱構造要素 ２…直方体構造要素 ３…要素 ４…隣接する要素 ５…アルミナ直方体構造要素 ６…アルミナ四角筒構造要素 ７…銅四角筒構造要素 ８…シリコン直方体構造要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松山 英人 神奈川県川崎市高津区坂戸三丁目２番１ 号 株式会社エヌイーシー情報システム ズ内 (56)参考文献 特開 平４−168337（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−63619（ＪＰ，Ａ) Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ，ｖｏ ｌ．64，ｎｏ．21−22，ｐ177−182, Ａ．Ｒ．Ｒｉｚｚｏ，”ＦＥＡ Ｉｓｎ ’ｔ Ｊｕｓｔ Ｆｏｒ Ａｎａｌｙｓ ｉｓ Ａｎｙｍｏｒｅ" 電子情報通信学会論文誌、Ｖｏｌ．Ｊ 73−Ｃ−Ｉ Ｎｏ．７ ｐ493−500 久々津直哉ほか「マルチグリッド技法の 空間回路網法への適用」 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06T 17/20 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 利用者からの指定に従って、基本形状格
納装置に予め登録された基本形状に対し実際の寸法，物
理定数，メッシュ分割数を付与して、基本形状にかかる
部品データを作成する部品データ作成手段と、 利用者が指定した一対の部品とその部品間の相対位置に
従って、前記一対の部品の組み合わせであるモジュール
のデータを作成するモジュールデータ作成手段と、 利用者が指定した解析条件に従って解析条件データを作
成する解析条件データ作成手段と、 前記作成された部品データ，モジュールデータおよび解
析条件データから構成されるモデルデータを入力し、部
品データで示される形状，寸法，物理定数を持つ部品を
モジュールデータで示される相対位置関係で組み上げた
後の個々の部品の形状をその部品に指定されたメッシュ
分割数に従って分割して得た要素データ，節点データを
含む構造データと、前記解析条件データに応じた節点対
応の解析条件データと、隣接する部品間で非連結となっ
ている節点間を結合する制約条件式で使用する各非連結
節点毎の制約条件データとを含む解析モデルを作成する
データ変換手段と、 該データ変換手段で作成された解析モデルを入力して節
点変位あるいは節点温度を計算する手段であって、非連
結節点変位あるいは非連結節点温度は隣り合う構造要素
の節点変位あるいは節点温度から前記制約条件式により
近似計算する有限要素法解析手段と を備えることを特徴
とする有限要素法におけるデータ作成計算装置。 - 【請求項２】 前記制約条件式の生成にアイソパラメト
リック形状関数を利用することを特徴とする請求項１記
載の有限要素法におけるデータ作成計算装置。 - 【請求項３】 コンピュータを、 利用者からの指定に従って、基本形状格納装置に予め登
録された基本形状に対し実際の寸法，物理定数，メッシ
ュ分割数を付与して、基本形状にかかる部品データを作
成する部品データ作成手段、 利用者が指定した一対の部品とその部品間の相対位置に
従って、前記一対の部品の組み合わせであるモジュール
のデータを作成するモジュールデータ作成手段、 利用者が指定した解析条件に従って解析条件データを作
成する解析条件データ作成手段、 前記作成された部品データ，モジュールデータおよび解
析条件データから構成されるモデルデータを入力し、部
品データで示される形状，寸法，物理定数を持つ部品を
モジュールデータで示される相対位置関係で組み上げた
後の個々の部品の形状をその部品に指定されたメッシュ
分割数に従って分割して得た要素データ，節点データを
含む構造データと、前記解析条件データに応じた節点対
応の解析条件データと、隣接する部品間で非連結となっ
ている節点間を結合する制約条件式で使用する各非連結
節点毎の制約条件データとを含む解析モデルを作成する
データ変換手段、該データ変換手段で作成された解析モデルを入力して節
点変位あるいは節点温度を計算する手段であって、非連
結節点変位あるいは非連結節点温度を隣り合う構造要素
の節点変位あるいは節点温度から前記制約条件式により
近似計算する有限要素法解析手段、 として機能させる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。
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