JP4332394B2

JP4332394B2 - 解析モデル作成支援装置

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Publication number: JP4332394B2
Application number: JP2003332009A
Authority: JP
Inventors: 昌幸針谷; 誠小野寺; 喜充廣
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: JP2005100038A

Description

本発明は、計算機を用いた数値解析シミュレーションにより、設計業務を最適化、合理化するＣＡＥ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）に関する技術である。

形状モデルのモデル化とは、数値解析シミュレーションの実行時間の短縮を目的として、解析対象形状モデルの形状特徴（例えば、穴又はフィレット）を削除すること、形状モデル間の接合部を近似モデルに置き換えることである。また、形状特徴とは、形状モデルにおいてモデル化の対象となる、穴やフィレット（隅に形成された曲面）など特定の意味解釈が可能な部分形状である。

従来からモデル化作業は、数値解析シミュレーションの熟練者が手操作で行っており、手間と時間がかかる作業であることが知られている。従って、解析用モデル作成作業の手間と時間の低減が広く求められており、従来技術としては次のようなものが提案されている。

一つ目の従来技術は、形状モデルに属する形状特徴が有する名称のキーワードおよび前記形状特徴の寸法値、面積、体積などの属性値に対して、形状特徴の名称のキーワード毎にしきい値パラメータを設定し、しきい値パラメータを形状特徴の属性値が下回るときに、前記形状特徴を除去するモデル化を行うものである（例えば、特許文献１を参照）。

二つ目の従来技術は、モデル化の種類とモデル化対象の形状特徴部分をユーザが指示することによって、解析モデル化処理を実行し解析モデルを作成するものである（例えば、特許文献２を参照）。
特開２０００−３３１１９４（第１頁、第１図）特開平６−２５９５０５号公報（第１頁、第１図）

従来の解析モデル作成装置には次のような課題があった。すなわち、一つ目の従来技術では、形状特徴の名称のキーワード毎にしきい値パラメータを設定し、しきい値パラメータを形状特徴の属性値が下回る場合に形状特徴を除去するため、システム使用者が意図しない解析モデルが作成されてしまうおそれがある。また、特許文献１には、任意の形状特徴をあらかじめ除去対象外としておくことができることが記載されているが、システム使用者がモデル化処理の実行以前に除去対象となるか否かを判断するのは困難であるという課題がある。

二つ目の従来技術では、システム使用者があらかじめ実施するモデル化の種類とその対象となる形状要素を入力する必要がある。解析モデル化に不慣れなシステム使用者の場合、どの形状特徴に対してどのモデル化手法が適用できるか判断するのは困難であり、また、モデル化の種類とその対象となる形状要素を入力するため、作業に時間が掛かるという課題がある。
本発明の目的は、既に解析モデル化が行われた解析事例に基づき、解析対象の参照形状モデルと参照解析モデルとを比較、又は参照形状モデルと参照解析モデル及び参照解析の解析結果とを比較することにより、システム使用者に適切な解析モデル化方法を提示し、選択された解析モデル化方法を解析対象形状モデルにモデル化処理を施すことにより、高品質な解析結果を得ることのできる解析モデル作成支援装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の解析モデル化作成支援装置は主として次のような構成を採用する。
解析対象の形状モデルを入力する入力手段と、前記解析対象の形状モデルに対してモデル化を行う際に参照する参照形状モデルと、解析メッシュを含む参照解析モデルと、解析結果を含む参照解析結果と、を指定し入力する指定入力手段と、前記参照形状モデルに含まれる形状特徴に関して、当該参照形状モデルと前記参照解析モデルの形状を比較することにより、解析モデル化を行うための当該形状特徴のモデル化ルールを抽出する解析モデル化抽出手段と、前記参照解析結果に基づいて、前記解析モデル化を行うか否かを判断するための解析結果モデル化パラメータを設定するパラメータ設定手段と、前記参照解析モデルに含まれる形状特徴に関して、当該形状特徴に対応する前記参照解析結果の部位における解析結果と前記解析結果モデル化パラメータを比較することにより、当該形状特徴に対して前記解析モデル化を実施するか否かを判断し、モデル化実施対象の形状特徴に対して前記モデル化ルールの作成を行う解析モデル化判断手段と、前記解析対象の形状モデルに対して、前記解析モデル化抽出手段で前記解析モデル化を行うと判断された形状特徴、及び前記解析モデル化判断手段で前記モデル化実施対象と判断された形状特徴について、前記モデル化ルールに基づいて当該解析モデル化を行うモデル化手段と、を備えた構成とする。

また、前記解析モデル作成支援装置において、前記解析モデル化抽出手段は、前記参照形状モデルに含まれる形状特徴に関して、前記参照解析モデルでの形状を比較することにより、当該形状特徴に対する前記モデル化ルールとして削除を抽出する構成とすることは好ましい。

さらに、前記解析モデル作成支援装置において、前記解析モデル化抽出手段は、前記参照形状モデルに含まれる結合される部品に関して、前記参照解析モデルにおける形状接続位置での結合状態に基づいて、前記モデル化ルールとして結合モデル化を抽出する構成とすることは好ましい。

加えて、前記解析モデル作成支援装置において、前記解析モデル化抽出手段で前記解析モデル化を行うと判断された形状特徴、及び前記解析モデル化判断手段で前記モデル化実施対象と判断された形状特徴を、前記参照形状モデル上に強調表示する構成とすること、或いは、前記解析対象の形状モデルに関して、解析計算を行って解析結果を得る解析結果計算手段を備え、前記解析モデル化判断手段は、前記解析対象の形状モデルに含まれる形状特徴に関して、前記解析結果計算手段により得られた当該形状特徴に対応する前記解析結果の部位における解析結果と前記解析結果モデル化パラメータを比較することにより、当該形状特徴に対して前記解析モデル化を実施するか否かを判断することは、それぞれ好ましい。

本発明によれば、解析モデルの作成に不慣れな作業者でも、過去の類似モデルのモデル化を効果的に利用できて、短時間で過去の類似モデルと同様のモデル化を行うことができる。

また、参照解析モデルの解析結果に基づき削除可能な形状特徴を選択するので、パラメータサーベイや最適化計算などの繰り返し計算を短時間で効率良く行うことができる。

本発明の実施形態に係る解析モデル作成支援装置について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。先ず、本発明の実施形態に係る解析モデル作成支援装置の全体構成を説明する。図１は本発明の実施形態に係る解析モデル作成支援装置の全体構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る解析モデル作成支援装置は、入出力装置１と、入出力装置１を用いてシステム使用者が入力したコマンドを解析し、本実施形態の解析モデル作成支援装置の各構成部位に処理実行を命令するコマンド解析部２と、形状モデル入力部３と、システム使用者が前記形状モデルに対してモデル化を行う際に参照する解析事例を指定する解析事例指定部４と、前記指定された解析事例から解析を行う際に施されたモデル化ルールを抽出するモデル化抽出部５と、モデル化抽出部５が抽出したモデル化ルールをシステム使用者に提示するモデル化提示部６と、システム使用者に実行するモデル化ルールの選択を促し、選択されたモデル化ルールに基づき解析モデル化を実行するモデル化実行部７と、から構成される。また、解析モデル作成支援装置に、モデル化抽出部が抽出したモデル化ルールを、システム使用者が指定した解析事例を特定する識別子とともに対応付けて登録できるモデル化データベース８を加えた構成としてもよい。

以下、図２に示す形状モデルに対するモデル化（定義は後述するが、一例を挙げれば、解析モデルを作成するために、図２に示す穴２０３やフィレット２０４を削除すること）を例に取って、各処理部の作用を説明する。図示するモデルはクランクシャフト２０１とコンロッド２０２の２つの部品で構成される。

次に、本実施形態に係る解析モデル作成支援装置の各構成部位の機能乃至作用について順次説明する。

「形状モデル入力部」
形状モデル入力部３は、システム使用者が入出力装置１のキーボード１ｂやマウス１ｃを用いて入力した形状モデルの作成要求および変更要求に従い、形状モデルを作成および変更するためのものである。

形状モデルデータの表現としては、境界表現を用いる。境界表現では、立体は外側と内側を分ける境界面により表現され、形状モデルデータとして境界面のつながりを表す位相（トポロジ）データと、境界面の形状を表す幾何（ジオメトリ）データがある。境界表現では、立体はこれに属する一つ以上の連続した境界面の集合を所有し、面はこれに属する一つ以上の線分群を所有し、線分はその始点および終点を所有するというデータ構造をとる。また、点はその幾何データとしてとして三次元座標値を持つ。線や面は幾何データの表現方法には様々な種類がありどれを用いてもよいが、ここでは３次元ＣＡＤなどでの幾何データ表現に広く用いられているＮＵＲＢＳ関数を用いる。境界表現の詳細については、例えば、「３次元ＣＡＤの基礎と応用」（鳥谷浩志、千代倉弘明著：共立出版株式会社：１９９１年）に記載されている。

また、形状モデルは形状特徴とよばれる形状の集合としても定義される。形状特徴とは、穴、フィレット（隅に形成された曲面）、面取り（平面）など特定の意味解釈が可能な部分形状である。形状特徴は、その種類と形状特徴のパラメータにより定義される。形状特徴の種類とそのパラメータの例を図３に示す。例えば穴形状の場合、穴の径および穴の深さといった数値がパラメータとして定義される。また、形状特徴には例えば油抜き穴といった名前をつけて登録しておくこともできる。特定の形状特徴に対しては、形状モデルを構成する面と線と点が一意に決定される。図２の形状モデルにおいては、穴形状２０３、フィレット形状２０４などが形状特徴として図４のように定義されている（図４に示す形状特徴は、図２に示す実物のモデル化（例えば、穴の削除）を実施する以前に先ず実物の形状、即ち形状モデルを設定するものである）。

さらに、図２の形状モデルは、クランク２０１とコンロッド２０２のアセンブル（組立体）として定義される。これらアセンブルの情報は、例えば、図５のようにアセンブルの対象の部品とその位置の一致条件（アセンブルが分解図である場合に、クランクの指定したＡ点とコンロッドの指定したＢ点が組み立て時に位置的に一致）が対応付けて登録されている。

ここでモデル化とは、解析対象の形状モデルに帰属する形状特徴（例えば、穴やフィレット）を解析計算時に削除し簡単化すること、アセンブリ部品間の結合に応じた解析メッシュを作成すること、解析メッシュ生成用に形状モデルに対して分割線を追加したり形状モデルの線を削除したりすることである。なお、本発明は上述したモデル化を実行するまでの過程における改善、工夫を発明対象とするものである。

「解析事例指定部」
図６に解析事例指定部４の画面表示の一例を示す。解析事例指定部４は、システム使用者に解析対象の形状モデルに対して施すモデル化手法の手本となる解析事例の選択を促す。解析事例の選択方法としては、形状モデルと、これに対してすでに作成された解析モデル及び／又は解析計算を行った解析結果を指定し、指定されたモデルからモデル化を抽出する方法（解析モデル指定方法）と、解析対象の形状モデルに対して解析計算を行いこの結果に基づきモデル化を抽出する方法（解析計算実行方法）と、モデル化データベース８に登録された解析事例に対応付けて登録されたモデル化を参照する方法（解析事例指定方法）と、の３つの方法がある。

解析事例指定部４には、システム使用者の解析モデル指定ボタン６１および解析計算実行ボタン６２および解析事例指定ボタン６３があり、システム使用者のボタン指定に応じて対話的に解析モデル指定または解析条件の入力（解析計算実行のため）または解析事例の指定を促す。

図７は、解析モデル指定ボタン６１を選択した際に解析事例指定部４が表示する入力画面であり、解析モデル指定方法による解析モデル化抽出に使用する参照形状モデル名称（例えば、クランクシャフト・コンロッド等のファイル名称）と参照解析モデル名称（解析メッシュの生成されたモデルの名称）と参照解析結果名称（例えば、応力分布や変形量等の物理量の解析結果を示したもの）の入力をシステム使用者に促す。

ここで、参照形状モデルとは、形状モデル入力部で既に作成された形状モデルであり、形状特徴やアセンブリの情報を含む。また、参照解析モデルとは数値解析計算用の解析メッシュモデルのことであり、図８に示すように要素データと節点データで構成されるモデルである（図１２に示す解析メッシュモデルにおいて、例えば６面体の単位が要素であり、要素間の交点が節点（１２２）である）。節点データには、節点の数と各節点に対してユニークな節点番号とその座標値、要素データには、要素の数と各要素に対してユニークな要素番号と要素を構成する節点の数と節点の番号と要素の帰属する部品の識別子がそれぞれ登録されている。また、参照解析結果とは解析モデルの要素または節点と解析計算の結果得られた物理量を対応付けて登録したデータである。

図７に示す画面において、参照形状モデルと参照解析モデルのみが入力された場合には、参照形状モデルと参照解析モデルからモデル化方法が抽出され、参照解析結果をも入力された場合には参照形状モデルと参照解析モデルと参照解析結果からモデル化方法が抽出される。

また、システム使用者が解析計算実行ボタン６２を選択した際には、解析事例指定部４は対象モデルの解析計算実施に必要な解析条件（例えば、材料条件、荷重条件、拘束条件）の設定、解析メッシュ生成と解析計算を実行するボタンを備えた画面を表示し、システム使用者に解析計算の実行を促す。さらに解析事例指定部４は、システム使用者の入力した解析条件に基づき、解析計算を実行する。解析メッシュの生成方法に関しては、例えば、特許第２６５７３０１号公報に記載されている。

ここで、図１に示すモデル化データベース８について説明する。モデル化データベース８には、モデル化抽出部５が抽出したモデル化ルールを、図９（ａ）のように、例えば解析モデルの名称、解析計算の種類、解析計算実施日時、解析計算担当者などの解析情報と対応付けて登録する。ここでは、解析情報として解析モデルの名称、解析計算の種類、解析計算実施日時、解析計算担当者を例としてあげたが、解析計算を特定するための識別子となるものであれば、いかなる情報を登録してもよい。また、モデル化データベース８のモデル化方法の欄には、図９（ｂ）に示すように、解析モデルに存在する全ての形状特徴に対してモデル化実施の有無を示す識別子（ここではＯＮ：有（図９（ｂ）の例では穴を削除すること）、ＯＦＦ：無）を対応付けて、また、アセンブル部品間の結合状態を示す識別子（ここでは０：未定、１：接着結合、２：溶接結合、３：接触結合）を対応付けて登録する。

また、参照解析モデルに帰属する解析メッシュの特徴線（特徴線は、図２０の（ｃ）の説明で後述するが、例えば、三角形の形状モデルを２次元モデルで四角形メッシュで区分けするために、まず形状モデルの三角形にＹ形の補助線を入れてその後にＹ形でに分割された四辺形において四角形メッシュを生成する場合、このＹ形の補助線を特徴線と云う）としては、図９（ｃ）のように、線を構成する点の座標値とその個数を特徴線ごとに登録する。すなわち、形状特徴のモデル化がＯＮの場合には、形状特徴を構成する形状面がモデルから削除された状態になる。また、アセンブル部品間の識別子によってそれぞれ異なる方式でモデル化される。

図１４は、接着、溶接、接触によるモデル化を説明する図であり、図１４（ａ）では、部品１４０１の面上に部品１４０２が配置されている。図１４（ｂ）は、わかりやすいように部品１４０１と部品１４０２を分割しワイヤフレームで表示した図である。立体１４０１と１４０２は、面１４０３と面１４０４で接しており、面１４０３と１４０４の形状要素の選択ルールにより形状特徴を構成する形状要素として選択される。

始めに、部品１４０１と１４０２の結合部分が一致するように部品の面を分割する。ここでは、部品１４０２の面１４０４がこれに該当するため、面１４０４で部品１４０１の面１４０３を面１４０５と面１４０６に分割する。
接着モデル化の場合には二つの部品の結合部分が同じ挙動をとるように面１４０４と面１４０５を結合する。従って、二つの部品において結合部分の節点が完全に共有されることになる。

溶接モデル化の場合には、結合面の境界部分が同じ挙動をとるように、結合面１４０４、１４０５の境界線分を結合する。従って、二つの部品において結合部分境界の節点が完全に共有されることになる。

接触モデル化の場合には、二つの部品の挙動が一致しないため、二つの部品の結合部分１４０３、１４０４に対して結合部分の面を分割する必要はない。但し、部品間の結合部分の面に接触要素を生成することとなる。

解析事例指定部４において解析事例の選択方法として、モデル化データベース８に登録された解析事例を選択する際には、図１０のように画面上に解析情報を全てまたはシステム使用者によって指定された情報のみを一覧表形式で表示し、入出力装置を用いてシステム使用者に選択させる方法や、システム使用者にキーワードの入力を促し、これに基づき検索を行い該当する解析事例を画面上に一覧表形式で表示し入出力装置を用いてシステム使用者に選択する方法などが挙げられる。この際、システム使用者は、一つ以上の解析事例を選択してもよい。

システム使用者は、モデル化の手本となるモデルまたは解析事例の指定が完了した後、終了ボタン６４を選択し解析事例の指定処理を終了する。なお、ここでは、図１６に示す参照形状モデル１６１と参照解析モデル１６２（図１６の例では、穴を削除し、フィレットを削除していない解析モデルである）を選択したとする。

「モデル化抽出部」
モデル化抽出部５は、システム使用者によって入力された参照形状モデルと参照解析モデルと参照解析結果（図１５に示す解析結果）とからモデル化ルールを抽出しモデル化データベース８に登録する。モデル化抽出部５は、参照形状モデルと参照解析モデルを比較し、モデル化において削除された形状特徴やアセンブルにおける部品間の結合状態や参照解析モデルの特徴線、また、参照解析結果の物理量変化から削除可能な形状特徴を抽出する。なお、参照解析結果については、図１５の説明で後述するが、例えば、参照解析モデルについて、物理量として応力を取り上げて解析した結果、穴の存する解析メッシュの節点間で所定値よりも応力変動が小さい場合には穴を削除することが可であるが、大きい場合には穴削除は不可であるとすることである。

初めに、形状特徴モデル化ルール作成処理のフローチャートを図１１に示す。このフローチャートは図９の（ｂ）上段のデータを作成するためのフローである。以下、フローチャートに従い処理を説明する。ＳＴ１１１において、参照解析モデルに帰属するメッシュから形状表面位置に存在する要素面を取得する。形状表面位置に存在する要素面は、同一部品に帰属する要素で考えた場合、ただ一つの要素にのみ帰属する。このチェックを全ての要素面に対して行うことにより容易に形状表面に帰属する要素面を取得することができる。ＳＴ１１２において、形状表面に存在する全ての節点を取得する。形状表面に存在する節点は、ＳＴ１１１で求めた形状表面に帰属する要素面を構成する節点であるので容易に取得することができる。

また、ＳＴ１１３においてモデル化の有無をチェックする形状特徴を取得する。ＳＴ１１４において、ＳＴ１１３で得た形状特徴に対応付けて登録されている参照形状モデルの形状面を得る。ＳＴ１１５において、ＳＴ１１３で形状表面に存在する全ての節点とＳＴ１１４で得た参照形状モデルの形状面の距離最小値ｄｄを求める。

ＳＴ１１６において、ＳＴ１１５で求めた距離ｄｄが十分小さなしきい値以下の場合、参照形状モデルの面上に節点が生成されたことになるので、識別子はモデル化未実施：ＯＦＦとなる。図１２（ｂ）はフィレット面のモデル化を行わずに作成した参照解析モデルであり、図１２（ａ）の参照形状モデルの形状特徴がフィレットである面上１２１に、例えば節点１２２が生成されている。そのため識別子がモデル化未実施：ＯＦＦと判断できる。

また、ＳＴ１１７において、ＳＴ１１５で求めた距離ｄｄがしきい値以上の場合、形状特徴がモデル化により削除されたと判断され、識別子はモデル化実施：ＯＮとなる。図１２（ｃ）はフィレット面のモデル化を行った後に作成した参照解析モデルであり、図１２（ａ）の参照形状モデルの形状特徴がフィレットである面上に節点が生成されていない。そのため識別子がモデル化実施：ＯＮと判断できる。

ＳＴ１１８において形状特徴にモデル化識別子を対応付けてモデル化データベース８に登録する。ＳＴ１１９において全ての形状特徴に対してモデル化実施の有無のチェックが行われたかを確認する。全てチェック済みの場合チェック処理を終了する。未チェックの形状特徴がある場合、ＳＴ１１３に戻って繰り返しチェックを行う。なおここでは、３次元の形状モデルについての形状特徴のモデル化について説明したが、２次元形状の場合には、上記フローチャートの形状表面の要素面を境界線上の要素線、形状特徴に対応付けて登録された形状線とすれば、同様の方法でモデル化実施の有無を判定することができる。

続いて、モデル化抽出部５は、アセンブルにおける結合部のモデル化ルールを作成する。アセンブルにおけるモデル化手法としては、接着結合、溶接結合、接触結合がある。結合部におけるモデル化ルール作成のフローチャートを図１３に示す。このフローチャートは図９の（ｂ）下段のデータを作成するためのフローである。以下、フローチャートに従い処理を説明する。

ＳＴ１３１においてモデル化の有無をチェックするアセンブル情報を取得する。ＳＴ１３２において参照形状モデルの各アセンブル情報における部品間の結合領域（参照形状モデルが３次元の場合には面、２次元の場合には線）を検索する。結合領域はアセンブル対象の部品Ａに帰属する形状表面群ＦＡおよび部品Ｂに帰属する形状表面群ＦＢの和集合ＦＣである。

ＳＴ１３３において、部品Ａを構成する解析メッシュの要素表面から領域ＦＣに帰属する全ての要素表面ＥＡと部品Ｂを構成する解析メッシュの要素表面から領域ＦＣに帰属する全ての要素表面ＥＢを取得する。ＳＴ１３４において、結合領域ＦＣに低次要素（参照形状モデルが３次元の場合には２次元要素：シェル要素、参照形状モデルが２次元の場合には１次元要素：ビーム要素）が生成されている場合、接触モデル化が行われていると判断され、結合識別子は接触モデル化となる。

ＳＴ１３５において要素表面群ＥＡに帰属する節点群と要素表面群ＥＢに帰属する節点群が完全に一致する場合（例えば、２次元の場合には結合領域の節点が全て一致する場合）、接着モデル化が行われていると判断され、結合識別子は接着モデル化となる。また、ＳＴ１３６において要素表面群ＥＡに帰属する節点群と要素表面群ＥＢに帰属する節点群の一部が一致する場合（例えば、２次元の場合には結合領域における外縁部の節点のみが一致する場合）、溶接モデル化が行われていると判断され、結合識別子は溶接モデル化となる。

ＳＴ１３７において、ＳＴ１３４、ＳＴ１３５、ＳＴ１３６に該当しない場合、２つの部品間の解析モデル化における結合状態は未定であり、結合識別子は未定となる。ＳＴ１３８においてアセンブル情報に結合識別子を対応付けてモデル化データベース８に登録する。ＳＴ１３９において全てのアセンブル情報に対してモデル化実施の有無のチェックが行われたかを確認する。全てチェック済みの場合チェック処理を終了する。未チェックのアセンブル情報がある場合、ＳＴ１３１に戻って繰り返しチェックを行う。

続いて、参照解析モデルの特徴線の抽出方法について図２０を用いて説明する。図２０（ａ）は参照形状モデルであり、図２０（ｂ）は参照形状モデルに対して作成された参照解析モデルである。図２０（ｂ）においては上面のメッシュパターンが下面まで続くメッシュとなっている。また特徴線とは、解析メッシュの生成のために参照形状モデルに追加された線分（図２０（ｃ）の例示で、２０１，２０８，２０９で示す補助線）である。ＳＴ２１１において解析メッシュの要素線のうち３個または５個以上の要素に帰属する要素辺を全て得る。ここでは、２０１で示す線分が特徴線として抽出される。ＳＴ２１２において、ＳＴ２１１で得られた各特徴線の端点に帰属する節点につながる要素辺を全て得る。２０１の特徴線の端点は２０２と２０３であり、２０２に対しては要素辺２０４、２０５、２０６がこれに該当する。

ＳＴ２１３において、要素線をもう一方の端点が他の端点に当たるまで、若しくは要素辺の帰属する要素群のうちの少なくとも一つの要素が、一つ手前の要素辺の帰属する要素群の要素と等しくなるまで、真直ぐ要素辺をたどり特徴線とする。２０４の要素辺に対しては、要素辺２０７が検索され、特徴線２０８が抽出される。同時に特徴線群２０９が抽出される。ＳＴ２１４において、ＳＴ２１３で抽出された特徴線の端点のうち、唯一の特徴線にのみ帰属する端点について、これに帰属する全ての要素辺を検索し、特徴線と要素面を共有しない要素辺方向に、特徴線の端点に当たるまで要素辺を検索し特徴線として抽出する。特徴線２０８の端点２０１０に対しては、要素辺群２０１１からなる特徴線２０１２が抽出される。同時に特徴線群２０１３が抽出される。ＳＴ２２５において、ＳＴ２１１〜ＳＴ２１４で抽出された特徴線をモデル化データベース８に登録する。特徴線を構成する点の座標値は、メッシュの節点から容易に検索できる。図２０（ｃ）が最終的に抽出される特徴線である。

最後に、解析結果に基づくモデル化ルール作成について説明する。モデル化抽出部５は、システム使用者によって入力された参照形状モデルと参照解析モデルと参照解析結果からモデル化ルールを作成し、モデル化データベース８に登録する。ここで、モデル化抽出部５が抽出するモデル化は形状特徴の削除であり、解析結果において物理量変動の少ない部位に当たる形状特徴を削除するモデル化である。

このモデル化抽出を行う際に設定可能なパラメータの入力画面の一例を図１５に示す。入力画面では例えば、注目すべき物理量１５１と削除可能な形状特徴の物理量分布範囲１５２、削除可能な物理量変動しきい値１５３を入力できる。また、各形状特徴における物理量変動は、参照形状モデルにおける形状特徴位置に存在する節点群の物理量の最大値と最小値の差として定義される。このようにして求められた物理量の変動が、物理量変動しきい値１５３以内であればこの形状特徴の識別子を削除としてモデル化データベース８に登録する。

ここでは、参照形状モデルと参照解析モデルと参照解析結果によるモデル化抽出について説明したが、システム使用者が解析事例指定部４で解析計算実行ボタンを選択した場合には、モデル化を実施する形状モデル入力部１で入力された形状モデルと、解析事例指定部４で生成された解析メッシュと、解析事例指定部４で行われた解析結果を用いて同様に形状特徴の削除を決定することもできる。

なお、図１６の参照形状モデルと参照解析モデルからは、図９（ｂ）に示すようなモデル化ルール（形状特徴とアセンブルのモデル化ルールのみ示す）が抽出され、モデルデータベース８に登録される。

「モデル化提示部」
モデル化提示部６は、モデル化抽出部５が作成したモデル化ルールを参照形状モデル上に表示する。例えば、図１７のようにモデル化データベースに識別子がＯＮとなっている形状特徴（一例として穴）を例えば色を変えるなどの強調表示１７１や、アセンブル結合部の位置に「接触」１７２というモデル化識別子を表示する。また、参照解析メッシュの特徴線および削除線を１７３のように参照形状モデル上に強調表示する。

「モデル化実行部」
モデル化実行部７は、形状モデルに帰属する形状特徴名称とモデル化ルールの形状特徴名称を照合し、一致する形状特徴の名称とモデル化方法をシステム使用者に提示する。ここで照合するモデル化ルールは、モデル化抽出部５で抽出されたモデル化ルールおよび解析事例指定部４で指定された解析事例に対して対応付けられているモデル化ルールである。この際、例えば図１８のように、モデル化対象の形状特徴に対応する面を、例えば１８１のように色を変える、１８２のようにモデル化対象のアセンブル結合面に結合方法を表示するなどして強調表示すれば、システム使用者は、容易にモデル化対象個所を特定できる。ここでは、形状特徴名称の一致を提示の条件としたが、例えば形状特徴の名称の一部のみが一致するものを形状特徴名称一致の条件としてもよい。

また、モデル化実行部７は、形状特徴の種類に応じてその寸法パラメータを横軸として削除／未削除の形状特徴の数を表示する機能を備えてもよい。これを参考にシステム使用者は、本画面表示上でキーボード１ｂやマウスポインタ１ｃを用いて、形状特徴のパラメータを指定することにより、指定したパラメータ値以下の寸法パラメータを有する形状特徴に対してモデル化を実行することもできる。また、システム使用者は必要に応じて、形状特徴モデル化変更ボタン１８３やアセンブルモデル化変更ボタン１８４を選択し、適用するモデル化手法を変更できる。

モデル化実行部７は、モデル化実行ボタン１８５選択に応じて、システム使用者によって指定されたモデル化を実行する。図２の解析対象形状モデルの場合、形状特徴名称の一致により、穴形状２０３が削除され、またクランク２０１とコンロッド２０２の間に接触条件を付与した解析モデル（図１９）が作成される。

なお、以上の説明では、解析対象の形状モデルに対して、データベースに格納されていた参照形状モデルと参照解析モデルとを利用してモデル化を行うことを記述したが、前記参照形状モデルに代えて、前記解析対象の形状モデルに対して解析条件を付与して解析メッシュを生成した解析モデルを作成するとともに、物理量変動の解析計算の結果である解析計算結果を得て、自身の形状モデルと解析対象形状モデルの解析モデルと解析計算結果をデータベースに格納して利用可能とすることもできる。

本発明の実施形態に係る解析モデル作成支援装置の全体構成を示すブロック図である。解析の対象となるモデルの一例としてクランクシャフトとコンロッドを示す図である。解析対象のモデルにおける形状特徴の種類とパラメータの一例を示す図である。解析対象のモデルにおける形状特徴情報の一例を示す図である。解析対象のモデルにおけるアセンブル情報の一例を示す図である。解析事例指定画面の表示の一例を示す図である。モデル指定画面表示の一例である。参照解析モデルのデータ構造を示す図である。モデル化データベースに格納されるデータの内容を示す図である。モデル化データベースの画面表示例を示す図である。形状特徴モデル化ルール作成のフローチャートである。参照形状モデルと参照解析モデルにおけるフィレットのモデル化実施と未実施を示す図である。結合部におけるモデル化ルール作成のフローチャートである。結合部におけるモデル化の例を示す図である。参照解析モデルでの解析結果に基づくモデル化指定画面の表示の一例を示す図である。参照形状モデルと参照解析モデルの関係を示す図である。モデル化提示部の画面表示例を示す図である。モデル化実行部の画面表示例を示す図である。作成した解析モデルの図である。参照解析モデルの特徴線抽出方法を説明する図である。

符号の説明

１入出力装置
１ａディスプレイ装置
１ｂキーボード
１ｃマウス
２コマンド解析部
３形状モデル入力部
４解析事例指定部
５モデル化抽出部
６モデル化提示部
７モデル化実行部
８モデル化データベース
６１解析モデル指定ボタン
６２解析計算実行ボタン
６３解析事例指定ボタン
１２１フィレット面
１２２節点
２０１クランクシャフト
２０２コンロッド
２０４，２０５，２０６，２０７要素辺
２０８，２０９特徴線

Claims

解析対象の形状モデルを入力する入力手段と、
前記解析対象の形状モデルに対してモデル化を行う際に参照する参照形状モデルと、解析メッシュを含む参照解析モデルと、解析結果を含む参照解析結果と、を指定し入力する指定入力手段と、
前記参照形状モデルに含まれる形状特徴に関して、当該参照形状モデルと前記参照解析モデルの形状を比較することにより、解析モデル化を行うための当該形状特徴のモデル化ルールを抽出する解析モデル化抽出手段と、
前記参照解析結果に基づいて、前記解析モデル化を行うか否かを判断するための解析結果モデル化パラメータを設定するパラメータ設定手段と、
前記参照解析モデルに含まれる形状特徴に関して、当該形状特徴に対応する前記参照解析結果の部位における解析結果と前記解析結果モデル化パラメータを比較することにより、当該形状特徴に対して前記解析モデル化を実施するか否かを判断し、モデル化実施対象の形状特徴に対して前記モデル化ルールの作成を行う解析モデル化判断手段と、
前記解析対象の形状モデルに対して、前記解析モデル化抽出手段で前記解析モデル化を行うと判断された形状特徴、及び前記解析モデル化判断手段で前記モデル化実施対象と判断された形状特徴について、前記モデル化ルールに基づいて当該解析モデル化を行うモデル化手段と、
を備えたことを特徴とする解析モデル作成支援装置。
請求項１に記載の解析モデル作成支援装置において、
前記解析モデル化抽出手段は、前記参照形状モデルに含まれる形状特徴に関して、前記参照解析モデルでの形状を比較することにより、当該形状特徴に対する前記モデル化ルールとして削除を抽出することを特徴とする解析モデル作成支援装置。
請求項１に記載の解析モデル作成支援装置において、
前記解析モデル化抽出手段は、前記参照形状モデルに含まれる結合される部品に関して、前記参照解析モデルにおける形状接続位置での結合状態に基づいて、前記モデル化ルールとして結合モデル化を抽出することを特徴とする解析モデル作成支援装置。
請求項１に記載の解析モデル作成支援装置において、
前記解析モデル化抽出手段で前記解析モデル化を行うと判断された形状特徴、及び前記解析モデル化判断手段で前記モデル化実施対象と判断された形状特徴を、前記参照形状モデル上に強調表示することを特徴とする解析モデル作成支援装置。
請求項１に記載の解析モデル作成支援装置において、
前記解析対象の形状モデルに関して、解析計算を行って解析結果を得る解析結果計算手段を備え、
前記解析モデル化判断手段は、前記解析対象の形状モデルに含まれる形状特徴に関して、前記解析結果計算手段により得られた当該形状特徴に対応する前記解析結果の部位における解析結果と前記解析結果モデル化パラメータを比較することにより、当該形状特徴に対して前記解析モデル化を実施するか否かを判断することを特徴とする解析モデル作成支援装置。