JP4457186B2 - Mesh correction method using quasi-statistical model - Google Patents
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Description
本発明は、作成されたメッシュの修正方法に関し、特に、準統計モデルを用いてメッシュを修正する方法に関する。 The present invention relates to a method for correcting a created mesh, and more particularly, to a method for correcting a mesh using a quasi-statistical model.
三角形メッシュや四辺形・六面体メッシュ等のメッシュは、構造解析、流体解析などのCAE(Computer−Aided Engeneering)や、CAD(Computer−Aided Design)や構造再構成、光造形等のラピッドプロトタイピングに欠かせないものとなっている。 Triangular meshes, quadrilateral and hexahedral meshes are essential for rapid prototyping such as CAE (Computer-Aided Engineering), CAD (Computer-Aided Designing), structural reconstruction, stereolithography, etc. It has become something that can not be.
現在のメッシュ作成ソフトによれば、メッシュは瞬時に得られるが、図1に示すような、いびつな要素が発生してしまい、解析の精度が悪くなる。ここで、本明細書中で「要素」とは、節点で囲まれた多角形形状をいい、要素の集合がメッシュである。メッシュの要素は正多角形、正多面体に近ければ近いほど解析精度が良くなるが、図1のような極端に細い要素は解析精度が悪化する。なお、より細かいメッシュを生成すれば、極端に細い要素のような、解析精度が悪い部分の発生を抑えることは可能であるが、この場合には要素が大量に増えてしまうため、解析時間が非常にかかるものとなってしまう。 According to the current mesh creation software, a mesh can be obtained instantaneously, but an irregular element as shown in FIG. 1 is generated, and the accuracy of analysis deteriorates. In this specification, “element” refers to a polygonal shape surrounded by nodes, and a set of elements is a mesh. The closer the mesh element is to a regular polygon or regular polyhedron, the better the analysis accuracy, but the extremely thin element as shown in FIG. 1 deteriorates the analysis accuracy. If a finer mesh is generated, it is possible to suppress the occurrence of parts with extremely poor analysis accuracy, such as extremely thin elements. However, in this case, the number of elements increases, so the analysis time is increased. It will be very expensive.
上述のような問題から、いびつな要素を修正する必要がある。従来のメッシュ修正方法に関する研究としては、節点を削除したり追加したりすることでトポロジーを変えるという方法や、節点数は変えることなく要素をより良いものにする方法がある。後者の方法には、ラプラシアン法やタウビン法、バブル法、サブディビジョン法等があり、CGの世界ではシグナルプロセスに基づく方法等がある。 Because of the problems described above, it is necessary to correct an annoying element. As research on conventional mesh correction methods, there are a method of changing the topology by deleting or adding nodes, and a method of improving elements without changing the number of nodes. The latter method includes a Laplacian method, a Taubin method, a bubble method, a subdivision method, and the like. In the CG world, there are a method based on a signal process and the like.
図2は、車両の衝突モデルに用いられるメッシュであるが、このようなメッシュ自体はメッシュ生成ソフトにより瞬時に得られるが、得られたメッシュからいびつな要素を見つけ出し、手作業で修正する必要があったため、修正するのに相当の日数が必要となってしまっていた。また、上記従来例で挙げた種々の方法は、何れも基準がなく、目的に応じた修正を行うことができなかった。また、何れも形状そのものを滑らかにしてしまい、元の構造形状が維持されないという問題も有していた。 FIG. 2 shows a mesh used for a vehicle collision model. Such a mesh itself can be obtained instantaneously by the mesh generation software. However, it is necessary to find an irregular element from the obtained mesh and correct it manually. As a result, it took a considerable number of days to correct. Moreover, none of the various methods mentioned in the above conventional example has a standard, and cannot be corrected according to the purpose. In addition, each of them has a problem that the shape itself is smooth and the original structural shape is not maintained.
本発明は、斯かる実情に鑑み、理想的な要素の形状に近づけるようにいびつな要素を修正し、解析精度が向上するようにメッシュの修正を簡単に行うことができ、用途に応じて種々の修正に応用可能な、準統計モデルによるメッシュ修正方法を提供しようとするものである。 In view of such a situation, the present invention can easily modify a mesh so as to improve an analysis accuracy by correcting an irregular element so as to approximate the shape of an ideal element. It is intended to provide a mesh correction method using a quasi-statistical model that can be applied to correction of the above.
本発明は、予め生成された節点で囲まれる要素の集合からなる解析用メッシュをコンピュータで修正するメッシュ修正方法であって、
(a)前記解析用メッシュの任意の節点の選択を前記コンピュータが選択する節点選択過程と、
(a)前記解析用メッシュの任意の節点を前記コンピュータが選択する節点選択過程と、
(b)前記コンピュータが、前記節点選択過程において選択された節点を中心としてその節点が含まれる複数の要素からなる局所領域を画定する局所領域画定過程と、
(c)前記コンピュータが、前記局所領域画定過程において画定された局所領域内の各要素の品質を評価するパラメータを、準統計モデルとしてそれぞれ演算する評価パラメータ演算過程と、
(d)前記コンピュータが、前記評価パラメータ演算過程において演算されたパラメータの分布が所定の分布となるように、前記選択された節点である各要素の頂点の座標をそれぞれ移動する頂点座標移動過程と、
(e)前記コンピュータが、前記頂点座標移動過程において移動した各頂点の座標を平均化することにより、前記局所領域の修正された新しい中心を決定する中心決定処理過程とを含み、
前記評価パラメータ演算過程では、前記パラメータとして前記要素のアスペクト比を演算し、
前記頂点座標移動過程では、前記評価パラメータ演算過程において演算された個々のアスペクト比の値がガウス分布となるように、準統計モデルとして以下の式(1)から、新たなアスペクト比の値a*iを算出する、
但し、i=1,...,N、Dはアスペクト比の値aiの偏差値、Fiはメッシュのi番目の要素に割り当てられる擬似乱数、μは理想の値であり、平均値Mからのアスペクト比の値aiの統計的なパラメータである偏差値Dは、以下の式(2)で求められることを特徴とする。
(A) a node selection process in which the computer selects an arbitrary node of the analysis mesh ;
(A) a node selection process in which the computer selects an arbitrary node of the analysis mesh ;
(B) a local region defining step in which the computer defines a local region including a plurality of elements including the node centered on the node selected in the node selecting step;
(C) an evaluation parameter calculation process in which the computer calculates, as a quasi-statistic model, a parameter for evaluating the quality of each element in the local area defined in the local area definition process;
(D) a vertex coordinate movement process in which the computer moves the coordinates of the vertices of each element that is the selected node so that the parameter distribution calculated in the evaluation parameter calculation process becomes a predetermined distribution; ,
(E) a center determination processing step in which the computer determines a corrected new center of the local region by averaging the coordinates of each vertex moved in the vertex coordinate movement step;
In the evaluation parameter calculation process, the aspect ratio of the element is calculated as the parameter,
In the vertex coordinate movement process, a new aspect ratio value a * is obtained from the following equation (1) as a quasi-statistical model so that the individual aspect ratio values calculated in the evaluation parameter calculation process have a Gaussian distribution. i is calculated,
However, i = 1,. . . , N and D are deviation values of the aspect ratio value a i , F i is a pseudorandom number assigned to the i-th element of the mesh, μ is an ideal value, and the aspect ratio value a i from the average value M The deviation value D, which is a statistical parameter, is obtained by the following equation (2).
また、解析用メッシュは、三角形状メッシュ又は四角形状メッシュであれば良い。 The analysis mesh may be a triangular mesh or a quadrilateral mesh.
さらに、解析用メッシュは、三角形状メッシュと四角形状メッシュの混合メッシュであっても良い。 Furthermore, the analysis mesh may be a mixed mesh of a triangular mesh and a quadrangular mesh.
さらに、前記(a)−(e)の過程を繰り返す過程を有し、前記節点選択過程では、前記解析用メッシュ内のすべての節点に対して無作為に接点を選択するようにしても良い。 Further, the method may include a process of repeating the processes (a) to (e), and in the node selection process, a contact point may be randomly selected for all the nodes in the analysis mesh. .
さらにまた、前記(a)−(e)の過程を繰り返す過程を有し、前記節点選択過程では、前に選択された節点の近傍の節点から所定のルールに基づいて次の接点を選択するようにしても良い。 Furthermore, the process of repeating the steps (a) to (e) is performed, and in the node selection process, the next contact point is selected from the nodes near the previously selected node based on a predetermined rule. it may be.
また、前記節点選択過程では、任意の要素を選択することで選択された要素に含まれるすべての節点を選択し、さらに、前記選択されたすべての節点に対して前記(b)−(e)の過程を繰り返す過程を有していても良い。 In the node selection process, all nodes included in the selected element are selected by selecting an arbitrary element, and (b)-(e) are selected for all the selected nodes. The process of repeating may be included.
そして、繰り返す過程の後、さらに、前記節点選択過程が行われ、該節点選択過程では、次に選択される要素が、前に選択された要素の近傍の要素から所定のルールに基づいて選択するようにしても良い。 After the process of repeating, further said node selection process is performed, in the node selection process, elements to be subsequently selected, based from the elements in the vicinity of the selected element prior to a predetermined rule selection You may make it do.
また、本発明によるメッシュを修正するプログラムは、前記準統計モデルによるメッシュ修正方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。 The program for correcting a mesh according to the present invention causes a computer to execute the mesh correction method based on the quasi-statistical model .
本発明の準統計モデルによるメッシュ修正方法には、容易且つ高速にメッシュを修正可能であるという利点がある。また、用途に応じて種々の修正方法を組み合わせることも可能である。 The mesh correction method using the quasi-statistical model of the present invention has an advantage that the mesh can be easily and quickly corrected. Also, various correction methods can be combined depending on the application.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。本発明のメッシュ修正方法の中心的なスキームとなる「カーネル」について、まず説明する。なお、以下の説明では基本的に三角形状メッシュに対して最適化する方法を説明するが、本発明はこれに限定されず、四角形状や六面体メッシュの場合も同様に適用可能である。さらに、これらの種々のメッシュ形状が組み合わさった混合メッシュであっても適用可能である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the “kernel” which is the central scheme of the mesh correction method of the present invention will be described. In the following description, a method for optimizing a triangular mesh is basically described. However, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to a quadrangular or hexahedral mesh. Furthermore, even a mixed mesh in which these various mesh shapes are combined is applicable.
図3は、メッシュの修正方法を説明するための図であり、図3(a)は初期状態、即ち本発明による修正法を適用する前のあるメッシュの一部を表わしている。まず、メッシュの中の任意の節点P1を選択する。そして、選択された節点P1を中心としてその節点P1が含まれる複数の三角形状の要素、具体的には図3のグレーの部分からなる局所領域を画定する。次に、局所領域内の各要素の品質を評価するパラメータを、準統計モデルとしてそれぞれ演算する。そして、例えば図3(b)のように、演算されたパラメータの分布が所定の分布となるように各要素の頂点を移動する。最後に、移動した各頂点の座標を平均化して、図3(c)のように局所領域の修正された新しい中心が決定される。以下、より詳細に説明していく。 FIG. 3 is a diagram for explaining a mesh correction method, and FIG. 3A shows a part of a mesh in an initial state, that is, before the correction method according to the present invention is applied. First, select any node P 1 in the mesh. Then, a local region composed of a plurality of triangular elements including the node P 1 , specifically, a gray portion in FIG. 3, is defined with the selected node P 1 as the center. Next, parameters for evaluating the quality of each element in the local region are calculated as quasi-statistical models. Then, as shown in FIG. 3B, for example, the vertices of the respective elements are moved so that the calculated parameter distribution becomes a predetermined distribution. Finally, the coordinates of the moved vertices are averaged to determine a new corrected center of the local region as shown in FIG. This will be described in more detail below.
メッシュの要素は正多角形、正多面体に近ければ近いほど解析精度は向上することから、要素の品質を評価するパラメータとしては、まず要素のアスペクト比が考えられる。アスペクト比とは、要素を構成する辺の最小長さに対する最大長さである。三角形状の要素のアスペクト比とは、三角形状の要素の3辺のうちの最も長い辺と最も短い辺により得られるものであり、正三角形の場合、アスペクト比は1.0となる。また、他の評価パラメータとしては、要素の頂点、即ち、節点P1の内角を用いることが可能である。内角とは節点P1の部分における各要素の角度である。正三角形であれば60度、正方形であれば90度が最も解析が容易となるものである。なお、これらの種々のパラメータを組み合わせて用いても良い。 The closer the mesh element is to a regular polygon or regular polyhedron, the better the analysis accuracy. Therefore, the element aspect ratio can be considered as a parameter for evaluating the quality of the element. The aspect ratio is the maximum length with respect to the minimum length of the sides constituting the element. The aspect ratio of the triangular element is obtained from the longest and shortest sides of the three sides of the triangular element. In the case of a regular triangle, the aspect ratio is 1.0. Further, as another evaluation parameter, the vertex of the element, that is, the inner angle of the node P 1 can be used. The internal angle is the angle of each element in the portion of the nodes P 1. 60 degrees for the regular triangle and 90 degrees for the square are the easiest to analyze. These various parameters may be used in combination.
また、パラメータの分布としては、ガウス分布やポアソン分布、ポアンカレ分布等、種々の分布を用途等に合わせて用いることが可能である。また、他の如何なる分布であっても適応可能である。例えば三角形状のアスペクト比をパラメータとした場合、各要素がすべて1であれば解析精度が最も良くなるため、アスペクト比の分布としては1が最も多くそれよりも大きくなるにしたがって減っていくようなものが望まれる。したがって、これには例えばガウス分布を用いれば都合が良い。アスペクト比の分布がガウス分布となるように要素を変形すれば、解析精度が向上する。 As the parameter distribution, various distributions such as a Gaussian distribution, a Poisson distribution, and a Poincare distribution can be used in accordance with the application. In addition, any other distribution can be applied. For example, when the aspect ratio of a triangle is used as a parameter, the analysis accuracy is best when all the elements are 1, so that the aspect ratio distribution is the largest and decreases as it becomes larger. Things are desired. Therefore, for example, it is convenient to use a Gaussian distribution. If the elements are modified so that the aspect ratio distribution is a Gaussian distribution, the analysis accuracy is improved.
以下に、メッシュ品質パラメータの新しい値の導出について説明する。
定理1 乱数γ:γ1,γ2,・・・
乱数ξ:ξ1,ξ2,・・・ とすると、
分布関数F(ξ)=γ
の関係があれば、ξは密度関数P(ξ)を有する。
Hereinafter, derivation of a new value of the mesh quality parameter will be described.
Theorem 1 Random number γ: γ 1 , γ 2 , ...
Random number ξ: ξ 1 , ξ 2 , ...
Distribution function F (ξ) = γ
Has a density function P (ξ).
定理1から、ξは密度関数P(ξ)を有するが、P(ξ)として例えばガウス分布を選ぶと、分布関数F(ξ)は式(1)で表される。
式(1)からξ=G(γ)を求めたいが(すなわちξをγの式で求めたいが)、直接カルテシアン座標で式(1)を解くのは困難である。したがって、カルテシアン座標(x,y)を極座標(r,φ)で表現するために、式(1)を極座標で書き直すと、以下の式(2)となる。なお、座標変換を行ってもξの性質は変わらない。
式(3)は、与えられた擬似乱数又は乱数γからガウス確率変数ξ値を生成するために用いられ、平均値(理想値)μが0、偏差値Dが1の場合のものである。三角形状のメッシュ工程を考えると、アスペクト比は三角メッシュの要素の最小辺長さに対する最大辺長さの比で定義される。アスペクト比の定義は、所定の値μから最大値までのその値の範囲を確保する。ここでX=[μ,amax]で示されるこの範囲は、確率的位置と呼ばれる。擬似乱数Fiはメッシュのi番目の要素に割り当てられる。i番目の要素のアスペクト比の値である乱数Fiは、値aiの対応する経験分布数(確率値)と等しい。以下の式(4)を用いることにより、各々の乱数Fiに対して、新たなアスペクト比の値a* 1を生成することが可能である。
図3(a)を参照して順番にメッシュ修正方法の手順を説明していく。選択された節点P1の周りの各要素のそれぞれについて、アスペクト比を計算する。節点P1の周りにN個の要素があった場合、アスペクト比の値はa1〜aNとなる。この個々のアスペクト比の値がガウス分布となるように、準統計モデルとして式(4)から、新たなアスペクト比の値a* 1〜a* Nを算出する。 The procedure of the mesh correction method will be described in order with reference to FIG. For each of the elements around the selected node P 1, to calculate the aspect ratio. When there are N elements around the node P 1 , the aspect ratio values are a 1 to a N. New aspect ratio values a * 1 to a * N are calculated from Equation (4) as a quasi-statistical model so that the individual aspect ratio values have a Gaussian distribution.
ここで、理想の値μは、三角形でアスペクト比をパラメータとすると、μ=1、四角形でアスペクト比をパラメータとするとμ=2、四角形で内角をパラメータとするとμ=π/2というように、使用要素、パラメータにより決まるものである。図3の例では三角形でアスペクト比をパラメータとしているため、μ=1である。 Here, the ideal value μ is μ = 1 when the aspect ratio is a parameter for a triangle, μ = 2 when the aspect ratio is a parameter for a quadrangle, μ = π / 2 when the interior angle is a parameter for a quadrangle, and so on. It depends on the used elements and parameters. In the example of FIG. 3, since it is a triangle and the aspect ratio is a parameter, μ = 1.
このようにして求められた新たなアスペクト比により、このアスペクト比となるように頂点座標を移動させると、頂点座標は、選択された節点を1頂点とする各要素の新頂点として図3(b)のように移動する。しかし、メッシュとして要素同士が連続していなければならないため、このままでは不完全なメッシュとなってしまう。そこで、移動した各頂点の座標を平均化することで、図3(c)に示すように、局所領域の修正された新しい中心が決定される。 When the vertex coordinates are moved so as to obtain this aspect ratio according to the new aspect ratio thus obtained, the vertex coordinates are set as new vertices of each element having the selected node as one vertex in FIG. ). However, since the elements must be continuous as a mesh, this is an incomplete mesh. Therefore, by averaging the coordinates of the moved vertices, the corrected new center of the local region is determined as shown in FIG.
上記の説明は、局所領域にカーネルを適用した例を説明したが、以下の説明では、本発明のカーネルをメッシュの全体に渡って適用する例について説明する。 In the above description, an example in which a kernel is applied to a local region has been described. In the following description, an example in which the kernel of the present invention is applied to the entire mesh will be described.
第1実施例は、本発明によるカーネルを、ランダムに節点を選択していき、メッシュ全体に渡って適用する方法である。本明細書中では、この方法をGentle Enhancement Algorithm(GEA)と呼ぶ。GEAでは、まずメッシュの中から任意の節点を選択し、カーネルを実行して節点を中心とする局所領域に対して、要素最適化を行う。局所領域の最適化が終わると、別の節点を無作為に選択し、再度カーネルを実行する。これを繰り返し、すべての節点についてカーネルを実行する。 The first embodiment is a method in which the kernel according to the present invention is applied to the entire mesh by selecting nodes at random. In the present specification, this method is referred to as Gentle Enhancement Algorithm (GEA). In GEA, first, an arbitrary node is selected from the mesh, and a kernel is executed to perform element optimization on a local region centered on the node. When local region optimization is finished, another node is randomly selected and the kernel is executed again. Repeat this to run the kernel for all nodes.
あるメッシュサンプルに対してGEAを適用した結果を図4に示す。図4は、x軸がアスペクト比の値でありy軸が要素の個数である分布グラフである。図4(a)が初期状態のメッシュ及びその分布を示し、図4(b)が本実施例のGEAの実行後のメッシュ及びその分布を示す。同図から分かるとおり、初期状態の分布が本実施例によりガウス分布になったことが分かる。 The result of applying GEA to a certain mesh sample is shown in FIG. FIG. 4 is a distribution graph in which the x-axis is the aspect ratio value and the y-axis is the number of elements. 4A shows the mesh and its distribution in the initial state, and FIG. 4B shows the mesh and its distribution after execution of the GEA of this embodiment. As can be seen from the figure, the distribution in the initial state is a Gaussian distribution according to this embodiment.
第2実施例は、本発明によるカーネルを、所定のルールに基づいて節点を選択していきメッシュに適用する方法である。本明細書中では、この方法をWave Algorithmと呼ぶ。まずメッシュの中から任意の節点を選択し、カーネルを実行して節点を中心とする局所領域に対して、要素最適化を行う点はGEAと同様である。Wave Algorithmでは、局所領域の最適化が終わると、次に選択される節点が、前に選択された節点の近傍の節点から所定のルールに基づいて選択される。例えば、局所領域の中心の節点による最適化が終わった後、次に選択する節点は近傍の節点を時計回りに選択する等というように、予め所定のルールを決めておき、それに基づいてカーネルを適用する。Wave Algorithmの場合は、予め節点の選択順序を指定できるため、メッシュのうちの特定の部分、例えば解析精度が悪い部分のみにカーネルを適用することが可能となる。 The second embodiment is a method of applying a kernel according to the present invention to a mesh by selecting nodes based on a predetermined rule. In the present specification, this method is referred to as Wave Algorithm. First, an arbitrary node is selected from the mesh, the kernel is executed, and element optimization is performed on the local region centered on the node, similar to GEA. In Wave Algorithm, when the optimization of the local region is completed, the node to be selected next is selected from the nodes near the previously selected node based on a predetermined rule. For example, after the optimization by the center node of the local region is finished, a predetermined rule is determined in advance such that the next node to be selected is a neighboring node clockwise, and the kernel is determined based on the rule. Apply. In the case of Wave Algorithm, the node selection order can be specified in advance, so that the kernel can be applied only to a specific portion of the mesh, for example, a portion with low analysis accuracy.
図5を用いてWave Algorithmの一例を説明する。まず、節点P1 0を選択する。これはオペレータが任意に決定する。この節点P1 0を中心とする局所領域(図5のグレー部分)について、本発明のカーネルを適用して最適化する。次に、節点P1 1〜P5 1をそれぞれ中心として、順番にカーネルを適用する。さらに、節点P1 2〜P9 2をそれぞれ中心として、順番にカーネルを適用する。このように、最初に選択した節点P1 0を中心として、順番に外側に広がるようにカーネルを適用するというルールに基づいて、節点を選択するようにする。 An example of Wave Algorithm will be described with reference to FIG. First, select a node P 1 0. This is arbitrarily determined by the operator. For local region (a gray portion in FIG. 5) around the nodal point P 1 0, optimized by applying the kernel of the present invention. Next, the kernels are sequentially applied with the nodes P 1 1 to P 5 1 as the centers. Further, around the nodal point P 1 2 ~P 9 2 respectively, apply the kernel in order. Thus, around the nodal point P 1 0 that is initially selected, based on rules that apply kernel so as to spread outwardly in order, so as to select a node.
あるメッシュサンプルに対してWave Algorithmを適用した結果を図6に示す。図6は、x軸がアスペクト比の値でありy軸が要素の個数である分布グラフである。図6(a)が初期状態のメッシュ及びその分布を示し、図6(b)が本実施例のWave Algorithmの実行後のメッシュ及びその分布を示す。同図から分かるとおり、初期状態の分布が本実施例によりガウス分布になったことが分かる。 The result of applying Wave Algorithm to a certain mesh sample is shown in FIG. FIG. 6 is a distribution graph in which the x-axis is the aspect ratio value and the y-axis is the number of elements. FIG. 6A shows the mesh and its distribution in the initial state, and FIG. 6B shows the mesh and its distribution after execution of Wave Algorithm of this embodiment. As can be seen from the figure, the distribution in the initial state is a Gaussian distribution according to this embodiment.
第3実施例は、本発明によるカーネルを、要素を選択することでその要素に含まれる節点に対して適用する方法である。本明細書中では、この方法をTriangle−tail Algorithmと呼ぶ。まずメッシュの中から任意の要素、例えば解析精度を悪くするような要素を選択する。そして、選択された要素に含まれるすべての節点に対して、それぞれを中心とする局所領域の最適化を行う。このように、節点を選択するのではなく要素を選択するようにしたことで、例えばアスペクト比が大きい要素を直接選択すれば、その要素を中心としてカーネルを適用して最適化することが可能となる。 The third embodiment is a method of applying the kernel according to the present invention to nodes included in an element by selecting the element. In the present specification, this method is referred to as Triangle-tail Algorithm. First, an arbitrary element is selected from the mesh, for example, an element that deteriorates the analysis accuracy. Then, for all nodes included in the selected element, optimization of the local area centered on each node is performed. In this way, by selecting an element instead of selecting a node, for example, if an element with a large aspect ratio is directly selected, it is possible to optimize by applying a kernel around that element Become.
なお、Triangle−tail Algorithmは、全体的にメッシュに適用することも勿論可能であり、この場合、次に選択される要素は、無作為に選択されても良いし、Wave Algorithmのように、所定のルールに基づいて近傍の要素が選択されていっても良い。 Of course, the triangle-tail algorithm can be applied to the mesh as a whole. In this case, the element to be selected next may be selected at random, or may be a predetermined one like the wave algorithm. Neighboring elements may be selected based on this rule.
図7を用いてTriangle−tail Algorithmの一例を説明する。まず、図7に示すような、節点P1 0〜P3 0に示されるような、アスペクト比の高い要素を選択する。これらの節点P1 0〜P3 0をそれぞれ中心として、順番にカーネルを適用する。後はWave Algorithmと同様に、節点P1 1〜P5 1をそれぞれ中心として、順番にカーネルを適用していく。このように、最初に要素を選択し、これを中心として、順番に外側に広がるようにカーネルを適用するというルールに基づいて、節点を選択するようにする。 An example of the triangle-tail algorithm will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 7, as shown in the node P 1 0 ~P 3 0, selects the high aspect ratio elements. Around these nodal P 1 0 ~P 3 0 respectively, apply the kernel in order. Thereafter, similarly to the Wave Algorithm, the kernels are sequentially applied with the nodes P 1 1 to P 5 1 as the centers. In this way, an element is first selected, and a node is selected based on a rule that a kernel is applied so that the element is spread outward in order.
あるメッシュサンプルに対してTriangle−tail Algorithmを適用した結果を図8に示す。図8は、x軸がアスペクト比の値でありy軸が要素の個数である分布グラフである。図8(a)が初期状態のメッシュ及びその分布を示し、図8(b)が本実施例のTriangle−tail Algorithmの実行後のメッシュ及びその分布を示す。同図から分かるとおり、初期状態の分布が本実施例によりガウス分布になったことが分かる。 The result of applying Triangle-tail Algorithm to a certain mesh sample is shown in FIG. FIG. 8 is a distribution graph in which the x-axis is the aspect ratio value and the y-axis is the number of elements. FIG. 8A shows the mesh and its distribution in the initial state, and FIG. 8B shows the mesh and its distribution after execution of the triangle-tail algorithm of this embodiment. As can be seen from the figure, the distribution in the initial state is a Gaussian distribution according to this embodiment.
本発明のカーネルをメッシュの全体に渡って適用するこれらの3種類の例を同じメッシュサンプルに対して適用した結果を説明するための分布の比較図を図9に示す。単純に解析精度のみを向上させるのか、元の形状がなるべく変化しないようにしつつ解析精度を向上させるのか等、修正後のメッシュの使用目的に応じて、種々の方法を選択可能である。また、通常はGEAを用いるが、特に修正すべき箇所が明確になっている場合等にはWave Algorithmを用いる等、修正を行う方法に応じて種々の方法を選択可能である。 FIG. 9 shows a distribution comparison diagram for explaining the results of applying these three types of examples in which the kernel of the present invention is applied to the entire mesh to the same mesh sample. Various methods can be selected depending on the purpose of use of the corrected mesh, such as whether to improve only the analysis accuracy or to improve the analysis accuracy while preventing the original shape from changing as much as possible. In addition, GEA is usually used, but various methods can be selected depending on the correction method, such as using Wave Algorithm, especially when the location to be corrected is clear.
これまで説明したカーネルやそれをメッシュの全体的に適用する方法は、これらの処理を行わせるプログラムを作成することで、コンピュータに行わせることが可能である。 The above-described kernel and the method of applying it to the entire mesh can be executed by a computer by creating a program that performs these processes.
なお、本発明の準統計モデルによるメッシュ修正方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the mesh correction method using the quasi-statistical model of the present invention is not limited to the illustrated example described above, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
Claims (8)
(a)前記解析用メッシュの任意の節点を前記コンピュータが選択する節点選択過程と、
(b)前記コンピュータが、前記節点選択過程において選択された節点を中心としてその節点が含まれる複数の要素からなる局所領域を画定する局所領域画定過程と、
(c)前記コンピュータが、前記局所領域画定過程において画定された局所領域内の各要素の品質を評価するパラメータを、準統計モデルとしてそれぞれ演算する評価パラメータ演算過程と、
(d)前記コンピュータが、前記評価パラメータ演算過程において演算されたパラメータの分布が所定の分布となるように、前記選択された節点である各要素の頂点の座標をそれぞれ移動する頂点座標移動過程と、
(e)前記コンピュータが、前記頂点座標移動過程において移動した各頂点の座標を平均化することにより、前記局所領域の修正された新しい中心を決定する中心決定処理過程と
を含み、
前記評価パラメータ演算過程では、前記パラメータとして前記要素のアスペクト比を演算し、
前記頂点座標移動過程では、前記評価パラメータ演算過程において演算された個々のアスペクト比の値がガウス分布となるように、準統計モデルとして以下の式(1)から、新たなアスペクト比の値a* iを算出する、
但し、i=1,...,N、Dはアスペクト比の値aiの偏差値、Fiはメッシュのi番目の要素に割り当てられる擬似乱数、μは理想の値であり、平均値Mからのアスペクト比の値aiの統計的なパラメータである偏差値Dは、以下の式(2)で求められる
ことを特徴とする準統計モデルによるメッシュ修正方法。
(A) a node selection process in which the computer selects an arbitrary node of the analysis mesh ;
(B) a local region defining step in which the computer defines a local region including a plurality of elements including the node centered on the node selected in the node selecting step;
(C) an evaluation parameter calculation process in which the computer calculates, as a quasi-statistic model, a parameter for evaluating the quality of each element in the local area defined in the local area definition process;
(D) a vertex coordinate movement process in which the computer moves the coordinates of the vertices of each element that is the selected node so that the parameter distribution calculated in the evaluation parameter calculation process becomes a predetermined distribution; ,
(E) a center determination processing step in which the computer determines a corrected new center of the local region by averaging the coordinates of each vertex moved in the vertex coordinate movement step;
In the evaluation parameter calculation process, the aspect ratio of the element is calculated as the parameter,
In the vertex coordinate movement process, a new aspect ratio value a * is obtained from the following equation (1) as a quasi-statistical model so that the individual aspect ratio values calculated in the evaluation parameter calculation process have a Gaussian distribution . i is calculated,
However, i = 1,. . . , N and D are deviation values of the aspect ratio value a i , F i is a pseudorandom number assigned to the i-th element of the mesh, μ is an ideal value, and the aspect ratio value a i from the average value M The mesh correction method using the quasi-statistical model, wherein the deviation value D, which is a statistical parameter, is obtained by the following equation (2).
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