JP4635621B2 - 車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システム - Google Patents

Description

本発明は、構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、メッシュによって分割された構造解析モデルを自動的に作成する車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムに関するものである。

従来、下記特許文献１に示すように、構造解析対象物の図面に対応して任意の線要素を入力する入力手段と、線要素相互の交点を算出して交点データとする交点算出手段と、線要素に関して隣接する交点から線分データを算出し、線分データと交点データとからメッシュデータを生成するメッシュ生成部とを設け、上記入力手段を使用して任意に入力された線要素から交点や線分データを抽出してメッシュデータを生成することが行われている。

また、下記特許文献２では、複数の線の組み合わせにより形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、上記各線に対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて上記形状データを演算処理することにより複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置であって、上記形状データから複数の線が共有していない独立端点を検出し、この独立端点を有する独立線を延在方向に伸縮して他の線に当接状態にすることにより、上記ＣＡＤデータを構造解析モデル生成用のプログラムで演算処理可能なデータに変換する際に、当接状態にあるべき各線分の端点同士が離間する等の異常が生じた場合においても、これを自動的に修正して構造用解析モデルを適正に形成できるように構成されている。
特開平７−４４５２５号公報 特開２００４−１４５７１８号公報

上記特許文献１，２に開示されているように、ＣＡＤデータから読み出された交点データおよび線分データから構造解析用の形状データを抽出するとともに、この形状データに基づいて有限要素法等の数値解析に使用されるメッシュデータを自動的に作成するように構成した場合には、メッシュデータを形成するための形状データを、使用者がキーボード等を使用して手動操作で入力するものに比べ、車両用ボディーパネル等の構造解析に使用されるメッシュデータを容易に作成できるという利点がある。

しかし、多数の屈曲面が組み合わされた複雑な形状を有する車両用ボディーパネルを構造解析対象物とする場合には、そのＣＡＤデータに上記屈曲面の境界部を表す形状線等のデータが大量に含まれているため、上記ＣＡＤデータに基づいてメッシュデータを自動的に作成すると、様々な形状および大きさを有するメッシュが複雑に組み合わされた構造用解析モデルが形成されることになる。したがって、この構造用解析モデルに基づいて有限要素法等の数値解析を行う際に計算時間が長くなるとともに、正確な構造解析結果が得られない等の弊害がある。

上記弊害を防止して均一な形状および大きさを有するメッシュにより分割された構造解析用モデルを形成できるようにするため、ＣＡＤデータからメッシュ形成用として必要な形状線を残し、作業者の手動操作または構造解析モデル作成システムの自動操作により不必要な形状線を消去するように構成することも考えられる。しかし、このように構成した場合には、上記ＣＡＤデータに基づいてメッシュ形成用に必要な形状線であるか否かを正確に判別することが困難であり、メッシュ形成用に必要とされる形状線が誤って消去されたり、不必要な形状線が残されたりする等の問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、略均一な形状および大きさを有するメッシュによって分割された構造解析モデルを自動的かつ正確に作成することが可能な車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムを提供することを目的としている。

請求項１に係る発明は、構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、メッシュによって分割された構造解析モデルを自動的に作成する車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムであって、上記ＣＡＤデータに基づいて複数の細幅部が少なくともその幅方向に連続した細幅部連続面を検出する連続面検出手段と、上記細幅部連続面内において細幅部の長手方向に延びる区画線を検出してそのデータを消去する区画線消去手段と、上記細幅部の区画線が消去されることにより残された細幅部連続面の形状データを記憶する形状データ記憶手段と、この形状データ記憶手段に記憶された細幅部連続面の形状データに基づいて細幅部連続面を分割するメッシュデータを作成するメッシュデータ作成手段とを備えたものである。

請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムにおいて、上記連続面検出手段により複数の細幅部がその幅方向および長手方向にそれぞれ連続していることが検出された場合に、上記区画線消去手段により細幅部の長手方向に連続して延びる区画線を検出し、そのデータを一括して消去するものである。

請求項３に係る発明は、上記請求項１または２に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムにおいて、上記区画線消去手段により、細幅部の幅寸法が予め設定された基準値未満であるか否かを判定して基準値未満であることが確認された場合に、細幅部の長手方向に延びる区画線を検出してそのデータを消去するように構成したものである。

請求項４に係る発明は、上記請求項３に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムにおいて、上記区画線消去手段により区画線のデータを消去するか否かの判定基準となる細幅部の幅寸法を、上記メッシュデータ作成手段により作成されるメッシュの標準サイズに対応した値に設定したものである。

請求項１に係る発明によれば、多数の屈曲面等が組み合わされた複雑な形状を有する車両用ボディーパネルのＣＡＤデータに基づき、複数の細幅部がその幅方向に連続した細幅部連続面が上記連続面検出手段により検出された場合に、上記細幅部連続面内において細幅部の長手方向に延びる区画線を検出してそのデータを消去するように構成したため、細幅部連続面内に上記区画線が残されることに起因して、標準サイズのメッシュに比べて著しく小さいメッシュにより上記細幅部連続面が分割されるという事態の発生を防止し、所定サイズのメッシュにより上記細幅部連続面が分割された構造解析モデルを自動的かつ適正に作成できるという利点がある。

請求項２に係る発明によれば、連続面検出手段により複数の細幅部がその幅方向および長手方向にそれぞれ連続していることが検出された場合に、上記区画線消去手段により上記細幅部連続面内において細幅部の長手方向に連続して延びる区画線が検出され、そのデータが一括して消去されるため、上記細幅部の幅方向および長手方向に連続したメッシュにより上記細幅部連続面を均一に分割できるという利点がある。

請求項３に係る発明によれば、区画線消去手段により細幅部の幅寸法が予め設定された基準値未満であることが確認された場合に、上記細幅部連続面内において細幅部の長手方向に延びる区画線が検出されてそのデータが消去されるため、消去する必要のない形状線のデータが消去されるのを防止できるという利点がある。

請求項４に係る発明によれば、上記区画線のデータを消去するか否かの判定基準となる細幅部の幅寸法を、上記メッシュ作成手段により作成されるメッシュの標準サイズに対応した値に設定した場合には、上記細幅部の幅寸法が、標準サイズに対応した値に設定された基準値未満であるか否かを判定することにより、消去する必要のない形状線のデータが消去されるのを防止しつつ、標準メッシュにより上記細幅部連続面が分割された構造解析モデルを自動的かつ適正に作成できるという利点がある。

図１は、本発明に係る車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムの実施形態を示すブロック図である。この車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムは、ＣＡＤ装置１から入力されたＣＡＤデータに基づいてメッシュにより分割された構造解析モデルを自動的に作成するための制御ユニット２と、この制御ユニット２に所定の指令信号を入力するキーボート３およびマウス４等からなる入力手段と、上記制御ユニット２から出力された画像情報等を表示するＣＲＴ５またはこの画像情報等を印刷するプリンタ６等からなる出力手段とを有している。

上記ＣＡＤ装置１から制御ユニット２に入力された構造解析対象物、つまり多数の屈曲面等が組み合わされた複雑な形状を有する車両用ボディーパネルのＣＡＤデータに基づき、制御ユニット２により作成された構造解析モデルのメッシュデータは、構造解析装置７に入力され、この構造解析装置７において有限要素法等を使用した車両用ボディーパネルの構造解析が実行されるようになっている。また、上記キーボート３およびマウス４等からなる入力手段は、メッシュデータを作成する際に標準となるメッシュの形状およびサイズを指定するための指定信号等を入力する機能と、上記データ作成用の制御ユニット２においてＣＡＤデータを加工することにより得られたメッシュデータ作成用の形状線を修正するための修正信号等を入力する機能とを有している。

上記制御ユニット２には、ＣＡＤ装置１から入力されたＣＡＤデータを記憶するＣＡＤデータ記憶手段８と、このＣＡＤデータ記憶手段８に記憶されたＣＡＤデータから複数の細幅部が少なくともその幅方向に連続した細幅部連続面を検出する連続面検出手段９と、上記細幅部連続面内において細幅部の長手方向に延びる区画線を検出してそのデータを消去する区画線消去手段１０と、上記細幅部の区画線が消去されることにより残された細幅部連続面の形状データを記憶する形状データ記憶手段１１と、この形状データ記憶手段１１に記憶された形状データに基づいて細幅部連続面を分割するメッシュデータを作成するメッシュデータ作成手段１２とが設けられている。

上記連続面検出手段９は、ＣＡＤデータ記憶手段８に記憶されたＣＡＤデータから抽出された各種の形状線に基づき、例えば図２および図３に示すように、長手方向の寸法Ａに比べて幅寸法Ｂが短い値に設定された長方形状の細幅部１３が少なくともその幅方向（図の上下方向）に連続していることが、上記細幅部１３を区画する長手方向の区画線Ｌ１〜Ｌ３等のデータにより確認された場合に、上下一対の区画線Ｌ１，Ｌ３により区画された細幅部連続面１４が構造解析対象物内に存在していると判断するように構成されている。

上記区画線消去手段１０は、細幅部連続面１４を構成する細幅部１３の幅寸法Ｂが、上記キーボード３等からなる入力手段により指定された標準サイズのメッシュ寸法に対応した値に予め設定された基準値未満である場合に、細幅部連続面１４内において細幅部１３の長手方向に延びる区画線Ｌ２を検出し、そのデータを消去するように構成されている。例えば、１０ｍｍの辺長さを有するメッシュが標準メッシュとして指定されるとともに、その辺長さの７０％である７ｍｍ程度に上記基準値が設定された場合において、幅方向に連続する上記細幅部１３の一方または両方の幅寸法Ｂが７ｍｍ未満であることが上記区画線消去手段１０において確認された場合に、細幅部連続面１４の上辺部および下辺部を構成する区画線Ｌ１，Ｌ３の間において上方の細幅部１３と、下方の細幅部１３との間に配設された区画線Ｌ２が検出され、そのデータが消去されるようになっている。

また、上記区画線消去手段１０は、長方形状の細幅部１３がその幅方向および長手方向にそれぞれ連続し幅方向に連続し、かつ上記細幅部１３の幅寸法Ｂが７ｍｍ未満であることが、上記細幅部１３を区画する長手方向の区画線Ｌ１〜Ｌ３および幅方向の区画線Ｗ１〜Ｗ５等のデータにより確認された場合に、細幅部１３の長手方向に連続して延びる区画線Ｌ２を検出し、そのデータを一括して消去するように構成されている。

上記のように細幅部連続面１４内において細幅部１３の長手方向に延びる区画線Ｌ２のデータが消去されることにより、上記形状データ記憶手段１１には、原則として細幅部連続面１４の上辺部および下辺部を構成する区画線Ｌ１，Ｌ３と、細幅部１３を区画する幅方向の区画線Ｗ１〜Ｗ５のデータとが記憶されることになる。

上記メッシュデータ作成手段１２は、形状データ記憶手段１１に記憶された形状データ、つまり上記細幅部連続面１４の上辺部および下辺部を構成する区画線Ｌ１，Ｌ３と、細幅部１３を区画する幅方向の区画線Ｗ１〜Ｗ５のデータ等に基づき、これらの区画線Ｌ１，Ｌ３および区画線Ｗ１〜Ｗ５により区画された細幅部連続面１４を、入力手段により予め指定された標準形状およびサイズに対応したメッシュにより分割するためのメッシュデータを作成し、このメッシュデータを構造解析装置７に入力するように構成されている。

上記制御ユニット２による制御動作を、図３を参照しつつ図４に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、まず上記ＣＡＤデータ記憶手段８に記憶されたＣＡＤデータから複数の細幅部１３が少なくともその幅方向に連続する細幅部連続面１４の存在を上記連続面検出手段９により検出するとともに（ステップＳ１）、この細幅部連続面１４を構成する細幅部１３の幅寸法Ｂが予め設定された基準値Ｋ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて細幅部１３の幅寸法Ｂが基準値Ｋ未満であることが確認された場合には、上記細幅部連続面１４内において細幅部１３の長手方向に延びる区画線Ｌ２を検出した後（ステップＳ３）、この区画線Ｌ２のデータを区画線消去手段１０によって消去する（ステップＳ４）。この際、上記連続面検出手段９により複数の細幅部１３がその幅方向および長手方向にそれぞれ連続していることが検出された場合には、上記細幅部１３の長手方向に連続して延びる区画線Ｌ２のデータを一括して消去する。

次いで、上記区画線Ｌ２が消去されることにより残された細幅部連続面１４の形状データ、つまり細幅部連続面１４の上辺部および下辺部を構成する区画線Ｌ１，Ｌ３と、細幅部１３を区画する幅方向の区画線Ｗ１〜Ｗ５のデータとを形状データ記憶手段１１に入力して記憶させた後（ステップＳ５）、ＣＲＴ５等による形状線の表示と、入力手段による形状線のデータ修正とを実行する（ステップＳ６）。

実際には、上記ステップＳ１〜Ｓ５の制御動作を繰り返すことにより、構造解析対象物内に存在する細幅部連続面の検出と、形状線データの消去および記憶操作が全て終了した後にステップＳ６に移行することにより、上記形状データ記憶手段１１に記憶された区画線Ｌ１，Ｌ３および区画線Ｗ１〜Ｗ５のデータをＣＲＴ５に出力し、上記区画線Ｌ１，Ｌ３および区画線Ｗ１〜Ｗ５等により構成された細幅部連続面１４の画像を表示させるとともに、この画像情報に基づいて入力手段を用いた手動操作によって不必要な形状線を消去し、あるいは必要な形状線を追加する修正を必要に応じて実行する。

また、上記形状データ記憶手段１１に記憶された区画線Ｌ１，Ｌ３および区画線Ｗ１〜Ｗ５のデータに基づいて細幅部連続面１４を分割するメッシュデータをメッシュデータ作成手段１２において自動的に作成するとともに、このメッシュデータを構造解析装置７に出力した後に（ステップＳ７）、制御動作を終了する。なお、上記ステップＳ２でＮＯと判定され、細幅部１３の幅寸法Ｂが基準値Ｋ以上であることが確認された場合には、上記境界線消去手段１０による区画線Ｌ２のデータ消去を実行することなく上記ステップＳ５に移行し、細幅部連続面１４を構成する全ての形状データを形状データ記憶手段１１に入力して記憶させる。

上記のようにＣＡＤデータ記憶手段８に記憶されたＣＡＤデータに基づいて複数の細幅部１３の少なくともその長手方向に連続して延びる細幅部連続面１４を検出する連続面検出手段９と、上記細幅部連続面１４内において細幅部１３の長手方向に延びる区画線Ｌ２を検出してそのデータを消去する区画線消去手段１０と、上記細幅部１３の区画線２が消去されることにより残された細幅部連続面１４の形状データを記憶する形状データ記憶手段１１と、この形状データ記憶手段１１に記憶された形状線のデータに基づいて細幅部連続面１４を分割するメッシュデータを作成するメッシュデータ作成手段１２とを設けたため、上記車両用ボディーパネルからなる構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、略均一な形状および大きさを有するメッシュによって分割された構造解析モデルを自動的かつ正確に作成することができる。

すなわち、多数の屈曲面等が組み合わされた複雑な形状を有する上記車両用ボディーパネルを構成する各種の形状線に基づき、例えば図３に示すように、長方形状の細幅部１３が少なくともその幅方向（図の上下方向）に連続していることが上記連続面検出手段９により検出された場合には、細幅部連続面１４の上辺部および下辺部を構成する区画線Ｌ１，Ｌ３の間において上方の細幅部１３と下方の細幅部１３との間に配設された区画線Ｌ２を検出して、そのデータを消去するように構成したため、上記細幅部連続面１４の輪郭線となる区画線Ｌ１，Ｌ３および幅方向の区画線Ｗ１〜Ｗ５のデータだけが形状データ記憶手段１１に記憶されることになる。

このため、図５（ａ）に示すように、上記細幅部連続面１４内において細幅部１３の長手方向に延びる区画線Ｌ２が残されることに起因して、長方形のメッシュＭ１により細幅部連続面１４が区画されるという事態の発生を防止し、図５（ｂ）に示すように、標準形状である正方形のメッシュＭにより適正に分割された構造解析モデルを自動的かつ適正に作成することができる。したがって、上記構造解析モデルに応じて有限要素法等の数値解析を行う際の計算時間を効果的に短縮するとともに、正確な構造解析結果が得られるという利点がある。

また、上記実施形態では、連続面検出手段９により複数の細幅部１３がその幅方向および長手方向にそれぞれ連続していることが検出された場合に、上記区画線消去手段１０により上記細幅部連続面１４内において細幅部１３の長手方向に連続して延びる区画線Ｌ２を検出し、そのデータを一括して消去するように構成したため、上記細幅部１の幅方向および長手方向に連続したメッシュにより上記細幅部連続面１４を均一に分割できるという利点がある。

すなわち、図６（ａ）に示すように、上記細幅部連続面１４内において複数の細幅部１３がその幅方向および長手方向にそれぞれ連続している場合において、各細幅部１３毎にその長手方向に連続して延びる区画線Ｌ２が検出されてそのデータが個別に消去されることにより、細幅部連続面１４が区画線でジグザク状に区画されるという事態が生じると、上記細幅部連続面１４が、千鳥状に配列されたメッシュＭ２により分割されることが避けられない。

これに対して上記細幅部連続面１４内で細幅部１３の長手方向に連続して延びる区画線のうち、消去すべき特定の区画線Ｌ２を検出し、そのデータを一括して消去するように構成した場合には、細幅部連続面１４が区画線でジグザク状に区画されるという事態の発生を防止し、図６（ｂ）に示すように、直列に配列された標準メッシュＭ等により細幅部連続面１４が均一に分割された構造解析モデルを自動的かつ適正に作成することができる。したがって、上記構造解析モデルに応じて有限要素法等の数値解析を行う際の計算時間が効果的に短縮されるとともに、正確な構造解析結果が得られるという利点がある。

なお、上記細幅部連続面１４内に細幅部１３がその幅方向に多数連続して配列されている場合には、必ずしも上記細幅部連続面１４内において細幅部１３の長手方向に延びる全ての区画線を検出してその全データを消去する必要はなく、消去すべき区画線を標準メッシュのサイズに応じて選択的に消去することにより、標準メッシュＭにより上記細幅部連続面１４を均一に分割することが可能である。

また、上記実施形態では、区画線消去手段１０により細幅部１３の幅寸法Ｂが予め設定された基準値Ｋ未満であるか否かを判定して基準値Ｋ未満であることが確認された場合に、上記細幅部連続面１４内において細幅部１３の長手方向に延びる区画線Ｌ２を検出してそのデータを消去するように構成したため消去する必要のない区画線Ｌ２のデータが消去されるのを防止できるという利点がある。すなわち、上記細幅部１３の幅寸法Ｂが充分に大きいために、上記細幅部連続面１４内において区画線Ｌ２が存在していても、所定サイズのメッシュにより細幅部連続面１４を適正に分割することが可能な場合には、上記区画線Ｌ２を残すことにより、不必要なデータ消去が行われるのを防止することができる。

特に、上記実施形態に示すように、上記区画線Ｌ２のデータを消去するか否かの判定基準となる細幅部１３の幅寸法Ｂを、上記キーボート３およびマウス４等からなる入力手段により指定されたメッシュの標準サイズに対応した値、例えば標準サイズの７０％に設定した場合には、上記細幅部１３の幅寸法Ｂが、メッシュ作成手段１２により作成されるメッシュの標準サイズに対応した値に設定された基準値Ｋ未満であるか否かを判定することにより、消去する必要のない区画線Ｌ２のデータが消去されるのを防止しつつ、標準メッシュＭにより上記細幅部連続面１４が分割された構造解析モデルを自動的かつ適正に作成できるという利点がある。

本発明に係る車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムの実施形態を示すブロック図である。 細幅部連続面の具体的構成を示す斜視図である。 細幅部連続面を構成する形状線の具体例を示す説明図である。 構造解析モデルを作成する制御動作の一例を示すフローチャートである。 構造解析モデルの具体例を示す説明図である。 構造解析モデルの他の具体例を示す説明図である。

符号の説明

８ ＣＡＤデータ記憶手段
９ 連続面検出手段
１０ 区画線消去手段
１１ 形状データ記憶手段
１２ メッシュデータ作成手段

Claims (4)

1. 構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、メッシュによって分割された構造解析モデルを自動的に作成する車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムであって、上記ＣＡＤデータに基づいて複数の細幅部が少なくともその幅方向に連続した細幅部連続面を検出する連続面検出手段と、上記細幅部連続面内において細幅部の長手方向に延びる区画線を検出してそのデータを消去する区画線消去手段と、上記細幅部の区画線が消去されることにより残された細幅部連続面の形状データを記憶する形状データ記憶手段と、この形状データ記憶手段に記憶された細幅部連続面の形状データに基づいて細幅部連続面を分割するメッシュデータを作成するメッシュデータ作成手段とを備えたことを特徴とする車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システム。
2. 上記連続面検出手段により複数の細幅部がその幅方向および長手方向にそれぞれ連続していることが検出された場合に、上記区画線消去手段により細幅部の長手方向に連続して延びる区画線を検出し、そのデータを一括して消去することを特徴とする請求項１に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システム。
3. 上記区画線消去手段は、細幅部の幅寸法が予め設定された基準値未満であるか否かを判定して基準値未満であることが確認された場合に、細幅部の長手方向に延びる区画線を検出してそのデータを消去することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システム。
4. 上記区画線消去手段は、区画線のデータを消去するか否かの判定基準となる細幅部の幅寸法を、上記メッシュデータ作成手段により作成されるメッシュの標準サイズに対応した値に設定したことを特徴とする請求項３に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システム。

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