JP4691863B2 - Structure shape morphing method, computer program thereof, and computer-readable storage medium - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CAD/CAEソフトウエアを利用したデジタル・エンジニアリングの分野に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、コンピュータを利用した画像処理の分野においては、元画像に表された対象物の形状を、コンピュータを利用して他の形状に変形する、所謂モーフィング( Morphing )技術が提案されている。
【0003】
従来から行われているモーフィング処理では、一般に、異なる複数の画像(主に実写によるデジタル画像情報に基づく画像)において対応する領域がオペレータによって設定されると、コンピュータは、設定された個々の領域の情報に基づいて、中割り補間( interporation )処理を行なう。中割り補間処理では、設定された領域内に存在する対象物の位置、形状、並びに色等の各種情報が当該複数の画像情報間において滑らかに変化するような中間値が生成される。そして、当該複数の画像情報に基づいてコンピュータが画像を再生表示するに際して、係る中間値が参照されることにより、表示画面を構成する画素の移動、画素の表示色の変化等が実現する。これにより、形状変形に利用可能なパラメータが本来は存在しない実写による複数のデジタル画像情報を利用した画像の再生表示に際して、変形対象物の連続的な形状変化を可能としている。
【0004】
また、近年においては、このようなモーフィング技術の一例として、特開平9−106453号には、格子状に複数のブロックに分割された変形対象の元画像に、コンピュータに対してオペレータが対話形式で変形範囲を指定すると、その変形範囲内にある格子点が所定の移動規則に従って移動することにより、係る複数のブロックの少なくとも一部が変形を起こし、これにより、元画像に表された対象物の形状が変形する技術が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によれば、オペレータは、元画像に表された対象物の変形指示を容易に行なうことができる。しかしながら、上述した従来のモーフィング技術は、実写によるデジタル画像データに表された画像を前提としているため、上記従来技術においても、2次元座標系(X−Y)で表される平面形状の変形処理を対象としており、3次元形状への適用や応用については述べられていない。
【0006】
また、所謂コンピュータ・グラフィック(CG)を利用して作成されたアニメーション画像等の変形は、その画像情報を構成するデータ構造に本来含まれるパラメータを表示に際して連続的に変更することにより、上述した実写によるデジタル画像データによるモーフィングと比較して実現が容易であることが知られている。
【0007】
これに対して、CAD(Computer aided Design)/CAE(Computer aided Engineering)用の汎用ソフトウエアを利用して、車両メーカ等における設計業務において生成されたソリッドモデル、サーフェスモデル等の3次元形状情報は、膨大な座標値や各種の属性情報等を含む複雑なデータ構造であり、且つそのデータ構造はサプライヤ(ソフトウエア・ベンダー)によって大きく異なるため、上述したような対象物の元の形状から変形形状を生成・表示する試みはなされていない。
【0008】
しかしながら、車両メーカ等における設計業務においては、CADソフトウエアを利用して生成された構造体の3次元形状情報を、コンピュータによって擬似的に解析するCAEソフトウエアが普及しており、その中でも、有限要素法(FEM)に基づく解析手法は広く普及している。
【0009】
FEMに基づく解析手法において、ユーザは、まず、プリプロセッサを利用して、3次元形状情報によって表された解析対象の構造体をメッシュ状に分割し、次に、その構造体のメッシュに対して、拘束条件、応力等の所定項目の境界条件等の属性情報を設定する等の前準備を行なう必要がある。この前準備は、FEM用のゾルバを利用して実際に行われる解析処理の精度や処理時間に大きな影響を与える。このため、解析処理に先立って最適な設定を行なうことは、限られた開発期間を有効に利用して短期間で新型車両を開発しなければならない設計部門のユーザにとって、かなりの作業負担となっている。
【0010】
しかしながら、上記のような開発状況下において、設計部門が開発すべき新型車両は、既存車両( existing vehicle )に基づく派生車両( derived vehicle )である場合も多い。この場合、その既存車両の開発時において、ゾルバを利用した解析処理の前準備として用意されたデータ群(データセット:後述する実施形態におけるFEMモデルに相当)は、企業内のデータベースに既に存在しているので、係るデータ群は、派生車両等の新型車両の開発時に、資産として有効活用されるべきである。
【0011】
本願発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、プロトタイプ構造体のFEMモデルを利用して解析対象構造体のFEMモデルを取得するに際して、非現実的な変形形状が算出されることを未然に且つ容易に防止することが可能な構造体形状のモーフィング方法及びそのコンピュータ・プログラム、並びにコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る構造体形状のモーフィング方法は、以下の構成を特徴とする。
【0013】
即ち、少なくとも操作部及び記憶部を有するコンピュータを利用した構造体形状のモーフィング方法であって、前記記憶部には、解析対象構造体(例えば、既存車両から派生した派生車両のボディ構造体)の少なくとも外形形状情報と、有限要素法(FEM)に基づく解析用ゾルバのプリプロセッサを利用して予め生成されたところの、プロトタイプ構造体(例えば、既存車両のボディ構造体)の外形形状を表わす3次元のメッシュモデル及びそのメッシュモデルに関連付けされた付属情報(例えば境界条件、拘束条件、並びに材料等を表わす属性情報)を含むFEMモデル(図12)とが予め記憶されており、前記コンピュータが、前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から前記解析対象構造体の外形形状情報と、前記プロトタイプ構造体のFEMモデルとを入手すると共に、前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から入手したその解析対象構造体の外形形状情報及び該プロトタイプ構造体のメッシュモデルに対して、前記プロトタイプ構造体から前記解析対象構造体への形状変更に際しての第1の制約条件を、第1の視点において設定すると共に、その第1の視点とは異なる第2の視点において、前記操作部が操作されることに応じて、該形状変更に際しての第2の制約条件を設定する準備工程と、
前記コンピュータが、前記準備工程で設定した第1及び第2の制約条件に基づいて、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させることにより、そのメッシュモデルを前記解析対象構造体の外形形状に変更すると共に、その移動に応じて、前記記憶部から入手した付属情報及びその関連付け状態を、変形後のメッシュモデルに対して再定義することにより、前記解析対象構造体についてのFEMモデル(図23)を算出するモーフィング工程と、を有することを特徴とする。
【0014】
また、例えば、前記モーフィング工程において、前記コンピュータが、前記第2の視点において設定た前記第2の制約条件、前記第1の視点において設定た前記複数の基準点及び前記第1の制約条件の適用範囲より狭い範囲に対して反映、且つ前記第1の視点における前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルにおいて、長手方向に延びる部位の断面形状に対して、例えば図10に示す設定画面を利用して設定、係る第2の制約条件、前記第1の制約条件より優先して反映するのが好適である。
【0015】
好適な実施形態において、前記準備工程において前記コンピュータが設定る前記第1の制約条件には、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させるのに際して、その移動量を規制するための、重み付けを決定するためのパラメータが含まれており、そのパラメータは、前記プロトタイプ構造体のFEMモデルに関連付けされると良い。
【0016】
ここで、上記の重み付けを決定するためのパラメータは、後述する実施形態において、図7乃至図9に示す設定画面を利用してユーザが設定される。
【0017】
また、例えば、前記準備工程において前記コンピュータが設定る前記第1の制約条件には、更に、前記記憶部から入手した前記解析対象構造体の外形形状情報と、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルとの対応する位置に、自動または前記操作部が操作されることに応じて設定た複数の基準点が含まれており、前記モーフィング工程では、前記コンピュータが、前記複数の基準点の対応関係に基づいて、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点の移動、その移動量、前記パラメータによって決定された重み付けと、前記第2の制約条件とに従って規制ると良い。
【0018】
この場合、例えば前記モーフィング工程は、前記コンピュータが、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルに設定た複数の基準点に従って、それら基準点を少なくとも1つ頂点として含む複数の第1六面体を設定すると共に、前記記憶部から入手した前記解析対象構造体の外形形状情報に設定た複数の基準点に従って、前記第1六面体に対応するところの、該基準点を少なくとも1つ頂点として含む複数の第2六面体を設定する六面体設定工程と、前記コンピュータが、前記複数の第1及び第2六面体のうち、互いに対応する第1六面体と第2六面体との形状の差異に従って、前記重み付け及び第2の制約条件を反映した状態で、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させることにより、そのメッシュモデルを前記解析対象構造体の外形形状に変更すると共に、その移動に応じて、前記記憶部から入手した付属情報及びその関連付け状態を、変形後のメッシュモデルに対して再定義することにより、前記解析対象構造体についてのFEMモデルを算出するFEMモデル演算工程と、を含むと良い。
【0019】
ここで、前記複数の基準点は、後述する実施形態(ボックスに基づくモーフィング処理)において、図14に示す第1FEM基準点、図15に示す第1CAD基準点、図16に示す第1及び第2FEM基準点、図17に示す第1及び第2CAD基準点に相当する。
【0020】
また、例えば前記モーフィング工程は、前記コンピュータが、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルに設定た複数の基準点に従って、それら基準点をライン上に含む第1フィーチャーラインを設定すると共に、前記記憶部から入手した前記解析対象構造体の外形形状情報に設定された複数の基準点に従って、前記第1フィーチャーラインに対応するところの、該基準点をライン上に含む第2フィーチャーラインを設定するフィーチャーライン設定工程と、前記コンピュータが、前記第1フィーチャーラインと、前記第2フィーチャーラインとの形状の差異に従って、前記重み付け及び前記第2の制約条件を反映した状態で、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させることにより、そのメッシュモデルを前記解析対象構造体の外形形状に変更すると共に、その移動に応じて、前記記憶部から入手した付属情報及びその関連付け状態を、変形後のメッシュモデルに対して再定義することにより、前記解析対象構造体についてのFEMモデルを算出するFEMモデル演算工程と、を含むと良い。
【0021】
ここで、前記準備工程にて設定される複数の基準点は、後述する実施形態(フィーチャーラインに基づくモーフィング処理)において、図14に示す第1FEM基準点、図15に示す第1CAD基準点、図24に示す第1及び第3FEM基準点、同じく図24に示す第1及び第3CAD基準点に相当する。
【0022】
尚、同目的は、上記の各構成の構造体形状のモーフィング方法に対応する情報処理装置によっても達成される。
【0023】
また、同目的は、上記の各構成の構造体形状のモーフィング方法及び情報処理装置を、コンピュータによって実現するプログラムコード、及びそのプログラムコードが格納されている、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体によっても達成される。すなわち、同目的は、構造体形状のモーフィングを、コンピュータによって実現するためのコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータは、少なくとも操作部及び記憶部を有し、前記記憶部には、解析対象構造体の少なくとも外形形状情報と、有限要素法(FEM)に基づく解析用ゾルバのプリプロセッサを利用して予め生成されたところの、プロトタイプ構造体の外形形状を表わす3次元のメッシュモデル及びそのメッシュモデルに関連付けされた付属情報を含むFEMモデルとが予め記憶されており、前記コンピュータに、前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から前記解析対象構造体の外形形状情報と、前記プロトタイプ構造体のFEMモデルとを入手すると共に、前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から入手したその解析対象構造体の外形形状情報及び該プロトタイプ構造体のメッシュモデルに対して、前記プロトタイプ構造体から前記解析対象構造体への形状変更に際しての第1の制約条件を、第1の視点において設定すると共に、その第1の視点とは異なる第2の視点において、前記操作部が操作されることに応じて、該形状変更に際しての第2の制約条件を設定する準備工程と、前記準備工程で設定した第1及び第2の制約条件に基づいて、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させることにより、そのメッシュモデルを前記解析対象構造体の外形形状に変更すると共に、その移動に応じて、前記記憶部から入手した付属情報及びその関連付け状態を、変形後のメッシュモデルに対して再定義することにより、前記解析対象構造体についてのFEMモデルを算出するモーフィング工程と、を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム、及び、このコンピュータ・プログラムのプログラムコードが格納されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体によって達成される
【0024】
【発明の効果】
上記の本発明によれば、プロトタイプ構造体のFEMモデルを利用して解析対象構造体のFEMモデルを取得するに際して、非現実的な変形形状が算出されることを未然に且つ容易に防止することが可能な構造体形状のモーフィング方法及びそのコンピュータ・プログラム、並びにコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の提供が実現する。
【0025】
即ち、請求項1の発明によれば、プロトタイプ構造体のFEMモデルから解析対象構造体のFEMモデルへのモーフィングに際して、第1の制約条件(重み付けを決定するためのパラメータ(請求項6)及び対応する複数の基準点(請求項7))と、第1の制約条件の適用範囲より狭い範囲に対して反映される第2の制約条件(請求項2)とが反映される。これにより、解析対象構造体の一部分ではあっても、非現実的な変形形状が算出されることを未然に且つ容易に防止することができる。
【0026】
また、請求項3の発明によれば、第1の視点におけるプロトタイプ構造体のメッシュモデルではユーザが判断し難い長手方向に延びる部位(特にその部位の断面形状:請求項4)に対して、第2の制約条件を容易に設定することができるので、非現実的な変形形状が算出されることをより効率良く防止することができる。
【0027】
また、請求項5の発明によれば、モーフィングに際して、第2の制約条件が第1の制約条件より優先して反映されるので、より現実的な変形形状を算出することができる。
【0028】
また、請求項8の発明によれば、モーフィングに際して、プロトタイプ構造体に対して設定された複数の第1六面体と、解析対象構造体に対して設定された複数の第2六面体とにより、対応するそれら六面体毎に、形状の違いが正確に反映されたモーフィングが行われるため、プロトタイプ構造体との形状の違いが忠実に反映された解析対象構造体のFEMモデルを取得することができる。
【0029】
また、請求項9の発明によれば、モーフィングに際して、プロトタイプ構造体に対して設定された第1フィーチャーラインと、解析対象構造体に対して設定された第2フィーチャーラインとにより、車両全体のデザインを特徴付ける形状を崩すことなく、それらフィーチャーラインによって表される2種類の構造体の形状の違いが正確に反映されたモーフィングが行われるため、プロトタイプ構造体との形状の違いが忠実に反映された解析対象構造体のFEMモデルを取得することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、代表的な車両( vehicle )である自動車のボディ構造体に適用した一実施形態として、図面を参照して詳細に説明する。
【0031】
[ システム構成 ]図1は、本実施形態に適用可能なコンピュータ・システムの構成を例示する図である。
【0032】
同図において、複数のユーザ端末1とホストコンピュータ2とは、通信ネットワーク6を介して双方向通信可能に接続されることにより、一般的なサーバ・クライアント環境を構成している。本実施形態において、個々のユーザ端末1(操作部)、ホストコンピュータ2、並びに通信ネットワーク6には、一般的なコンピュータ及びネットワーク・システムを採用することができるので、その詳細な装置構成についての説明は省略する。
【0033】
FEMモデルデータベース3(記憶部)には、本実施形態において以下に説明する処理システムの運用開始に先立って、少なくとも複数種類の既存車両についてのFEMモデルが格納されており、係る処理システムの機能により、新たに生成された新型車両(既存車両から派生した派生車両を含む:以下、単に「新型車両」と総称する)のFEMモデルを格納することができる。
【0034】
個々の既存車両のFEMモデルは、例えば、車両メーカの設計部門の担当者が、以前の開発・設計業務において、FEM(有限要素法)用の一般的なプリプロセッサを利用して生成したデータセット(データファイル)であるが、本実施形態において後述する新型車両のFEMモデル生成処理の機能により、新たに、重み付けを決定するためのパラメータ等が関連付けされた状態で記憶される(尚、FEMモデルの詳細については後述する)。
【0035】
CADモデルデータベース4(記憶部)には、例えば、車両メーカの設計部門の担当者が、今回の開発・設計業務において、一般的なCADソフトウエアを利用して生成したところの、新型車両についてのソリッドモデル、サーフェスモデル等の3次元形状情報が予め格納されている。
【0036】
プログラムデータベース5(記憶部)には、ユーザ端末1との通信機能、上記各データベースの管理プログラム、並びに本実施形態に係る新型車両のFEMモデル生成処理の機能を実現するためのソフトウエア・プログラム等が格納されている。
【0037】
ホストコンピュータ2は、FEMモデルデータベース3、CADモデルデータベース4、並びにプログラムデータベース5にアクセス可能に接続されており、ユーザ端末1のログイン時に、アプリケーション・サーバコンピュータとして機能する。
【0038】
尚、上述したシステム構成は、説明の便宜上のものであって、上記各データベースは、単一の大規模データベースであっても、或いは、通信ネットワーク6に個別に接続されているような構成であっても良い。また、ユーザ端末1とホストコンピュータ2とによって構成されるサーバ・クライアント環境ではなく、マンマシン・インタフェースを有する1台のコンピュータとデータベースとによって構成される環境であっても良い。
【0039】
以下、本実施形態に係る新型車両のFEMモデル生成処理の機能により、既存車両のボディ構造体(プロトタイプ構造体)のFEMモデル(図12)と、新型車両のCADモデル(図13)とを利用して、FEMに基づく各種解析処理用のゾルバに設定可能な、新型車両のボディ構造体(解析対象構造体)のFEMモデル(図23)を入手する手順について説明する。
【0040】
<既存車両のFEMモデル>まず、FEMモデルについて、図12を参照して説明する。図12は、本実施形態における既存車両のFEMモデルを例示する図である。
【0041】
本実施形態において、FEMモデルとは、強度解析、熱解析、機構解析、振動解析等のFEM解析処理のゾルバにて解析を施す準備が完了した状態の一般的なデータ群(データセット)であり、FEMモデルデータベース3に予め格納されている。
【0042】
また、FEMモデルのデータセット(以下、単に「FEMモデル」と称する)には、3次元の車両形状情報としてメッシュ形状が含まれ、この情報には、境界条件、拘束条件、材料等の属性情報等の所定の付属情報が定義付け(関連付け)されている。
【0043】
ここで、車両形状情報は、図12に例示するプロトタイプ(既存車両)のFEMモデルのように、3次元(例えば四面体、六面体)の複数の立体要素(ソリッドメッシュ)によって構成されるメッシュモデルを含み、そのメッシュの粗さ(メッシュサイズ)は、車両形状の部位に応じて適宜異なる。
【0044】
FEMモデルにおいて、車両形状の幾何学的な精度は、3次元座標空間において、その車両形状を構成する複数の節点( node )の座標値によって決定される。ここで、節点とは、FEMモデルのメッシュ形状(車両形状)を構成する個々のソリッドメッシュの頂点をなす格子点( node )である。
【0045】
<新型車両のCADモデル>図13は、本実施形態における新型車両のCADモデルを例示する図である。
【0046】
本実施形態において、新型車両のCADモデルは、CADモデルデータベース4に予め格納されており、その新型車両の少なくとも3次元の外形形状情報を含めば、サーフェスモデルやサーフェスモデル等の各種の3次元CADモデルを採用することができる。
【0047】
[ FEMモデル生成処理 ]次に、新型車両のFEMモデル生成処理について詳細に説明する。
【0048】
図2は、本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理の全体概要を示すフローチャートであり、この処理は、ログイン中のユーザ端末1におけるユーザの入力操作に応じて、ホストコンピュータ2が実行するソフトウエア・プログラムの処理手順を示す。
【0049】
同図において、ステップS1:ユーザは、プロトタイプとして利用する既存車両のFEMモデルと、本実施形態に係るFEMモデル生成処理によって入手を希望する新型車両のFEMモデルに対応するところの、当該新型車両のCADモデルとを選択する。また、所定の制約条件等の設定が、自動または手動(マニュアル操作)によって行われる。尚、本ステップに係る準備処理の詳細については、図3に示すフローチャートを参照して後述する。
【0050】
ステップS2〜ステップS4:ユーザによる選択操作(ステップS2)に応じて、ボックスに基づくモーフィング処理(ステップS3)、フィーチャーラインに基づくモーフィング処理(ステップS4)、或いはそれら2種類のモーフィング処理が両方実行される。個々のモーフィング処理では、ステップS1にてCADモデルが選択された新型車両に関して、そのFEMモデルが算出される。
【0051】
尚、ステップS3に係るボックスに基づくモーフィング処理の詳細については、図4に示すフローチャートを参照して後述する。また、ステップS4に係るフィーチャーラインに基づくモーフィング処理の詳細については、図5に示すフローチャートを参照して後述する。
【0052】
ステップS5:ステップS3またはステップS4におけるモーフィング処理結果が、ユーザ端末1のディスプレイに表示される。本ステップでは、ステップS2の処理選択において当該2種類のモーフィング処理が選択されている場合、それら2種類のモーフィング処理によってそれぞれ個別に算出された新型車両のFEMモデルが、同画面上に表示される。この場合、表示された2つのFEMモデルは、ユーザにとって識別が容易でないため、両方のFEMモデルにおいて形状の異なる部分、並びに関連付けされた各種情報のうち値が異なるものは、例えば、異なる表示色で強調して表示すると良い。
【0053】
また、既存車両のFEMモデルと、新型車両のFEMモデルとの形状の異なる部分も、例えば、その新型車両が当該既存車両の派生車両である場合等のように、当該新型車両の形状が当該既存車両の形状に類似している場合には、ユーザにとって識別が容易でない。そこで、ステップS5では、ユーザの選択操作に応じて、両方のFEMモデルのメッシュ形状(メッシュモデル)において、ステップS3またはステップS4におけるモーフィング処理(詳細は後述する)に伴って移動したところの、対応する節点の移動量及び移動方向に従って、図25に例示するように、3次元座標空間に配置したベクトルを表わす矢印等で表示すると良い。
【0054】
ステップS6:ステップS2の処理選択において当該2種類のモーフィング処理が選択されている場合には、ユーザの選択操作に応じて、両方、或いは何れかのモーフィング処理によって算出された新型車両のFEMモデルが選択される。
【0055】
ステップS7:ステップS6にて当該2種類のFEMモデルが選択された場合に、その2種類のFEMモデルのメッシュ形状及びその付属情報は、1つのFEMモデルに合成される。また、本ステップでは、合成された1つのFEMモデルのメッシュ形状、或いはステップS6にて選択された何れかのFEMモデルのメッシュ形状のメッシュ品質の妥当性、並びにそれらFEMモデルのデータセット全体としての妥当性が判断され、その判断結果のユーザに対する報知、並びに自動または手動による調整が行われる。尚、ステップS7に係る結果報知・調整処理の詳細については、図6に示すフローチャートを参照して後述する。
【0056】
<準備処理>図3は、本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理のうち、準備処理(図2のステップS1)の詳細を示すフローチャートである。
【0057】
同図において、ステップS11:FEMモデルD/B3に予め格納されているプロトタイプの既存車両のFEMモデルに対して、後述するモーフィング処理(図4または図5)に使用する重み付け係数を決定するためのパラメータが、図7乃至図9に例示する設定画面を利用して、ユーザによって設定される。パラメータが設定されると、そのパラメータは、当該既存車両のFEMモデルに対して関連付けされた状態で記憶される。
【0058】
本実施形態において、重み付け係数は、ユーザによって設定されたパラメータに従って決定されるデータであって、ユーザが注目する部品の稜線やグリッド等が、モーフィング処理によって変化(例えば、形状変形、変位量の大きさ及び方向の変更)しても良いのか良くないかを表わす程度(度合い)を表わす。
【0059】
図7は、重み付け係数を決定するために、所望の部品毎にユーザが設定可能なパラメータの設定画面を例示する図である。
【0060】
即ち、図7(a)に示す設定画面では、ユーザによって「変形禁止部品(共通部品)」または「変形規制部品(汎用部品)」のラジオボタンが選択され、且つ「選択」の操作ボタンが操作された場合には、リスト表示(不図示)された既存車両のFEMモデルを構成する複数の部品の中から、後述するモーフィング処理において既存車両のFEMモデルから新型車両のFEMモデルを生成するに際して、変形を禁止または規制する所望の部品を選択することができる。この場合、係るパラメータがユーザによって設定されるのに応じて、ホストコンピュータ2は、モーフィングの実行に際して、対象となる部品の変形を禁止または規制すべく、後述する他の場合と比較してかなり小さな重み付け係数が自動的に設定する。
【0061】
また、図7(a)に示す設定画面では、ユーザによって「変形可能部品(専用部品)」のラジオボタンが選択され、「詳細」の操作ボタンが操作された場合には、図7(b)に例示する設定画面が新たに表示される。図7(b)に示す設定画面は、ユーザによって、モーフィング時の重み付け係数を決定するためのパラメータとして、モーフィング処理の前後において板厚とスポット溶接位置とが保持(拘束)されるように設定された状態を示す。この場合、係るパラメータがユーザによって設定されるのに応じて、ホストコンピュータ2は、対象となる部品の板厚とスポット溶接位置とがモーフィングの実行に際して変化しないように、小さな重み付け係数が自動的に設定する。
【0062】
そして、図7(a)に示す設定画面では、ユーザによって「変形可能部品(専用部品)」のラジオボタンが選択され、「配置」の操作ボタンが操作された場合には、図7(c)に例示する設定画面が新たに表示される。図7(c)に示す設定画面は、ユーザによって、モーフィング時の重み付け係数を決定するためのパラメータとして、当該専用部材と他の部材との配置関係が具体的な数値によって保持(拘束)されるように設定された状態を示す。この場合、係るパラメータがユーザによって設定されるのに応じて、ホストコンピュータ2は、対象となる部品と他の部品との離間距離や空隙(ギャップ長)がモーフィングの実行に際して変化しないように、小さな重み付け係数が自動的に設定する。
【0063】
図8及び図9は、重み付け係数を決定するために、個々の部品単位ではなく、既存車両のFEMモデル全体に対してユーザが設定可能なパラメータの設定画面を例示する図である。
【0064】
即ち、図8(a)に示す設定画面では、ユーザによって「衝突テスト」の操作ボタンが操作された場合には、図8(b)に例示する設定画面が新たに表示される。図8(b)に示す設定画面では、ユーザによって、モーフィング時の重み付け係数を決定するためのパラメータとして、衝突テストにおける適用部品が選択され、選択された部品に対して、形状及びドア隙間が保持(拘束)されるように設定された状態を示す。この場合、係るパラメータがユーザによって設定されるのに応じて、ホストコンピュータ2は、対象となるテスト結果がモーフィングによって悪化しないように、FEMモデル全体に対して、小さな重み付け係数が自動的に設定する。
【0065】
同様に、図8(a)に示す設定画面では、ユーザによって「側面衝突テスト」、「耐久性テスト」の操作ボタンが操作された場合に、ユーザは、その操作に応じたモーフィング時の重み付け係数を決定するためのパラメータを、不図示の設定画面を利用して、ユーザ所望の部品に対して設定することができる。この場合も、係るパラメータがユーザによって設定されるのに応じて、ホストコンピュータ2は、対象となるテスト結果がモーフィングによって悪化しないように、FEMモデル全体に対して、小さな重み付け係数が自動的に設定する。
【0066】
また、図8(a)に示す設定画面では、ユーザによって「部品特性」の操作ボタンが選択された場合には、図8(c)に例示する設定画面が新たに表示される。図8(c)に示す設定画面は、ユーザによって、モーフィング時の重み付け係数を決定するためのパラメータとして、モーフィング処理の前後において板厚及びスポット溶接位置が保持(拘束)されるように設定された状態を示す。この場合は、係るパラメータがユーザによって設定されるのに応じて、ホストコンピュータ2は、板厚とスポット溶接位置とがモーフィングの実行に際して変化しないように、FEMモデル全体に対して、小さな重み付け係数が自動的に設定する。
【0067】
また、図8(a)に示す設定画面では、ユーザによって「部品種別」の操作ボタンが選択された場合には、図9(a)に例示する設定画面が新たに表示される。図9(a)に示す設定画面は、ユーザによって、モーフィング時の重み付け係数を決定するためのパラメータとして、モーフィング処理の前後においてリブ及びフランジなる種別に分類される部品の形状が保持(拘束)されるように設定された状態を示す。この場合は、係るパラメータがユーザによって設定されるのに応じて、ホストコンピュータ2は、対象となる部品種別に属する部品が、モーフィングの実行に際して変形しないように、小さな重み付け係数が自動的に設定する。
【0068】
また、図8(a)に示す設定画面では、ユーザによって「部品形状」の操作ボタンが選択された場合には、図9(b)に例示する設定画面が新たに表示される。図9(b)に示す設定画面は、ユーザによって、モーフィング時の重み付け係数を決定するためのパラメータとして、モーフィング処理の前後において稜線、コーナ部分の半径(R)、並びに応力が集中する枝分かれ状の分岐部位の形状が保持(拘束)されるように設定された状態を示す。この場合は、係るパラメータがユーザによって設定されるのに応じて、ホストコンピュータ2は、対象となる部品形状を有する部品が、モーフィングの実行に際して変形しないように、小さな重み付け係数が自動的に設定する。
【0069】
尚、上述した図8及び図9に示した設定画面は一例であって、この他にも、例えば、個別の部品またはFEMモデル全体に対して、モーフィング処理の前後において重量や外形線等を一定に保持(拘束)する設定や、モーフィング処理によって発生する部品の大きさに応じて板厚の変化を許容する等の各種の設定が考えられる。
【0070】
ステップS12:ユーザの操作に応じて、FEMモデルD/B3に格納されている前記パラメータが関連付けされたモーフィング対象(プロトタイプの既存車両)のFEMモデルを読み出すと共に、CADモデルD/B4に格納されている新型車両のCADモデルとを読み出す。
【0071】
ステップS13:ステップS12にて読み出された既存車両のFEMモデル(図12)と、新型車両のCADモデル(図13)とを、ユーザ端末1のディスプレイ上に、同一視点(第1の視点)に合わせて表示する。
【0072】
ステップS14:ステップS12にて読み出された新型車両のCADモデルを構成するデータに基づいて、その新型車両の外形形状を構成する外形線を、一般的な手法によって算出し、算出した外形線を、ユーザ端末1のディスプレイ上に表示する。
【0073】
ステップS15,ステップS16:算出されたCADモデルの外形線上に、複数の第1CAD基準点を自動または手動にて設定し(ステップS15)、ステップS12にて読み出された既存車両のFEMモデルに、上記第1CAD基準点に個別に対応する第1FEM基準点を、自動または手動にて設定する(ステップS16)。
【0074】
ここで、第1CAD基準点と第1FEM基準点とを、図14及び図15に示すように対応する位置に設定する手順のバリエーションについて説明する。
【0075】
即ち、ステップS15及びステップS16において、第1CAD基準点と第1FEM基準点とを、対応する位置に自動的に設定する場合には、まず、ステップS14にて算出した新型車両の外形形状を構成する外形線の交点上に、複数の第1CAD基準点を自動的に設定し、設定した個々の第1CAD基準点に対応するところの、既存車両のFEMモデルのメッシュモデル上に、第1FEM基準点を自動的に設定しても良い。外形線の交点は、例えば、一般的な画像処理によって自動的に設定すれば良い。
【0076】
また、上記の場合において、CADモデル側の第1CAD基準点に対応するところの、FEMモデル側の第1FEM基準点は、新型車両のCADモデルと、既存車両のFEMモデルとに予め設定されている部品名称や形状情報等を利用して設定すれば良い。より具体的には、第1CAD基準点が、新型車両のフロントドアとリアドアとの間のBピラーと、それらのドアのウインドウ下辺を結ぶラインとの交点上に設定された場合には、既存車両のFEMモデルに予め設定されている部品名称や形状情報等を利用して、その第1CAD基準点に対応するところの、当該既存車両のフロントドアとリアドアとの間のBピラーと、それらのドアのウインドウの下辺を結ぶラインとの交点を検出し、検出した交点上に、第1FEM基準点を自動的に設定すれば良い。この場合、モーフィングの基準となる複数の第1CAD基準点と第1FEM基準点とが自動的に設定されるので、ユーザの利便性が向上する。
【0077】
或いは、CADモデルの外形線上にユーザ自身が第1CAD基準点をマニュアル設定した場合に、ステップS15及びステップS16では、新型車両のCADモデルと、既存車両のFEMモデルとに予め設定されている部品名称等を利用して、既存車両のFEMモデルのメッシュ形状において対応する位置を検出することにより、第1FEM基準点を自動的に設定しても良い。
【0078】
或いは、反対に、既存車両のFEMモデルのメッシュ形状に対して、ユーザ自身が第1FEM基準点をマニュアル設定した場合に、ステップS15及びステップS16では、新型車両のCADモデルと、既存車両のFEMモデルとに予め設定されている部品名称等を利用して、対応する位置を検出することにより、第1CAD基準点を自動的に設定しても良い。
【0079】
図14は、複数の第1FEM基準点が設定された状態の、既存車両のFEMモデルのメッシュ形状を例示する図である。また、図15は、複数の第1CAD基準点が設定された状態の新型車両の外形線を例示する図である。
【0080】
図14及び図15に示す如く設定された個々の「基準点」は、後述するモーフィング処理の実行前後で常に対応が保証される点であって、本実施形態に係るモーフィングによる変形精度を保証するための基準位置である。換言すれば、変形前(既存車両)に設定された第1FEM基準点は、その基準点に対応して変形後(新型車両)に設定された第1CAD基準点に必ず移動する、という前提がある。
【0081】
次に、ボックスに基づくモーフィング処理(図4)と、フィーチャーラインに基づくモーフィング処理(図5)とについて詳細に説明する。
【0082】
<ボックスに基づくモーフィング処理>図4は、本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理のうち、ボックスに基づくモーフィング処理(図2のステップS3)の詳細を示すフローチャートである。
【0083】
同図において、ステップS31:ステップS12にて読み出された既存車両のFEMモデルから、複数の第2FEM基準点を抽出すると共に、抽出されたそれら第2FEM基準点と、準備処理(図3)にて設定された複数の第1FEM基準点とに基づいて、当該既存車両の外形形状を表わすところの、複数の六面体(ボックス)によって構成されるB−BOX1を生成する。
【0084】
図16は、複数の第1及び第2FEM基準点に基づいて生成されたB−BOX1を示す図であり、同図において○印(白抜きの丸印)はそれぞれ第1FEM基準点を示し、■印(黒の四角形)はそれぞれ第2FEM基準点を示す。
【0085】
ここで、個々の第2FEM基準点は、既存車両の外板(即ち、当該既存車両の外形形状)上、或いは、その外板から当該既存車両の外側の領域内において、それら個々の第2FEM基準点と、複数の第1FEM基準点とによって構成されるボックスが当該既存車両を内包するように、自動的に設定される。
【0086】
ステップS32:ステップS14にて算出された新型車両の外形形状を構成する外形線から抽出された第2CAD基準点と、準備処理(図3)にて設定された第1CAD基準点とに基づいて、当該新型車両の外形形状を表わすところの、複数の六面体(ボックス)によって構成されるA−BOX1を生成する。
【0087】
図17は、複数の第1及び第2CAD基準点に基づいて生成されたA−BOX1を示す図であり、同図において○印(白抜きの丸印)はそれぞれ第1CAD基準点を示し、■印(黒の四角形)はそれぞれ第2CAD基準点を示す。
【0088】
ここで、個々の第2CAD基準点は、新型車両の外板(即ち、当該新型車両の外形形状)上、或いは、その外板から当該新型車両の外側の領域内において、それら個々の第2FEM基準点と、複数の第1FEM基準点とによって構成されるボックスが当該新型車両を内包するように、自動的に設定される。
【0089】
尚、ステップS32では、第1及び第2FEM基準点を含むB−BOX1を構成する個々のボックスを、準備処理にて設定された第1CAD基準点と、本ステップにて外形線から抽出した第2CAD基準点とに応じて移動することにより、A−BOX1を設定しても良い。
【0090】
ステップS33:FEMモデルに表された既存車両全体に対して、図18及び図19に示すように、一様なメッシュ(B−BOX11)を、一般的な方法によって自動的に設定する。
【0091】
図18は、図12に示した既存車両のFEMモデルに対して、個々のメッシュサイズが同じB−BOX11が設定された様子を示す図である。また、図19は、設定されたB−BOX11だけを示す図である。
【0092】
ステップS34:B−BOX11を、ステップS31にて生成したB−BOX1と、ステップS32にて生成したA−BOX1とに基づいて変形することにより、A−BOX11を算出する。
【0093】
図20は、A−BOX11とB−BOX1とを重ねた様子を示す図である。また、図21は、B−BOX1とA−BOX1とに基づいてB−BOX11を変形することによって生成されたA−BOX11を示す図である。
【0094】
B−BOX1及びA−BOX1には、図20に示すように、それぞれ対応するボックスが1つ存在するので、ステップS34では、対応する2つボックスの形状の差異に従って、一様なメッシュ(B−BOX11)を構成する複数の節点のうち、B−BOX1のある1つのボックス内に含まれるそれぞれの節点を、そのボックスに対応するA−BOX1のある1つのボックスの形状に従って移動する処理を、全てのボックスに対して行なう。これにより、図21に示すA−BOX11が算出される。
【0095】
即ち、B−BOX1及びA−BOX1において、対応する2つボックスの形状の差異は、B−BOX1を構成するある1つのボックスをなす第1及び/または第2FEM基準点の座標値と、それら第1及び/または第2FEM基準点に対応するA−BOX1を構成する何れか1つのボックスをなす第1及び/または第2CAD基準点の座標値との差異によって表される。そして、それぞれ対応関係にあるとことの、第1及び第2FEM基準点から第1及び第2CAD基準点への移動ベクトル(方向と大きさ)は、一義的に求まる。
【0096】
そこで、ステップS34では、B−BOX1のある1つのボックス内に含まれる複数の節点を、そのボックスを構成する第1及び第2FEM基準点と、対応する第1及び第2CAD基準点によって規定される移動ベクトルに従って移動する。この処理を全てのボックスに対して行なうことにより、A−BOX11が算出される。算出されたA−BOX11は、既存車両の外形形状から新型車両の外形形状への形状変更の態様を表わすマスターメッシュであり、既存車両と新型車両との外形形状の差異を表わす雛形に相当する。
【0097】
ステップS35:まず、複数の第1及び第2FEM基準点の中に、B−BOX11を構成する節点から外れている(ズレている)基準点が存在する場合には、その基準点の近傍の節点を、当該基準点上に位置するように調整する。同様に、複数の第1及び第2CAD基準点の中に、A−BOX11を構成する節点から外れている(ズレている)基準点が存在する場合には、その基準点の近傍の節点が当該基準点上に位置するように、その節点の位置を調整する(尚、ズレ量が大きい場合は、周辺の複数の節点も適宜移動すると良い)。係る節点位置の調整は、高精度なモーフィングを実現するための準備であって、特に、第1FEM基準点及び/または第1CAD基準点をユーザが手動で設定する場合に行なって好適である。
【0098】
そして、ステップS35では、既存車両(プロトタイプ)のFEMモデルに関連付けされているパラメータに従って決定される重み付け係数、並びに節点位置が調整されたA−BOX11及びB−BOX11に基づいて、そのFEMモデルのメッシュ形状を変形することにより、新型車両に関するFEMモデルのメッシュ形状を算出すると共に、算出されたメッシュ形状(即ち、新型車両のFEMモデルに含まれるべき第2のメッシュ形状)への各節点(即ち、既存車両のFEMモデルに含まれる第1のメッシュ形状を構成する複数の節点)の移動に応じて、既存車両に関するFEMモデルに関連付けされている各種の属性情報、境界条件、拘束条件等の付属情報を、その第2のメッシュ形状を構成する複数の節点に対して再定義(マージ)することにより、新型車両のFEMモデル(図23)のデータセットを算出する。算出された新型車両のFEMモデルは、上述したように、ステップS5においてユーザ端末1のディスプレイに表示される。
【0099】
図22は、節点位置が調整されたA−BOX11とB−BOX11とを重ねた様子を示す図であり、基本的には、これら2つのメッシュ形状の対応関係に従って、既存車両に関するFEMモデルのメッシュ形状から、新型車両に関するFEMモデルのメッシュ形状が生成されるが、個々の節点の座標位置の移動に際して、その移動量は、上記の重み付け係数に従って規制される。
【0100】
ここで、ステップS35では、FEMモデルのメッシュ形状の変形に先立って、図10に例示するような設定画面が、ユーザ端末1のディスプレイに表示される。
【0101】
図10は、Aピラーのモーフィング設定をユーザが行なうための設定画面である。この設定画面は、本実施形態に係るモーフィングが実行される直前の状態(ステップ)であることが検出された場合には、自動的に表示される。また、好適な実施形態において、この設定画面は、ユーザが設定を希望する場合に、例えば、既存車両のFEMモデルのAピラーの部分を、ユーザがマウス等によって選択する操作等の所定の操作によっても表示される。
【0102】
上述した準備処理(図3)のステップS13では、複数の第1CAD基準点及びそれに対応する第1FEM基準点が自動または手動にて設定されるのに先立って、ユーザが視覚によって認識し易いように、既存車両のFEMモデル(図12)と、新型車両のCADモデル(図13)とを、ユーザ端末1のディスプレイ上に、第1の視点としての同一視点に合わせて表示した。これに対して、図10に示す設定画面は、その第1の視点とは異なる第2の視点において、FEMモデルのメッシュ形状の変形の変更に際して参照される新たな制約条件をユーザが設定するための画面である。この第2の視点は、第1の視点において長手方向に延びる部材(本実施形態では、一例としてAピラー)の断面形状を、ユーザが認識することが容易な視点である。
【0103】
より具体的には、ユーザがマウス等のポインティングデバイスを利用して、ソフトウエアボタン101を左右に移動すると、その移動に応じて、Aピラー(Aピラー上部のルーフとの接続部分と、下部のボンネットとの接続部分とを除く)の変形前の断面形状が領域102に表示され、変形後の断面形状が領域103に表示される。ユーザが所望の位置までソフトウエアボタン101を移動させ、その状態においてユーザが「断面形状保持」の操作ボタンの選択を行なった場合、モーフィング処理後のAピラーの断面形状は、そのAピラーの傾きが新型車両のCADモデルに従って変化した場合であっても、係る選択操作を行なったときに領域103に表示されていた形状に保持される。
【0104】
また、ユーザが「断面変形不可」の操作ボタンの選択を行なった場合、モーフィング処理の前後において、Aピラーの断面形状の変形は禁止されることにより、そのAピラーの傾きが新型車両のCADモデルに従って変化した場合であっても、既存車両のFEMモデル(当該FEMモデルのメッシュモデル)に含まれていたAピラーの断面形状が、新型車両のFEMモデル(当該FEMモデルのメッシュモデル)に含まれるAピラーの断面形状として保持(拘束)される。
【0105】
そして、ユーザが「マニュアル設定」の操作ボタンの選択を行なった場合には、Aピラーの断面形状に関して、不図示の設定画面を利用して、更に詳細な設定を行なうことができる。
【0106】
このように、図10に例示する設定画面を利用して、第2の視点において設定されたパラメータは、第1の視点において設定された複数の第1CAD基準点及びそれに対応する第1FEM基準点の適用範囲より狭い範囲に対して反映される制約条件であるが、係る第2の視点にて設定されたパラメータは、モーフィング処理において、それら複数の基準点より優先して反映されて好適である。これにより、新型車両の一部分ではあっても、ボディ構造上重要な部位に対して、非現実的な変形形状が算出されることを未然に且つ容易に防止することができる。上述したボックスに基づくモーフィング処理では、既存車両に対して設定された複数のボックス(第1六面体)からなるB−BOX1と、新型車両に対して設定された複数のボックス(第2六面体)からなるA−BOX1とにより、対応するそれらボックス毎に、形状の違いが正確に反映されたモーフィングが行われるため、既存車両との形状の違いが忠実に反映された新型車両のFEMモデルを取得することができる。
【0107】
<フィーチャーラインに基づくモーフィング処理>図5は、本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理のうち、フィーチャーラインに基づくモーフィング処理(図2のステップS4)の詳細を示すフローチャートである。
【0108】
同図において、ステップS41:準備処理(図3)にて算出されたCADモデルの外形線上に複数の第3CAD基準点を設定し、それら第3CAD基準点と、準備処理にて設定された第1CAD基準点とに基づいて、新型車両のフィーチャーライン(A−BAR1)を設定する。
【0109】
ここで、個々の第3CAD基準点は、ユーザによるマニュアル指定、或いは、複数の第1CAD基準点を結ぶことによって得られる新型車両の外形線を適宜自動的に分割することによって設定すれば良い。このとき、より高精度な演算を行なう場合には、抽出される第3CAD基準点の数を多くすれば良い。
【0110】
ステップS42:準備処理(図3)にて設定された第1FEM基準点と、既存車両のFEMモデルから抽出された第3FEM基準点とに基づいて、その既存車両のフィーチャーライン(B−BAR1)を設定する。
【0111】
ここで、個々の第3FEM基準点は、ユーザによるマニュアル指定、或いは、複数の複数の第1FEM基準点を結ぶことによって得られる既存車両の外形線を適宜自動的に分割することによって設定すれば良い。
【0112】
図24は、第1及び第3CAD基準点が設定された新型車両のフィーチャーライン(A−BAR1)と、第1及び第3FEM基準点が設定された既存車両のフィーチャーライン(B−BAR1)とが、共通の3次元座標空間において重ねられた状態を示す図である。
【0113】
ステップS43:上述した図4のステップS33における一様なメッシュ(B−BOX11:図18及び図19)と同様に、FEMモデルに表された既存車両全体に対して、一様なメッシュ(B−BAR11:不図示)を、一般的な方法によって自動的に設定する。
【0114】
ステップS44:2種類のフィーチャーラインA−BAR1とB−BAR1との形状の差異に従って、一様なメッシュ(B−BAR11)を変形することにより、A−BAR11(不図示)を算出する。
【0115】
即ち、フィーチャーラインA−BAR1及びB−BAR1には、対応関係のある第1CAD基準点と第1FEM基準点、並びに対応関係のある第3CAD基準点と第3FEM基準点が存在するので、上述したボックスに基づくモーフィング処理の場合と同様に、それぞれ対応関係にあるとことの、第1及び第3FEM基準点から第1及び第3CAD基準点への移動ベクトル(方向と大きさ)は一義的に求まる。
【0116】
そこで、ステップS44では、まず、一様なメッシュ(B−BAR11)を構成する複数の節点のうち、第1及び第3FEM基準点に対応する節点を、第1及び第3CAD基準点まで移動する。そして、それら第1及び第3FEM基準点近傍の他の節点(以下、近傍節点)を移動するに際しては、それら第1及び第3FEM基準点についての節点からの移動量(移動距離)を利用する。
【0117】
即ち、近傍節点の周辺近傍に位置するところの、移動済み(算出済み)の第1及び第3FEM基準点の移動量を加重平均することにより、当該近傍節点の移動量を算出し、算出した移動量に従って、その近傍節点を移動する。これら2つの手順を経ることにより、A−BAR11は算出することができる。ここで、本ステップにて算出されるA−BAR11は、上述した図4のステップS34で算出したA−BOX11に類似したメッシュ形状である。
【0118】
ステップS45:図4のステップS35の場合と同様に、まず、複数の第1及び第3FEM基準点の中に、B−BAR11を構成する節点から外れている(ズレている)基準点が存在する場合には、その基準点の近傍の節点を、当該基準点上に位置するように調整する。同様に、複数の第1及び第3CAD基準点の中に、A−BAR11を構成する節点から外れている(ズレている)基準点が存在する場合には、その基準点の近傍の節点が当該基準点上に位置するように、その節点の位置を調整する(尚、ズレ量が大きい場合は、周辺の複数の節点も適宜移動すると良い)。係る節点位置の調整は、高精度なモーフィングを実現するための準備であって、特に、第1FEM基準点及び/または第1CAD基準点をユーザが手動で設定する場合に行なって好適である。
【0119】
そして、ステップS45では、既存車両(プロトタイプ)のFEMモデルに関連付けされているパラメータに従って決定される重み付け係数、並びに節点位置が調整されたA−BAR11及びB−BAR11に基づいて、図4のステップS35の場合と同様に、そのFEMモデルのメッシュ形状を変形することにより、新型車両に関するFEMモデルのメッシュ形状を算出すると共に、算出されたメッシュ形状(即ち、新型車両のFEMモデルに含まれるべき第2のメッシュ形状)への各節点(即ち、既存車両のFEMモデルに含まれる第1のメッシュ形状を構成する複数の節点)の移動に応じて、既存車両に関するFEMモデルに関連付けされている各種の属性情報、境界条件、拘束条件等の付属情報を、その第2のメッシュ形状を構成する複数の節点に対して再定義(マージ)することにより、新型車両のFEMモデル(図23)のデータセットを算出する。算出された新型車両のFEMモデルは、上述したように、ステップS5においてユーザ端末1のディスプレイに表示される。
【0120】
尚、ステップS45では、FEMモデルのメッシュ形状の変形に先立って、ボックスに基づくモーフィング処理(図4)にて説明した図10に例示するような設定画面が表示され、その設定画面を利用して、ユーザは、Aピラーについてのモーフィング設定を、第2の視点において設定可能である。
【0121】
上述したフィーチャーラインに基づくモーフィング処理では、既存車両に対して設定されたフィーチャーライン(B−BAR1:第1フィーチャーライン)と、新型車両に対して設定されたフィーチャーライン(A−BAR1:第2フィーチャーライン)とにより、車両全体のデザインを特徴付ける形状を崩すことなく、それらフィーチャーラインによって表される2種類の車両の形状の違いが正確に反映されたモーフィングが行われるため、既存車両との形状の違いが忠実に反映された当該新型車両のFEMモデルを取得することができる。
【0122】
<結果報知・調整処理>次に、結果報知・調整処理について詳細に説明する。
【0123】
図6は、本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理のうち、結果報知・調整処理(図2のステップS7)の詳細を示すフローチャートである。
【0124】
同図において、ステップS71:ステップS6(図2)における処理結果の選択状態に応じて、ボックス及び/またはフィーチャーラインに基づくモーフィング処理にて算出した新型車両のFEMモデルを選択・合成する。
【0125】
本ステップにおいて、ボックス及びフィーチャーラインに基づくモーフィング処理にてそれぞれ算出された新型車両のFEMモデルを1つに合成する場合には、例えば、ルーフやボンネット等の面積の広い部位にはボックスを利用したモーフィング結果を利用し、新型車両の外形線近傍においてはフィーチャーラインを利用したモーフィング結果を利用して行なうと良い。この場合、合成された1つのFEMモデルにおいて2種類のモーフィング結果が隣接することになる領域では、例えば、その隣接する境界を中心とする所定幅のバンド領域において、一方のモーフィング結果の領域から他方のモーフィング結果の領域に近づくに従って相関度が次第に少なくなるようなデータ選択処理を、係るバンド領域において、当該2種類のモーフィング結果に対してそれぞれ施せば良い。この場合、後工程で行われる解析処理に利用してより好適な新型車両のFEMモデルを入手することができる。
【0126】
ステップS72:選択・合成された新型車両に関するFEMモデルのメッシュ形状を構成するところの、3次元(例えば四面体、六面体)の複数の立体要素(ソリッドメッシュ)のメッシュ品質(メッシュの歪み等)が所定レベルより悪化しているかを、一般的な手法によって判断し、当該メッシュ品質が良好な場合にはステップS73に進み、当該メッシュ品質が不良の場合にはステップS77に進む。
【0127】
ステップS73,ステップS74:新型車両に関するFEMモデルのデータセットの性能/特性/過去テストの再現性が所定レベルより悪化しているかを判断し(ステップS73)、当該FEMモデルが不良の場合にはステップS75に進み、当該FEMモデルが良好な場合には、その旨をユーザ端末1のディスプレイに表示すると共に、当該新型車両に関するFEMモデルのデータセットを、FEMモデルD/B3に格納し(ステップS74)、処理を終了する。
【0128】
ステップS75,ステップS76:ステップS73にてFEMモデルが不良と判断されたので、その旨をユーザに報知し(ステップS75)、選択・合成された新型車両に関するFEMモデルに関連付けされているパラメータ(重み付け係数)、各種の属性情報及び拘束条件等の付属情報を、自動または手動で適宜変更することにより、そのFEMモデルを調整し(ステップS76)、ステップS72に戻る。好適な実施形態において、ステップS76において自動的に付属情報等を調整した場合には、どのような値に変更したかをユーザが認識可能に報知すると良い。
【0129】
ここで、ステップS73におけるFEMモデルの品質の判断方法と、その判断結果が良好でない場合に、ステップS76にて行われるFEMモデルの調整方法としては、例えば、以下の手順が考えられる。
【0130】
即ち、上述したモーフィング処理によって生成された新型車両に関するFEMモデルにおいて、その新型車両を構成する部品の特性として、例えば剛性の良否を判断する場合には、部品単位でその剛性をシュミレーションし、そのシュミレーション結果が表わす当該新型車両の個々の部品の剛性が、既存車両に関するFEMモデルにおける同一部品についての剛性のシュミレーション結果と比較して、所定レベルを超えて悪化しているか否かに基づいて判断すれば良い。
【0131】
そして、その判断結果が良好でない場合には、対象となる部品(必要に応じて、その周辺の他の部品)の部位に上記の如くモーフィングを施す際に利用された重み付け係数を小さな値に変更する、或いは板厚を大きな値に変更すれば良い。
【0132】
また、新型車両の特性として、例えば重量の良否を判断する場合には、部品単位の重量を、部品単位でシュミレーションし、そのシュミレーション結果が表わす当該新型車両の個々の部品の重量が、既存車両に関するFEMモデルにおける同一部品についての重量のシュミレーション結果と比較して、所定レベルを超えて増加しているか否かに基づいて判断すれば良い。
【0133】
そして、その判断結果が良好でない場合には、対象となる部品(必要に応じて、その周辺の他の部品)の部位に上記の如くモーフィングを施す際に利用された重み付け係数を小さな値に変更する、或いは板厚を小さな値に変更すれば良い。
【0134】
上述した2つの具体例における対応方法において、重み付け係数を調整する方法は、既存車両のFEMモデルは品質が良好であって、本実施形態に係るモーフィング処理によって生成した新型車両のFEMモデルの品質が良くない場合には、再演算に際して参照する重み付け係数を適宜小さな値に自動的に変更すれば、モーフィング時の節点の移動は規制されるので、調整後の重み付け係数を利用して算出される新型車両のFEMモデルは、品質の良好な既存車両のFEMモデルに近づく、という前提条件に基づいている。
【0135】
図11は、モーフィング結果をユーザに報知する表示画面を例示する図であり、算出されたモーフィング結果が品質不良であるため、ユーザに対して、自動または手動による調整が必要なことが報知されている。
【0136】
図11(a)に示す表示画面では、ユーザによって「OK」の操作ボタンが選択された場合には、ステップS76の処理の実行が開始され、「キャンセル」の操作ボタンが選択された場合には、例えば、結果報知・調整処理が終了し、上述したステップS1またはステップS2に戻ると良い。
【0137】
また、図11(b)に示す表示画面では、モーフィング結果である新型車両に関するFEMモデルに対して、そのメッシュ形状や付属情報等を、ユーザ自身が一部または一括してマニュアルで修正可能である。この表示画面において、ユーザによって「表示」の操作ボタンが選択された場合には、品質の良くない部分が強調して表示され、その表示画面(不図示)において、ユーザは、所望の形状または値に変更することができ、例えば、ユーザによって「OK」の操作ボタンが選択された場合にはステップS72に戻り、「キャンセル」の操作ボタンが選択された場合には、結果報知・調整処理が終了し、上述したステップS1またはステップS2に戻ると良い。
【0138】
ここで、既存車両に関する各種の性能評価テストの結果の中には、コンピュータを利用したシュミレーションではなく、例えば、各種データの計測環境が整えられた車両メーカの実験室内で行われる衝突テスト等のように、現実に行われたテストの結果が既に存在する場合があり、この場合、その既存車両に基づく新型車両(特に、派生車両の場合)を開発するに際しては、係る現実に行われるべきテストと同一種類のテストを、新規に行なう必要が無い場合もある。
【0139】
これに対して、既存車両に基づいて新型車両の開発を行なう場合ではあっても、現実に行われるべき各種の評価テストの中には、異なるテスト結果となることが明らかな場合もあり、その場合には、対象となる性能評価項目について、実際の試験を、新たに確実に行なうことが必要である。
【0140】
そこで、本実施形態では、上記何れのケースに当たるのかを自動的に判断し、ユーザに対して報知すべく、既存車両に対して過去実際に行われた性能評価テストの対象部位に関して、その既存車両に関するFEMモデルのメッシュ形状と、本実施形態に係る処理によって新たに生成された新型車両に関するFEMモデルのメッシュ形状とが、係る対象部位に関して一致しているか、或いは類似しているかが判断される。そして、判断結果に従って、新型車両の性能として、例えば衝突テスト、側面衝突等の実際に行われるべき複数種類の性能評価テストの要否が自動的に判断され(即ち、対象部位が類似していない場合には新たなテスト要)、例えば、上記の如くモーフィング結果をユーザに報知する際に、併せて報知されるように構成すると良い。
【0141】
ステップS77,ステップS78:ステップS72にて新型車両に関するFEMモデルのメッシュ形状の品質が不良であると判断されたので、その旨をユーザに報知し(ステップS77)、そのメッシュ形状を、自動または手動でパラメータ(重み付け係数)を変更することによって適宜変更し(ステップS78)、ステップS72に戻る。
【0142】
ステップS77におけるユーザへの報知は、報知の対象が新型車両に関するFEMモデルのメッシュ形状に限定されるが、上述した図11に例示するような表示画面をユーザ端末1のディスプレイに表示すれば良い。
【0143】
このように、上述した本実施形態によれば、先に用意した既存車両のFEMモデルと、新型車両のCADモデルとは互いに異なるのデータ形式であるが、上記の如く算出された成果物としての新型車両のFEMモデルは、既存車両のFEMモデルと同種のデータ形式であり、強度解析、熱解析、機構解析、振動解析等の各種解析処理のゾルバにそのまま設定・利用することができる高品質なデータセットである。
【0144】
即ち、ユーザ端末1のユーザは、既存車両(プロトタイプ構造体)のFEMモデルと、新型車両(解析対象構造体)について少なくとも外形形状情報とを用意できれば、その新型車両に対する有限要素法に基づく解析処理に先立って従来は必要であった各種条件等の設定操作を行なうことなく、境界条件、拘束条件、並びに材料を表わす属性情報等の付属情報が関連付けされた当該新型車両のFEMモデルを、迅速且つ容易に入手することができる。これにより、既に存在していた既存車両のFEMモデルの有効活用と、新型車両の解析業務全体の迅速化とを実現することができる。
【0145】
また、本実施形態では、ユーザが図7乃至図9に例示するような設定画面を利用して設定したパラメータに従って、モーフィングの実行に際して参照される重み付け係数が決定されるので、ユーザの希望に応じた現実的な新型車両のFEMモデルを入手することができ、既存車両のFEMモデル品質と比較した新型車両のFEMモデルの品質低下を極小化できる。係る効果は、新型車両が、既存車両に類似した所謂派生車両の場合に特に顕著となる。
【0146】
また、本実施形態では、算出された新型車両のFEMモデル及びそのメッシュ形状の品質が良くない場合には、その旨がユーザに対して報知され、そのFEMモデル及びメッシュ形状は、必要に応じて手動または自動にて調整可能である。これにより、係る低品質のFEMモデルを利用した当該新型車両の解析が後工程においてユーザによって行われることを未然に防止することができる。
【0147】
また、本実施形態では、算出された新型車両のFEMモデルの品質(例えばメッシュモデルの歪み具合、部品性能や特性等)が所定レベルより悪化した場合には、解析処理に利用可能な高品質な当該新型車両のFEMモデルが取得できるまで自動的に再演算を行なうことも可能であるので、ユーザの利便性が図られ、係る低品質のFEMモデルを利用した当該新型車両の解析が後工程においてユーザによって行われることを未然に防止することができる。
【0148】
尚、上述した実施形態では、説明の便宜上、新型車両のFEMモデル生成処理について、複数の図面を参照して説明したが、係る全ての図面に対応する表示画面を、ユーザ端末1のディスプレイに表示する必要は無い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に適用可能なコンピュータ・システムの構成を例示する図である。
【図2】本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理の全体概要を示すフローチャートである。
【図3】本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理のうち、準備処理(図2のステップS1)の詳細を示すフローチャートである。
【図4】本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理のうち、ボックスに基づくモーフィング処理(図2のステップS3)の詳細を示すフローチャートである。
【図5】本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理のうち、フィーチャーラインに基づくモーフィング処理(図2のステップS4)の詳細を示すフローチャートである。
【図6】本実施形態における新型車両のFEMモデル生成処理のうち、結果報知・調整処理(図2のステップS7)の詳細を示すフローチャートである。
【図7】重み付け係数を決定するために、所望の部品毎にユーザが設定可能なパラメータの設定画面を例示する図である。
【図8】重み付け係数を決定するために、既存車両のFEMモデル全体に対してユーザが設定可能なパラメータの設定画面を例示する図である。
【図9】重み付け係数を決定するために、既存車両のFEMモデル全体に対してユーザが設定可能なパラメータの設定画面を例示する図である。
【図10】Aピラーのモーフィング設定をユーザが行なうための設定画面である。
【図11】モーフィング結果をユーザに報知する表示画面を例示する図である。
【図12】本実施形態における既存車両のFEMモデルを例示する図である。
【図13】本実施形態における新型車両のCADモデルを例示する図である。
【図14】複数の第1FEM基準点が設定された状態の、既存車両のFEMモデルのメッシュ形状を例示する図である。
【図15】複数の第1CAD基準点が設定された状態の新型車両の外形線を例示する図である。
【図16】複数の第1及び第2FEM基準点に基づいて生成されたB−BOX1を示す図である。
【図17】複数の第1及び第2CAD基準点に基づいて生成されたA−BOX1を示す図である。
【図18】図12に示した既存車両のFEMモデルに対して、個々のメッシュサイズが同じB−BOX11が設定された様子を示す図である。
【図19】本実施形態において設定されたB−BOX11だけを示す図である。
【図20】A−BOX11とB−BOX1とを重ねた様子を示す図である。
【図21】B−BOX1とA−BOX1とに基づいてB−BOX11を変形することによって生成されたA−BOX11を示す図である。
【図22】節点位置が調整されたA−BOX11とB−BOX11とを重ねた様子を示す図である。
【図23】本実施形態に係る新型車両のFEMモデル生成処理において算出された新型車両のFEMモデルを例示する図である。
【図24】第1及び第3CAD基準点が設定された新型車両のフィーチャーライン(A−BAR1)と、第1及び第3FEM基準点が設定された既存車両のフィーチャーライン(B−BAR1)とが、共通の3次元座標空間において重ねられた状態を示す図である。
【図25】本実施形態に係る新型車両のFEMモデル生成処理によって生成された新型車両のFEMモデルに対して、プロトタイプとなった既存車両のFEMモデルからの形状変更の度合いを、矢線(ベクトル)にて表示した場合を例示する図である。
【符号の説明】
1:ユーザ端末(操作部)
2:ホストコンピュータ,
3:FEMモデルデータベース(記憶部)
4:CADモデルデータベース(記憶部)
5:プログラムデータベース(記憶部)
6:通信ネットワーク,
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the field of digital engineering using CAD / CAE software.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the field of image processing using a computer, a so-called morphing technique has been proposed in which the shape of an object represented in an original image is transformed into another shape using a computer.
[0003]
In a conventional morphing process, in general, when a corresponding region is set by an operator in a plurality of different images (images based mainly on digital image information obtained by actual shooting), the computer Based on the information, intermediate interpolation processing is performed. In the middle-interpolation process, an intermediate value is generated so that various information such as the position, shape, and color of the object existing in the set area smoothly changes between the plurality of pieces of image information. When the computer reproduces and displays an image based on the plurality of pieces of image information, the intermediate value is referred to, thereby realizing movement of pixels constituting the display screen, change in display color of the pixels, and the like. Thus, the shape of the object to be deformed can be continuously changed during the reproduction and display of an image using a plurality of digital image information obtained by actual shooting, which does not originally have parameters that can be used for shape deformation.
[0004]
In recent years, as an example of such a morphing technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-106453 discloses an original image to be deformed divided into a plurality of blocks in a lattice form in an interactive manner by the operator. When the deformation range is specified, the lattice points within the deformation range move according to a predetermined movement rule, so that at least a part of the plurality of blocks is deformed, and thereby, the object represented in the original image is deformed. A technique for deforming the shape has been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above prior art, the operator can easily instruct the deformation of the object represented in the original image. However, since the conventional morphing technique described above is premised on an image represented by digital image data obtained by actual shooting, the planar shape deformation process represented by the two-dimensional coordinate system (XY) is also used in the conventional technique. The application and application to a three-dimensional shape are not described.
[0006]
In addition, deformation of an animation image or the like created using so-called computer graphics (CG) can be performed by continuously changing the parameters originally included in the data structure constituting the image information at the time of display. It is known that it is easier to implement than morphing by digital image data.
[0007]
On the other hand, 3D shape information such as solid models and surface models generated in design work by vehicle manufacturers using general-purpose software for CAD (Computer Aided Design) / CAE (Computer Aided Engineering) Since this is a complex data structure that includes a large amount of coordinate values and various attribute information, and the data structure varies greatly depending on the supplier (software vendor), it is a deformed shape from the original shape of the object as described above. No attempt has been made to generate or display.
[0008]
However, in the design work in a vehicle manufacturer or the like, CAE software that pseudo-analyzes the three-dimensional shape information of a structure generated using CAD software by a computer has become widespread. Analysis methods based on the element method (FEM) are widely used.
[0009]
In an analysis method based on FEM, a user first divides a structure to be analyzed represented by three-dimensional shape information into a mesh shape using a preprocessor, and then, for the mesh of the structure, It is necessary to make preparations such as setting attribute information such as constraint conditions and boundary conditions of predetermined items such as stress. This preparation has a great influence on the accuracy and processing time of the analysis processing actually performed using the FEM solver. For this reason, performing optimal settings prior to analysis processing is a considerable work burden for design department users who must develop a new vehicle in a short period of time by effectively using a limited development period. ing.
[0010]
However, in the development situation as described above, the new type vehicle to be developed by the design department is often a derived vehicle based on an existing vehicle. In this case, at the time of development of the existing vehicle, a data group (data set: equivalent to an FEM model in an embodiment described later) prepared as a preparation for analysis processing using a solver already exists in the database in the company. Therefore, such a data group should be effectively used as an asset when developing a new type vehicle such as a derivative vehicle.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and when an FEM model of a structure to be analyzed is acquired using an FEM model of a prototype structure, an unrealistic deformed shape is calculated. An object of the present invention is to provide a structure-morphing method, a computer program thereof, and a computer-readable storage medium that can be easily and easily prevented.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a structure shape morphing method according to the present invention is characterized by the following configuration.
[0013]
That is, At least an operation unit and a storage unit A structure morphing method using a computer, In the storage unit, The analysis target structure (for example, the body structure of a derived vehicle derived from an existing vehicle) is generated in advance using at least the external shape information and a preprocessor for an analysis solver based on the finite element method (FEM). A three-dimensional mesh model representing the outer shape of a prototype structure (for example, a body structure of an existing vehicle) and attached information associated with the mesh model (for example, attribute information representing boundary conditions, constraint conditions, materials, etc.) Including FEM model (Fig. 12) Is stored in advance, and the computer, in response to the operation of the operation unit, the external shape information of the structure to be analyzed from the storage unit, the FEM model of the prototype structure, As well as Obtained from the storage unit in response to the operation unit being operated With respect to the outer shape information of the structure to be analyzed and the mesh model of the prototype structure, the first constraint condition when changing the shape from the prototype structure to the structure to be analyzed is as follows: Setting And in a second viewpoint different from the first viewpoint, In response to the operation unit being operated, The second constraint condition when changing the shape Set A preparation process;
Said The computer set in the preparation process Based on the first and second constraints, Obtained from the storage unit Move multiple nodes that make up the mesh model of the prototype structure Let By changing the mesh model to the outer shape of the analysis target structure, according to the movement, I got it from the memory And a morphing step of calculating an FEM model (FIG. 23) for the analysis target structure by redefining the attached information and its associated state with respect to the mesh model after deformation.
[0014]
For example, in the morphing process, The computer is Set in the second viewpoint Shi The second constraint condition The , Set in the first viewpoint Shi Reflected to a range narrower than the application range of the plurality of reference points and the first constraint condition Shi And in the first viewpoint Obtained from the storage unit In the mesh model of the prototype structure, for example, a setting screen shown in FIG. 10 is used to set the cross-sectional shape of the portion extending in the longitudinal direction. Shi , Second constraint condition The Reflected in preference to the first constraint To do Is preferred.
[0015]
In a preferred embodiment, in the preparation step The computer Setting You The first constraint condition Obtained from the storage unit Move multiple nodes that make up the mesh model of the prototype structure Do At this time, a parameter for determining weighting for restricting the movement amount is included, and the parameter may be associated with the FEM model of the prototype structure.
[0016]
Here, the parameters for determining the weighting are set by the user using the setting screens shown in FIGS. 7 to 9 in the embodiment described later.
[0017]
Also, for example, in the preparation step The computer Setting You The first constraint condition further includes: Obtained from the storage unit External shape information of the analysis target structure, Obtained from the storage unit At the position corresponding to the mesh model of the prototype structure, automatically or In response to the operation unit being operated Setting Shi A plurality of reference points are included, and in the morphing process, The computer is Based on the correspondence of the plurality of reference points, Obtained from the storage unit Movement of a plurality of nodes constituting the mesh model of the prototype structure The line No , The amount of movement The , Regulated according to the weight determined by the parameter and the second constraint You Good.
[0018]
In this case, for example, the morphing step is: The computer obtained from the storage unit Set to mesh model of prototype structure Shi A plurality of first hexahedrons including at least one reference point as a vertex according to the plurality of reference points, Obtained from the storage unit Set to the external shape information of the structure to be analyzed Shi A hexahedron setting step of setting a plurality of second hexahedrons corresponding to the first hexahedron according to a plurality of reference points and including at least one reference point as the vertex; The computer is Of the plurality of first and second hexahedrons, according to the difference in shape between the first hexahedron and the second hexahedron corresponding to each other, the weight and the second constraint condition are reflected. Obtained from the storage unit Move multiple nodes that make up the mesh model of the prototype structure Let By changing the mesh model to the outer shape of the analysis target structure, according to the movement, I got it from the memory It is preferable to include an FEM model calculation step of calculating an FEM model for the analysis target structure by redefining the attached information and the association state thereof with respect to the deformed mesh model.
[0019]
Here, the plurality of reference points are the first FEM reference point shown in FIG. 14, the first CAD reference point shown in FIG. 15, and the first and second FEM shown in FIG. 16, in an embodiment (a morphing process based on a box) described later. The reference points correspond to the first and second CAD reference points shown in FIG.
[0020]
Also, for example, the morphing step is The computer obtained from the storage unit Set to mesh model of prototype structure Shi In accordance with a plurality of reference points, a first feature line including the reference points on the line is set, and Obtained from the storage unit A feature line setting step of setting a second feature line corresponding to the first feature line and including the reference point on the line according to a plurality of reference points set in the outer shape information of the structure to be analyzed; , The computer is In accordance with the difference in shape between the first feature line and the second feature line, in a state reflecting the weighting and the second constraint condition, Obtained from the storage unit Move multiple nodes that make up the mesh model of the prototype structure Let By changing the mesh model to the outer shape of the analysis target structure, according to the movement, I got it from the memory It is preferable to include an FEM model calculation step of calculating an FEM model for the analysis target structure by redefining the attached information and the association state thereof with respect to the deformed mesh model.
[0021]
Here, the plurality of reference points set in the preparation step are the first FEM reference point shown in FIG. 14, the first CAD reference point shown in FIG. 24 corresponds to the first and third FEM reference points shown in FIG. 24 and the first and third CAD reference points shown in FIG.
[0022]
This object can also be achieved by an information processing apparatus corresponding to the structure morphing method of each structure described above.
[0023]
The object is also achieved by a program code for realizing the structure shape morphing method and information processing apparatus of each configuration described above by a computer, and a computer-readable storage medium storing the program code. The That is, the same object is a computer program for realizing morphing of a structure by a computer, and the computer has at least an operation unit and a storage unit, and the storage unit has an analysis target structure. A three-dimensional mesh model representing the outer shape of the prototype structure, which is generated in advance using at least the outer shape information of the analysis, and a preprocessor for an analysis solver based on the finite element method (FEM), and the mesh model The FEM model including the attached information is stored in advance, and in response to the operation of the operation unit being performed on the computer, the external shape information of the structure to be analyzed from the storage unit, and the prototype structure And obtaining an FEM model of the body, and in response to the operation unit being operated, The first constraint condition when changing the shape from the prototype structure to the analysis target structure is set to the outer shape information of the analysis target structure obtained from the memory and the mesh model of the prototype structure. A preparatory step of setting a second constraint condition when changing the shape in response to an operation of the operation unit at a second viewpoint that is set at one viewpoint and is different from the first viewpoint; The mesh model is analyzed by moving a plurality of nodes constituting the mesh model of the prototype structure obtained from the storage unit based on the first and second constraints set in the preparation step. In addition to changing to the outer shape of the target structure, the attached information obtained from the storage unit and its associated state are changed to the mesh A computer program for executing a morphing step of calculating an FEM model for the structure to be analyzed by redefining the model, and a program code of the computer program are stored Achieved by a computer readable storage medium .
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, when an FEM model of a structure to be analyzed is acquired using an FEM model of a prototype structure, an unrealistic deformed shape is prevented from being calculated in advance and easily. A morphing method of a structure that can be used, a computer program thereof, and a computer-readable storage medium are provided.
[0025]
That is, according to the first aspect of the present invention, the first constraint condition (the parameter for determining the weight (Claim 6) and the correspondence) when morphing from the FEM model of the prototype structure to the FEM model of the structure to be analyzed The plurality of reference points (Claim 7) and the second constraint condition (Claim 2) reflected in a range narrower than the application range of the first constraint condition are reflected. Thereby, even if it is a part of the structure to be analyzed, it is possible to easily and easily prevent an unrealistic deformed shape from being calculated.
[0026]
Further, according to the invention of claim 3, with respect to the portion extending in the longitudinal direction that is difficult for the user to determine in the mesh model of the prototype structure in the first viewpoint (particularly, the sectional shape of the portion: claim 4), Since the second constraint condition can be easily set, it is possible to more efficiently prevent an unrealistic deformed shape from being calculated.
[0027]
According to the invention of claim 5, since the second constraint condition is reflected in preference to the first constraint condition during morphing, a more realistic deformed shape can be calculated.
[0028]
According to the eighth aspect of the present invention, a plurality of first hexahedrons set for the prototype structure and a plurality of second hexahedrons set for the analysis target structure are used for morphing. Morphing in which the difference in shape is accurately reflected is performed for each hexahedron, so that an FEM model of the analysis target structure in which the difference in shape from the prototype structure is faithfully reflected can be acquired.
[0029]
According to the ninth aspect of the present invention, the design of the entire vehicle is performed by the first feature line set for the prototype structure and the second feature line set for the analysis target structure during morphing. Morphing that accurately reflects the difference in shape between the two types of structures represented by these feature lines is performed without breaking the shape that characterizes the shape, so the difference in shape from the prototype structure is faithfully reflected An FEM model of the structure to be analyzed can be acquired.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings as an embodiment in which the present invention is applied to a body structure of an automobile, which is a typical vehicle.
[0031]
[System Configuration] FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a computer system applicable to the present embodiment.
[0032]
In the figure, a plurality of user terminals 1 and a host computer 2 are connected so as to be capable of bidirectional communication via a communication network 6 to constitute a general server / client environment. In this embodiment, each user terminal 1 (Operation section) Since the host computer 2 and the communication network 6 can employ general computers and network systems, detailed description of the device configuration is omitted.
[0033]
FEM model database 3 (Memory part) In this embodiment, FEM models for at least a plurality of types of existing vehicles are stored prior to the start of operation of the processing system described below in the present embodiment, and a new vehicle newly generated by the function of the processing system is stored. An FEM model (including derivative vehicles derived from existing vehicles: hereinafter simply referred to as “new vehicle”) can be stored.
[0034]
The FEM model of each existing vehicle is, for example, a data set generated by a person in charge of the design department of a vehicle manufacturer using a general preprocessor for FEM (finite element method) in the previous development and design work ( (Data file), but with the function of the FEM model generation process of the new vehicle, which will be described later in this embodiment, parameters for determining weights are newly stored in an associated state (note that the FEM model Details will be described later).
[0035]
CAD model database 4 (Memory part) For example, a person in charge of the design department of a vehicle manufacturer generates 3 models such as a solid model and a surface model for a new vehicle, which were generated using general CAD software in this development and design work. Dimensional shape information is stored in advance.
[0036]
Program database 5 (Memory part) Stores a communication function with the user terminal 1, a management program for each of the databases, and a software program for realizing the function of the FEM model generation processing for the new vehicle according to the present embodiment.
[0037]
The host computer 2 is connected to the FEM model database 3, the CAD model database 4, and the program database 5 so as to be accessible, and functions as an application server computer when the user terminal 1 logs in.
[0038]
The above-described system configuration is for convenience of explanation, and each database may be a single large-scale database or may be individually connected to the communication network 6. May be. Further, instead of a server / client environment constituted by the user terminal 1 and the host computer 2, an environment constituted by one computer having a man-machine interface and a database may be used.
[0039]
Hereinafter, the FEM model (FIG. 12) of the body structure (prototype structure) of the existing vehicle and the CAD model (FIG. 13) of the new vehicle are used by the function of the FEM model generation process of the new vehicle according to the present embodiment. A procedure for obtaining the FEM model (FIG. 23) of the body structure (analysis target structure) of the new vehicle that can be set as a solver for various analysis processes based on FEM will be described.
[0040]
<FEM Model of Existing Vehicle> First, the FEM model will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating an FEM model of an existing vehicle in the present embodiment.
[0041]
In the present embodiment, the FEM model is a general data group (data set) in a state where preparations for performing analysis by a FEM analysis processing solver such as strength analysis, thermal analysis, mechanism analysis, and vibration analysis are completed. Are stored in the FEM model database 3 in advance.
[0042]
The FEM model data set (hereinafter simply referred to as “FEM model”) includes a mesh shape as three-dimensional vehicle shape information. This information includes attribute information such as boundary conditions, constraint conditions, and materials. The predetermined attached information such as is defined (associated).
[0043]
Here, the vehicle shape information is a mesh model composed of a plurality of three-dimensional (for example, tetrahedron, hexahedron) three-dimensional elements (solid mesh) like a prototype (existing vehicle) FEM model illustrated in FIG. In addition, the roughness (mesh size) of the mesh varies appropriately depending on the vehicle-shaped part.
[0044]
In the FEM model, the geometric accuracy of the vehicle shape is determined by the coordinate values of a plurality of nodes constituting the vehicle shape in a three-dimensional coordinate space. Here, the nodes are lattice points (nodes) that form vertices of individual solid meshes that form the mesh shape (vehicle shape) of the FEM model.
[0045]
<CAD Model of New Model Vehicle> FIG. 13 is a diagram illustrating a CAD model of the new model vehicle in this embodiment.
[0046]
In the present embodiment, the CAD model of the new model is stored in advance in the CAD model database 4, and various three-dimensional CAD such as a surface model and a surface model are included if at least three-dimensional outline information of the new model is included. A model can be adopted.
[0047]
[FEM Model Generation Processing] Next, the FEM model generation processing for a new vehicle will be described in detail.
[0048]
FIG. 2 is a flowchart showing an overall outline of the FEM model generation process for the new vehicle according to the present embodiment. This shows the processing procedure of the hardware program.
[0049]
In the figure, Step S1: The user corresponds to the FEM model of an existing vehicle used as a prototype and the FEM model of the new vehicle desired to be obtained by the FEM model generation processing according to the present embodiment. Select a CAD model. In addition, setting of predetermined constraint conditions and the like is performed automatically or manually (manual operation). The details of the preparation process according to this step will be described later with reference to the flowchart shown in FIG.
[0050]
Steps S2 to S4: Depending on the selection operation by the user (Step S2), the morphing process based on the box (Step S3), the morphing process based on the feature line (Step S4), or both of these two types of morphing processes are executed. The In each morphing process, the FEM model is calculated for the new vehicle for which the CAD model is selected in step S1.
[0051]
The details of the morphing process based on the box according to step S3 will be described later with reference to the flowchart shown in FIG. Details of the morphing process based on the feature line in step S4 will be described later with reference to the flowchart shown in FIG.
[0052]
Step S5: The result of the morphing process in step S3 or step S4 is displayed on the display of the user terminal 1. In this step, when the two types of morphing processes are selected in the process selection of step S2, the FEM model of the new vehicle calculated individually by the two types of morphing processes is displayed on the same screen. . In this case, since the two displayed FEM models are not easily identified by the user, parts having different shapes in both FEM models and associated information having different values are displayed in different display colors, for example. It should be highlighted.
[0053]
In addition, the parts of the FEM model of the existing vehicle and the FEM model of the new model that are different in shape also have the shape of the new model of the existing vehicle such as when the new model is a derivative vehicle of the existing model. If it is similar to the shape of the vehicle, it is not easy for the user to identify. Therefore, in step S5, in response to the user's selection operation, the mesh shape (mesh model) of both FEM models is moved along with the morphing process in step S3 or step S4 (details will be described later). According to the moving amount and moving direction of the node to be displayed, it is preferable to display with an arrow or the like representing a vector arranged in the three-dimensional coordinate space as illustrated in FIG.
[0054]
Step S6: When the two types of morphing processes are selected in the process selection at step S2, the FEM model of the new model vehicle calculated by both or one of the morphing processes is selected according to the user's selection operation. Selected.
[0055]
Step S7: When the two types of FEM models are selected in Step S6, the mesh shapes of the two types of FEM models and their attached information are synthesized into one FEM model. In this step, the mesh shape of one synthesized FEM model or the validity of the mesh quality of any FEM model selected in step S6, and the entire data set of these FEM models Appropriateness is determined, notification of the determination result to the user, and automatic or manual adjustment are performed. The details of the result notification / adjustment process according to step S7 will be described later with reference to the flowchart shown in FIG.
[0056]
<Preparation Processing> FIG. 3 is a flowchart showing details of the preparation processing (step S1 in FIG. 2) in the FEM model generation processing for the new model vehicle in this embodiment.
[0057]
In the figure, step S11: for determining a weighting coefficient used for a morphing process (FIG. 4 or FIG. 5) to be described later with respect to the FEM model of the prototype existing vehicle stored in advance in the FEM model D / B3. The parameter is set by the user using the setting screen illustrated in FIGS. When a parameter is set, the parameter is stored in a state associated with the FEM model of the existing vehicle.
[0058]
In the present embodiment, the weighting coefficient is data determined according to the parameters set by the user, and the ridgeline, grid, etc. of the part that the user is interested in are changed by the morphing process (for example, shape deformation, large displacement amount) The degree (degree) indicating whether or not to change).
[0059]
FIG. 7 is a diagram illustrating a parameter setting screen that can be set by the user for each desired component in order to determine the weighting coefficient.
[0060]
That is, on the setting screen shown in FIG. 7A, the radio button of “deformation prohibited parts (common parts)” or “deformation restricted parts (general-purpose parts)” is selected by the user, and the “select” operation button is operated. In the case where the FEM model of the new model vehicle is generated from the FEM model of the existing vehicle in a morphing process to be described later from among a plurality of parts constituting the FEM model of the existing vehicle displayed in a list (not shown), It is possible to select a desired part that prohibits or restricts deformation. In this case, as the parameter is set by the user, the host computer 2 is considerably smaller than other cases to be described later in order to prohibit or restrict deformation of the target component when performing morphing. The weighting factor is set automatically.
[0061]
In the setting screen shown in FIG. 7A, when the user selects the “deformable component (dedicated component)” radio button and operates the “details” operation button, FIG. A new setting screen is displayed. The setting screen shown in FIG. 7B is set by the user so that the plate thickness and the spot welding position are held (constrained) before and after the morphing process as parameters for determining the weighting coefficient during morphing. Indicates the state. In this case, as the parameter is set by the user, the host computer 2 automatically sets a small weighting coefficient so that the thickness of the target component and the spot welding position do not change during execution of morphing. Set.
[0062]
In the setting screen shown in FIG. 7A, when the radio button “deformable component (dedicated component)” is selected by the user and the operation button “placement” is operated, FIG. A new setting screen is displayed. In the setting screen shown in FIG. 7C, the arrangement relationship between the dedicated member and other members is held (constrained) by a specific numerical value as a parameter for determining the weighting coefficient at the time of morphing by the user. The state set as follows is shown. In this case, as the parameter is set by the user, the host computer 2 reduces the distance and gap (gap length) between the target component and other components so that they do not change during morphing. The weighting factor is set automatically.
[0063]
FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams illustrating parameter setting screens that can be set by the user for the entire FEM model of an existing vehicle, not for individual parts, in order to determine weighting coefficients.
[0064]
That is, in the setting screen shown in FIG. 8A, when the operation button of “collision test” is operated by the user, a setting screen illustrated in FIG. 8B is newly displayed. In the setting screen shown in FIG. 8B, the user selects an application part in the collision test as a parameter for determining the weighting coefficient at the time of morphing, and the shape and the door gap are maintained for the selected part. The state set to be (constrained) is shown. In this case, as the parameter is set by the user, the host computer 2 automatically sets a small weighting coefficient for the entire FEM model so that the target test result is not deteriorated by morphing. .
[0065]
Similarly, on the setting screen shown in FIG. 8A, when the user operates the “side impact test” and “endurance test” operation buttons, the user selects the weighting coefficient during morphing according to the operation. Can be set for a part desired by the user using a setting screen (not shown). Also in this case, as the parameter is set by the user, the host computer 2 automatically sets a small weighting coefficient for the entire FEM model so that the target test result is not deteriorated by morphing. To do.
[0066]
Further, in the setting screen shown in FIG. 8A, when the operation button of “component characteristics” is selected by the user, a setting screen illustrated in FIG. 8C is newly displayed. The setting screen shown in FIG. 8C is set by the user so that the plate thickness and the spot welding position are held (constrained) before and after the morphing process as parameters for determining the weighting coefficient during morphing. Indicates the state. In this case, as the parameter is set by the user, the host computer 2 sets a small weighting coefficient for the entire FEM model so that the plate thickness and the spot welding position do not change during the morphing. Set automatically.
[0067]
Further, in the setting screen shown in FIG. 8A, when the operation button of “part type” is selected by the user, a setting screen illustrated in FIG. 9A is newly displayed. The setting screen shown in FIG. 9A holds (restrains) the shapes of parts classified into the types of ribs and flanges before and after the morphing process as parameters for determining the weighting coefficient during morphing. The state set to be shown. In this case, as the parameter is set by the user, the host computer 2 automatically sets a small weighting coefficient so that the component belonging to the target component type is not deformed during morphing. .
[0068]
Further, in the setting screen shown in FIG. 8A, when the operation button “component shape” is selected by the user, a setting screen illustrated in FIG. 9B is newly displayed. The setting screen shown in FIG. 9B is a parameter for determining the weighting coefficient at the time of morphing by the user, and the branching shape where the ridgeline, corner radius (R), and stress are concentrated before and after the morphing process. The state set so that the shape of a branch part may be hold | maintained (restraint) is shown. In this case, as the parameter is set by the user, the host computer 2 automatically sets a small weighting coefficient so that the part having the target part shape is not deformed during the morphing. .
[0069]
Note that the setting screens shown in FIG. 8 and FIG. 9 described above are merely examples. In addition to this, for example, the weight, outline, etc. are constant before and after the morphing process for individual parts or the entire FEM model. Various settings are conceivable, such as setting to hold (constraint) or permitting a change in plate thickness in accordance with the size of a part generated by the morphing process.
[0070]
Step S12: In response to a user operation, the FEM model of the morphing target (prototype existing vehicle) associated with the parameter stored in the FEM model D / B3 is read and stored in the CAD model D / B4. Reads out the CAD model of the new vehicle.
[0071]
Step S13: The FEM model (FIG. 12) of the existing vehicle read in step S12 and the CAD model (FIG. 13) of the new vehicle are displayed on the display of the user terminal 1 from the same viewpoint (first viewpoint). Display according to.
[0072]
Step S14: Based on the data constituting the CAD model of the new model vehicle read in step S12, the contour line constituting the contour shape of the new model vehicle is calculated by a general method, and the calculated profile line is calculated. And displayed on the display of the user terminal 1.
[0073]
Step S15, Step S16: A plurality of first CAD reference points are automatically or manually set on the calculated outline of the CAD model (Step S15), and the FEM model of the existing vehicle read in Step S12 is First FEM reference points individually corresponding to the first CAD reference points are set automatically or manually (step S16).
[0074]
Here, a variation of the procedure for setting the first CAD reference point and the first FEM reference point at corresponding positions as shown in FIGS. 14 and 15 will be described.
[0075]
That is, when the first CAD reference point and the first FEM reference point are automatically set to the corresponding positions in step S15 and step S16, first, the outer shape of the new vehicle calculated in step S14 is configured. A plurality of first CAD reference points are automatically set on the intersections of the outlines, and the first FEM reference points are set on the mesh model of the FEM model of the existing vehicle corresponding to each set first CAD reference point. It may be set automatically. The intersection of the outlines may be automatically set by, for example, general image processing.
[0076]
In the above case, the first FEM reference point on the FEM model side corresponding to the first CAD reference point on the CAD model side is set in advance in the CAD model of the new vehicle and the FEM model of the existing vehicle. What is necessary is just to set using a component name, shape information, etc. More specifically, when the first CAD reference point is set on the intersection of the B pillar between the front door and rear door of the new vehicle and the line connecting the lower sides of the windows of the door, the existing vehicle The B pillar between the front door and the rear door of the existing vehicle corresponding to the first CAD reference point using the part name, shape information, etc. set in advance in the FEM model, and the doors It is only necessary to detect the intersection with the line connecting the lower sides of the window and automatically set the first FEM reference point on the detected intersection. In this case, since a plurality of first CAD reference points and first FEM reference points serving as morphing references are automatically set, user convenience is improved.
[0077]
Alternatively, when the user manually sets the first CAD reference point on the outline of the CAD model, in step S15 and step S16, the part names set in advance in the CAD model of the new vehicle and the FEM model of the existing vehicle For example, the first FEM reference point may be automatically set by detecting a corresponding position in the mesh shape of the FEM model of the existing vehicle.
[0078]
Or, conversely, when the user manually sets the first FEM reference point for the mesh shape of the FEM model of the existing vehicle, the CAD model of the new vehicle and the FEM model of the existing vehicle are set in Step S15 and Step S16. In addition, the first CAD reference point may be automatically set by detecting a corresponding position using a part name set in advance.
[0079]
FIG. 14 is a diagram illustrating a mesh shape of an FEM model of an existing vehicle in a state where a plurality of first FEM reference points are set. FIG. 15 is a diagram illustrating the outline of the new vehicle in which a plurality of first CAD reference points are set.
[0080]
Each “reference point” set as shown in FIG. 14 and FIG. 15 is a point where correspondence is always guaranteed before and after execution of a morphing process, which will be described later, and guarantees deformation accuracy by morphing according to the present embodiment. This is the reference position. In other words, there is a premise that the first FEM reference point set before deformation (existing vehicle) always moves to the first CAD reference point set after deformation (new model vehicle) corresponding to the reference point. .
[0081]
Next, the morphing process based on the box (FIG. 4) and the morphing process based on the feature line (FIG. 5) will be described in detail.
[0082]
<Box-Based Morphing Process> FIG. 4 is a flowchart showing details of the box-based morphing process (step S3 in FIG. 2) in the FEM model generation process for the new model vehicle in this embodiment.
[0083]
In the figure, step S31: a plurality of second FEM reference points are extracted from the FEM model of the existing vehicle read in step S12, and the extracted second FEM reference points and the preparation process (FIG. 3) are performed. Based on the plurality of first FEM reference points set in the above, B-BOX1 constituted by a plurality of hexahedrons (boxes) representing the outer shape of the existing vehicle is generated.
[0084]
FIG. 16 is a diagram showing a B-BOX 1 generated based on a plurality of first and second FEM reference points. In FIG. 16, circles (open circles) indicate the first FEM reference points. Each mark (black square) indicates a second FEM reference point.
[0085]
Here, the individual second FEM reference points are those on the outer plate of the existing vehicle (that is, the outer shape of the existing vehicle) or within the region outside the existing vehicle from the outer plate. A box constituted by a point and a plurality of first FEM reference points is automatically set so as to include the existing vehicle.
[0086]
Step S32: Based on the second CAD reference point extracted from the outline forming the outer shape of the new model vehicle calculated in step S14, and the first CAD reference point set in the preparation process (FIG. 3), An A-BOX 1 composed of a plurality of hexahedrons (boxes) representing the outer shape of the new vehicle is generated.
[0087]
FIG. 17 is a diagram showing A-BOX1 generated based on a plurality of first and second CAD reference points. In FIG. 17, ○ marks (open circles) indicate the first CAD reference points. Each mark (black square) indicates a second CAD reference point.
[0088]
Here, the individual second CAD reference points are defined on the outer plate of the new vehicle (that is, the outer shape of the new vehicle) or within the region outside the new vehicle from the outer plate. A box constituted by a point and a plurality of first FEM reference points is automatically set so as to include the new vehicle.
[0089]
In step S32, the individual CAD boxes constituting the B-BOX1 including the first and second FEM reference points are divided into the first CAD reference point set in the preparation process and the second CAD extracted from the outline in this step. A-BOX1 may be set by moving according to the reference point.
[0090]
Step S33: A uniform mesh (B-BOX11) is automatically set by a general method as shown in FIGS. 18 and 19 for the entire existing vehicle represented in the FEM model.
[0091]
FIG. 18 is a diagram showing a state in which B-BOX 11 having the same mesh size is set for the FEM model of the existing vehicle shown in FIG. FIG. 19 is a diagram showing only the set B-BOX 11.
[0092]
Step S34: A-BOX11 is calculated by transforming B-BOX11 based on B-BOX1 generated in step S31 and A-BOX1 generated in step S32.
[0093]
FIG. 20 is a diagram illustrating a state in which A-BOX11 and B-BOX1 are overlapped. FIG. 21 is a diagram showing A-BOX11 generated by deforming B-BOX11 based on B-BOX1 and A-BOX1.
[0094]
Since B-BOX1 and A-BOX1 each have one corresponding box as shown in FIG. 20, in step S34, a uniform mesh (B- BOX11) Among all the nodes that make up BOX11), all the processes to move each node contained in one box with B-BOX1 according to the shape of one box with A-BOX1 corresponding to that box To the box. Thereby, A-BOX11 shown in FIG. 21 is calculated.
[0095]
That is, in B-BOX1 and A-BOX1, the difference between the shapes of the two corresponding boxes is that the coordinate values of the first and / or second FEM reference points forming one box constituting B-BOX1 It is represented by the difference from the coordinate value of the first and / or second CAD reference point forming any one box constituting A-BOX1 corresponding to the first and / or second FEM reference point. Then, the movement vectors (direction and size) from the first and second FEM reference points to the first and second CAD reference points, which are in a corresponding relationship, are uniquely determined.
[0096]
Therefore, in step S34, a plurality of nodes included in one box of B-BOX1 are defined by the first and second FEM reference points constituting the box and the corresponding first and second CAD reference points. Move according to the movement vector. By performing this process for all boxes, A-BOX11 is calculated. The calculated A-BOX 11 is a master mesh representing an aspect of the shape change from the outer shape of the existing vehicle to the outer shape of the new vehicle, and corresponds to a template representing the difference in the outer shape of the existing vehicle and the new vehicle.
[0097]
Step S35: First, when there is a reference point that is deviated (displaced) from the nodes constituting the B-BOX 11 among the plurality of first and second FEM reference points, the nodes near the reference point are present. Is adjusted to be positioned on the reference point. Similarly, when there is a reference point that is deviated (displaced) from the nodes constituting the A-BOX 11 among the plurality of first and second CAD reference points, the node near the reference point The position of the node is adjusted so as to be positioned on the reference point (in the case where the amount of deviation is large, a plurality of surrounding nodes may be moved as appropriate). Such adjustment of the node position is a preparation for realizing high-precision morphing, and is particularly preferable when the user manually sets the first FEM reference point and / or the first CAD reference point.
[0098]
In step S35, the mesh of the FEM model based on the weighting coefficient determined according to the parameters associated with the FEM model of the existing vehicle (prototype) and the A-BOX11 and B-BOX11 whose node positions are adjusted. By deforming the shape, the mesh shape of the FEM model for the new vehicle is calculated, and each node to the calculated mesh shape (i.e., the second mesh shape to be included in the FEM model of the new vehicle) (i.e., Attached information such as various attribute information, boundary conditions, and constraint conditions associated with the FEM model related to the existing vehicle according to the movement of the plurality of nodes constituting the first mesh shape included in the FEM model of the existing vehicle) Is redefined (merged) with respect to a plurality of nodes constituting the second mesh shape, To calculate the data set type vehicle FEM model (Fig. 23). The calculated FEM model of the new vehicle is displayed on the display of the user terminal 1 in step S5 as described above.
[0099]
FIG. 22 is a diagram illustrating a state in which the A-BOX11 and the B-BOX11 whose node positions are adjusted are overlapped. Basically, the mesh of the FEM model relating to the existing vehicle according to the correspondence between these two mesh shapes. From the shape, the mesh shape of the FEM model relating to the new model vehicle is generated. When the coordinate position of each node is moved, the amount of movement is regulated according to the above weighting coefficient.
[0100]
Here, in step S35, prior to the deformation of the mesh shape of the FEM model, a setting screen as illustrated in FIG. 10 is displayed on the display of the user terminal 1.
[0101]
FIG. 10 is a setting screen for the user to set the morphing of the A pillar. This setting screen is automatically displayed when it is detected that the state (step) immediately before the morphing according to the present embodiment is executed. Further, in a preferred embodiment, this setting screen is displayed by a predetermined operation such as an operation in which the user selects the A pillar portion of the FEM model of the existing vehicle with a mouse or the like when the user desires to set. Is also displayed.
[0102]
In step S13 of the above-described preparation process (FIG. 3), the plurality of first CAD reference points and the corresponding first FEM reference points are set automatically or manually so that the user can easily recognize them visually. The FEM model (FIG. 12) of the existing vehicle and the CAD model (FIG. 13) of the new vehicle were displayed on the display of the user terminal 1 in accordance with the same viewpoint as the first viewpoint. On the other hand, the setting screen shown in FIG. 10 allows the user to set a new constraint condition that is referred to when changing the deformation of the mesh shape of the FEM model at a second viewpoint different from the first viewpoint. This is the screen. This second viewpoint is a viewpoint in which the user can easily recognize the cross-sectional shape of a member extending in the longitudinal direction in the first viewpoint (in this embodiment, an A-pillar as an example).
[0103]
More specifically, when the user moves the software button 101 to the left or right by using a pointing device such as a mouse, the A pillar (the connection portion with the roof on the upper side of the A pillar, The cross-sectional shape before deformation (except for the connection portion with the bonnet) is displayed in the region 102, and the cross-sectional shape after deformation is displayed in the region 103. When the user moves the software button 101 to a desired position and the user selects an operation button for “hold cross-sectional shape” in that state, the cross-sectional shape of the A pillar after the morphing process is the inclination of the A pillar. Is changed according to the CAD model of the new vehicle, the shape displayed in the area 103 when the selection operation is performed is maintained.
[0104]
In addition, when the user selects an operation button of “impossible cross-sectional deformation”, deformation of the cross-sectional shape of the A-pillar is prohibited before and after the morphing process, so that the inclination of the A-pillar is a CAD model of the new model vehicle. The cross-sectional shape of the A pillar included in the FEM model of the existing vehicle (mesh model of the FEM model) is included in the FEM model of the new vehicle (mesh model of the FEM model). It is held (restrained) as the cross-sectional shape of the A pillar.
[0105]
When the user selects the “manual setting” operation button, more detailed settings can be made regarding the cross-sectional shape of the A pillar using a setting screen (not shown).
[0106]
As described above, using the setting screen illustrated in FIG. 10, the parameters set in the second viewpoint include the plurality of first CAD reference points set in the first viewpoint and the corresponding first FEM reference points. Although the constraint condition is reflected in a range narrower than the applicable range, the parameter set in the second viewpoint is preferably reflected in the morphing process with priority over the plurality of reference points. As a result, even if it is a part of the new model vehicle, it is possible to easily and easily prevent an unrealistic deformed shape from being calculated for an important part in the body structure. In the above-described morphing process based on a box, it consists of a B-BOX1 consisting of a plurality of boxes (first hexahedron) set for an existing vehicle and a plurality of boxes (second hexahedron) set for a new vehicle. Because A-BOX1 performs morphing that accurately reflects the difference in shape for each corresponding box, obtain an FEM model of a new model that accurately reflects the difference in shape from existing vehicles Can do.
[0107]
<Morphing Process Based on Feature Line> FIG. 5 is a flowchart showing details of the morphing process based on the feature line (step S4 in FIG. 2) in the FEM model generation process of the new model vehicle in this embodiment.
[0108]
In the figure, a plurality of third CAD reference points are set on the outline of the CAD model calculated in step S41: preparation process (FIG. 3), and these third CAD reference points and the first CAD set in the preparation process are set. Based on the reference point, the feature line (A-BAR1) of the new model is set.
[0109]
Here, the individual third CAD reference points may be set by manual designation by the user or by appropriately automatically dividing the outline of the new vehicle obtained by connecting a plurality of first CAD reference points. At this time, in order to perform a calculation with higher accuracy, the number of extracted third CAD reference points may be increased.
[0110]
Step S42: Based on the first FEM reference point set in the preparation process (FIG. 3) and the third FEM reference point extracted from the FEM model of the existing vehicle, the feature line (B-BAR1) of the existing vehicle is determined. Set.
[0111]
Here, each of the third FEM reference points may be set by manually specifying the user or automatically automatically dividing the outline of the existing vehicle obtained by connecting a plurality of first FEM reference points. .
[0112]
FIG. 24 shows the feature line (A-BAR1) of the new model in which the first and third CAD reference points are set, and the feature line (B-BAR1) of the existing vehicle in which the first and third FEM reference points are set. It is a figure which shows the state overlaid in the common three-dimensional coordinate space.
[0113]
Step S43: Similar to the uniform mesh (B-BOX11: FIGS. 18 and 19) in step S33 of FIG. 4 described above, the uniform mesh (B--) is applied to the entire existing vehicle represented in the FEM model. BAR11 (not shown) is automatically set by a general method.
[0114]
Step S44: A-BAR11 (not shown) is calculated by deforming the uniform mesh (B-BAR11) according to the difference in shape between the two types of feature lines A-BAR1 and B-BAR1.
[0115]
That is, in the feature lines A-BAR1 and B-BAR1, there are a first CAD reference point and a first FEM reference point having a correspondence relationship, and a third CAD reference point and a third FEM reference point having a correspondence relationship. As in the case of the morphing process based on, the movement vector (direction and size) from the first and third FEM reference points to the first and third CAD reference points, which are in a corresponding relationship, is uniquely determined.
[0116]
Therefore, in step S44, first, among the plurality of nodes constituting the uniform mesh (B-BAR11), the node corresponding to the first and third FEM reference points is moved to the first and third CAD reference points. Then, when moving other nodes in the vicinity of the first and third FEM reference points (hereinafter referred to as neighboring nodes), the movement amounts (movement distances) from the nodes for the first and third FEM reference points are used.
[0117]
That is, by calculating a weighted average of the movement amounts of the moved (calculated) first and third FEM reference points located in the vicinity of the neighboring node, the movement amount of the neighboring node is calculated. Move its neighboring nodes according to the amount. A-BAR11 can be calculated through these two procedures. Here, the A-BAR11 calculated in this step has a mesh shape similar to the A-BOX11 calculated in step S34 of FIG. 4 described above.
[0118]
Step S45: As in step S35 of FIG. 4, first, among the plurality of first and third FEM reference points, there is a reference point that is deviated (displaced) from the nodes constituting the B-BAR11. In this case, the nodes near the reference point are adjusted so as to be positioned on the reference point. Similarly, when there is a reference point that is deviated (displaced) from the nodes constituting the A-BAR 11 among the plurality of first and third CAD reference points, the node near the reference point The position of the node is adjusted so as to be positioned on the reference point (in the case where the amount of deviation is large, a plurality of surrounding nodes may be moved as appropriate). Such adjustment of the node position is a preparation for realizing high-precision morphing, and is particularly preferable when the user manually sets the first FEM reference point and / or the first CAD reference point.
[0119]
And in step S45, based on the weighting coefficient determined according to the parameter linked | related with the FEM model of the existing vehicle (prototype), and A-BAR11 and B-BAR11 by which the node position was adjusted, step S35 of FIG. In the same manner as in, the mesh shape of the FEM model for the new vehicle is calculated by deforming the mesh shape of the FEM model, and the calculated mesh shape (that is, the second shape to be included in the FEM model of the new vehicle). The various attributes associated with the FEM model related to the existing vehicle according to the movement of each node (that is, the plurality of nodes constituting the first mesh shape included in the FEM model of the existing vehicle) Attached information such as information, boundary conditions, constraint conditions, etc. to multiple nodes constituting the second mesh shape By redefining (merge) Te, it calculates the data sets of the new vehicle FEM model (Fig. 23). The calculated FEM model of the new vehicle is displayed on the display of the user terminal 1 in step S5 as described above.
[0120]
In step S45, prior to the deformation of the mesh shape of the FEM model, a setting screen as illustrated in FIG. 10 described in the box-based morphing process (FIG. 4) is displayed. The user can set the morphing setting for the A pillar in the second viewpoint.
[0121]
In the morphing process based on the feature line described above, the feature line set for the existing vehicle (B-BAR1: first feature line) and the feature line set for the new vehicle (A-BAR1: second feature) Line), morphing that accurately reflects the difference between the two types of vehicles represented by these feature lines is performed without breaking the shape that characterizes the overall design of the vehicle. It is possible to acquire an FEM model of the new vehicle in which the difference is faithfully reflected.
[0122]
<Result Notification / Adjustment Processing> Next, the result notification / adjustment processing will be described in detail.
[0123]
FIG. 6 is a flowchart showing details of the result notification / adjustment process (step S7 in FIG. 2) in the FEM model generation process of the new vehicle in the present embodiment.
[0124]
In the figure, the FEM model of the new vehicle calculated in the morphing process based on the box and / or feature line is selected and synthesized according to the selection result of the process result in step S71: step S6 (FIG. 2).
[0125]
In this step, when combining FEM models of new vehicles calculated by morphing processing based on boxes and feature lines into one, for example, boxes were used for parts with large areas such as roofs and bonnets. It is preferable to use the morphing result and use the morphing result using the feature line in the vicinity of the outline of the new vehicle. In this case, in a region where two types of morphing results are adjacent to each other in one synthesized FEM model, for example, in a band region having a predetermined width centered on the adjacent boundary, the region from one morphing result to the other Data selection processing in which the degree of correlation gradually decreases as the area approaches the morphing result is performed on each of the two types of morphing results in the band area. In this case, it is possible to obtain a more suitable FEM model of a new vehicle by using the analysis process performed in a later process.
[0126]
Step S72: The mesh quality (mesh distortion, etc.) of a plurality of three-dimensional (solid mesh) three-dimensional elements (solid meshes) constituting the mesh shape of the FEM model relating to the selected and synthesized new vehicle Whether it is worse than a predetermined level is determined by a general method. If the mesh quality is good, the process proceeds to step S73. If the mesh quality is poor, the process proceeds to step S77.
[0127]
Step S73, Step S74: It is determined whether the performance / characteristics / reproducibility of the past test of the data set of the FEM model relating to the new model is worse than a predetermined level (Step S73). Proceeding to S75, if the FEM model is satisfactory, the fact is displayed on the display of the user terminal 1, and a data set of the FEM model related to the new vehicle is stored in the FEM model D / B3 (step S74). The process is terminated.
[0128]
Step S75, Step S76: Since the FEM model is determined to be defective in Step S73, the fact is notified to the user (Step S75), and the parameters (weighting) associated with the FEM model relating to the new model vehicle selected and synthesized. The FEM model is adjusted by appropriately changing the attached information such as the coefficient), various attribute information, and constraint conditions automatically or manually (step S76), and the process returns to step S72. In a preferred embodiment, when the attached information or the like is automatically adjusted in step S76, it is preferable to inform the user of what value is changed so that the user can recognize it.
[0129]
Here, for example, the following procedure can be considered as the method for determining the quality of the FEM model in step S73 and the method for adjusting the FEM model performed in step S76 when the determination result is not good.
[0130]
That is, in the FEM model relating to the new vehicle generated by the morphing process described above, for example, when judging whether the rigidity of the parts constituting the new vehicle is good or bad, the rigidity is simulated in units of parts, and the simulation is performed. If the judgment is made based on whether the rigidity of the individual parts of the new vehicle represented by the result is deteriorated beyond a predetermined level as compared with the rigidity simulation result of the same part in the FEM model related to the existing vehicle. good.
[0131]
If the judgment result is not good, the weighting coefficient used when morphing the target part (or other parts around it as necessary) is changed to a small value. Or the plate thickness may be changed to a large value.
[0132]
Further, as a characteristic of a new model vehicle, for example, when judging whether the weight is good or bad, the weight of each component is simulated for each component, and the weight of each component of the new model vehicle indicated by the simulation result is related to the existing vehicle. What is necessary is just to judge based on whether it has exceeded the predetermined level compared with the simulation result of the weight about the same component in a FEM model.
[0133]
If the judgment result is not good, the weighting coefficient used when morphing the target part (or other parts around it as necessary) is changed to a small value. Or the plate thickness may be changed to a small value.
[0134]
In the correspondence methods in the two specific examples described above, the method of adjusting the weighting coefficient is that the quality of the FEM model of the existing vehicle is good and the quality of the FEM model of the new vehicle generated by the morphing process according to the present embodiment is If it is not good, if the weighting coefficient referred to in the recalculation is automatically changed to a small value automatically, the movement of the node during morphing will be restricted, so a new model calculated using the adjusted weighting coefficient The vehicle FEM model is based on the precondition that it approaches a FEM model of an existing vehicle with good quality.
[0135]
FIG. 11 is a diagram illustrating a display screen for notifying the user of the morphing result. Since the calculated morphing result is poor in quality, the user is notified that automatic or manual adjustment is necessary. Yes.
[0136]
In the display screen shown in FIG. 11A, when the “OK” operation button is selected by the user, execution of the process of step S76 is started, and when the “cancel” operation button is selected. For example, the result notification / adjustment process may be terminated, and the process may return to step S1 or step S2 described above.
[0137]
In addition, on the display screen shown in FIG. 11B, the user can manually or partially correct the mesh shape, attached information, and the like for the FEM model related to the new vehicle as a morphing result. . In this display screen, when the “display” operation button is selected by the user, the poor quality portion is highlighted and displayed on the display screen (not shown), and the user can select a desired shape or value. For example, when the “OK” operation button is selected by the user, the process returns to step S72, and when the “Cancel” operation button is selected, the result notification / adjustment process ends. And it is good to return to step S1 or step S2 mentioned above.
[0138]
Here, some of the results of various performance evaluation tests on existing vehicles are not simulations using computers, but are, for example, crash tests performed in a vehicle manufacturer's laboratory where various data measurement environments are prepared. In some cases, the actual test results already exist. In this case, when developing a new type vehicle (especially in the case of a derivative vehicle) based on the existing vehicle, There may be no need to perform the same type of test.
[0139]
On the other hand, even when developing a new model based on an existing vehicle, there are cases where it is clear that there are different test results among the various evaluation tests that should actually be performed. In some cases, it is necessary to newly perform an actual test for the target performance evaluation item.
[0140]
Therefore, in the present embodiment, in order to automatically determine which case corresponds to the above case and notify the user, the existing vehicle with respect to the target portion of the performance evaluation test that has been actually performed on the existing vehicle in the past. It is determined whether the mesh shape of the FEM model related to and the mesh shape of the FEM model related to the new vehicle newly generated by the processing according to the present embodiment are the same or similar with respect to the target part. Then, according to the determination result, whether or not a plurality of types of performance evaluation tests that should be actually performed, such as a collision test and a side collision, is automatically determined as the performance of the new vehicle (that is, the target parts are not similar). In this case, a new test is required). For example, when notifying the user of the morphing result as described above, it is preferable to notify the user together.
[0141]
Step S77, Step S78: Since the quality of the mesh shape of the FEM model relating to the new model vehicle is judged to be poor in Step S72, this is notified to the user (Step S77), and the mesh shape is automatically or manually determined. To change the parameter (weighting coefficient) as appropriate (step S78) and return to step S72.
[0142]
The notification to the user in step S77 is limited to the mesh shape of the FEM model related to the new vehicle, but the display screen illustrated in FIG. 11 described above may be displayed on the display of the user terminal 1.
[0143]
As described above, according to the present embodiment described above, the FEM model of the existing vehicle prepared earlier and the CAD model of the new model have different data formats, but the product as the product calculated as described above is used. The FEM model of the new model has the same data format as the FEM model of the existing vehicle, and it is a high quality that can be set and used as it is for various analysis processing solvers such as strength analysis, thermal analysis, mechanism analysis, and vibration analysis. It is a data set.
[0144]
That is, if the user of the user terminal 1 can prepare the FEM model of the existing vehicle (prototype structure) and at least the external shape information of the new vehicle (analysis target structure), the analysis process based on the finite element method for the new vehicle The FEM model of the new model can be quickly and quickly associated with associated information such as attribute information representing boundary conditions, constraint conditions, and materials without performing various setting operations that were necessary in the past. It can be easily obtained. As a result, it is possible to effectively utilize the FEM model of the existing vehicle that has already existed and to speed up the entire analysis work of the new vehicle.
[0145]
In the present embodiment, the weighting coefficient to be referred to when executing the morphing is determined according to the parameters set by the user using the setting screens illustrated in FIGS. Therefore, it is possible to obtain a realistic FEM model of a new vehicle, and to minimize the quality degradation of the FEM model of the new vehicle compared with the FEM model quality of the existing vehicle. Such an effect is particularly noticeable when the new model vehicle is a so-called derivative vehicle similar to an existing vehicle.
[0146]
In the present embodiment, if the quality of the calculated FEM model of the new vehicle and its mesh shape is not good, the user is notified of this, and the FEM model and mesh shape are It can be adjusted manually or automatically. Thereby, it is possible to prevent the analysis of the new vehicle using the low-quality FEM model from being performed by the user in a subsequent process.
[0147]
Further, in this embodiment, when the calculated quality of the FEM model of the new vehicle (for example, the degree of distortion of the mesh model, component performance, characteristics, etc.) is deteriorated from a predetermined level, the high quality that can be used for the analysis processing is high. Since it is possible to automatically perform recalculation until the FEM model of the new model vehicle can be obtained, the convenience of the user is improved, and the analysis of the new model vehicle using the low quality FEM model is performed in a later process. It is possible to prevent the user from performing it.
[0148]
In the above-described embodiment, for convenience of explanation, the FEM model generation processing of the new vehicle has been described with reference to a plurality of drawings. However, display screens corresponding to all the drawings are displayed on the display of the user terminal 1. There is no need to do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a computer system applicable to the present embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing an overall outline of FEM model generation processing for a new vehicle in the present embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing details of a preparation process (step S1 in FIG. 2) in the FEM model generation process for a new vehicle in the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing details of a box-based morphing process (step S3 in FIG. 2) in the FEM model generation process for a new vehicle according to the present embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing details of a morphing process based on a feature line (step S4 in FIG. 2) in the FEM model generation process of the new vehicle in the present embodiment.
6 is a flowchart showing details of a result notification / adjustment process (step S7 in FIG. 2) in the FEM model generation process for a new vehicle in the present embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a parameter setting screen that can be set by a user for each desired component in order to determine a weighting coefficient;
FIG. 8 is a diagram illustrating a parameter setting screen that can be set by the user for the entire FEM model of an existing vehicle in order to determine a weighting coefficient;
FIG. 9 is a diagram illustrating a parameter setting screen that can be set by the user for the entire FEM model of an existing vehicle in order to determine a weighting coefficient;
FIG. 10 is a setting screen for the user to perform morphing settings for the A pillar.
FIG. 11 is a diagram illustrating a display screen for notifying a user of a morphing result.
FIG. 12 is a diagram illustrating an FEM model of an existing vehicle in the present embodiment.
FIG. 13 is a diagram illustrating a CAD model of a new vehicle in the present embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating a mesh shape of an FEM model of an existing vehicle in a state where a plurality of first FEM reference points are set.
FIG. 15 is a diagram illustrating an outline of a new vehicle in a state where a plurality of first CAD reference points are set.
FIG. 16 is a diagram showing B-BOX1 generated based on a plurality of first and second FEM reference points.
FIG. 17 is a diagram showing A-BOX1 generated based on a plurality of first and second CAD reference points.
18 is a diagram illustrating a state in which B-BOX 11 having the same individual mesh size is set for the FEM model of the existing vehicle illustrated in FIG. 12;
FIG. 19 is a diagram showing only the B-BOX 11 set in the present embodiment.
FIG. 20 is a diagram showing a state in which A-BOX11 and B-BOX1 are overlapped.
FIG. 21 is a diagram showing A-BOX11 generated by deforming B-BOX11 based on B-BOX1 and A-BOX1.
FIG. 22 is a diagram showing a state in which A-BOX11 and B-BOX11 whose node positions are adjusted are overlapped.
FIG. 23 is a diagram illustrating a new vehicle FEM model calculated in the FEM model generation process for a new vehicle according to the embodiment;
FIG. 24 shows a feature line (A-BAR1) of a new vehicle in which first and third CAD reference points are set, and a feature line (B-BAR1) of an existing vehicle in which first and third FEM reference points are set. It is a figure which shows the state overlaid in the common three-dimensional coordinate space.
FIG. 25 shows the degree of change in shape from the FEM model of an existing vehicle that is a prototype with respect to the FEM model of the new vehicle generated by the FEM model generation processing of the new vehicle according to the present embodiment. It is a figure which illustrates the case where it displays by ().
[Explanation of symbols]
1: User terminal (Operation section) ,
2: Host computer
3: FEM model database (Memory part) ,
4: CAD model database (Memory part) ,
5: Program database (Memory part) ,
6: Communication network,

Claims (13)

少なくとも操作部及び記憶部を有するコンピュータを利用した構造体形状のモーフィング方法であって、
前記記憶部には、解析対象構造体の少なくとも外形形状情報と、有限要素法(FEM)に基づく解析用ゾルバのプリプロセッサを利用して予め生成されたところの、プロトタイプ構造体の外形形状を表わす3次元のメッシュモデル及びそのメッシュモデルに関連付けされた付属情報を含むFEMモデルとが予め記憶されており、
前記コンピュータが、前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から前記解析対象構造体の外形形状情報と、前記プロトタイプ構造体のFEMモデルとを入手すると共に、前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から入手したその解析対象構造体の外形形状情報及び該プロトタイプ構造体のメッシュモデルに対して、前記プロトタイプ構造体から前記解析対象構造体への形状変更に際しての第1の制約条件を、第1の視点において設定すると共に、その第1の視点とは異なる第2の視点において、前記操作部が操作されることに応じて、該形状変更に際しての第2の制約条件を設定する準備工程と、
前記コンピュータが、前記準備工程で設定した第1及び第2の制約条件に基づいて、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させることにより、そのメッシュモデルを前記解析対象構造体の外形形状に変更すると共に、その移動に応じて、前記記憶部から入手した付属情報及びその関連付け状態を、変形後のメッシュモデルに対して再定義することにより、前記解析対象構造体についてのFEMモデルを算出するモーフィング工程と、を有することを特徴とする構造体形状のモーフィング方法。
A structure morphing method using a computer having at least an operation unit and a storage unit ,
The storage unit 3 represents at least the outer shape information of the structure to be analyzed and the outer shape of the prototype structure that is generated in advance using a preprocessor of an analysis solver based on the finite element method (FEM). A dimension mesh model and an FEM model including attached information associated with the mesh model are stored in advance;
In response to the operation of the operation unit, the computer obtains the external shape information of the analysis target structure and the FEM model of the prototype structure from the storage unit , and the operation unit is operated. In response to the external shape information of the analysis target structure obtained from the storage unit and the mesh model of the prototype structure, the first change in shape from the prototype structure to the analysis target structure is performed. The first constraint condition is set at the first viewpoint, and the second constraint at the time of changing the shape in response to the operation unit being operated at a second viewpoint different from the first viewpoint. A preparation process for setting conditions;
The computer is based on the first and second constraint condition set in the preparatory step, the Rukoto moving the plurality of nodes that form a mesh model of the prototype structure obtained from the storage unit, the mesh By changing the model to the outer shape of the structure to be analyzed, and by redefining the attached information obtained from the storage unit and its association state with respect to the mesh model after deformation, according to the movement, And a morphing step of calculating an FEM model for the structure to be analyzed.
前記モーフィング工程において、前記コンピュータが、前記第2の視点において設定た前記第2の制約条件、前記第1の視点において設定た前記第1の制約条件の適用範囲より狭い範囲に対して反映ることを特徴とする請求項1記載の構造体形状のモーフィング方法。In the morphing process, the computer, the second constraint condition set in the second aspect, with respect to a narrower range than the applicable range of the first constraint condition set in the first aspect structure shape morphing method of claim 1, wherein that you reflect. 前記コンピュータが、前記第2の制約条件、前記第1の視点における前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルにおいて、長手方向に延びる部位に対して設定ることを特徴とする請求項2記載の構造体形状のモーフィング方法。Wherein said computer is a second constraint, which in the mesh model of the prototype structure obtained from the storage unit in the first viewpoint, characterized that you set for site extending in the longitudinal direction Item 3. A structure morphing method according to Item 2. 前記コンピュータが、前記第2の制約条件、前記長手方向に延びる部位の断面形状に対して設定ることを特徴とする請求項3記載の構造体形状のモーフィング方法。 The computer, the second constraint, morphing method of a structure shape of claim 3, wherein that you set against the cross-sectional shape of the portion extending in the longitudinal direction. 前記モーフィング工程において、前記コンピュータが、前記第2の制約条件、前記第1の制約条件より優先して反映ることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の構造体形状のモーフィング方法。In the morphing process, the computer is, the structure according to the second constraint, in any one of claims 1 to 4, characterized that you reflected in preference to the first constraint Shape morphing method. 前記準備工程において前記コンピュータが設定る前記第1の制約条件には、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させるのに際して、その移動量を規制するための、重み付けを決定するためのパラメータが含まれており、そのパラメータは、前記プロトタイプ構造体のFEMモデルに関連付けされることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載の構造体形状のモーフィング方法。Wherein the said computer to that of the first constraint set in preparation step, upon moving the plurality of nodes that form a mesh model of the prototype structure obtained from the storage unit, to restrict the amount of movement 6. A structure according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a parameter for determining weighting is included, the parameter being associated with an FEM model of the prototype structure. Body shape morphing method. 前記準備工程において前記コンピュータが設定る前記第1の制約条件には、更に、前記記憶部から入手した前記解析対象構造体の外形形状情報と、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルとの対応する位置に、自動または前記操作部が操作されることに応じて設定た複数の基準点が含まれ、
前記モーフィング工程では、前記コンピュータが、前記複数の基準点の対応関係に基づいて、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点の移動、その移動量、前記パラメータによって決定された重み付けと、前記第2の制約条件とに従って規制ることを特徴とする請求項6記載の構造体形状のモーフィング方法。
Wherein said computer in the preparation process to set the first constraint, further the outer shape information of the structure to be analyzed, obtained from the storage unit, the mesh of the prototype structure obtained from the storage unit the corresponding positions of the model, automatically or the operation unit includes a plurality of reference points set in response to being operated,
In the morphing process, the computer, based on the correspondence between the plurality of reference points, have rows movement of a plurality of nodes that form the mesh model of the prototype structure obtained from the storage unit, the amount of movement , a weighting determined by the parameters, morphing method of a structure shape according to claim 6, wherein that you regulated according with the second constraint.
前記モーフィング工程は、
前記コンピュータが、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルに設定た複数の基準点に従って、それら基準点を少なくとも1つ頂点として含む複数の第1六面体を設定すると共に、前記記憶部から入手した前記解析対象構造体の外形形状情報に設定た複数の基準点に従って、前記第1六面体に対応するところの、該基準点を少なくとも1つ頂点として含む複数の第2六面体を設定する六面体設定工程と、
前記コンピュータが、前記複数の第1及び第2六面体のうち、互いに対応する第1六面体と第2六面体との形状の差異に従って、前記重み付け及び前記第2の制約条件を反映した状態で、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させることにより、そのメッシュモデルを前記解析対象構造体の外形形状に変更すると共に、その移動に応じて、前記記憶部から入手した付属情報及びその関連付け状態を、変形後のメッシュモデルに対して再定義することにより、前記解析対象構造体についてのFEMモデルを算出するFEMモデル演算工程と、を含むことを特徴とする請求項7記載の構造体形状のモーフィング方法。
The morphing process includes
The computer sets a plurality of first hexahedrons including at least one reference point as a vertex according to a plurality of reference points set in the mesh model of the prototype structure obtained from the storage unit , and the storage unit A plurality of second hexahedrons corresponding to the first hexahedron and including at least one reference point as a vertex are set according to the plurality of reference points set in the outer shape information of the structure to be analyzed obtained from A hexahedron setting process;
The computer is, among the plurality of first and second hexahedrons, according to the shape difference between the first hexahedron and a second hexahedron corresponding to each other, in a state that reflects the weighting and the second constraint, the memory the Rukoto moving the plurality of nodes that form a mesh model of the prototype structure obtained from parts, as well as change the mesh model to the outer shape of the structure to be analyzed, in accordance with the movement, the storage unit An FEM model calculation step of calculating an FEM model for the structure to be analyzed by redefining the attached information and the associated state obtained from the modified mesh model. The method for morphing a structure according to claim 7.
前記モーフィング工程は、
前記コンピュータが、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルに設定た複数の基準点に従って、それら基準点をライン上に含む第1フィーチャーラインを設定すると共に、前記記憶部から入手した前記解析対象構造体の外形形状情報に設定た複数の基準点に従って、前記第1フィーチャーラインに対応するところの、該基準点をライン上に含む第2フィーチャーラインを設定するフィーチャーライン設定工程と、
前記コンピュータが、前記第1フィーチャーラインと、前記第2フィーチャーラインとの形状の差異に従って、前記重み付け及び前記第2の制約条件を反映した状態で、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させることにより、そのメッシュモデルを前記解析対象構造体の外形形状に変更すると共に、その移動に応じて、前記記憶部から入手した付属情報及びその関連付け状態を、変形後のメッシュモデルに対して再定義することにより、前記解析対象構造体についてのFEMモデルを算出するFEMモデル演算工程と、を含むことを特徴とする請求項7記載の構造体形状のモーフィング方法。
The morphing process includes
According to a plurality of reference points set in the mesh model of the prototype structure obtained from the storage unit, the computer sets a first feature line including the reference points on the line, and the computer obtains the feature line from the storage unit. A feature line setting step of setting a second feature line that corresponds to the first feature line and includes the reference point on the line according to a plurality of reference points set in the outer shape information of the structure to be analyzed; ,
The mesh of the prototype structure obtained from the storage unit in a state in which the computer reflects the weighting and the second constraint condition according to a difference in shape between the first feature line and the second feature line. the Rukoto moving the plurality of nodes that form the model, as well as change the mesh model to the outer shape of the structure to be analyzed, in accordance with the movement, the accessory information and associated state thereof obtained from the storage unit 8. A morphing of a structure shape according to claim 7, further comprising: an FEM model calculation step of calculating an FEM model for the structure to be analyzed by redefining the mesh model after deformation. Method.
前記記憶部に記憶されている前記付属情報は、少なくとも、境界条件、拘束条件、並びに材料を表わす属性情報であることを特徴とする請求項1記載の構造体形状のモーフィング方法。 2. The structure shape morphing method according to claim 1, wherein the auxiliary information stored in the storage unit is at least boundary conditions, constraint conditions, and attribute information representing a material. 前記プロトタイプ構造体は、既存車両のボディ構造体であって、前記解析対象構造体は、前記既存車両から派生した派生車両のボディ構造体であることを特徴とする請求項1記載の構造体形状のモーフィング方法。  2. The structure shape according to claim 1, wherein the prototype structure is a body structure of an existing vehicle, and the structure to be analyzed is a body structure of a derived vehicle derived from the existing vehicle. Morphing method. 構造体形状のモーフィング、コンピュータによって実現するためのコンピュータ・プログラムであって、
前記コンピュータは、少なくとも操作部及び記憶部を有し、
前記記憶部には、解析対象構造体の少なくとも外形形状情報と、有限要素法(FEM)に基づく解析用ゾルバのプリプロセッサを利用して予め生成されたところの、プロトタイプ構造体の外形形状を表わす3次元のメッシュモデル及びそのメッシュモデルに関連付けされた付属情報を含むFEMモデルとが予め記憶されており、
前記コンピュータに、
前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から前記解析対象構造体の外形形状情報と、前記プロトタイプ構造体のFEMモデルとを入手すると共に、前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から入手したその解析対象構造体の外形形状情報及び該プロトタイプ構造体のメッシュモデルに対して、前記プロトタイプ構造体から前記解析対象構造体への形状変更に際しての第1の制約条件を、第1の視点において設定すると共に、その第1の視点とは異なる第2の視点において、前記操作部が操作されることに応じて、該形状変更に際しての第2の制約条件を設定する準備工程と、
前記準備工程で設定した第1及び第2の制約条件に基づいて、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させることにより、そのメッシュモデルを前記解析対象構造体の外形形状に変更すると共に、その移動に応じて、前記記憶部から入手した付属情報及びその関連付け状態を、変形後のメッシュモデルに対して再定義することにより、前記解析対象構造体についてのFEMモデルを算出するモーフィング工程と、を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
A computer program for realizing morphing of a structure by a computer,
The computer has at least an operation unit and a storage unit,
The storage unit 3 represents at least the outer shape information of the structure to be analyzed and the outer shape of the prototype structure that is generated in advance using a preprocessor of an analysis solver based on the finite element method (FEM). A dimension mesh model and an FEM model including attached information associated with the mesh model are stored in advance;
In the computer,
In response to the operation unit being operated, the external shape information of the analysis target structure and the FEM model of the prototype structure are obtained from the storage unit, and the operation unit is operated. Then, with respect to the external shape information of the analysis target structure obtained from the storage unit and the mesh model of the prototype structure, a first constraint condition when changing the shape from the prototype structure to the analysis target structure Is set at the first viewpoint, and a second constraint condition for changing the shape is set in response to the operation of the operation unit at a second viewpoint different from the first viewpoint. A preparation process;
Based on the first and second constraint conditions set in the preparation step, by moving a plurality of nodes constituting the mesh model of the prototype structure obtained from the storage unit, the mesh model is analyzed. About the structure to be analyzed by changing the outer shape of the structure and redefining the attached information obtained from the storage unit and the associated state with respect to the deformed mesh model according to the movement And a morphing step for calculating the FEM model of the computer.
構造体形状のモーフィング、コンピュータによって実現するプログラムコードが格納されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記コンピュータは、少なくとも操作部及び記憶部を有し、
前記記憶部には、解析対象構造体の少なくとも外形形状情報と、有限要素法(FEM)に基づく解析用ゾルバのプリプロセッサを利用して予め生成されたところの、プロトタイプ構造体の外形形状を表わす3次元のメッシュモデル及びそのメッシュモデルに関連付けされた付属情報を含むFEMモデルとが予め記憶されており、
前記コンピュータに、
前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から前記解析対象構造体の外形形状情報と前記プロトタイプ構造体のFEMモデルとを入手すると共に、前記操作部が操作されることに応じて、前記記憶部から入手したその解析対象構造体の外形形状情報及び該プロトタイプ構造体のメッシュモデルに対して、前記プロトタイプ構造体から前記解析対象構造体への形状変更に際しての第1の制約条件を、第1の視点において設定すると共に、その第1の視点とは異なる第2の視点において、前記操作部が操作されることに応じて、該形状変更に際しての第2の制約条件を設定する準備工程と、
前記準備工程で設定した第1及び第2の制約条件に基づいて、前記記憶部から入手した前記プロトタイプ構造体のメッシュモデルを構成する複数の節点を移動させることにより、そのメッシュモデルを前記解析対象構造体の外形形状に変更すると共に、その移動に応じて、前記記憶部から入手した付属情報及びその関連付け状態を、変形後のメッシュモデルに対して再定義することにより、前記解析対象構造体についてのFEMモデルを算出するモーフィング工程と、を実行させるプログラムコードが格納されていることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
A computer- readable storage medium storing a program code for realizing morphing of a structure by a computer ,
The computer has at least an operation unit and a storage unit,
The storage unit 3 represents at least the outer shape information of the structure to be analyzed and the outer shape of the prototype structure that is generated in advance using a preprocessor of an analysis solver based on the finite element method (FEM). A dimension mesh model and an FEM model including attached information associated with the mesh model are stored in advance;
In the computer,
In response to the operation unit being operated, the external shape information of the analysis target structure and the FEM model of the prototype structure are obtained from the storage unit, and in response to the operation unit being operated. The first constraint condition for changing the shape from the prototype structure to the analysis target structure is obtained with respect to the external shape information of the analysis target structure obtained from the storage unit and the mesh model of the prototype structure. Preparation for setting a second constraint condition for changing the shape in response to the operation of the operation unit at a second viewpoint that is set at the first viewpoint and is different from the first viewpoint Process,
Based on the first and second constraint conditions set in the preparation step, by moving a plurality of nodes constituting the mesh model of the prototype structure obtained from the storage unit, the mesh model is analyzed. About the structure to be analyzed by changing the outer shape of the structure and redefining the attached information obtained from the storage unit and the associated state with respect to the deformed mesh model according to the movement A computer-readable storage medium storing program code for executing a morphing step of calculating the FEM model of the computer .
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