JP4821483B2 - 数値解析データ作成装置、数値解析データ作成方法およびその作成方法をコンピュータに実現させるためのプログラム - Google Patents

数値解析データ作成装置、数値解析データ作成方法およびその作成方法をコンピュータに実現させるためのプログラム Download PDF

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本発明は、数値解析法に適用されるメッシュデータを作成する技術に関し、特に、複数の部材(ソリッド)を接合(たとえば溶接)して一体化された完成品の体積メッシュの作成技術に関する。
CAE(Computer Aided Engineering:コンピュータ援用エンジニアリング)では、形状モデリング機能、境界条件定義機能、メッシュ作成機能、解析機能、解析結果表示機能等を備えた数値解析装置(以下、システムと称する)が広く用いられている。
このようなシステムにおける数値解析は、一般に以下の手順で行なわれる。以下の例は解析手法として境界要素法を用いたときの手順例であるが、有限要素法等の他の解析手法を用いた場合も同様である。
1.形状モデルの定義解析を行なうための形状モデルを作成する。なお、メッシュの作成から解析を行なう場合は、形状モデルは必要ないので、このステップはない。解析を行なう形状モデルの単位は、一つの媒質に対応した立体である。
2.接合領域・開放領域の設定異なった媒質間の接合領域では、向かい合った両方の面上に作成されるメッシュ中の要素を一致させる必要がある。このため、ユーザーによって、この両方の面上で占める領域である接合領域を特定する。
3.メッシュの作成解析を行なうために、解析対象となる立体群をメッシュに分割する。
4.境界条件の付加解析の種類と目的とに応じた、境界条件を付加する。
5.数値解析上記手順4までで揃った幾何形状、境界条件、およびメッシュを用いて、境界要素法による数値解析を行なう。
6.解析結果の確認解析結果を、数値を色の分布で示すコンターやメッシュの変形で表示する。
ここで、解析対象に多くの部品間の接合領域が存在する場合には、メッシュの分割が容易に行なうことができない。このように解析対象に接合領域を含む場合におけるメッシュ作成に関する技術が、以下の特許文献に開示されている。
特開平11−86036号公報 特開2000−40166号公報 特開2005−216038号公報
しかしながら、上述した特許文献には、複数の部材を接合して一体化した体積メッシュを作成することについては言及しているものの、たとえば溶接されることにより接合される2部品間においても隙間がない場合にしか対応していない。実際には2部品が溶接により接合される場合には、これらの2部品を溶接した完成品においては存在しないが、元の2部品の間には、たとえば溶接の肉盛りによる隙間(距離)が存在する。すなわち、完成品を構成する部品を接合状態に関係なく隙間がないようにして作成された体積メッシュは、完成品においては部品間に隙間があってそれを考慮していないものであるので、完成品における解析(境界要素法、有限要素法)を正確に行なうことができない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の部品から構成される完成品において、その完成品を構成する部品の間に隙間を有して接合されている場合であっても、精度高く完成品の数値解析を行なうことができる、数値解析データ作成装置、数値解析データ作成方法およびその作成方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを提供することである。
第1の発明に係る数値解析データ作成装置は、複数の部材を接合して構成される複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析データ作成装置である。複数の部材の中の少なくとも2つの部材の間には隙間が存在し、隙間を介して2つの部材が接合される。この数値解析データ作成装置は、3次元メッシュデータを読み込むための読込手段と、隙間を有して接合される第1の部材と第2の部材のそれぞれについて境界線を設定するための境界線設定手段と、接合する境界線を対応付けるとともに、接合により不要になる面を設定するための設定手段と、メッシュデータに基づいて、接合により不要になる面を除いて、表面メッシュを作成するための平面メッシュ作成手段と、第1の部材における境界線上の節点と第2の部材における境界線上の節点とを繋いだ表面メッシュを作成することにより、隙間が閉じられた閉空間を作成するための作成手段と、表面メッシュに基づいて、体積メッシュを作成するための体積メッシュ作成手段とを含む。また、第5の発明に係る数値解析データ作成方法は、第1の発明に対応する構成を有する。
第1または第5の発明によると、隙間がある2つの部材間においては、その隙間を閉空間にするための形状(たとえば、接合方法が溶接であるならば、溶接の肉盛りにより形成される形状)に対応させた境界線を、第1の部材および第2の部材のそれぞれに設定する。第1の部材における境界線上の節点と第2の部材における境界線上の節点とを繋ぐことにより作成される表面メッシュは、隙間が閉じられた閉空間を形成する。このため、部品の状態においては(たとえば溶接前)隙間があって、完成品である複合部材においてはその隙間が溶接の肉盛りにより塞がれて第1の部材と第2の部材との間で応力等が伝達される場合であっても、正確な数値解析を行なうことができるようになる。その結果、複数の部品から構成される複合部材である完成品において、その完成品を構成する部品の間に隙間を有して接合されている場合であっても、精度高く完成品の数値解析を行なうことができる、数値解析データ作成装置や数値解析データ作成方法を提供することができる。
第2の発明に係る数値解析データ作成装置においては、第1の発明の構成に加えて、境界線設定手段は、接合された状態における第1の部材と第2の部材とに跨る接合部材の形状に対応して、境界線を設定するための手段を含む。また、第6の発明に係る数値解析データ作成方法は、第2の発明に対応する構成を有する。
第2または第6の発明によると、その隙間を閉空間にするための形状に対応させて、たとえば、接合方法が溶接であるならば、溶接の肉盛りにより形成される形状に対応させて、境界線を設定する。このため、複合部材である完成品において正確な数値解析を行なうことができるようになる。
第3の発明に係る数値解析データ作成装置においては、第1または第2の発明の構成に加えて、第1の部材の物理的特性と第2の部材の物理的特性とが異なる場合においては、設定手段は、接合する境界線を対応付けるとともに、接合により不要になる面を設定することに加えて、第1の部材と第2の部材との境界として残存させる面を設定するための手段を含む。体積メッシュ作成手段は、境界として残存させる面のメッシュを維持して、表面メッシュに基づいて、体積メッシュを作成するための手段を含む。また、第7の発明に係る数値解析データ作成方法は、第3の発明に対応する構成を有する。
第3または第7の発明によると、第1の部材と第2の部材との間に隙間がある場合であって、第1の部材が第2の部材に比べて柔らかい物理的特性を有する場合には、第1の部材と第2の部材とに跨るメッシュを作成すると、以下の問題が発生する。すなわち、第1の部材と第2の部材とでは物理的特性が異なり、応力等の伝達が異なるにも係わらず、2つの部材が1つのメッシュで形成されることにより、正確な数値解析を行なうことができない。このため、境界として残存させる面のメッシュを維持することにより、2つの部材が1つのメッシュで形成されることを回避して、正確な数値解析を行なうことができる体積メッシュを作成できる。
第4の発明に係る数値解析データ作成装置は、複数の部材を接合して構成される複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析データ作成装置である。複数の部材の中で互いに接合される2つの部材の物理的特性が異なる。この数値解析データ作成装置は、3次元メッシュデータを読み込むための読込手段と、物理的特性が異なる部材であって、接合される第1の部材と第2の部材のそれぞれについて境界線を設定するための境界線設定手段と、接合する境界線を対応付けるとともに、接合により不要になる面を設定することに加えて、第1の部材と第2の部材との境界として残存させる面を設定するための設定手段と、メッシュデータに基づいて、接合により不要になる面を除いて、表面メッシュを作成するための平面メッシュ作成手段と、第1の部材における境界線上の節点と第2の部材における境界線上の節点とを繋いだ表面メッシュを作成するための作成手段と、境界として残存させる面のメッシュを維持して、表面メッシュに基づいて、体積メッシュを作成するための体積メッシュ作成手段とを含む。また、第8の発明に係る数値解析データ作成方法は、第4の発明に対応する構成を有する。
第4または第8の発明によると、第1の部材と第2の部材との間に隙間がない場合であっても、第1の部材が第2の部材に比べて柔らかい物理的特性を有する場合には、第1の部材と第2の部材とに跨るメッシュを作成すると、以下の問題が発生する。すなわち、第1の部材と第2の部材とでは物理的特性が異なり、応力等の伝達が異なるにも係わらず、2つの部材が1つのメッシュで形成されることにより、正確な数値解析を行なうことができない。このため、境界として残存させる面のメッシュを維持することにより、2つの部材が1つのメッシュで形成されることを回避して、正確な数値解析を行なうことができる体積メッシュを作成できる。
第9の発明に係るプログラムは、第5〜第8のいずれかの数値解析データ作成方法をコンピュータに実行させるプログラムである。
第9の発明によると、コンピュータを用いて、第5〜第8のいずれかの発明と同様の作用効果を発現できる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
<第1の実施の形態>
以下、本発明の第1の実施の形態に係る数値解析データ作成装置について説明する。なお、以下に示す第1の実施の形態においては接合される複数の部材の間に隙間がある場合を前提としている。
図1を参照して、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置の制御ブロックについて説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置は、メッシュプロパティを含む三次元CADデータベース1000と、オペレータが各種条件を入力する入力部2000と、部品の状態においては隙間を有し完成品の状態においては隙間が閉空間として形成される2つの部材のそれぞれにおける境界ラインを加工する境界ライン加工部3000と、接合する境界ラインの対を設定したり、接合による不要となる面を設定したりするグルーピング処理部4000と、自動処理部5000とを含む。なお、自動処理部5000は、たとえばコンピュータで自動演算処理により実現される部分である。
自動処理部5000は、表面メッシュを作成する表面メッシュ作成部5010と、グルーピングされた接合する境界線上の節点を繋ぐことにより完全に閉じた空間(閉空間)を作成する閉空間作成部5020と、表面メッシュに基づいて体積メッシュを作成する体積メッシュ作成部5030とを含む。
3D−CADデータベース1000に格納されるメッシュデータの具体的な一例について説明する。メッシュデータは、節点を識別するための番号である節点番号N、特定の座標系を基準にした節点の座標X(x,y,z)、その節点の結線先の節点節点番号列を表わした結線情報Mとを対応付けて書込まれた節点情報群を形成する。1つの節点情報は、N(X,M)のように表現される。また、メッシュデータの冒頭には、密度、ヤング率、ポアソン比等の剛体の物理定数や、座標系間の座標変換行列などの情報が書込まれている。
なお、ここで示した節点情報の表現は一例であって、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置がこのようなデータに限定されるものではない。
また、以下の説明において、表面メッシュの作成方法や体積メッシュの作成方法等については、既存の技術(たとえば上述した特許文献)を参照して実行することができるため、本明細書では詳細な説明は繰返さない。
図2を参照して、数値解析データを作成するモデルの一例について説明する。
図2に示すように、この完成品(複合部材)は、第1の部材(ソリッド(1))11000と、ソリッド(1)11000の中央部に設けられた穴部に溶接により接合される第2の部材(ソリッド(2))12000とから構成される。図2のA−A断面に示すように、ソリッド(1)11000とソリッド(2)12000との間には繋ぎたい隙間が部品の状態では存在する。この繋ぎたい隙間は、たとえば接合が溶接によるものであるならば、図2の上部の四角内に示すように、ソリッド(1)11000の特定の境界線とソリッド(2)12000の特定の境界線と繋いだ線と、ソリッド(1)11000の別の境界線とソリッド(2)12000の別の境界線とを繋いだ境界線とで形成される溶接による肉盛り部13000により接合され、完成品として形成される。なお、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置における接合方法は、溶接に限定されるものではない。
図3を参照して、ソリッド(1)11000およびソリッド(2)12000における境界ラインについて説明する。なお、この境界ラインは、図1の境界ライン加工部3000において加工(作成)される。
図3に示すように、ソリッド(1)11000の境界ラインは境界ライン11010により表わされるラインである。またソリッド(2)12000の境界ラインは境界ライン12020で示されるラインである。ソリッド(1)11000の境界ライン11010とソリッド(2)12000の外形形成ライン12010とが対になる。また、ソリッド(2)12000の境界ライン12020とソリッド(1)11000の外形形成ライン11020とが対となる。
図4を参照して、さらにこの境界ラインと外形ラインとの対について説明する。
図4に示すように、ソリッド(1)11000の境界ライン11010には、接合するエッジの対Xとして、ソリッド(2)12000の外形形成ライン12010が設定される。また、ソリッド(2)の境界ライン12020には、接合するエッジの対Yとして、ソリッド(1)11000の外形形成ライン11020が設定される。すなわち、境界ライン11010と外形形成ライン12010とがエッジの対Xとして、境界ライン12020と外形形成ライン11020とがエッジの対Yとして、それぞれ設定される。
これは、図2の上部の四角内に示した断面図に対応しており、このように接合するエッジの対Xと接合するエッジの対Yとを設定することにより、図4に示すハッチング面が接合により不要になる面とすることができる。
図5を参照して、表面メッシュの作成状態について説明する。この表面メッシュは、表面メッシュ作成部5010において作成される。ソリッド(1)11000およびソリッド(2)12000のそれぞれにおいて表面メッシュがメッシュプロパティに従って接合により不要になる面以外の面について表面メッシュ(三角形)が作成される。このとき、図4に示すハッチング面(接合により不要となる面)については表面メッシュが作成されていない。
図6を参照して、接合するエッジの対X同士、接合するエッジの対Y同士で互いの境界ラインおよび外形形成ラインの節点を繋いで形成される完全に閉じた空間(閉空間)について説明する。図5に示すようにソリッド(1)11000およびソリッド(2)12000に対して接合により不要になる面を除いて形成された表面メッシュには接合面における表面メッシュが形成されていない。そこで、図6に示すように、境界ライン11010の節点とその対となる外形形成ライン12010との節点とを繋いで表面メッシュを作成する。また、境界ライン12020の節点とその対となる外形形成ライン11020との節点とを繋いで表面メッシュを作成する。
すなわち、対になるエッジ(境界ライン、外形形成ライン)の間をシェルメッシュで埋めることにより表面メッシュを作成している。このように閉空間作成部5020において処理されることにより、図6に示すソリッド(1)11000とソリッド(2)12000との間に形成されていた隙間が完全に閉じた空間となり接合面13000が形成される。
体積メッシュ作成部5030は、図6に示す対になるエッジ間をシェルメッシュで埋められた状態の表面メッシュに基づいて、体積(テトラ)メッシュを作成する。
図7を参照して、図1の制御ブロック図で表わされる数値解析データ作成装置の処理の手順をフローチャートに沿って説明する。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、数値データ解析装置は、CADデータを読み込む。このとき、3D−CADデータベース1000からメッシュプロパティを含んだメッシュデータ等が読み込まれる。
S110にて、数値解析データ作成装置は、入力部2000から、接合されるソリッド(1)、ソリッド(2)を特定するデータの入力を受ける。
S120にて、数値解析データ作成装置は、入力部2000から入力されたデータに基づいて境界ライン加工部3000により、ソリッド(1)11000の境界ラインを設定する。この境界ラインは、図3や図4に示す境界ライン11010であって、接合するエッジの対Xに対応する。
S130にて、数値解析データ作成装置は、入力部2000から入力されたデータに基づいて境界ライン加工部3000により、ソリッド(2)12000の境界ラインを設定する。この境界ラインは、図3や図4に示す境界ライン12020であって、接合するエッジの対Yに対応する。
S140にて、数値解析データ作成装置は、境界ライン(接合するエッジの対X)と境界ライン(接合するエッジ対Y)とを接合するエッジとして設定する。S150にて、数値解析データ作成装置は接合により不要となる面(図4に示すハッチング面)を設定する。このとき、グルーピング処理部4000が接合により不要になる面を設定する。S160にて、数値解析データ作成装置は、メッシュプロパティを読み込む。S170にて、数値解析データ作成装置は、読み込んだメッシュプロパティに従って、接合により不要となる面以外に表面メッシュ(三角形)を作成する。このとき、表面メッシュ作成部5010により、表面メッシュ(三角形)が作成される。
S180にて、数値解析データ作成装置は、エッジ上の節点を繋いで完全閉空間を作成する。このとき、閉空間作成部5020により、エッジ上の節点が繋がれ、完全な閉空間が作成される。このときの状態が図6に示されている。
S190にて、数値解析データ作成装置は体積メッシュ(テトラ、四面体)を作成する。このとき、体積メッシュ作成部5030が、表面メッシュデータに基づいて、体積メッシュを作成する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置の動作について説明する。
なお、数値解析データ作成装置は、実際には、パーソナルコンピュータまたはワークステーションなど、コンピュータ上で実行されるソフトウェアにより実現される。すなわち、境界要素法や有限要素法の数値解析を行なうためのデータを作成する装置は、コンピュータハードウェアとCPU(Central Processing Unit)により実行されるソフトウェアとにより実現される。一般的にこうしたソフトウェアは、フレシキブルディスク、CD−ROMやDVD−ROMなどの記録媒体に格納されて流通され、コンピュータに備えられた読取装置により記録媒体から読取られたり、通信回線を介して受信したりすることにより、固定ディスクに一旦格納される。さらに固定ディスクからメモリに読出されてCPUによりそのプログラムが実行される。したがって、本発明の本質的な部分は記録媒体や通信回線を介してコンピュータが受信するソフトウェアである。
CADデータを読み込み、入力部2000から接合されるソリッド(1)11000およびソリッド(2)12000を特定するデータがオペレータにより入力される(S110)。
ソリッド(1)11000の境界ライン(図3や図4に示す境界ライン11010)がオペレータにより設定される(S120)。同じようにして、ソリッド(2)12000の境界ライン(図3や図4に示す境界ライン12020)がオペレータにより設定される(S130)。
境界ライン(接合するエッジの対X)と境界ライン(接合するエッジの対Y)とを接合するエッジとして設定される(S140)。接合により不要となる面(図4に示すハッチング面)がオペレータにより設定される(S140)。メッシュプロパティが読み込まれ(S160)、メッシュプロパティに従って、接合により不要となる面以外に表面メッシュ(三角形)が作成され(S170)、図5に示すようなメッシュデータが形成される。この状態では、ソリッド(1)11000とソリッド(2)1200と接合する接合部の表面メッシュは存在しない。
接合するエッジの対Xであるソリッド(1)11000の境界ライン11010とソリッド(2)12000の外形形成ライン12010とにおいてエッジ(境界ラインまたは外形形成ライン)上の節点が繋がれ、完全閉空間が作成される。同じように、接合するエッジの対Yであるソリッド(2)12000の境界ライン12020とソリッド(1)11000の外形形成ライン11020とにおいてエッジ(境界ラインまたは外形形成ライン)上の節点が繋がれ、完全閉空間が作成される(S180)。このときの表面メッシュデータの状態が、図6に示されている。
このようにして、エッジ上の節点が繋がれ完全閉空間が作成された後、表面メッシュに基づいて体積メッシュが作成される(S190)。
以上のようにして、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置によると、隙間がある2つの部材(ソリッド(1)、ソリッド(2))の間においては、その隙間を閉空間にするための形状(ここでは、溶接の肉盛りにより形成される形状)に対応させた境界線を、ソリッド(1)およびソリッド(2)のそれぞれに設定する。ソリッド(1)における境界線上の節点とソリッド(2)における節点とを繋ぐことにより作成される表面メッシュは、隙間が閉じられた閉空間を形成できる。このため、部品の状態においては隙間があって、完成品である複合部材においてはその隙間が溶接の肉盛りにより塞がれてソリッド(1)とソリッド(2)との間で応力等が伝達される場合であっても、正確な数値解析を行なうことができるようになる。
<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態に係る数値解析データ作成装置について説明する。なお本実施の形態は、以下の点で前述の第1の実施の形態と異なる。前述の第1の実施の形態においては、ソリッド(1)とソリッド(2)の物理的特性がほぼ同じものである場合において適用されるものであった。ソリッド(1)の物理的特性とソリッド(2)の物理的特性が(著しく)異なるものであることを前提とすると(ただし、隙間はあってもなくても構わないが、以下の説明では隙間があることを前提とする)、ソリッド(1)とソリッド(2)とに跨って1つのメッシュが形成されると、正確な数値解析を行なうことができない。このことに鑑み、本実施の形態においては、境界として残存させる面のメッシュを維持することによりソリッド(1)とソリッド(2)とに跨る1つのメッシュが形成されることを回避する。
図8に、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置の制御ブロック図を示す。図8に示す制御ブロック図は、図1に示した制御ブロック図に対応するものである。
第1の実の形態に係るグルーピング処理部4000に代えてグルーピング処理部・残留境界面設定部4100を有する。また、自動処理部5000に代えて、その構造の一部が異なる自動処理部5100を有する。自動処理部5100においては、第1の実施の形態に係る体積メッシュ作成部5030に代えて、残留境界面を拘束(維持)した体積メッシュ作成部5130を有する。それ以外の構成については、前述の第1の実施の形態と同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図9に、図4に対応する図を示す。図9に示すようにソリッド(1)21000とソリッド(2)22000とが接合される場合であって、接合するエッジの対Xとしてソリッド(1)の境界ライン21010とソリッド(2)の外形形成ライン22010とが設定され、接合するエッジの対Yとしてソリッド(2)の境界ライン22020とソリッド(1)の外形形成ライン21020とが設定されている。第1の実施の形態と異なるのはハッチングされた面がすべて接合により不要となる面となるのではなく、ソリッド(1)21000においてハッチングが施された面は境界として残す面として設定される。
図10に前述の図5に対応する図を、図11に前述の図6に対応する図を、それぞれ示す。
図10や図11を参照して、前述の第1の実施の形態と異なる点について説明する。溶接によりソリッド(1)21000とソリッド(2)22000とが接合され溶接の肉盛り23000により閉じた閉空間が形成される点は同じである。このとき、本実施の形態においては、ソリッド(1)21000におけるソリッド(2)側の端面のメッシュパターンが拘束(維持)される。
図12を参照して、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置の処理の手順をフローチャートを用いて説明する。なお、図12に示すフローチャートにおいて前述の図7に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理は同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
S200にて、数値解析データ作成装置は、境界として残す境界面(残留境界面)を設定する。このとき、図8に示す制御ブロック図におけるグルーピング処理部・残留境界面設定部4100が入力部2000から入力されたオペレータの指示に従い、境界として残す境界面(残留境界面)が設定される。
S210にて、数値解析データ作成装置は、残留境界面のメッシュパターンを拘束(維持)して、各々のソリッドにおいて完全閉空間となるように体積メッシュ(四面体)を作成する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置の動作について説明する。なお、前述の第1の実施の形態と同じ動作についての説明についてはここでは繰返さない。
接合により不要となる面が設定されるとともに(S150)、境界として残す境界面(残留境界面)が設定される(S200)。
エッジ上の節点が繋がれ完全閉空間が作成され(S180)、体積メッシュが作成される(S210)。このとき、体積メッシュが作成される場合において、残留境界面のメッシュパターンが拘束され、各々のソリッドにおいて完全閉空間となるように体積メッシュが作成される。すなわち、残留境界面が残存するため、この残留境界面を跨いでメッシュが作成されることを回避することができる。
以上のようにして、本実施の形態に係る数値解析データ作成装置によると、ソリッド(1)とソリッド(2)との物理的特性が異なる場合においてはソリッド(1)とソリッド(2)とに跨るメッシュが作成されることを回避することができ、応力の伝達等を正確に解析することができる。
なお、図13に隙間がない場合においてソリッド(1)とソリッド(2)との物理的特性が違う場合のメッシュの状態を示す。また比較例として図14に従来の方法で残留境界面を拘束しないでメッシュを作成した場合を示す。
図13の境界面24010が残留境界面である。この残留境界面24010を跨いでメッシュは形成されていない。これに対して、図14に示すように境界面24020を跨いでメッシュが形成されている。
図14に示すように境界面24020を考慮することなく、かつソリッド(1)とソリッド(2)の物理的特性が異なる場合において数値解析を行なうと、ソリッド(1)からソリッド(2)への応力等の伝達を正しく解析することができない。一方、図13に示すように、残留境界面24010を残してメッシュを作成することによりソリッド(1)からソリッド(2)への応力等の伝達を正しく解析することができるようになる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の第1の実施の形態に係る数値解析データ作成装置の制御ブロック図である。 CADデータで表わされた解析対象である部材を示す図である。 境界ラインが加工される接合面を含む図である。 グルーピング処理の状態を示す図である。 表面メッシュの形成状態を示す図である。 表面メッシュに基づいて作成された閉空間の状態を示す図である。 本発明の第1の実施の形態に係る数値解析データ作成装置における処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施の形態に係る数値解析データ作成装置の制御ブロック図である。 グルーピング処理の状態を示す図である。 表面メッシュの形成状態を示す図である。 表面メッシュに基づいて作成された閉空間の状態を示す図である。 本発明の第2の実施の形態に係る数値解析データ作成装置における処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施の形態に係る数値解析データ作成装置で作成されたメッシュの状態を示す図である。 図13と対比される従来の方法で作成されたメッシュの状態を示す図である。
符号の説明
1000 3D−CADデータベース、2000 入力部、3000 境界ライン加工部、4000 グルーピング処理部、5000 自動処理部。

Claims (9)

  1. 複数の部材を接合して構成される複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析データ作成装置であって、前記複数の部材の中の少なくとも2つの部材の間には隙間が存在し、前記隙間を介して前記2つの部材が接合され、
    前記数値解析データ作成装置は、
    メッシュプロパティを含む3次元CADデータを読み込むための読込手段と、
    前記3次元CADデータに含まれる、前記隙間を有して接合される第1の部材のデータ第2の部材のデータのそれぞれについて境界線を設定するためのデータおよび、設定された前記境界線に基づいて接合により不要になる面を設定するためのデータをユーザ操作により入力するための入力手段と、
    前記3次元CADデータに基づいて、接合により不要になる面を除いて、表面メッシュを作成するための平面メッシュ作成手段と、
    前記第1の部材のデータにおける前記境界線上の節点と前記第2の部材のデータにおける前記境界線上の節点とを繋いだ表面メッシュを作成することにより、前記隙間が閉じられた閉空間を作成するための作成手段と、
    前記表面メッシュに基づいて、体積メッシュを作成するための体積メッシュ作成手段とを含む、数値解析データ作成装置。
  2. 前記入力手段は、接合された状態における前記第1の部材のデータ前記第2の部材のデータとに跨る接合部材の形状に対応して、前記境界線を設定するためのデータを入力する、請求項1に記載の数値解析データ作成装置。
  3. 前記第1の部材の物理的特性と前記第2の部材の物理的特性とが異なる場合においては、
    前記入力手段は、設定された前記境界線に基づいて接合により不要になる面を設定するためのデータに加えて、前記第1の部材のデータと前記第2の部材のデータとの境界として残存させる面を設定するためのデータを入力し
    前記体積メッシュ作成手段は、前記境界として残存させる面のメッシュを維持して、前記表面メッシュに基づいて、体積メッシュを作成するための手段を含む、請求項1または2に記載の数値解析データ作成装置。
  4. 複数の部材を接合して構成される複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析データ作成装置であって、前記複数の部材の中で互いに接合される2つの部材の物理的特性が異なり、
    前記数値解析データ作成装置は、
    メッシュプロパティを含む3次元CADデータを読み込むための読込手段と、
    前記物理的特性が異なる部材である第1の部材および第2の部材について前記3次元CADデータに含まれる、接合される前記第1の部材のデータ前記第2の部材のデータのそれぞれについて境界線を設定するためのデータ、設定された前記境界線に基づいて接合により不要になる面を設定するためのデータ、および、前記第1の部材のデータと前記第2の部材のデータとの境界として残存させる面を設定するためのデータをユーザ操作により入力するための入力手段と、
    前記3次元CADデータに基づいて、接合により不要になる面を除いて、表面メッシュを作成するための平面メッシュ作成手段と、
    前記第1の部材のデータにおける前記境界線上の節点と前記第2の部材のデータにおける前記境界線上の節点とを繋いだ表面メッシュを作成するための作成手段と、
    前記境界として残存させる面のメッシュを維持して、前記表面メッシュに基づいて、体積メッシュを作成するための体積メッシュ作成手段とを含む、数値解析データ作成装置。
  5. 数値解析データ作成装置における、複数の部材を接合して構成される複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析データ作成方法であって、前記複数の部材の中の少なくとも2つの部材の間には隙間が存在し、前記隙間を介して前記2つの部材が接合され、
    前記数値解析データ作成方法は、前記数値解析データ作成装置が、
    メッシュプロパティを含む3次元CADデータを読み込む読込ステップと、
    ユーザによって入力された、前記3次元CADデータに含まれる、前記隙間を有して接合される第1の部材のデータ第2の部材のデータのそれぞれについて境界線を設定するデータ、および、設定された前記境界線に基づいて接合により不要になる面を設定するためのデータを受けるための入力受付ステップと、
    前記3次元CADデータに基づいて、接合により不要になる面を除いて、表面メッシュを作成する平面メッシュ作成ステップと、
    前記第1の部材のデータにおける前記境界線上の節点と前記第2の部材のデータにおける前記境界線上の節点とを繋いだ表面メッシュを作成することにより、前記隙間が閉じられた閉空間を作成する作成ステップと、
    前記表面メッシュに基づいて、体積メッシュを作成する体積メッシュ作成ステップとを含む、数値解析データ作成方法。
  6. 前記入力受付ステップは、前記数値解析データ作成装置が、接合された状態における前記第1の部材のデータ前記第2の部材のデータとに跨る接合部材の形状に対応して、前記境界線を設定するためのデータを受けるステップを含む、請求項5に記載の数値解析データ作成方法。
  7. 前記第1の部材の物理的特性と前記第2の部材の物理的特性とが異なる場合においては、
    前記入力受付ステップは、前記数値解析データ作成装置が、設定された前記境界線に基づいて接合により不要になる面を設定するためのデータに加えて、前記第1の部材のデータと前記第2の部材のデータとの境界として残存させる面を設定するためのデータを受けるステップを含み、
    前記体積メッシュ作成ステップは、前記数値解析データ作成装置が、前記境界として残存させる面のメッシュを維持して、前記表面メッシュに基づいて、体積メッシュを作成するステップを含む、請求項5または6に記載の数値解析データ作成方法。
  8. 数値解析データ作成装置における、複数の部材を接合して構成される複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析データ作成方法であって、前記複数の部材の中で互いに接合される2つの部材の物理的特性が異なり、
    前記数値解析データ作成方法は、前記数値解析データ作成装置が、
    メッシュプロパティを含む3次元CADデータを読み込む読込ステップと、
    前記物理的特性が異なる部材である第1の部材および第2の部材についてユーザによって入力された、前記3次元CADデータに含まれる、接合される前記第1の部材のデータ前記第2の部材のデータのそれぞれについて境界線を設定するためのデータと、設定された前記境界線に基づいて接合により不要になる面を設定するためのデータに加えて、前記第1の部材のデータと前記第2の部材のデータとの境界として残存させる面を設定するためのデータを受けるステップと、
    前記3次元CADデータに基づいて、接合により不要になる面を除いて、表面メッシュを作成する平面メッシュ作成ステップと、
    前記第1の部材のデータにおける前記境界線上の節点と前記第2の部材のデータにおける前記境界線上の節点とを繋いだ表面メッシュを作成する作成ステップと、
    前記境界として残存させる面のメッシュを維持して、前記表面メッシュに基づいて、体積メッシュを作成する体積メッシュ作成ステップとを含む、数値解析データ作成方法。
  9. 請求項5〜8のいずれかに記載の数値解析データ作成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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