JP6698474B2

JP6698474B2 - 解析メッシュ作成装置及び方法

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Publication number: JP6698474B2
Application number: JP2016161668A
Authority: JP
Inventors: 小野寺　誠; 誠小野寺; 昌幸針谷; 力金剛; 政樹新谷; 祺何
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Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2020-05-27
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Description

本発明は、計算機を用いた数値解析により、物理現象を数値的に模擬するＣＡＥ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）システムを用いてメッシュの作成を行う解析メッシュ作成装置及び方法に関する。

現象の解明や課題解決の手段として、有限要素法等による数値シミュレーションが広く用いられている。有限要素法によるシミュレーション（以下、解析と称す）を行うためには、解析モデルを作成する必要がある。コンピュータ処理能力や解析技術の持続的な向上に伴い、この解析モデルの大規模化・詳細化が進んでおり、今後もますます進展することが予想される。解析モデルにおけるメッシュの品質は、解析精度に大きな影響を及ぼすため、メッシュ品質の指標を定め、これに沿ったメッシュを作成することが重要である。これらの状況から、解析モデルの作成作業の負担が増大してきており、解析の活用を効率化する上で課題となっている。

解析モデルにおけるメッシュを自動作成する技術に関して、次の従来技術が知られている。１つ目は特許文献１に例示されるものであり、入力された図形に対して、可能な限境界に沿って四角形要素の辺が整列しているような四角形メッシュを、自動的に生成するシステムである。

二つ目は特許文献２に例示されるものであり、メッシュ作成の対象となる形状を入力し、形状の領域内に複数種類の複数のバブルを生成する。バブルを所定の法則に従い定義されたバブル間力により移動させ、且つバブル個数をバブルの隣接関係を整えるよう調整することにより、バブルの安定した配置を決定する。そして複数種類の複数のバブルのうち、特定の種類のバブルの中心を接続し、メッシュを生成するシステムである。

三つ目は特許文献３に例示されるものであり、部分形状のＣＡＤデータとメッシュデータを雛型データベースに登録し、入力された新設計形状のＣＡＤデータと雛型ＣＡＤデータを比較し、部分類似形状であった場合、この雛型ＣＡＤデータに対応する雛型メッシュデータを流用し、また雛型データと類似しなかった部分に対しては既存のメッシュ作成方法を用いてメッシュを作成し、流用したメッシュと結合することで、新設計形状に対応するメッシュを生成するシステムである。

また、メッシュデータに対して、品質を満たさない部分を検索し、所定の手法により品質を改善する従来技術として、例えば特許文献４に例示されるものでは、つぶれた要素を含む３次元メッシュの表面の節点を修正し、つぶれを回避する。

特開平８−１３８０８２号公報特開平１１−１１０５８６号公報ＷＯ２０１５／０９２８４２特開平１０−２８９２５７号公報

しかしながら、上記の従来技術においては次の課題がある。

特許文献１および特許文献２に記載の従来技術によれば、メッシュを自動的に作成できるものの、メッシュの形状や内角やエッジ長などの品質（メッシュ仕様）を確保することが難しい場合があることが課題である。解析対象形状において、解析精度に大きな影響を与える部位と、そうでない部位があり、作成しなければならないメッシュは一様でない。このため、部位ごとにメッシュサイズや品質などのパラメータを指定するなどしてメッシュを作成しているが、工数が多くなることが課題となる。

特許文献３は既存のメッシュを部分単位で再利用できるものの、この部分形状は特徴的な形状である必要がある。例えば、ビード形状やフィレット形状のような、円筒面やトーラス面などの単純な形状の場合、部分類似形状と判断される部分が無数にあり、実用的ではない。

また、特許文献４は品質の悪いメッシュを修正できるものの、メッシュ仕様の指標を明確に定義しなくてはならない。しかしながら、修正すべき要素は、経験的、感覚的に決められていることもあり、指標を定義できないことも多い。例えば、要素単位では正多角形や正多面体に近い品質の良い要素でも、この接続パターンによっては修正が必要な場合もあり、これを修正が必要な要素として指標を定量化することは、困難である。

要素集合（部分メッシュ）に対して、要素単位の品質とこの接続パターンを用いて修正すべき部分の指標を定義することも考えられるが、この指標は非常に複雑になるため、指標を定義することも、指標に基づいて修正すべき部分を検索する手段を開発することも、多くの工数を要することとなる。

また、特許文献１、２の課題として指摘した部位ごとに要求されるメッシュ仕様が異なることを考慮すると、この困難さは増す。さらには、解析技術の進展や、計算機の性能向上に伴い、メッシュ仕様も変化する。すなわち、修正すべき部分を検索する手段の恒久的な改良が必要となり、好ましくない。

本発明は上述の事情を鑑みてなされたものであり、解析対象の部位ごとに作成しなければならないメッシュの仕様が異なること、メッシュの仕様を定義することは難しいこと、メッシュ仕様の変化に対応すること、を考慮した上で、仕様を満たすメッシュを作成できるようにすることを可能とする解析メッシュ作成装置及び方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、修正検討箇所の部分的なメッシュデータとこれに関係するＣＡＤデータの組み合わせを修正前ひな型としてメッシュ修正ひな型データベースに登録する第１の手段と、検査対象のメッシュデータとＣＡＤデータを記憶する第２の手段と、検査対象のメッシュデータとＣＡＤデータに対して、メッシュ修正ひな型データベースに登録されている修正前ひな形のメッシュデータとＣＡＤデータに類似する、部分メッシュを検索する第３の手段と、検索された部分メッシュを表示装置上に強調表示する第４の手段、を有することを特徴とする。

さらに、表示装置を備えた解析メッシュ作成装置であって、解析メッシュ作成装置は、検査対象モデルについてのメッシュデータと、検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての部分メッシュデータとを比較して、検査対象モデルのメッシュデータに類似する、部分メッシュを検索し、表示装置には、検査対象モデルについてのメッシュデータと、類似するとして検索された部分メッシュが描画されて表示されることを特徴とする。

さらに、表示装置を備えた解析メッシュ作成装置であって、解析メッシュ作成装置は、検査対象モデルについてのメッシュデータと、検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての修正前部分メッシュデータと、検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての修正後部分メッシュデータとを有し、検査対象モデルについてのメッシュデータと、修正前部分メッシュデータを比較して、検査対象モデルのメッシュデータに類似する、修正前部分メッシュを検索し、検査対象モデルのメッシュデータについて、類似するとされた部分のメッシュデータを修正後部分メッシュデータに入れ替え、表示装置には、検査対象モデルについてのメッシュデータと、類似するとして検索された部分メッシュと、修正前部分メッシュ及び修正後部分メッシュが描画されて表示されることを特徴とする。

さらに本発明の解析メッシュ作成方法では、検査対象モデルについてのメッシュデータと、検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての部分メッシュデータとを記憶し、検査対象モデルについてのメッシュデータと、検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての部分メッシュデータとを比較して、検査対象モデルのメッシュデータに類似する、部分メッシュを検索することを特徴とする。

さらに本発明の解析メッシュ作成方法では、検査対象モデルについてのメッシュデータと、検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての修正前部分メッシュデータと、検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての修正後部分メッシュデータとを記憶し、検査対象モデルについてのメッシュデータと、修正前部分メッシュデータを比較して、検査対象モデルのメッシュデータに類似する、修正前部分メッシュを検索し、検査対象モデルのメッシュデータについて、類似するとされた部分のメッシュデータを修正後部分メッシュデータに入れ替えることを特徴とする。

本発明によれば、部分的なメッシュをひな型として登録し、このメッシュとの類似性から修正が必要となる部分メッシュを検索できるので、メッシュ仕様を定量化しなくても良く、効率化を図ることができる。

また本発明の実施例によれば、メッシュ仕様に変更があっても、ひな型のメッシュを入れ替えるだけで良いので、修正すべき部分を検索する手段の恒久的な改良が不要となる。また、メッシュに関連するＣＡＤデータの類似性とメッシュデータの類似性の両方を評価しているので、部位ごとに作成しなければならないメッシュの仕様が異なることにも対応できる。

利用者に対して修正検討箇所の情報を提示する、実施例１に係るメッシュ作成装置の構成を示す図。検査対象モデルデータＤ１とメッシュ修正ひな形データＤ２を例示する図。図２に修正後ひな型メッシュＤ３を追加した図。利用者に対して修正検討箇所の情報を提示するにとどまらず、実際の修正までを行う、実施例２に係るメッシュ作成装置の構成を示す図。図３の検査対象モデルデータＤ１の修正後の状態を示す図。検査対象モデルデータＤ１とメッシュ修正ひな形データＤ２と修正後ひな型メッシュＤ３についての他の事例を示す図。図６の検査対象モデルデータＤ１の修正後の状態を示す図。表示装置１００における操作画面の一例を示す図。

以下、図面を用いて本発明のメッシュ作成装置の一例を説明する。なお本発明のメッシュ作成装置の利用形態としては、利用者に対して修正検討箇所の情報を提示するにとどめ、実際の修正は利用者に委ねる場合と、修正までを行う場合とがある。このため以下においては、前者の形態を実施例１として示し、後者の形態を実施例２として示している。

図１は、利用者に対して修正検討箇所の情報を提示する実施例１に係るメッシュ作成装置の構成を示す図である。

図１の構成は、ＣＡＤなどを含む計算機装置により実現されるものであるが、図１では計算機装置１１０内を具体的な処理機能として記載している。図１において、１００はキーボードなどの入力手段に接続された表示装置であって、利用者の意図する処理や情報の提示が、ここから計算機装置１１０に与えられる。計算機装置１１０は、各種の処理結果などを表示装置１００の画面上に表示している。

また図１において、１０２はいわゆるデータベースであり、１０４、１０６は演算結果を一時的に保管するＲＡＭなどのデータ記憶部であり、その他は計算機装置１１０の演算部により実現される各種の処理機能である。

以下、本発明による処理手順の一例を説明するが、ここでは２種類のメッシュデータを取り扱う。メッシュデータの一方は検査対象となるモデルの全体を示すデータＤ１（検査対象モデルデータ）であり、メッシュデータの他方は検査対象モデルデータＤ１の一部について修正すべきひな形データＤ２（メッシュ修正ひな形データ）である。

図２には、検査対象モデルデータＤ１とメッシュ修正ひな形データＤ２を例示している。まず検査対象モデルデータＤ１について、点線で示すＤ１ａはＣＡＤからのデータであり、滑らかな曲線で描かれた形状を示している。実線で示すＤ１ｂは、Ｄ１ａの曲線形状を直線によりメッシュとして模擬したメッシュ形状のデータである。

検査対象モデルデータＤ１は、モデル全体を表しているが、このメッシュ形状の中には解析を行う上で修正をした方がよい部分が含まれている。この修正すべき部分の一例が図２のメッシュ修正ひな形データＤ２として、３種類例示されている。メッシュ修正ひな形データＤ２も、曲線状の点線で示すＣＡＤからのデータ（Ｄ２１ａ、Ｄ２２ａ、Ｄ２３ａ）と、直線の実線で示すメッシュ形状のデータ（Ｄ２１ｂ、Ｄ２２ｂ、Ｄ２３ｂ）で構成されている。なお図示の例では、検査対象モデルデータＤ１には、メッシュ修正ひな形データＤ２１に対応する、修正したほうがよい箇所を２か所含んでいる。修正すべき個所は薄墨表示されている。

図１において、検査対象モデルデータＤ１は、キーボードなどの入力手段に接続された表示装置１００を用いて、計算機装置１１０内の検査対象モデル指定部１０３に与えられる。検査対象モデル指定部１０３は、検査の対象とするメッシュデータＤ１ｂとこれに対応するＣＡＤデータＤ１ａをペアとして指定する手段を備える。ここで指定されたメッシュデータＤ１ｂおよびＣＡＤデータＤ１ａは検査対象モデルデータ記憶部１０４として、例えばＲＡＭ上に登録される。

また図１において、メッシュ修正ひな形データＤ２（Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３）は、キーボードなどの入力手段に接続された表示装置１００を用いて、計算機装置１１０内の修正検討ひな型モデル登録部１０１に与えられる。修正検討ひな型モデル登録部１０１は、修正を検討する部分として、部分メッシュデータ（Ｄ２１ｂ、Ｄ２２ｂ、Ｄ２３ｂ）とこれに対応する部分ＣＡＤデータ（Ｄ２１ａ、Ｄ２２ａ、Ｄ２３ａ）をペアとして指定する手段を備える。ここで指定された部分メッシュデータおよび部分ＣＡＤデータは、修正前ひな型モデルとしてメッシュ修正ひな型データベース１０２に登録される。

メッシュ修正ひな型データベース１０２には、修正前ひな型モデルとして、部分メッシュデータおよび部分ＣＡＤデータがペアとして登録される。また後述するが、修正後ひな型モデルとして、修正前ひな型モデルに対応付いた修正後の部分メッシュデータもペアとして登録される。

類似部分メッシュ検索部１０５では、検査対象モデルデータ記憶部１０４（データＤ１）に対して、メッシュ修正ひな型データベース１０２に登録されている修正前ひな形モデルのメッシュデータ（Ｄ２１ｂ、Ｄ２２ｂ、Ｄ２３ｂ）およびＣＡＤデータ（Ｄ２１ａ、Ｄ２２ａ、Ｄ２３ａ）に類似する部分メッシュを修正検討箇所データ記憶部１０６として登録する。図２の場合には、Ｄ１の薄墨の２か所の部分が、修正前ひな形モデルのメッシュデータＤ２１ｂに該当するとして抽出され、登録されることになる。

なおここでの処理を具体的に実現するための手法としては、ＣＡＤデータの類似性を評価する方法として、例えば、「ＨｏｎｇｓｈｅｎＷａｎｇ、ＬｉｎＺｈａｎｇａｎｄＹｏｎｇｇｕｉＺｈａｎｇ、 “ＰａｒｔｉａｌＭａｔｃｈｉｎｇｏｆ３ＤＣＡＤＭｏｄｅｌｓｗｉｔｈＡｔｔｒｉｂｕｔｅＧｒａｐｈ”、ＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ、Ｖｏｌ．５２８（２０１４）、ｐｐ．３０２−３０９」や「小野寺誠、他４名、”境界表現３Ｄ−ＣＡＤモデルを対象とした類似部分形状認識技術の開発” 、日本機械学会第２５回設計工学・システム部門講演会講演論文集（２０１５）」で開示されている技術を応用することができる。

これらの方法は、検索キーとして指定された部分形状ＣＡＤデータが検索対象のＣＡＤデータに含まれているか否かを類似度という指標で定量化している。また、この類似度はＣＡＤデータの構成幾何形状（面や線）における、構成幾何形状単位での類似度の加重平均としている。なお、構成幾何形状単位での類似度は、面積や線長、面種（平面、円筒面、自由曲面など）、曲率、などの幾何情報に基づいて計算する。この方法は部分形状ＣＡＤデータが検索対象のＣＡＤデータに含まれているか否かを判定する方法である。

メッシュデータの類似性を評価する方法としては、例えば、前述のＣＡＤデータの類似性を評価する方法を応用する。メッシュデータの構成要素における、構成要素単位での類似度の加重平均で、メッシュデータの類似性を評価する。構成要素単位での類似度は、体積や面積、要素種（三角形や四角形、四面体や六面体など）、要素法線、節点間距離、などの要素情報に基づいて計算する。これにより、ＣＡＤデータの類似性と同様に、メッシュデータの類似性を評価できる。

修正検討箇所強調表示部１０７では、検査対象のメッシュデータに対して、修正検討箇所データ記憶部１０６に登録されている部分メッシュを強調表示して、表示装置１００の表示画面を構成する。

以下に、具体的な処理事例を図を用いて説明する。この事例では、薄板構造物に対して、この構造物の中間に中立シェルメッシュを作成する場合を例にして説明する。

まず、図１のメッシュ修正ひな型データベース１０２には、修正前ひな形モデルとしてＤ２に示す３種類の部分メッシュ（Ｄ２１ｂ、Ｄ２２ｂ、Ｄ２３ｂ）と部分ＣＡＤ（Ｄ２１ａ、Ｄ２２ａ、Ｄ２３ａ）のペア（Ｄ２１ｂとＤ２１ａ、Ｄ２２ｂとＤ２２ａ、Ｄ２３ｂとＤ２３ａ）が登録されているものとする。また、検査対象モデルデータ記憶部１０４としてＤ１に示すモデル（メッシュＤ１ｂとＣＡＤＤ１ａ）が指定されたものとする。なお、本例ではメッシュデータにおける要素エッジを実線、ＣＡＤデータにおける稜線を破線で示している。

次いで、類似部分メッシュ検索部１０５は、検査対象モデルデータ記憶部１０４のデータＤ１を検査対象、メッシュ修正ひな型データベース１０２の修正前ひな形モデルのデータＤ２（Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３）を検索キーとして、類似する部分メッシュを検索する。この結果、部分メッシュＤ１ａのドットハッチング部Ａ、Ｂが、修正前ひな形モデルＤ２１と類似しているとして判定され、修正検討箇所データ記憶部１０６に登録される。

次いで、修正検討箇所強調表示部１０７は、表示装置１００上で検査対象モデルデータＤ１に対して、修正検討箇所データ記憶部１０６の部分メッシュＤ２を強調表示する。強調表示の手段としては、修正検討箇所データ記憶部１０６の部分メッシュＤ２だけを色を変えて表示する、修正検討箇所データ記憶部１０６の部分メッシュＤ２以外のメッシュの透明度を変えて表示するなどの方法を用いる。

上記処理の結果として表示装置１００上に表示される内容は、検査対象モデルについてのメッシュデータと、類似するとして検索された部分メッシュが描画されて表示される。かつ検査対象モデルについてのメッシュデータは類似部分が強調表示される。

このように、部分的なメッシュＤ２をひな型として登録し、このメッシュＤ２との類似性から修正が必要となる部分メッシュを検索できるので、メッシュ仕様を定量化しなくても良く、効率化を図ることができる。

また、メッシュに関連するＣＡＤデータの類似度も評価しているので、過剰検出を抑えることができる。例えば、図２の例では２か所のクロスハッチング部Ａ、Ｂが類似判定されるが、クロスハッチング部Ａに示す部分メッシュも、修正前ひな形モデルＤ２２のメッシュデータに類似しているが、ＣＡＤデータとしては、検査対象モデル側は平面であるのに対して、修正前ひな形モデルは複数の円筒面と平面から構成される、というように類似していないので、検索にはヒットしない。このように、ＣＡＤとメッシュの両方の類似性が高い部分のみを検索しているので、部位ごとに作成しなければならないメッシュの仕様が異なることにも対応できる。

図１に示す一連の処理により、利用者は検査対象モデルデータＤ１についての修正検討箇所を容易に把握することが可能となる。一般に、検査対象モデルデータＤ１が大型のモデルである場合、或は複雑形状のモデルである場合に、他方において修正検討箇所が多数個存在するといった場合に、本発明の実施例１により、具体的な修正検討箇所が検査対象モデルデータＤ１の上で可視化されて把握できることは、以降の処理を行う上で大幅な時間短縮を図れることになる。

以上、実施例１として説明したメッシュ作成装置は、修正検討箇所の部分的なメッシュデータとこれに関係するＣＡＤデータを修正前ひな型モデルとしてメッシュ修正ひな型データベース１０２に登録する修正検討ひな形モデル登録部１０１と、検査対象のメッシュデータとＣＡＤデータからなる検査対象モデルデータ記憶部１０４を指定する検査対象モデル指定部１０３と、検査対象モデルデータ記憶部１０４に対して、メッシュ修正ひな型データベース１０２に登録されている修正前ひな形モデルのメッシュデータおよびＣＡＤデータに類似する部分メッシュを修正検討箇所データとして登録する類似部分メッシュ検索部１０５と、修正検討箇所データ記憶部１０６を強調表示する修正検討箇所強調表示部１０７により構成されている。

実施例２では、利用者に対して修正検討箇所の情報を提示するにとどまらず、実際の修正までを行う場合について、説明する。

実施例２では、自動的に修正個所の修正を行うものであることから、さらに図３の知見を保有し、修正に利用する。

図３は、図２において修正に関する知見の情報をＤ３として追加表示している。これは、Ｄ２１であればＤ３１に修正し、Ｄ２２であればＤ３２に修正し、Ｄ２３であればＤ３３に修正するのがよいという知見である。例えば、Ｄ２１、Ｄ２２は、メッシュで区切られた形状の中に三角形の部分を含んでいるが、例えば強度上は四角形で模擬するのがよいといった知見が得られている場合には、四角形でのみ構成されたメッシュ形状のＤ３１、Ｄ３２に置き換える（修正する）のがよいということである。

図４は、利用者に対して修正検討箇所の情報を提示するにとどまらず、実際の修正までを行う、実施例２に係るメッシュ作成装置の構成を示す図である。修正機能を備えた図４においては、さらに以下のように構成されている。まず、修正後ひな形メッシュ登録部２０１が新たに追加されており、修正後ひな形メッシュ登録部２０１には修正前ひな型モデルに対応する修正後ひな型メッシュＤ３を指定する手段を備えている。ここで指定された修正後ひな型メッシュＤ３は修正前ひな型モデルＤ２に対応付けられてメッシュ修正ひな型データベース１０２に登録される。例えばＤ２１に対してはＤ３１、Ｄ２２に対してはＤ３２、Ｄ２３に対してはＤ３３が対応付けて準備されている。

図１の実施例１では、検知された修正検討箇所は表示装置上に表示されるのみであったが、図４の実施例２では、引き続いてこの修正を実施する。メッシュ入替部２０２では、修正前ひな型モデルＤ２に類似するとして検索された修正検討箇所データＤ２を、対応する修正後ひな型メッシュＤ３に入れ替え、修正後メッシュデータ２０３として登録する。

入れ替えるための代表的な一つの方法は、類似の対応関係にある構成幾何形状の法線や座標が一致するような座標変換マトリクスを求め、この座標変換マトリクスを対応する修正後ひな型メッシュに適用し、座標変換を行う。その後、検査対象モデルデータ記憶部１０４に対して、修正検討箇所データＤ２の部分メッシュを削除し、位置合わせ節点移動を行った修正後ひな型メッシュＤ３を追加する。なお、修正検討箇所データＤ２と修正後ひな型メッシュＤ３の境界部の節点数が異なる場合は、修正検討箇所データＤ２の境界部に対して、節点を追加もしくは削除する処理を行う。さらに、お互いの境界部の節点に対して、距離等の指標に基づいて１対１の対応関係を求め、対応関係にある節点同士を結合する。

続いて、本発明の実施例２に係る解析メッシュ作成装置を用いたメッシュ修正処理の手順およびデータの流れの一例を図３と図５を用いて説明する。なお図５は図３の検査対象モデルデータＤ１の修正後の状態を示す図である。

図３においてまず、Ｄ２１〜Ｄ２３に示すそれぞれの修正前ひな形モデルＤ２に対応して、Ｄ３１〜Ｄ３３の修正後ひな型メッシュＤ３がメッシュ修正ひな型データベース１０２に登録されているものとする。また、類似部分メッシュ検索部１０５により、検査対象モデルデータ記憶部１０４に記憶されている全体モデルＤ３のうちドットハッチング部Ｂに示す部分メッシュが修正前ひな形モデルＤ２１と類似しているとして判定され、修正検討箇所データ記憶部１０６に登録されているものとする。

次いで、メッシュ入替部２０２は、類似の対応関係にある構成幾何形状の法線や座標が一致するような座標変換マトリクスを求め、この座標変換マトリクスを修正前ひな形モデルＤ２１に対応する修正後ひな型メッシュＤ３１に適用し、座標変換を行う。その後、検査対象モデルデータＤ３に対して、修正検討箇所データであるドットハッチング部Ｂの部分メッシュを削除し、Ｄ３１に示す修正後ひな型メッシュに対して座標変換したメッシュを追加する。

図３の全体モデルＤ３のうち、ドットハッチング部Ｂの部分を修正後ひな型メッシュＤ３１に置換して座標変換した状態が図５の５０１にＢ１として表されている。然るにＢ１の部分の形状は、修正前の修正検討箇所データであるドットハッチング部Ｂと比較すると、修正後ひな型メッシュの境界部の節点数が異なるので、修正検討箇所データであるドットハッチング部Ｂの境界部に節点を追加し、関係する要素を細分割する。図５の５０２のうち、Ｂ２はドットハッチング部Ｂについての境界部に節点を追加した状態を表している。

さらに、お互いの境界部の節点に対して、距離等の指標に基づいて１対１の対応関係を求め、対応関係にある節点同士を結合する。この結果が最終的には、図５の５０２に示す解析メッシュとして得られる。対応部の修正により最終的には改変の範囲がＢ３に及んでいる。なお、本例では、要素の細分割として、分割する要素エッジを対辺に向かって順次波及する手法を取ったが、波及させずに該要素のみを細分割することも選択できる。

このように、修正後ひな型メッシュも合わせてメッシュ修正ひな型データベース１０２で管理することにより、メッシュの修正を自動化することができる。また、メッシュ仕様に変更があっても、ひな型のメッシュを入れ替えるだけで良いので、修正すべき部分を検索する手段の恒久的な改良が不要となる。

以上、実施例２として説明した解析メッシュ作成装置は、修正前ひな型モデルに対応付いた修正後の部分メッシュデータを修正後ひな型モデルとしてメッシュ修正ひな型データベース１０２に登録する修正後ひな形メッシュ登録部２０１と、修正前ひな型モデルに類似するとして検索された修正検討箇所データ記憶部１０６を、対応する修正後ひな型モデルに入れ替え、修正後メッシュデータ２０３として登録するメッシュ入替部２０２により構成されている。

実施例３では、本発明に係る解析メッシュ作成装置における解析処理手順の他の事例について説明する。

まず図６は、検査対象モデルデータＤ１とメッシュ修正ひな形データＤ２と修正後ひな型メッシュＤ３についての他の事例を表しており、図３に対応した図である。

まず、メッシュ修正ひな型データベース１０２における修正前ひな形モデルとしてＤ２（Ｄ２４、Ｄ２５、Ｄ２６）に示す３種類の部分メッシュＤ２ｂ（Ｄ２４ｂ、Ｄ２５ｂ、Ｄ２６ｂ）と部分ＣＡＤＤ２ａ（Ｄ２４ａ、Ｄ２５ａ、Ｄ２６ａ）のペア（Ｄ２４ｂとＤ２４ａ、Ｄ２５ｂとＤ２５ａ、Ｄ２６ｂとＤ２６ａ）が登録されている。また、それぞれの修正前ひな形モデルＤ２４、Ｄ２５、Ｄ２６に対応して、Ｄ３４、Ｄ３５、Ｄ３６の修正後ひな型メッシュがメッシュ修正ひな型データベース１０２に登録されている。また、検査対象モデルデータ記憶部１０４に検査対象モデルＤ１（メッシュＤ１ａとＣＡＤＤ１ｂ）が指定されたものとする。

次いで、類似部分メッシュ検索部１０５は、検査対象モデルデータＤ１（メッシュＤ１ａとＣＡＤＤ１ｂ）を検査対象、修正前ひな形モデルＤ２（Ｄ２４、Ｄ２５、Ｄ２６）を検索キーとして、類似する部分メッシュを検索する。この結果、部分メッシュ６０３ａが修正前ひな形モデルＤ２４と類似しているとして判定される。また、部分メッシュ６０３ｂも修正前ひな形モデルＤ２５と類似しているとして判定され、これら２箇所の部分メッシュが修正検討箇所データ記憶部１０６として登録される。

次いで、メッシュ入替部２０２は、修正検討箇所データとして同じ要素が複数種の修正前ひな型から類似検索されている（Ｄ２４とＤ２５）ので、どちらの修正前ひな型に対応する修正後ひな形メッシュを採用するかを指定する。

この場合の表示装置１００における操作画面の一例を図８に示す。操作画面のエリア８０１にはモデル全体Ｄ１を表示し、エリア８０２、８０３に、修正検討箇所データ記憶部１０６に記憶された対象の要素部分を強調表示する。エリア８０２には５角形の２辺として類似抽出された対象の要素部分が表示され、エリア８０３には５角形として類似抽出された対象の要素部分が表示されている。さらにエリア８０４、８０５のエリアには修正前ひな形モデルＤ２４、Ｄ２５、エリア８０６、８０７には修正後ひな形メッシュＤ３４、Ｄ３５を表示している。

本装置利用者は、この画面から採用するものを選択する。本例では、修正前ひな形モデルＤ２５に対応する修正後ひな形メッシュＤ３５が選択されたものとする。メッシュ入替部２０２は、類似の対応関係にある構成幾何形状の法線や座標が一致するような座標変換マトリクスを求め、この座標変換マトリクスを対応する修正後ひな型メッシュに適用し、座標変換を行う。その後、検査対象モデルＤ１において、６０３ｂに示す修正検討箇所データの部分メッシュを削除し、この位置に修正後ひな型メッシュＤ３５に対して位置合わせ節点移動を行ったものを追加する。これにより、図７の７０１に示す解析メッシュが得られる。

この場合に、修正検討箇所データ６０３ｂと修正後ひな型メッシュＤ３５では、その境界部の節点数が異なるので、修正検討箇所データ６０３ｂの境界部に節点を追加し、関係する要素を細分割する。さらに、お互いの境界部の節点に対して、距離等の指標に基づいて１対１の対応関係を求め、対応関係にある節点同士を結合する。この結果、図７の７０２に示す解析メッシュが得られる。なお先に示した例では要素の細分割を対辺に向かって波及させたが、本例では該要素のみの細分割のみとしている。

このように、部分的なメッシュをひな型として登録し、このメッシュとの類似性から修正が必要となる部分メッシュを検索できるので、メッシュ仕様を定量化しなくても良く、効率化を図ることができる。

また、メッシュ仕様に変更があっても、ひな型のメッシュを入れ替えるだけで良いので、修正すべき部分を検索する手段の恒久的な改良が不要となる。また、メッシュに関連するＣＡＤデータの類似性とメッシュデータの類似性の両方を評価しているので、部位ごとに作成しなければならないメッシュの仕様が異なることにも対応できる。

１０１：修正検討ひな型モデル登録部
１０２：メッシュ修正ひな型データベース
１０３：検査対象モデル指定部
１０４：検査対象モデルデータ記憶部
１０５：類似部分メッシュ検索部
１０６：修正検討箇所データ記憶部
１０７：修正検討箇所強調表示部
２０１：修正後ひな形メッシュ登録部
２０２：メッシュ入替部
２０３：修正後メッシュデータ記憶部

Claims

修正検討箇所の部分的なメッシュデータとこれに関係するＣＡＤデータの組み合わせを修正前ひな型としてメッシュ修正ひな型データベースに登録する第１の手段と、
検査対象のメッシュデータとＣＡＤデータを記憶する第２の手段と、
前記検査対象のメッシュデータとＣＡＤデータに対して、前記メッシュ修正ひな型データベースに登録されている修正前ひな形のメッシュデータとＣＡＤデータに類似する、部分メッシュを検索する第３の手段と、
検索された前記部分メッシュを表示装置上に強調表示する第４の手段、
前記修正前ひな型に対応する修正後の部分的なメッシュデータを修正後ひな型として登録する第５の手段と、
前記修正前ひな型に類似するとして検索された前記部分メッシュを、対応する修正後ひな型として登録されている部分メッシュに入れ替える第６の手段、
を有することを特徴とする解析メッシュ作成装置。
請求項１に記載の解析メッシュ作成装置であって、
前記修正前ひな型に類似するとして検索された前記部分メッシュが複数種ある場合に、類似度が高い方を優先して、この修正前ひな型に対応する修正後ひな型の部分メッシュに入れ替える、もしくは入れ替えの対象とする修正後ひな型を指定する第７の手段、を有することを特徴とする解析メッシュ作成装置。
表示装置を備えた解析メッシュ作成装置であって、
前記解析メッシュ作成装置は、検査対象モデルについてのメッシュデータと、前記検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての修正前部分メッシュデータと、前記検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての修正後部分メッシュデータとを有し、前記検査対象モデルについてのメッシュデータと、前記修正前部分メッシュデータを比較して、前記検査対象モデルのメッシュデータに類似する、修正前部分メッシュを検索し、前記検査対象モデルのメッシュデータについて、類似するとされた部分のメッシュデータを修正後部分メッシュデータに入れ替え、
前記表示装置には、検査対象モデルについてのメッシュデータと、類似するとして検索された部分メッシュと、前記修正前部分メッシュ、及び修正後部分メッシュが描画されて表示されることを特徴とする解析メッシュ作成装置。
請求項３に記載の解析メッシュ作成装置であって、
前記検査対象モデルのメッシュデータに類似する、修正前部分メッシュが複数存在する場合に、前記表示装置には、類似検出された複数の修正前部分メッシュが表示されて、類似するとされた部分のメッシュデータを修正後部分メッシュデータに入れ替える順序が選択可能であることを特徴とする解析メッシュ作成装置。
検査対象モデルについてのメッシュデータと、前記検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての修正前部分メッシュデータと、前記検査対象モデルの一部の修正検討箇所についての修正後部分メッシュデータとを記憶し、
前記検査対象モデルについてのメッシュデータと、前記修正前部分メッシュデータを比較して、前記検査対象モデルのメッシュデータに類似する、修正前部分メッシュを検索し、前記検査対象モデルのメッシュデータについて、類似するとされた部分のメッシュデータを修正後部分メッシュデータに入れ替えることを特徴とする解析メッシュ作成方法。