JP7111945B2 - 構造解析シミュレーションプログラム、構造解析シミュレーション方法及び情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、構造解析シミュレーションプログラム、構造解析シミュレーション方法及び情報処理装置に関する。

設計対象の物品の強度、振動、熱などに関する性能評価を行うために、物品に対応する設計データに基づいてコンピュータ上で物品の構造解析を行う手法が知られている。
構造解析が行われる際、設計データで表される物品の領域に、構造解析のシミュレーションを行う条件（境界条件など）がユーザによる入力によって設定される。その後、物品の形状や解析の目的に応じた要素分割により有限要素が作成されシミュレーションが実行される。そして、シミュレーション結果が、表示装置に表示される。

なお、従来、物品の形状を変更した部分に対する解析条件の入力要求を画面に表示して解析条件の設定し忘れなどを防止する技術があった（たとえば、特許文献１参照）。また、従来、設計データと、解析モデルを作成するための条件や解析条件とを対応付けて管理する技術があった（たとえば、特許文献２参照）。

特開平９－１３８８１２号公報 特開２００７－２６４７２４号公報 特開２００３－６２４０号公報

従来の手法では、荷重条件や拘束条件などの境界条件など、構造解析のシミュレーションを行う様々な条件の設定がユーザによって行われており、構造解析にかかる時間が長くなってしまう問題があった。

１つの側面では、本発明は、構造解析にかかる時間を短縮可能な構造解析シミュレーションプログラム、構造解析シミュレーション方法及び情報処理装置を提供することを目的とする。

１つの実施態様では、物品の構造解析のシミュレーションを行う条件を設定する設定部分に関連付けて配置され、前記条件を含む識別情報が割り当てられた補助形状と、前記物品と、を表す設計データが記憶された記憶部から前記設計データを読み出し、前記識別情報に基づいて、前記設計データから前記補助形状と前記条件とを識別し、前記設定部分に対して前記条件を設定し、前記条件に基づいて、前記シミュレーションを実行する、処理をコンピュータに実行させる構造解析シミュレーションプログラムが提供される。

また、１つの実施態様では、構造解析シミュレーション方法が提供される。また、１つの実施態様では、情報処理装置が提供される。

１つの側面では、本発明は、構造解析にかかる時間を短縮できる。

第１の実施の形態の情報処理装置及び構造解析シミュレーション方法の一例を示す図である。 情報処理装置のハードウェア例を示すブロック図である。 情報処理装置の機能例を示すブロック図である。 情報処理装置が実行する設計データ作成処理の一例の流れを示すフローチャートである。 設定部分が面の一部の領域である場合、その領域だけを内包する補助形状の一例を示す図である。 設定部分が線である場合、その線だけを内包する補助形状の一例を示す図である。 設定部分が点である場合、その点だけを内包する補助形状の一例を示す図である。 設定部分が立体である場合、その立体だけを内包する補助形状の一例を示す図である。 情報処理装置が実行する構造解析シミュレーションの一例の流れを示すフローチャートである。 複数の面が物品の面と一致する補助形状の一例を示す図である。 形状の定義の変更例を示す図である。 形状の定義の他の変更例を示す図である。

以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の情報処理装置及び構造解析シミュレーション方法の一例を示す図である。

第１の実施の形態の情報処理装置１０は、物品の構造解析シミュレーションを行う。なお、情報処理装置１０は、クライアントコンピュータでもよいしサーバコンピュータでもよい。

情報処理装置１０は、記憶部１１及び処理部１２を有する。
記憶部１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置、または、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置である。

記憶部１１は、設計データ１１ａを記憶する。
設計データ１１ａは、物品と後述する補助形状を表すデータである。設計データ１１ａは、物品や補助形状の形状を表す座標情報、物品（またはその物品に含まれる部品）や補助形状の名称のほか、材質情報、形状の種類、色などの属性情報を含んでもよい。なお、その他の属性情報には、品名、型番、図版、表面処理の種類、質量、手配区分、設計者名、備考などがある。

補助形状は、物品の構造解析のシミュレーションを行う条件（以下、解析条件という）を設定する設定部分に関連付けて配置されている。たとえば、補助形状は、解析条件を設定する設定部分（点、線、面または立体）に接する、または設定部分を内包するように配置されている。また、補助形状には、その解析条件を含む識別情報が割り当てられている。

解析条件として、境界条件や、材料の物性値（材料条件）、板要素の板厚や梁要素の断面特性（形状に関する条件）、要素タイプや、メッシュサイズなど要素分割に関する条件、解析タイプや出力項目などに関する条件などがある。境界条件として、物品内のある領域がどの方向に固定され、どの方向の移動が許容されるのかについての拘束条件や、物品内のある領域にどのような方向でどのくらいの力が働くのかについての荷重条件などがある。

図１には、ある物品１５（部品１５ａ，１５ｂからなる）に対して配置された、補助形状１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの例が示されている。
補助形状１６ａは、部品１５ｂにおいて、解析条件が設定される端面に接するように配置されている。補助形状１６ｂは、部品１５ａにおいて、解析条件が設定される面（部品１５ａの円筒面の一部）に接するように配置されている。補助形状１６ｃ，１６ｄは、部品１５ｂにおいて、解析条件が設定される線（部品１５ｂの開口部分の稜線）に接するように配置されている。

また、図１には、補助形状１６ａ～１６ｄのそれぞれに割り当てられた識別情報の一例が示されている。図１の例では、識別情報は、補助形状１６ａ～１６ｄのそれぞれの名称であり、その名称に解析条件や解析条件の設定部分に関する情報も含まれている。

たとえば、補助形状１６ａの名称は、“補助形状１，面，完全拘束”と表されている。この識別情報により、補助形状１６ａは、解析条件として拘束条件の１つである完全拘束を面に設定するものであることが識別可能となる。補助形状１６ｂの名称は、“補助形状２，面，分布荷重，ｘ１０００”と表されている。この識別情報により、補助形状１６ｂは、解析条件として荷重条件の１つである分布荷重（ｘ方向に１０００Ｎ）を面に設定するものであることが識別可能となる。補助形状１６ｃの名称は、“補助形状３，線，多点拘束，ｘｙｚ”と表されている。また、補助形状１６ｄの名称は、“補助形状４，線，多点拘束，ｘｙｚ”と表されている。この識別情報により、補助形状１６ｃ，１６ｄは、稜線間を多点拘束（変位が一致）するという解析条件を設定するものであることが識別可能となる。

なお、上記のような解析条件などは、補助形状の名称ではなく、材質情報、形状の種類、色などの属性情報に、含めるようにしてもよい。
このような補助形状を表す設計データ１１ａは、情報処理装置１０が設計データの作成用ソフトウェアを実行し、ユーザによる入力を受け付けて、その入力に基づいて、生成されたものでもよい。また、設計データ１１ａは、たとえば、ネットワークを介して情報処理装置１０の外部の装置から取得されたものであってもよい。

処理部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサである。ただし、処理部１２は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの特定用途の電子回路を含んでもよい。プロセッサは、ＲＡＭなどのメモリに記憶されたプログラムを実行する。たとえば、構造解析シミュレーションプログラムが実行される。なお、複数のプロセッサの集合を「マルチプロセッサ」または単に「プロセッサ」ということがある。

処理部１２は、上記のような設計データ１１ａを記憶部１１から読み出し、前述の識別情報に基づいて、設計データ１１ａから補助形状と解析情報を（設定部分に関する情報があれば設定部分も）識別する。処理部１２は、たとえば、上記のように名称が識別情報である場合、名称が“補助形状１，面，完全拘束”などである部品は、補助形状（図１の例では、補助形状１６ａ）であると識別する。なお、処理部１２は、識別した補助形状を、図示しない表示装置の画面上に表示させてもよい。また、その際、処理部１２は、補助形状を他の部品と区別して（たとえば、色などによって）表示させてもよい。また、処理部１２は、補助形状に割り当てられた識別情報に含まれる解析条件を表示させてもよい。

その後、処理部１２は、識別情報に基づいて、解析条件を設定部分に設定する。たとえば、“補助形状１，面，完全拘束”という識別情報が割り当てられた補助形状１６ａが識別された場合、部品１５ｂにおいて、補助形状１６ａに接する面に対して、解析条件として完全拘束という拘束条件が設定される。なお、処理部１２は、物品を表す設計データ１１ａを、有限要素モデルに変換した後で、その有限要素モデルにおける上記設定部分に対して解析条件を設定してもよい。

補助形状に接する面が複数存在する場合の設定部分の決め方や、識別情報に設定部分に関する情報が含まれていない場合の設定部分の決め方などの例については、後述する。
また、設計データ１１ａにおける物品の形状の定義の仕方によっては、解析条件の設定部分を決定する際に、形状を分割するように定義変更を行う場合があるが、その例についても後述する。

解析条件の設定後、処理部１２は、設定した解析条件に基づいて、構造解析シミュレーションを実行する。処理部１２は、構造解析シミュレーションの結果を図示しない表示装置の画面上に表示させてもよい。

以上のように、第１の実施の形態の情報処理装置１０は、解析条件を設定する物品の設定部分に関連付けて配置され、解析条件を含む識別情報が割り当てられた補助形状と、物品を表す設計データ１１ａを用いる。つまり、構造解析対象の物品とは別に、補助形状を解析条件の設定部分に関連付けて予め配置した設計データ１１ａが用いられる。そして、情報処理装置１０は、補助形状の識別情報に基づいて、解析条件を識別し、関連付けた設定部分に対して解析条件を設定する。これにより、構造解析シミュレーション時の解析条件の設定にかかる作業効率が上がり、構造解析にかかる時間を短縮できる。

また、補助形状は、解析条件を設定する設定部分（点、線、面または立体）に接する、または設定部分を内包するように配置すればよいため、補助形状の配置作業は比較的容易に行える。

また、補助形状に、補助形状に接する点、線、面または立体、もしくは、補助形状に内包される点、線、面または立体の何れに対して解析条件を設定するか決定する情報が割り当てられていることで、設定部分の識別が容易になる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を説明する。
図２は、情報処理装置のハードウェア例を示すブロック図である。

情報処理装置２０は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＨＤＤ２３、画像信号処理部２４、入力信号処理部２５、媒体リーダ２６及び通信インタフェース２７を有する。上記ユニットは、バスに接続されている。

ＣＰＵ２１は、プログラムの命令を実行する演算回路を含むプロセッサである。ＣＰＵ２１は、ＨＤＤ２３に記憶されたプログラムやデータの少なくとも一部をＲＡＭ２２にロードし、プログラムを実行する。なお、ＣＰＵ２１は複数のプロセッサコアを備えてもよく、情報処理装置２０は複数のプロセッサを備えてもよく、以下で説明する処理を複数のプロセッサまたはプロセッサコアを用いて並列に実行してもよい。また、複数のプロセッサの集合（マルチプロセッサ）を「プロセッサ」と呼んでもよい。

ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２１が実行するプログラムやＣＰＵ２１が演算に用いるデータを一時的に記憶する揮発性の半導体メモリである。なお、情報処理装置２０は、ＲＡＭ以外の種類のメモリを備えてもよく、複数個のメモリを備えてもよい。

ＨＤＤ２３は、ＯＳ（Operating System）やミドルウェアやアプリケーションソフトウェアなどのソフトウェアのプログラム、及び、データを記憶する不揮発性の記憶装置である。プログラムには、たとえば、設計データの作成や、構造解析シミュレーションを情報処理装置２０に実行させるプログラムが含まれる。なお、情報処理装置２０は、フラッシュメモリやＳＳＤ（Solid State Drive）などの他の種類の記憶装置を備えてもよく、複数の不揮発性の記憶装置を備えてもよい。

画像信号処理部２４は、ＣＰＵ２１からの命令にしたがって、情報処理装置２０に接続されたディスプレイ２４ａに画像を出力する。画像信号処理部２４は、ディスプレイ２４ａに、たとえば、図１に示したような物品１５と補助形状１６ａ～１６ｄの３次元データを表示させる。ディスプレイ２４ａとしては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、有機ＥＬ（ＯＥＬ：Organic Electro-Luminescence）ディスプレイなどを用いることができる。

入力信号処理部２５は、情報処理装置２０に接続された入力デバイス２５ａから入力信号を取得し、ＣＰＵ２１に出力する。入力デバイス２５ａとしては、マウスやタッチパネルやタッチパッドやトラックボールなどのポインティングデバイス、キーボード、リモートコントローラ、ボタンスイッチなどを用いることができる。また、情報処理装置２０に、複数の種類の入力デバイスが接続されていてもよい。

媒体リーダ２６は、記録媒体２６ａに記録されたプログラムやデータを読み取る読み取り装置である。記録媒体２６ａとして、たとえば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク（ＭＯ：Magneto-Optical disk）、半導体メモリなどを使用できる。磁気ディスクには、フレキシブルディスク（ＦＤ：Flexible Disk）やＨＤＤが含まれる。光ディスクには、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）が含まれる。

媒体リーダ２６は、たとえば、記録媒体２６ａから読み取ったプログラムやデータを、ＲＡＭ２２やＨＤＤ２３などの他の記録媒体にコピーする。読み取られたプログラムは、たとえば、ＣＰＵ２１によって実行される。なお、記録媒体２６ａは、可搬型記録媒体であってもよく、プログラムやデータの配布に用いられることがある。また、記録媒体２６ａやＨＤＤ２３を、コンピュータ読み取り可能な記録媒体ということがある。

通信インタフェース２７は、ネットワーク２７ａに接続され、ネットワーク２７ａを介して他の情報処理装置と通信を行うインタフェースである。通信インタフェース２７は、スイッチなどの通信装置とケーブルで接続される有線通信インタフェースでもよいし、基地局と無線リンクで接続される無線通信インタフェースでもよい。

このような情報処理装置２０は、クライアントコンピュータでもよいしサーバコンピュータでもよい。
次に、情報処理装置２０の機能及び処理手順を説明する。

図３は、情報処理装置の機能例を示すブロック図である。
情報処理装置２０は、設計データ作成部３１、解析条件設定部３２、シミュレーション実行部３３、表示部３４、設計データ記憶部３５を有する。設計データ作成部３１、解析条件設定部３２、シミュレーション実行部３３、表示部３４は、たとえば、ＣＰＵ２１が実行するプログラムモジュールを用いて実装できる。なお、以下の説明では、設計データ作成部３１と、その他の機能ブロックは、異なるプログラムモジュールを用いて実装されるものとするが、１つのプログラムモジュールを用いて実装されてもよい。設計データ記憶部３５は、たとえば、ＲＡＭ２２またはＨＤＤ２３に確保した記憶領域を用いて実装できる。

設計データ作成部３１は、解析対象である物品のほかに、前述の補助形状を表す設計データを作成し、設計データ記憶部３５に記憶する。なお、設計データ作成部３１による設計データの作成処理は、情報処理装置２０とは異なる他の装置で実施されてもよい。

解析条件設定部３２は、設計データ記憶部３５から設計データを読み出し、識別情報に基づいて、解析条件を設定する設定部分に関連付けて配置された補助形状と、解析条件を識別するとともに、その設定部分に対して解析条件を設定する。

シミュレーション実行部３３は、設定された解析条件に基づいて、構造解析シミュレーションを実行する。
表示部３４は、画像信号処理部２４を制御して、物品や補助形状の３次元データや、構造解析シミュレーションの結果などをディスプレイ２４ａの画面上に表示させる。

設計データ記憶部３５は、解析対象である物品のほかに、前述の補助形状を表す設計データを記憶する。
図４は、情報処理装置が実行する設計データ作成処理の一例の流れを示すフローチャートである。

（Ｓ１０）設計データ作成部３１は、まず、解析対象である物品の設計データを作成する。または、その設計データが設計データ記憶部３５に記憶されている場合、設計データ作成部３１は、その設計データを設計データ記憶部３５から読み出す。設計データ作成部３１は、たとえば、表示部３４と連携して、ユーザによる操作によって入力デバイス２５ａから入力される信号にしたがって、設計中の物品の３次元データをディスプレイ２４ａの画面上に表示させてもよい。

設計データは、物品の形状を表す座標情報のほか、物品（またはその物品に含まれる部品）の名称、材質情報、形状の種類、色などの属性情報を含んでもよい。なお、その他の属性情報には、品名、型番、図版、表面処理の種類、質量、手配区分、設計者名、備考などがある。

（Ｓ１１）次に、設計データ作成部３１は、構造解析シミュレーションにおいて設定すべき解析条件ごとに、補助形状を配置する。
解析条件の設定部分が、物品の面（またはその一部）である場合、設計データ作成部３１は、面またはその一部と位置及び形状が一致する面をもつ補助形状（面または立体）または、面またはその一部だけを内包する補助形状（面または立体）を配置する。たとえば、図１に示した補助形状１６ａは、解析条件（拘束条件）を設定すべき部品１５ｂの端面と、位置及び形状が一致する面をもつ補助形状である。

図５は、設定部分が面の一部の領域である場合、その領域だけを内包する補助形状の一例を示す図である。
図５には、６つの面をもつ物品４０が示されている。この物品４０において、解析条件を設定すべき設定部分が面４１における領域４１ａである場合、設計データ作成部３１は、たとえば、図５に示すように、領域４１ａだけを内包する（物品４０を定義する他の形状が含まれないような）立体５０を補助形状として配置する。

設定部分が、物品の線（稜線または稜線の一部）である場合、設計データ作成部３１は、その線と位置及び長さが一致する線をもつ補助形状（線、面または立体）を配置する。または、設計データ作成部３１は、その線だけを内包する（物品を定義する他の線を含まない）補助形状（線、面または立体）を配置する。たとえば、図１に示した補助形状１６ｃ，１６ｄは、解析条件（拘束条件）を設定すべき部品１５ｂの開口部の稜線と、位置及び長さが一致する線をもつ補助形状である。

図６は、設定部分が線である場合、その線だけを内包する補助形状の一例を示す図である。
物品４０において、解析条件を設定すべき設定部分が稜線４２である場合、設計データ作成部３１は、たとえば、図６に示すように、稜線４２だけを内包する（物品４０を定義する他の稜線が含まれないような）面５１を補助形状として配置する。

設定部分が、物品の点である場合、設計データ作成部３１は、その点と位置が一致する点をもつ補助形状（点、線、面または立体）を配置する。または、設計データ作成部３１は、その点だけを内包する（物品を定義する他の点を含まない）補助形状（点、線、面または立体）を配置する。

図７は、設定部分が点である場合、その点だけを内包する補助形状の一例を示す図である。
物品４０において、解析条件を設定すべき設定部分が点４３である場合、設計データ作成部３１は、たとえば、図７に示すように、点４３だけを内包する（物品４０を定義する他の点が含まれないような）線５２を補助形状として配置する。

設定部分が、物品に含まれる立体である場合、設計データ作成部３１は、その立体と一致する補助形状（立体）または、その立体だけを内包する補助形状（立体）を配置する。
図８は、設定部分が立体である場合、その立体だけを内包する補助形状の一例を示す図である。

立体である物品４０自体が、解析条件を設定すべき設定部分である場合、設計データ作成部３１は、たとえば、図８に示すように、物品４０だけを内包する立体５３を補助形状として配置する。

また、物品において異なる位置にある複数の形状に対して関連する解析条件を設定するための補助形状を配置する際、設計データ作成部３１は、１つの形状に対して補助形状を配置してもよいし、各形状に対して補助形状を配置してもよい。物品において異なる位置にある複数の形状に対して関連する解析条件を設定する例としては、多点拘束における独立節点と従属節点を設定する場合などがある。

なお、設計データ作成部３１は、物品において同じ位置にある複数の領域（たとえば、複数の部品による接続面など）に対して関連する解析条件を設定する場合も、１つの領域に対して補助形状を配置してもよいし、各領域に対して補助形状を配置してもよい。

上記のような補助形状の配置処理は、たとえば、設計データ作成部３１が、ユーザによる操作によって入力デバイス２５ａから入力される信号にしたがって行う。たとえば、ディスプレイ２４ａの画面上に表示された物品の三次元データにおいて、ユーザが指定した設定部分に対して、設計データ作成部３１が、予め決定された配置ルールにしたがって、上記のような補助形状を選択し、配置するようにしてもよい。また、ユーザが画面を確認しながら入力デバイス２５ａを用いて補助形状の大きさや形状を指定し、設計データ作成部３１は指定された内容にしたがって補助形状を配置してもよい。どのような配置ルールにしたがって補助形状を配置したかを示す情報は、たとえば、設計データまたは設計データとは別のデータとして、たとえば、ＨＤＤ２３またはＲＡＭ２２などの記憶部に記憶される。

（Ｓ１２）次に、設計データ作成部３１は、補助形状に対する識別情報の設定を行う。設計データ作成部３１は、物品や部品の名称、材質情報、形状の種類、色などの属性情報を、補助形状の識別情報とする。

名称を補助形状の識別情報とする場合には、設計データ作成部３１は、名称を、たとえば、“補助形状１，圧力（単），０．１”、“補助形状２，拘束，１２３４５６”などとする。なお、“圧力（単），０．１”は、単位面積当たりの圧力荷重を０．１とする、という解析条件（荷重条件）を表し、“拘束，１２３４５６”は、全自由度（６方向）について拘束する、という解析条件（拘束条件）を表す。

材質情報を補助形状の識別情報とする場合には、設計データ作成部３１は、材質情報を、たとえば、“材質Ａ：補助形状、完全拘束”などとする。
形状の種類を補助形状の識別情報とする場合には、設計データ作成部３１は、たとえば、形状の種類を、“円柱／角柱：拘束”、“円錐／角錐：荷重”などとする。なお、形状の種類は、作成された補助形状の形状とは一致していなくてもよく、補助形状に割り当てられた識別情報として設定されていればよい。

色を補助形状の識別情報とする場合には、設計データ作成部３１は、たとえば、色を“青：完全拘束”、“赤：圧力荷重”などとする。なお、色は、作成された補助形状の色とは一致していなくてもよく、補助形状に割り当てられた識別情報として設定されていればよい。ただ、解析対象の物品とは異なる色が設定されており、解析条件と色との対応関係を予め決定しておけば、構造解析時に補助形状を含む設計データを画面上に表示させた際に、その色によってどのような解析条件が設定されているのかが視覚的に判別しやすくなる。

なお、識別情報は、上記名称、材質情報、形状の種類、色などの属性情報のうち、複数を組み合わせて設定されていてもよい。
また、識別情報には、解析条件の設定部分に関する情報も含まれていてもよい。たとえば、図１などに示した例では、“補助形状１，面，完全拘束”などと、名称に、設定部分に関する情報が含まれている（この場合、面が設定部分であることが示されている）。同様に、材質情報、形状の種類、色などの属性情報に、解析条件の設定部分に関する情報も含まれていてもよい。

また、ステップＳ１１の処理で、関連する解析条件を設定する複数の領域に対して１つの補助形状を配置した場合、設計データ作成部３１は、その補助形状に割り当てる識別情報に、それら複数の領域を識別するための情報を含ませてもよい。一方、関連する解析条件を設定する複数の領域の各々に補助形状を配置した場合、設計データ作成部３１は、各補助形状に割り当てる識別情報に、関連する解析条件を設定する複数の領域に対して配置される補助形状であることを識別する情報を含ませてもよい。

たとえば、“多点拘束１Ａ”が多点拘束における独立節点、“多点拘束１Ｂ”が多点拘束における従属節点を表すキーワードであるとする。従属節点のｚ方向（方向番号＝３）の変位が、独立節点のｚ方向変位に一致するという解析条件を設定する場合、設計データ作成部３１は、独立節点を設定する物品の面に対して配置される補助形状の識別情報を、“補助形状３，面，多点拘束１Ａ，３”などとする。また、設計データ作成部３１は、従属節点を設定する物品の面に対して配置される補助形状の識別情報を、“補助形状４，面，多点拘束１Ｂ，３”などとする。

（Ｓ１３）その後、設計データ作成部３１は、全解析条件について補助形状の配置が完了したか否かを判定する。全解析条件について補助形状の配置が完了していない場合には、設計データ作成部３１は、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。

（Ｓ１４）全解析条件について補助形状の配置が完了した場合、設計データ作成部３１は、物品と補助形状を表す設計データを設計データ記憶部３５に記憶し、設計データの作成処理を終える。

図９は、情報処理装置が実行する構造解析シミュレーションの一例の流れを示すフローチャートである。
（Ｓ２０）解析条件設定部３２は、設計データ記憶部３５に記憶されている設計データ（補助形状を含む）を読み出し、物品と補助形状を表示部３４に表示させる。なお、この段階では、画面上で物品と補助形状との区別は行われていない。なお、ユーザによる補助形状の確認が不要である場合には、ステップＳ２０の処理は行われなくてもよい。

（Ｓ２１）解析条件設定部３２は、設計データから形状（物品を定義している点、稜線、面、または立体、または補助形状）を選択する。
（Ｓ２２）解析条件設定部３２は、選択した形状が補助形状であるか否かを判定する。選択した形状が補助形状であるか否かは、前述の識別情報により識別可能である。選択した形状が補助形状である場合、ステップＳ２３の処理が行われ、選択した形状が補助形状ではない場合、ステップＳ２７の処理が行われる。

（Ｓ２３）解析条件設定部３２は、解析条件、設定部分の識別を行う。
（解析条件の識別方法）
解析条件設定部３２は、補助形状の、名称、材質情報、形状の種類、色などの属性情報の何れかまたは複数に設定された識別情報に含まれる解析条件を識別する。解析条件が、名称、材質情報、形状の種類、色などの属性情報の何れに設定されているか予め決まっている場合には、解析条件設定部３２は、その情報だけを検出すればよい。解析条件が、名称、材質情報、形状の種類、色などの属性情報の何れに設定されているかが不確定の場合には、解析条件設定部３２は、各情報を探索して、解析条件を識別する。

なお、解析条件設定部３２は、ステップＳ２２の処理で選択した形状が補助形状であると判定した場合、たとえば、その補助形状に物品の形状とは異なる色をつけるなどして、物品の形状とは区別して表示部３４に表示させてもよい。さらに、解析条件設定部３２は、識別した解析条件を表示部３４に表示させてもよい。

（設定部分が、立体、面、線、点の何れであるかを決定する方法）
解析条件の設定部分に関する情報（立体、面、線、点の何れであるかを示す情報）についても識別情報に含まれる場合、解析条件設定部３２は、補助形状の、名称、材質情報、形状の種類、色などの属性情報の何れかに含まれる設定部分に関する情報を検出する。設定部分に関する情報が、名称、材質情報、形状の種類、色などの属性情報の何れに設定されているか予め決まっている場合には、解析条件設定部３２は、その情報だけを検出すればよい。設定部分に関する情報が、名称、材質情報、形状の種類、色などの属性情報の何れに設定されているかが不確定の場合には、解析条件設定部３２は、各情報を探索して、設定部分に関する情報を検出する。

解析条件の設定部分に関する情報が識別情報に含まれない場合、解析条件設定部３２は、補助形状に基づいて、予め決められた配置ルールにしたがって、設定部分が、立体、面、線、点の何れであるかを決定する。

たとえば、補助形状に対して、全体が一致する形状、または全体が内包される形状が、物品において複数ある場合、解析条件設定部３２は、立体、面、線、点の順で優先して、設定部分が、立体、面、線、点の何れであるかを決定する。補助形状に対して、全体が一致する領域、または全体が内包される形状がない場合、解析条件設定部３２は、一部分が補助形状に対して一致する形状の中から、面、線、点の順で優先して、設定部分が、面、線、点の何れであるかを決定する。補助形状に対して、一部分も一致する形状がない場合、解析条件設定部３２は、その補助形状に内包される立体を設定部分として決定する。

（設定部分の決定方法の例）
設定部分が面であると決定された場合、立体である補助形状の１つの面が、物品の１つの面（またはその一部）と一致していれば、その面（またはその一部）を解析条件の設定部分であると識別することができる。しかし、物品の形状によっては、補助形状をそのように作成することが難しい場合があり、複数の面が、物品の面と一致する補助形状が作成される可能性がある。

図１０は、複数の面が物品の面と一致する補助形状の一例を示す図である。
図１０では、物品６０の内部に、補助形状７０が作成された例が示されている。この場合、補助形状７０の５つの面が、物品６０の面またはその一部と一致している。

このような場合、解析条件設定部３２は、たとえば、上記５つの面のうち、最も面積が大きい面７１と一致する物品６０の面を、解析条件の設定部分とする。
なお、解析条件設定部３２は、上記５つの面のうち、面を定義する番号が最も小さい面と一致する物品の面（またはその一部）を、解析条件の設定部分としてもよい。

また、立体である補助形状の１つの面が、ある物品の１つの面（またはその一部）と一致していても、さらに別の物品の面（またはその一部）と一致する場合（たとえば、２つの物品がある面で接続している場合）がある。その場合、解析条件設定部３２は、たとえば、補助形状を内包する物品の面（またはその一部）を、解析条件の設定部分とする。また、設計データ作成部３１が、補助形状の識別情報に、どちらの物品に対して解析条件を設定するかについての情報を予め挿入しておき、解析条件設定部３２は、その情報に基づいて、解析条件の設定部分を決定してもよい。

設定部分が線であると決定された場合、面または立体である補助形状の１つの線が、物品の１つの線（稜線またはその一部）と一致していれば、その線を解析条件の設定部分であると識別することができる。しかし、物品の形状によっては、補助形状をそのように作成することが難しい場合があり、複数の線が、物品の線と一致する補助形状が作成される可能性がある。

このような場合、解析条件設定部３２は、たとえば、その複数の線のうち、最も長い線と一致する物品の線を、解析条件の設定部分とする。
なお、解析条件設定部３２は、複数の線のうち、線を定義する番号が最も小さい線と一致する物品の線を、解析条件の設定部分としてもよい。

また、面または立体である補助形状の１つの線が、ある物品の１つの線と一致していても、さらに別の物品の線と一致する場合（たとえば、２つの物品がある面または線で接続している場合）がある。その場合、解析条件設定部３２は、たとえば、補助形状を内包する物品の線を、解析条件の設定部分とする。また、設計データ作成部３１が、補助形状の識別情報に、どちらの物品に対して解析条件を設定するかについての情報を予め挿入しておき、解析条件設定部３２は、その情報に基づいて、解析条件の設定部分を決定してもよい。

設定部分が点であると決定された場合、線、面または立体である補助形状の１つの点が、物品の１つの点と一致していれば、その点を解析条件の設定部分であると識別することができる。しかし、物品の形状によっては、補助形状をそのように作成することが難しい場合があり、複数の点が、物品の点と一致する補助形状が作成される可能性がある。

このような場合、解析条件設定部３２は、たとえば、その複数の点のうち、補助形状の中心（重心または図心）の点を、解析条件の設定部分とする。
なお、解析条件設定部３２は、複数の点のうち、点を定義する番号が最も小さい点と一致する物品の点を、解析条件の設定部分としてもよい。

どの手法を用いて、解析条件の設定部分を決定するかについては、前述の補助形状の配置処理（ステップＳ１１）における補助形状の配置の仕方によって決まる。そのため、解析条件設定部３２はその配置の仕方（配置ルール）に関する情報に基づいて、たとえば、上記の何れかの方法によって設定部分を決定する。

なお、設計データ作成部３１が、解析条件の設定部分だけを内包する補助形状を配置できた場合、解析条件設定部３２は、その補助形状に内包される物品における形状（点、線、面または立体）を、解析条件の設定部分として決定する。

解析条件設定部３２は、識別した解析条件の設定部分を表示部３４に表示させてもよい。
（Ｓ２４）ステップＳ２３の処理後、解析条件設定部３２は、物品の形状の定義の変更を実施するか否かを判定する。解析条件設定部３２は、補助形状と接する、または補助形状に内包される物品の形状が、設計データにおいて定義されている形状の一部である場合、その形状の定義の変更を実施すると判定する。

解析条件設定部３２は、物品の形状の定義の変更を実施すると判定した場合には、ステップＳ２５の処理を行い、定義の変更が不要と判定した場合には、ステップＳ２６の処理を行う。

（Ｓ２５）解析条件設定部３２は、補助形状と接する、または補助形状に内包される物品の形状の定義を変更する。
図１１は、形状の定義の変更例を示す図である。図１１には、図１に示した物品１５と、補助形状１６ａ～１６ｄが示されている。

物品１５（部品１５ａ）を表す設計データにおいて、円筒面８０が定義されているものとする。円筒面８０において、補助形状１６ｂの曲面と接する面に、ｘ方向の荷重条件を設定する場合、解析条件設定部３２は、円筒面８０を補助形状１６ｂの曲面と接する面８０ａと、接しない面８０ｂとに分割するように形状の定義変更を行う。

図１２は、形状の定義の他の変更例を示す図である。
たとえば、両端が支持されている板などの物品の自重たわみを解析する際などにおいて、解析を効率化するために、物品に対して対称条件を設定し、物品を特性が対称となる４つの部分領域に分け、解析時にはその１つだけを解析することが行われる。

このような解析に対応するため、前述のステップＳ１１の処理では、図１２に示すように、物品９０の１／４だけ内包するような補助形状９１が配置される。また、ステップＳ１２の処理では、対称条件を含む識別情報が、補助形状９１に割り当てられる。そして、ステップＳ２３の処理では、解析条件設定部３２は、識別情報に基づいて、対称条件の設定部分（たとえば、面９０ａ１，９０ａ２）を識別する。さらに、ステップＳ２５の処理において、解析条件設定部３２は、物品９０から立体９０ａを切り出すように、形状の定義を変更する。

（Ｓ２６）解析条件設定部３２は、識別した設定部分に対して解析条件を設定する。解析条件設定部３２は、解析条件の設定結果を表示部３４に表示させてもよい。
（Ｓ２７）解析条件設定部３２は、全形状が選択されたか否かを判定し、全形状が選択されていない場合には、ステップＳ２１からの処理を繰り返す。全形状が選択された場合、ステップＳ２８の処理が行われる。

（Ｓ２８）シミュレーション実行部３３は、設定された解析条件に基づいて、物品の構造解析シミュレーションを実行する。構造解析シミュレーション時には、シミュレーション実行部３３は、まず、解析対象の物品を定義する各形状を有限要素モデルに変換する。このときシミュレーション実行部３３は、設定された解析条件についても有限要素モデルにおける節点、要素または要素面への条件に変換する。その後、シミュレーション実行部３３はシミュレーションを実行する。

なお、シミュレーション実行部３３は、ユーザによる操作によって入力デバイス２５ａから入力される信号にしたがって、各形状の有限要素モデルへの変換を行ってもよい。
（Ｓ２９）表示部３４は、画像信号処理部２４を制御して、構造解析シミュレーションの結果をディスプレイ２４ａの画面上に表示させる。

なお、物品の設計変更が行われる場合には、ステップＳ１０からの処理が繰り返される。ただし、設計データ作成部３１は、補助形状については設計変更前に配置されたものをそのまま使用してもよいし、必要に応じて変更してもよい。変更する場合も、設計変更前に配置された補助形状を、設計変更後の物品とともに画面上に表示することで、ユーザは、設計変更に応じてどの補助形状を変更すればよいかの判別が容易になる。

また、上記の説明では、解析対象の物品を定義する各形状を有限要素モデルに変換する前に、解析条件や設定条件の識別、解析条件の設定などを行うものとしたが、これに限定されない。シミュレーション実行部３３は、有限要素モデルへの変換を行う処理を、解析条件や設定条件の識別、解析条件の設定などを行う前（または、補助形状の配置処理を行う前でもよい）に、行ってもよい。その場合、ステップＳ２６の解析条件の設定は、有限要素モデルにおける節点、要素、または要素面に対して行われる。また、シミュレーション実行部３３は、たとえば、ユーザによる操作によって入力デバイス２５ａから入力される信号にしたがって、解析対象の物品についての有限要素モデルを直接生成してもよい。

以上のように、第２の実施の形態の情報処理装置２０によれば、第１の実施の形態の情報処理装置１０と同様の効果が得られる。
また、補助形状に対して、全体が一致する、または全体が内包される形状が物品において複数ある場合でも、それらの形状を、立体、面、線、点の順で優先して設定部分として決定することで、設定部分の識別が容易になる。

また、ステップＳ２５の処理のように、形状の定義を変更可能にすることで、元々の物品の形状の定義にかかわらず、解析条件の設定部分を高い自由度で設定することができる。

また、図２に示したように、ディスプレイ２４ａに、補助形状１６ａ～１６ｄを表示させることで、解析条件が設定される場所の把握が容易になり、設定ミスを防止できる。
なお、前述のように、上記の処理内容は、情報処理装置２０にプログラムを実行させることで実現できる。

プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（たとえば、記録媒体２６ａ）に記録しておくことができる。記録媒体として、たとえば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどを使用できる。磁気ディスクには、ＦＤおよびＨＤＤが含まれる。光ディスクには、ＣＤ、ＣＤ－Ｒ（Recordable）／ＲＷ（Rewritable）、ＤＶＤおよびＤＶＤ－Ｒ／ＲＷが含まれる。プログラムは、可搬型の記録媒体に記録されて配布されることがある。その場合、可搬型の記録媒体から他の記録媒体（たとえば、ＨＤＤ２３）にプログラムをコピーして実行してもよい。

以上、実施の形態に基づき、本発明の構造解析シミュレーションプログラム、構造解析シミュレーション方法及び情報処理装置の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。

１０ 情報処理装置
１１ 記憶部
１１ａ 設計データ
１２ 処理部
１５ 物品
１５ａ，１５ｂ 部品
１６ａ～１６ｄ 補助形状

Claims (8)

1. 物品の構造解析のシミュレーションを行う条件を設定する設定部分に関連付けて配置され、前記条件を含む識別情報が割り当てられた補助形状の形状を表す第１の座標情報と、前記物品の形状を表す第２の座標情報と、を含む設計データが記憶された記憶部から前記設計データを読み出し、
   前記識別情報に基づいて、前記設計データから前記補助形状と前記条件とを識別し、
   前記設定部分に対して前記条件を設定し、
   前記条件に基づいて、前記シミュレーションを実行する、
   処理をコンピュータに実行させることを特徴とする構造解析シミュレーションプログラム。
2. 前記設定部分は、前記物品における点、線、面、または立体であり、前記補助形状は、前記設定部分に接する、または前記設定部分を内包するように配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の構造解析シミュレーションプログラム。
3. 前記補助形状には、前記補助形状に接する点、線、面、または立体、もしくは、前記補助形状に内包される点、線、面、または立体の何れに、前記条件を設定するか決定する情報が割り当てられている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の構造解析シミュレーションプログラム。
4. 前記補助形状に対して、全体が一致する、または全体が内包される形状が前記物品において複数ある場合、前記形状を、立体、面、線、点の順で優先して、前記設定部分として決定する、処理を前記コンピュータに実行させる、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の構造解析シミュレーションプログラム。
5. 前記設計データにおいて定義されている前記物品の第１の形状を、前記補助形状と接する、または前記補助形状に内包される第２の形状と、前記補助形状と接しない、または前記補助形状に内包されない第３の形状とに分割し、前記第２の形状に前記条件を設定する、処理を前記コンピュータに実行させる、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の構造解析シミュレーションプログラム。
6. 前記補助形状を、表示装置に表示させる処理を前記コンピュータに実行させる、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の構造解析シミュレーションプログラム。
7. コンピュータが実行する構造解析シミュレーション方法であって、
   物品の構造解析のシミュレーションを行う条件を設定する設定部分に関連付けて配置され、前記条件を含む識別情報が割り当てられた補助形状の形状を表す第１の座標情報と、前記物品の形状を表す第２の座標情報と、を含む設計データが記憶された記憶部から前記設計データを読み出し、
   前記識別情報に基づいて、前記設計データから前記補助形状と前記条件とを識別し、
   前記設定部分に対して前記条件を設定し、
   前記条件に基づいて、前記シミュレーションを実行する、
   ことを特徴とする構造解析シミュレーション方法。
8. 物品の構造解析のシミュレーションを行う条件を設定する設定部分に関連付けて配置され、前記条件を含む識別情報が割り当てられた補助形状の形状を表す第１の座標情報と、前記物品の形状を表す第２の座標情報と、を含む設計データを記憶する記憶部と、
   前記記憶部から前記設計データを読み出し、前記識別情報に基づいて、前記設計データから前記補助形状と前記条件とを識別し、前記設定部分に対して前記条件を設定し、前記条件に基づいて、前記シミュレーションを実行する処理部と、
   を有することを特徴とする情報処理装置。

Images