JP7324726B2 - メッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法 - Google Patents
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本発明は、メッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法に関する。
不整形地盤の動的挙動や地盤と構造物の相互作用について、地盤や構造物の形状をある程度忠実に再現して計算する方法として有限要素法がある。有限要素法は、複雑な形状の地盤や構造物を、３次元または２次元の形状モデルにモデル化し、この形状モデルをメッシュ分割してメッシュモデルを作成することで、数学的に表現できる単純な形状の要素（メッシュ）を生成し、それぞれの要素を数値解析する方法である。要素の形状としては、３次元の形状モデル（以下、これを３次元モデルと適宜称する。）の場合、六面体・五面体（四角錘や三角柱）・四面体等の形状の要素に分割され、２次元の形状モデル（以下、これを２次元モデルと適宜称する。）の場合、四角形や三角形等の形状の要素に分割される。
地盤は自然が作り出したものであり、複雑な地層構成をしている。このため、地盤の形状モデルを解析可能な状態の要素に分割するのが難しい。そこで、地層構成を配慮しつつ地盤の形状モデルを解析可能な要素に分割する作業は、コンピュータに組み込まれたソフトウェアを用いてユーザが行うことが一般的である。しかしながら、このような複雑で大規模な地盤の形状モデルのメッシュ分割には、膨大な時間と労力がかかる。機械系の構造体を対象として、モデルを自動的にメッシュ分割する技術はあるが、地盤のような複雑な不整形な層境界で構成される形状をメッシュ分割するのに適した技術はないのが現状である。
地盤は自然が作り出したものであり、複雑な地層構成をしている。このため、地盤の形状モデルを解析可能な状態の要素に分割するのが難しい。そこで、地層構成を配慮しつつ地盤の形状モデルを解析可能な要素に分割する作業は、コンピュータに組み込まれたソフトウェアを用いてユーザが行うことが一般的である。しかしながら、このような複雑で大規模な地盤の形状モデルのメッシュ分割には、膨大な時間と労力がかかる。機械系の構造体を対象として、モデルを自動的にメッシュ分割する技術はあるが、地盤のような複雑な不整形な層境界で構成される形状をメッシュ分割するのに適した技術はないのが現状である。
ところで、地盤の形状モデルを自動的にメッシュ分割する場合、メッシュ分割により得られる要素としては、地層構成に対応した柔軟なメッシュ分割が可能であるという観点で、３次元の解析モデルの場合は六面体要素よりも四面体要素が、２次元の解析モデルの場合は四角形要素よりも三角形要素が、それぞれ用いられることが多い。
しかし、四面体要素（三角形要素）は、例えば六面体要素（四角形要素）等と比べて解析精度が悪いという問題がある。これは、六面体要素や四角形要素によりメッシュ分割した場合には要素間の境界が略水平及び略鉛直となるのに対し、四面体要素や三角形要素によりメッシュ分割した場合には境界が水平及び鉛直とはならず、斜め方向となるからである。地盤に対して地震応答解析を行う場合は、主にせん断波、粗密波を鉛直方向に一様に入射する問題を扱うため、要素の切れ目が斜め方向となる四面体要素や三角形要素においては波動が鉛直方向に一様に伝搬し難い。また、地盤材料の非線形性によって、六面体要素や四角形要素においては横方向に一様にせん断剛性が減少し減衰定数が増加するが、四面体要素や三角形要素においては横方向にせん断剛性と減衰定数が不連続となる。
解析精度を上げるために、四面体要素や三角形要素を用いたうえで、メッシュを生成するときのメッシュサイズを十分に小さくする方法があるが、解析モデル全体での節点数や要素数が膨大となり、解析プログラムの実行時間が非常に長くなったり、解析処理を行うコンピュータシステムの負荷が過大となるという問題がある。
したがって、解析精度向上のため、できるだけ六面体要素や四角形要素を多く用いるのが望ましい。
しかし、四面体要素（三角形要素）は、例えば六面体要素（四角形要素）等と比べて解析精度が悪いという問題がある。これは、六面体要素や四角形要素によりメッシュ分割した場合には要素間の境界が略水平及び略鉛直となるのに対し、四面体要素や三角形要素によりメッシュ分割した場合には境界が水平及び鉛直とはならず、斜め方向となるからである。地盤に対して地震応答解析を行う場合は、主にせん断波、粗密波を鉛直方向に一様に入射する問題を扱うため、要素の切れ目が斜め方向となる四面体要素や三角形要素においては波動が鉛直方向に一様に伝搬し難い。また、地盤材料の非線形性によって、六面体要素や四角形要素においては横方向に一様にせん断剛性が減少し減衰定数が増加するが、四面体要素や三角形要素においては横方向にせん断剛性と減衰定数が不連続となる。
解析精度を上げるために、四面体要素や三角形要素を用いたうえで、メッシュを生成するときのメッシュサイズを十分に小さくする方法があるが、解析モデル全体での節点数や要素数が膨大となり、解析プログラムの実行時間が非常に長くなったり、解析処理を行うコンピュータシステムの負荷が過大となるという問題がある。
したがって、解析精度向上のため、できるだけ六面体要素や四角形要素を多く用いるのが望ましい。
例えば特許文献１には、分割した全部分領域に可能な限り六面体メッシュを作成し、六面体メッシュ作成できなかった部分領域については四面体メッシュを作成し、六面体メッシュ領域と四面体メッシュ領域とが隣接する部分領域については、それらの隣接面における節点の数と位置を一致させる構成が開示されている。
既に説明したように、解析精度向上のためには、六面体要素をできるだけ多く用いることが望ましい。しかしながら、特許文献１に開示された構成では、複雑な曲面状の地層境界で構成された地盤をメッシュ分割する際に、六面体要素で分割した領域同士の間の領域を、四面体要素で分割している。このため、解析精度が悪い四面体要素が多くなる。
また、特許文献２には、メッシュ化対象の形状モデルを複数のブロックに分割し、これら各ブロックを、隣接するブロック間で節点および結線の配置が一致するようにメッシュ化し、メッシュ化後の各ブロックを組み合わせることにより、大規模な形状モデルに対応するメッシュモデルを生成する構成が開示されている。
しかしながら、特許文献２に開示された構成では、各ブロックのメッシュ分割方法は、ブロック間の節点および結線の配置を一致させる必要があるため、自動分割が可能な四面体要素に限られる。
特許文献３には、各地層に対して領域をはみ出さないように六面体要素を配置した後、六面体要素の形成されていない領域に面する六面体要素を２倍サイズの六面体要素に置換し、四面体メッシュ生成対象領域内に四面体要素を配置する構成が開示されている。
しかしながら、特許文献３に開示された構成では、六面体要素で分割した領域同士の間の領域は、四面体要素で分割する必要がある。このため、解析精度が悪い四面体要素が多くなる。
このように、特許文献１～３においては、四面体要素が多くなるため、十分な解析精度が得られない場合がある。解析精度をより向上することが望まれている。
既に説明したように、解析精度向上のためには、六面体要素をできるだけ多く用いることが望ましい。しかしながら、特許文献１に開示された構成では、複雑な曲面状の地層境界で構成された地盤をメッシュ分割する際に、六面体要素で分割した領域同士の間の領域を、四面体要素で分割している。このため、解析精度が悪い四面体要素が多くなる。
また、特許文献２には、メッシュ化対象の形状モデルを複数のブロックに分割し、これら各ブロックを、隣接するブロック間で節点および結線の配置が一致するようにメッシュ化し、メッシュ化後の各ブロックを組み合わせることにより、大規模な形状モデルに対応するメッシュモデルを生成する構成が開示されている。
しかしながら、特許文献２に開示された構成では、各ブロックのメッシュ分割方法は、ブロック間の節点および結線の配置を一致させる必要があるため、自動分割が可能な四面体要素に限られる。
特許文献３には、各地層に対して領域をはみ出さないように六面体要素を配置した後、六面体要素の形成されていない領域に面する六面体要素を２倍サイズの六面体要素に置換し、四面体メッシュ生成対象領域内に四面体要素を配置する構成が開示されている。
しかしながら、特許文献３に開示された構成では、六面体要素で分割した領域同士の間の領域は、四面体要素で分割する必要がある。このため、解析精度が悪い四面体要素が多くなる。
このように、特許文献１～３においては、四面体要素が多くなるため、十分な解析精度が得られない場合がある。解析精度をより向上することが望まれている。
本発明が解決しようとする課題は、地盤を解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能な、メッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法を提供することである。
本発明者は、地盤をグリッド状に分割して生成した六面体要素（二次元の場合は四角形要素）と地層境界の交差状況からメッシュの分割パターンを判定し、対応する分割パターンを記憶した、分割パターン記憶部に基づいて地層境界部の要素を分割することで、地層境界が複雑に傾斜している場合であっても、解析精度および解析時間の観点からも適度な大きさを持つメッシュモデルが生成できる点に着目して、本発明に至った。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明のメッシュモデル生成装置は、地質構造を２次元または３次元の形状モデルで表現した地盤をメッシュ分割して２次元または３次元のメッシュモデルを生成するメッシュモデル生成装置であって、前記地盤を２次元の四角形要素、または３次元の六面体要素に、グリッド状にメッシュ分割する第１のメッシュ分割手段と、前記四角形要素または前記六面体要素の辺と、前記地盤の地層境界との交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点を追加する、節点設定手段と、前記地層境界と交差する前記四角形要素または前記六面体要素を、前記節点間を結ぶ線または面を挟んだ両側に分割して、複数の分割要素を生成する第２のメッシュ分割手段と、複数の前記分割要素の各々を、辺数が４以下、または面数が６以下の基礎要素に更に分割し、当該基礎要素の頂点の各々に節点を設定する、基礎要素分割手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、第１のメッシュ分割手段により、地盤を２次元の四角形要素、または３次元の六面体要素に分割した後、四角形要素または六面体要素の辺と、地層境界とが交差する場合には、交差位置に追加した節点間を結ぶ線または面で分割し、複数の分割要素を生成する。このように地盤をグリッド状にメッシュ分割して得られた四角形要素または六面体要素に地層境界が含まれる場合に、四角形要素または六面体要素は、地層境界に沿って分割される。生成された複数の分割要素のそれぞれは、単一の地層で形成されることとなる。
このようにして生成された複数の分割要素のそれぞれを、辺数が４以下、または面数が６以下の基礎要素に更に分割することで、基礎要素の頂点の各々に節点が設定される。これにより得られた基礎要素は、２次元モデルの場合は辺数が４以下の、すなわち四角形要素または三角形要素となり、３次元モデルの場合は面数が６以下の、すなわち六面体要素、五面体要素、または四面体要素となる。
したがって、このような構成によれば、地層境界が交差する四角形要素または六面体要素のみが、三角形要素または四面体要素を含む基礎要素に分割され、それ以外は原形を維持して分割されない構成とすることができるため、四角形要素または六面体要素を多く有するメッシュモデルを生成することができる。これにより、地盤を解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能なメッシュモデル生成装置を提供することが可能となる。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明のメッシュモデル生成装置は、地質構造を２次元または３次元の形状モデルで表現した地盤をメッシュ分割して２次元または３次元のメッシュモデルを生成するメッシュモデル生成装置であって、前記地盤を２次元の四角形要素、または３次元の六面体要素に、グリッド状にメッシュ分割する第１のメッシュ分割手段と、前記四角形要素または前記六面体要素の辺と、前記地盤の地層境界との交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点を追加する、節点設定手段と、前記地層境界と交差する前記四角形要素または前記六面体要素を、前記節点間を結ぶ線または面を挟んだ両側に分割して、複数の分割要素を生成する第２のメッシュ分割手段と、複数の前記分割要素の各々を、辺数が４以下、または面数が６以下の基礎要素に更に分割し、当該基礎要素の頂点の各々に節点を設定する、基礎要素分割手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、第１のメッシュ分割手段により、地盤を２次元の四角形要素、または３次元の六面体要素に分割した後、四角形要素または六面体要素の辺と、地層境界とが交差する場合には、交差位置に追加した節点間を結ぶ線または面で分割し、複数の分割要素を生成する。このように地盤をグリッド状にメッシュ分割して得られた四角形要素または六面体要素に地層境界が含まれる場合に、四角形要素または六面体要素は、地層境界に沿って分割される。生成された複数の分割要素のそれぞれは、単一の地層で形成されることとなる。
このようにして生成された複数の分割要素のそれぞれを、辺数が４以下、または面数が６以下の基礎要素に更に分割することで、基礎要素の頂点の各々に節点が設定される。これにより得られた基礎要素は、２次元モデルの場合は辺数が４以下の、すなわち四角形要素または三角形要素となり、３次元モデルの場合は面数が６以下の、すなわち六面体要素、五面体要素、または四面体要素となる。
したがって、このような構成によれば、地層境界が交差する四角形要素または六面体要素のみが、三角形要素または四面体要素を含む基礎要素に分割され、それ以外は原形を維持して分割されない構成とすることができるため、四角形要素または六面体要素を多く有するメッシュモデルを生成することができる。これにより、地盤を解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能なメッシュモデル生成装置を提供することが可能となる。
本発明の一態様においては、本発明のメッシュモデル生成装置は、前記節点設定手段は、前記四角形要素または前記六面体要素の深さ方向の辺上の、前記地盤の地層境界の深度位置に、深さ方向節点を設定する、深さ方向節点設定手段と、前記四角形要素または前記六面体要素の水平方向の辺と、前記地層境界との交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に水平方向節点を追加する、水平方向節点設定手段と、を備える。
このような構成によれば、四角形要素または六面体要素の深さ方向の辺上の地盤の地層境界の深度位置に深さ方向節点を設定し、四角形要素または六面体要素の水平方向の辺と地層境界との交差位置に水平方向節点を追加することで、地層境界が複雑に傾斜している場合であっても、分割要素を適切に生成することができる。
このような構成によれば、四角形要素または六面体要素の深さ方向の辺上の地盤の地層境界の深度位置に深さ方向節点を設定し、四角形要素または六面体要素の水平方向の辺と地層境界との交差位置に水平方向節点を追加することで、地層境界が複雑に傾斜している場合であっても、分割要素を適切に生成することができる。
また、本発明の一態様においては、本発明のメッシュモデル生成装置は、複数の前記基礎要素の各々は、前記地盤が２次元モデルの場合には三角形または四角形であり、前記地盤が３次元モデルの場合には四面体、五面体、または各表面が四角形の六面体であり、前記分割要素を複数の基礎要素へと分割する分割パターンを記憶した、分割パターン記憶部を更に備え、前記基礎要素分割手段は、前記分割要素を、前記分割パターン記憶部に記憶された前記分割パターンに基づき、新たな前記基礎要素に更に分割する。
このような構成によれば、分割パターン記憶部に分割パターンを登録しておくことで、各分割要素を解析に有効な形状の基礎要素に、効率的に分割することができる。したがって、解析精度を高めることが可能となる。
このような構成によれば、分割パターン記憶部に分割パターンを登録しておくことで、各分割要素を解析に有効な形状の基礎要素に、効率的に分割することができる。したがって、解析精度を高めることが可能となる。
本発明のメッシュモデル生成方法は、地質構造を２次元または３次元の形状モデルで表現した地盤をメッシュ分割して２次元または３次元のメッシュモデルを生成するメッシュモデル生成方法であって、前記地盤を２次元の四角形要素、または３次元の六面体要素に、グリッド状にメッシュ分割し、前記四角形要素または前記六面体要素の辺と、前記地盤の地層境界との交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点を追加し、前記地層境界と交差する前記四角形要素または前記六面体要素を、前記節点間を結ぶ線または面を挟んだ両側に分割して、複数の分割要素を生成し、複数の前記分割要素の各々を、辺数が４以下、または面数が６以下の基礎要素に更に分割し、当該基礎要素の頂点の各々に節点を設定する。
このような構成によれば、地盤を解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能なメッシュモデル生成方法を提供することが可能となる。
このような構成によれば、地盤を解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能なメッシュモデル生成方法を提供することが可能となる。
本発明によれば、地盤を解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能な、メッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法を提供することが可能となる。
本発明は、地盤の層構造が複雑な不整形地盤をメッシュ分割するメッシュモデル生成装置およびメッシュモデル生成方法である。具体的には、本発明では、不整形地盤の動的挙動問題や地盤と構造物の相互作用問題を数値解析で推定するに際して、解析対象とする不整形地盤を、解析精度の良いメッシュデータを少ない労力で作成することができる、メッシュモデル生成装置およびメッシュモデル生成方法を開発した。
以下、添付図面を参照して、本発明によるメッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係るメッシュモデル生成装置の機能的な構成を示すブロック図を図１に示す。図１のメッシュモデル生成装置によりメッシュモデルが生成される地盤の形状モデルである３次元モデルの一例を図２に示す。図２の３次元モデルをグリッド状にメッシュ分割した状態を図３に示す。図１のメッシュモデル生成装置により生成されたメッシュモデルの一例を図４に示す。
図１に示されるメッシュモデル生成装置１は、３次元モデルとして表現された地盤Ｇをメッシュ分割し、地震応答解析等を行うためのメッシュモデルを生成する。メッシュモデル生成装置１は、コンピュータ装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、記憶装置等を備えたハードウェアと、予め設定されたコンピュータプログラムとが協働することで、メッシュモデル生成装置１としての所要の機能を発揮する。メッシュモデル生成装置１は、記憶部２と、モデル生成部３と、を機能的に備えている。
記憶部２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、メモリ等をはじめとする各種の記憶装置等からなる。記憶部２は、地盤形状モデル記憶部２１と、分割パターン記憶部２２と、を備えている。地盤形状モデル記憶部２１は、外部から入力される、解析対象となる範囲の地盤Ｇの形状モデルである３次元モデルＭ１０のデータを記憶している。分割パターン記憶部２２は、後に説明するような分割要素Ｅ２を単位要素Ｅ３に分割する分割パターンのデータを記憶している。
以下、添付図面を参照して、本発明によるメッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係るメッシュモデル生成装置の機能的な構成を示すブロック図を図１に示す。図１のメッシュモデル生成装置によりメッシュモデルが生成される地盤の形状モデルである３次元モデルの一例を図２に示す。図２の３次元モデルをグリッド状にメッシュ分割した状態を図３に示す。図１のメッシュモデル生成装置により生成されたメッシュモデルの一例を図４に示す。
図１に示されるメッシュモデル生成装置１は、３次元モデルとして表現された地盤Ｇをメッシュ分割し、地震応答解析等を行うためのメッシュモデルを生成する。メッシュモデル生成装置１は、コンピュータ装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、記憶装置等を備えたハードウェアと、予め設定されたコンピュータプログラムとが協働することで、メッシュモデル生成装置１としての所要の機能を発揮する。メッシュモデル生成装置１は、記憶部２と、モデル生成部３と、を機能的に備えている。
記憶部２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、メモリ等をはじめとする各種の記憶装置等からなる。記憶部２は、地盤形状モデル記憶部２１と、分割パターン記憶部２２と、を備えている。地盤形状モデル記憶部２１は、外部から入力される、解析対象となる範囲の地盤Ｇの形状モデルである３次元モデルＭ１０のデータを記憶している。分割パターン記憶部２２は、後に説明するような分割要素Ｅ２を単位要素Ｅ３に分割する分割パターンのデータを記憶している。
ここで、図２に示されるように、解析対象となる範囲の地盤Ｇが、上下方向に複数の地層Ｇ１～Ｇ３を有している場合、互いに上下に位置する地層Ｇ１～Ｇ３同士の境界面には、地層境界Ｇｅが存在する。このような地盤Ｇの３次元モデルＭ１０は、地層境界Ｇｅの深度（深さ方向Ｄｖにおける位置）を示すデータを含んでいる。地層境界Ｇｅの深さ方向Ｄｖにおける位置は、実際の地盤Ｇの複数の位置においてボーリング調査を行うことで確認される。ボーリング調査位置間における地層境界Ｇｅの深度のデータは、逆距離加重法（IDW）、不整三角網（TIN）、スプライン補間、クリギング等の手法で補間することで得られる。また、３次元モデルＭ１０は、地盤Ｇの地表面Ｇｆを包絡するように設定（形成）されている。つまり、３次元モデルＭ１０は、地表面Ｇｆよりも上方の範囲を含んで設定されている。
モデル生成部３は、記憶部２に記憶された地盤Ｇの３次元モデルＭ１０を、地盤Ｇの地層境界Ｇｅに応じてメッシュ分割することで、図４に示すように、複数の六面体要素Ｅ１、分割要素Ｅ２、基礎要素Ｅ３からなるメッシュモデルＭ１２を生成する処理を実行する。図１に示すように、モデル生成部３は、第１のメッシュ分割手段３１と、節点設定手段３２と、第２のメッシュ分割手段３３と、基礎要素分割手段３４と、を備えている。
第１のメッシュ分割手段３１は、図２に示されるような、地盤Ｇを表す３次元モデルＭ１０を、図３に示されるように、３次元の六面体要素に、グリッド状にメッシュ分割して、グリッド分割モデルＭ１１を生成する処理を行う。第１のメッシュ分割手段３１で３次元モデルＭ１０をメッシュ分割することにより生成される六面体要素Ｅ１は、直方体状に生成している。第１のメッシュ分割手段３１は、地盤Ｇを表す３次元モデルＭ１０を、予め設定された大きさの六面体要素Ｅ１にメッシュ分割する。ここで、六面体要素Ｅ１は、解析精度および解析時間の観点等に基づいて適度な大きさに設定する。例えば、相互作用問題の場合等で、解析の主となる対象が、例えば３次元モデルＭ１０の中央部である場合には、３次元モデルＭ１０の中央部でグリッド間隔を密にし、３次元モデルＭ１０の端部ではソリッド間隔を疎にすることもできる。
図５は、内部に地層境界が位置している六面体要素の一例を示す図である。
地層境界Ｇｅが位置する部分に設定された六面体要素Ｅ１において、六面体要素Ｅ１の頂点位置が地層境界Ｇｅの深度位置と一致する場合、その頂点位置でメッシュ分割することができる。これに対し、図５に示すように、六面体要素Ｅ１の頂点位置が地層境界Ｇｅの深度位置と一致しない場合、地層境界Ｇｅが六面体要素Ｅ１の内部に位置していることとなる。この場合、後に説明するように六面体要素Ｅ１を地層境界Ｇｅに沿った面で分割するが、これに備え、節点設定手段３２により、六面体要素Ｅ１に対して節点Ｐを設定する。
節点設定手段３２は、第１のメッシュ分割手段３１で生成した六面体要素Ｅ１の辺Ｓと、地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、六面体要素Ｅ１の辺Ｓと地層境界Ｇｅとが交差している場合には、交差位置に節点Ｐを追加する処理を行う。節点設定手段３２は、深さ方向節点設定手段３２Ａと、水平方向節点設定手段３２Ｂと、を有している。深さ方向節点設定手段３２Ａは、六面体要素Ｅ１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとが交差している場合に、六面体要素Ｅ１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の、地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置（辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとの交差位置）に、深さ方向節点Ｐｖを設定する処理を行う。水平方向節点設定手段３２Ｂは、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差する場合には、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加する処理を行う。
地層境界Ｇｅが位置する部分に設定された六面体要素Ｅ１において、六面体要素Ｅ１の頂点位置が地層境界Ｇｅの深度位置と一致する場合、その頂点位置でメッシュ分割することができる。これに対し、図５に示すように、六面体要素Ｅ１の頂点位置が地層境界Ｇｅの深度位置と一致しない場合、地層境界Ｇｅが六面体要素Ｅ１の内部に位置していることとなる。この場合、後に説明するように六面体要素Ｅ１を地層境界Ｇｅに沿った面で分割するが、これに備え、節点設定手段３２により、六面体要素Ｅ１に対して節点Ｐを設定する。
節点設定手段３２は、第１のメッシュ分割手段３１で生成した六面体要素Ｅ１の辺Ｓと、地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、六面体要素Ｅ１の辺Ｓと地層境界Ｇｅとが交差している場合には、交差位置に節点Ｐを追加する処理を行う。節点設定手段３２は、深さ方向節点設定手段３２Ａと、水平方向節点設定手段３２Ｂと、を有している。深さ方向節点設定手段３２Ａは、六面体要素Ｅ１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとが交差している場合に、六面体要素Ｅ１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の、地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置（辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとの交差位置）に、深さ方向節点Ｐｖを設定する処理を行う。水平方向節点設定手段３２Ｂは、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差する場合には、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加する処理を行う。
図６は、六面体要素において、地層境界と交差する位置に追加された節点間を結ぶ面を示す図である。
第２のメッシュ分割手段３３は、節点設定手段３２により、図５に示すように、地層境界Ｇｅと交差する六面体要素Ｅ１の辺Ｓに節点Ｐが追加された場合に、図６に示すように、その六面体要素Ｅ１を、節点Ｐ間を結ぶ面Ｆｓを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ２を生成する処理を行う。
第２のメッシュ分割手段３３は、節点設定手段３２により、図５に示すように、地層境界Ｇｅと交差する六面体要素Ｅ１の辺Ｓに節点Ｐが追加された場合に、図６に示すように、その六面体要素Ｅ１を、節点Ｐ間を結ぶ面Ｆｓを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ２を生成する処理を行う。
図７は、六面体要素から分割された分割要素を、単位要素に分割する分割面の一例を示す図である。
基礎要素分割手段３４は、図７に示すように、第２のメッシュ分割手段３３によって生成された複数の分割要素Ｅ２の各々の面数が、７以上の多面体である場合、または辺数が５以上の多角形の表面を有する六面体である場合に、各分割要素Ｅ２を、面数が６以下で、各表面の辺数が４以下の多角形となる基礎要素Ｅ３に更に分割し、基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐを設定する処理を行う。ここで、基礎要素Ｅ３の各々は、四面体、五面体、または各表面が四角形の六面体である。基礎要素分割手段３４は、分割要素Ｅ２を、分割パターン記憶部２２に記憶された分割パターンに基づき、基礎要素Ｅ３に更に分割する処理を行う。
基礎要素分割手段３４は、図７に示すように、第２のメッシュ分割手段３３によって生成された複数の分割要素Ｅ２の各々の面数が、７以上の多面体である場合、または辺数が５以上の多角形の表面を有する六面体である場合に、各分割要素Ｅ２を、面数が６以下で、各表面の辺数が４以下の多角形となる基礎要素Ｅ３に更に分割し、基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐを設定する処理を行う。ここで、基礎要素Ｅ３の各々は、四面体、五面体、または各表面が四角形の六面体である。基礎要素分割手段３４は、分割要素Ｅ２を、分割パターン記憶部２２に記憶された分割パターンに基づき、基礎要素Ｅ３に更に分割する処理を行う。
分割パターン記憶部２２には、基礎要素Ｅ３の各々に対応する、複数の基礎要素モデルＴが記憶されている。地層境界Ｇｅが六面体要素Ｅ１のどの辺Ｓと交差するかによって、第２のメッシュ分割手段３３により生成される分割要素Ｅ２が有し得る形状は多様に異なる。基礎要素モデルＴは、これを複数組み合わせることで、分割要素Ｅ２として考えられる全ての形状を実現可能となるように、様々な種類が分割パターン記憶部２２に記憶されている。
分割パターン記憶部２２には、様々な形状の分割要素Ｅ２の各々と、組み合わせて当該分割要素Ｅ２を実現することができるような、複数の基礎要素モデルＴの組み合わせとが、互いに対応付けられており、この対応付けが分割要素Ｅ２の分割パターンとして記憶されている。
基礎要素分割手段３４は、地層境界Ｇｅが六面体要素Ｅ１のどの辺Ｓと交差しているかを判定して、これによって分割要素Ｅ２の形状を特定する。そして、基礎要素分割手段３４は、各分割要素Ｅ２に対し、当該分割要素Ｅ２に対応する分割パターンを分割パターン記憶部２２から取得して、取得した分割パターンに従って、分割要素Ｅ２内に、当該分割パターンとして登録された複数の基礎要素モデルＴを当てはめる。
そのうえで、基礎要素分割手段３４は、分割要素Ｅ２内に当てはめられた複数の基礎要素モデルＴ間の境界に沿って分割要素Ｅ２を分割することで、複数の基礎要素Ｅ３を生成する。
分割パターン記憶部２２には、様々な形状の分割要素Ｅ２の各々と、組み合わせて当該分割要素Ｅ２を実現することができるような、複数の基礎要素モデルＴの組み合わせとが、互いに対応付けられており、この対応付けが分割要素Ｅ２の分割パターンとして記憶されている。
基礎要素分割手段３４は、地層境界Ｇｅが六面体要素Ｅ１のどの辺Ｓと交差しているかを判定して、これによって分割要素Ｅ２の形状を特定する。そして、基礎要素分割手段３４は、各分割要素Ｅ２に対し、当該分割要素Ｅ２に対応する分割パターンを分割パターン記憶部２２から取得して、取得した分割パターンに従って、分割要素Ｅ２内に、当該分割パターンとして登録された複数の基礎要素モデルＴを当てはめる。
そのうえで、基礎要素分割手段３４は、分割要素Ｅ２内に当てはめられた複数の基礎要素モデルＴ間の境界に沿って分割要素Ｅ２を分割することで、複数の基礎要素Ｅ３を生成する。
上記の図７と、及び図８～図１２は、それぞれ、六面体要素を分割要素Ｅ２に分割し、必要に応じてこの分割要素Ｅ２を更に基礎要素Ｅ３に分割する際の例を示す図である。
図７～図１２に示すように、分割パターン記憶部２２に記憶された複数種の分割パターンは、各分割要素Ｅ２を基礎要素Ｅ３に分割できるように、複数の基礎要素モデルＴを組み合わせることで設定されている。また、各基礎要素モデルＴは、予め有限要素法の解析プログラムで効果的に解析可能な形状に分割した要素群として用意されている。基礎要素モデルＴは、四角形面で形成された六面体要素、三角柱、四角錐等である五面体要素、三角錐である四面体要素を用いて形成されている。基礎要素Ｅ３は、これらの基礎要素モデルＴを、回転、反転させたもの等が含まれる。
基礎要素分割手段３４は、分割した基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐを設定する。
図７～図１２に示すように、分割パターン記憶部２２に記憶された複数種の分割パターンは、各分割要素Ｅ２を基礎要素Ｅ３に分割できるように、複数の基礎要素モデルＴを組み合わせることで設定されている。また、各基礎要素モデルＴは、予め有限要素法の解析プログラムで効果的に解析可能な形状に分割した要素群として用意されている。基礎要素モデルＴは、四角形面で形成された六面体要素、三角柱、四角錐等である五面体要素、三角錐である四面体要素を用いて形成されている。基礎要素Ｅ３は、これらの基礎要素モデルＴを、回転、反転させたもの等が含まれる。
基礎要素分割手段３４は、分割した基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐを設定する。
次に、上記したようなメッシュモデル生成装置１におけるメッシュモデル生成方法の詳細について説明する。
図１３は、本実施形態に係るメッシュモデル生成方法の流れを示すフローチャートである。
図１３に示すように、本実施形態におけるメッシュモデル生成方法では、まず、地盤形状モデル記憶部２１に記憶されている地盤Ｇの３次元モデルＭ１０のデータを呼び出し、第１のメッシュ分割手段３１により、図３に示すように、解析対象となる範囲の地盤Ｇの３次元モデルＭ１０を、３次元の六面体要素に、グリッド状にメッシュ分割してグリッド分割モデルＭ１１を生成することで、複数の六面体要素Ｅ１を生成する（ステップＳ１）。
図１３は、本実施形態に係るメッシュモデル生成方法の流れを示すフローチャートである。
図１３に示すように、本実施形態におけるメッシュモデル生成方法では、まず、地盤形状モデル記憶部２１に記憶されている地盤Ｇの３次元モデルＭ１０のデータを呼び出し、第１のメッシュ分割手段３１により、図３に示すように、解析対象となる範囲の地盤Ｇの３次元モデルＭ１０を、３次元の六面体要素に、グリッド状にメッシュ分割してグリッド分割モデルＭ１１を生成することで、複数の六面体要素Ｅ１を生成する（ステップＳ１）。
次いで、節点設定手段３２は、メッシュ分割したグリッド分割モデルＭ１１を上面視した状態で、グリッドの各交点の直下で、地層境界Ｇｅの深度を確認する（ステップＳ２）。節点設定手段３２は、ステップＳ１で生成した各六面体要素Ｅ１について、地層境界Ｇｅの深度が六面体要素Ｅ１の頂点の節点Ｐの位置と一致するか否かを判定する（ステップＳ３）。その結果、地層境界Ｇｅの深度が六面体要素Ｅ１の頂点の節点Ｐの位置と一致する場合、ステップＳ５に進む。ステップＳ３で、地層境界Ｇｅの深度が六面体要素Ｅ１の頂点の節点Ｐの位置と一致しなかった場合、六面体要素Ｅ１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとが交差していることになる。その場合、節点設定手段３２の深さ方向節点設定手段３２Ａは、六面体要素Ｅ１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の、地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置（辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとの交差位置）に、深さ方向節点Ｐｖを追加設定する（ステップＳ４）。
次に、節点設定手段３２は、ステップＳ１で生成した各六面体要素Ｅ１について、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差の有無を確認する（ステップＳ５）。続いて、節点設定手段３２は、ステップＳ５における確認の結果、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差しているか否かを判定する（ステップＳ６）。その結果、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差していなければ、ステップＳ８に進む。六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差していた場合、節点設定手段３２は、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加する（ステップＳ７）。
次に、節点設定手段３２は、ステップＳ１で生成した各六面体要素Ｅ１について、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差の有無を確認する（ステップＳ５）。続いて、節点設定手段３２は、ステップＳ５における確認の結果、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差しているか否かを判定する（ステップＳ６）。その結果、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差していなければ、ステップＳ８に進む。六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差していた場合、節点設定手段３２は、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加する（ステップＳ７）。
ステップＳ８では、各六面体要素Ｅ１におけるステップＳ３、Ｓ６の判定結果に基づき、それぞれの六面体要素Ｅ１について、地層境界Ｇｅと交差するかを確認する。その確認の結果、各六面体要素Ｅ１が、地層境界Ｇｅと交差しているか否かを判定する（ステップＳ９）。その結果、地層境界Ｇｅと交差していない六面体要素Ｅ１については、ステップＳ１でグリッド状に分割して生成した六面体要素Ｅ１を、そのまま採用する（ステップＳ１０）。
一方、地層境界Ｇｅと交差していた六面体要素Ｅ１については、第２のメッシュ分割手段３３と基礎要素分割手段３４により、地層境界Ｇｅとの交差の状況から六面体要素Ｅ１を更に複数の分割要素Ｅ２や基礎要素Ｅ３に分割する。これには、まず、第２のメッシュ分割手段３３は、地層境界Ｇｅと交差する六面体要素Ｅ１の辺Ｓに節点Ｐが追加された場合に、その六面体要素Ｅ１を、節点Ｐ間を結ぶ面Ｆｓを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ２を生成する。
一方、地層境界Ｇｅと交差していた六面体要素Ｅ１については、第２のメッシュ分割手段３３と基礎要素分割手段３４により、地層境界Ｇｅとの交差の状況から六面体要素Ｅ１を更に複数の分割要素Ｅ２や基礎要素Ｅ３に分割する。これには、まず、第２のメッシュ分割手段３３は、地層境界Ｇｅと交差する六面体要素Ｅ１の辺Ｓに節点Ｐが追加された場合に、その六面体要素Ｅ１を、節点Ｐ間を結ぶ面Ｆｓを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ２を生成する。
生成された複数の分割要素Ｅ２の少なくとも一つにおいて、面数が７以上の多面体である場合、または辺数が５以上の多角形の表面を有する六面体である場合に、基礎要素分割手段３４が、分割要素Ｅ２を、予め分割パターン記憶部２２に記憶された分割パターンにより、更に複数の基礎要素Ｅ３へと分割する。基礎要素分割手段３４では、辺Ｓに追加設定された節点Ｐに基づき、地層境界Ｇｅが六面体要素Ｅ１のどの辺Ｓと交差しているかを判定する。このように、六面体要素Ｅ１と地層境界Ｇｅとの交差の状況から、面数が７以上の多面体か、または辺数が５以上の多角形の表面を有する六面体である分割要素Ｅ２を特定する。基礎要素分割手段３４では、形状を特定した分割要素Ｅ２に対応する分割パターンを判定（特定）する（ステップＳ１１）。続いて、基礎要素分割手段３４は、ステップＳ１１で特定された分割パターンに対応する基礎要素モデルＴを適用して、分割要素Ｅ２を複数の基礎要素Ｅ３に分割する（ステップＳ１２）。基礎要素分割手段３４は、分割した基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐを設定する。
これにより、グリッド分割モデルＭ１１が、各表面の辺数が４以下で面数が６以下の六面体要素Ｅ１、分割要素Ｅ２、及び基礎要素Ｅ３のいずれかに分割される。
モデル生成部３は、上記のようにして生成した、六面体要素Ｅ１、分割要素Ｅ２、及び基礎要素Ｅ３のそれぞれについて、地表面Ｇｆよりも下側にあるかどうかを確認する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３における確認の結果、六面体要素Ｅ１、分割要素Ｅ２、及び基礎要素Ｅ３のそれぞれについて、地表面Ｇｆよりも下側にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。その結果、地表面Ｇｆ寄りも下側にないと判定された六面体要素Ｅ１、分割要素Ｅ２、及び基礎要素Ｅ３を消去する（ステップＳ１５）。これにより、図４に示すようなメッシュモデルＭ１２が生成される。
モデル生成部３は、上記のようにして生成した、六面体要素Ｅ１、分割要素Ｅ２、及び基礎要素Ｅ３のそれぞれについて、地表面Ｇｆよりも下側にあるかどうかを確認する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３における確認の結果、六面体要素Ｅ１、分割要素Ｅ２、及び基礎要素Ｅ３のそれぞれについて、地表面Ｇｆよりも下側にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。その結果、地表面Ｇｆ寄りも下側にないと判定された六面体要素Ｅ１、分割要素Ｅ２、及び基礎要素Ｅ３を消去する（ステップＳ１５）。これにより、図４に示すようなメッシュモデルＭ１２が生成される。
次に、上記のメッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法の効果について説明する。
上述したようなメッシュモデル生成装置１は、地質構造を３次元の形状モデルＭ１０で表現した地盤Ｇをメッシュ分割して３次元のメッシュモデルＭ１２を生成するメッシュモデル生成装置１であって、地盤Ｇを３次元の六面体要素Ｅ１に、グリッド状にメッシュ分割する第１のメッシュ分割手段３１と、六面体要素Ｅ１の辺Ｓと地盤Ｇの地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点Ｐを追加する節点設定手段３２と、地層境界Ｇｅと交差する六面体要素Ｅ１を、節点Ｐ間を結ぶ面Ｆｓを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ２を生成する第２のメッシュ分割手段３３と、複数の分割要素Ｅ２の各々を面数が６以下の基礎要素Ｅ３に更に分割し、基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐを設定する基礎要素分割手段３４と、を備える。
このような構成によれば、第１のメッシュ分割手段３１により、地盤Ｇを３次元の六面体要素Ｅ１に分割した後、六面体要素Ｅ１の辺Ｓと、地層境界Ｇｅとが交差する場合には、交差位置に節点Ｐを追加し、地層境界Ｇｅと交差する六面体要素Ｅ１を、節点Ｐ間を結ぶ面Ｆｓで分割し、複数の分割要素Ｅ２を生成する。このように地盤Ｇをグリッド状にメッシュ分割して得られた六面体要素Ｅ１に地層境界Ｇｅが含まれる場合に、六面体要素Ｅ１は、地層境界Ｇｅに沿って分割される。生成された複数の分割要素Ｅ２のそれぞれは、単一の地層で形成されることとなる。
このようにして生成された複数の分割要素Ｅ２のそれぞれを、面数が６以下の基礎要素Ｅ３に更に分割することで、基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐが設定される。これにより得られた基礎要素Ｅ３は、面数が６以下の、すなわち六面体要素、五面体要素、または四面体要素となる。
したがって、このような構成によれば、地層境界Ｇｅが交差する六面体要素Ｅ１のみが四面体要素を含む基礎要素Ｅ３に分割され、それ以外は原形を維持して分割されない構成とすることができるため、六面体要素Ｅ１を多く有するメッシュモデルＭ１２を生成することができる。これにより、地盤Ｇを解析する際の解析精度が高いメッシュモデルＭ１２を生成可能なメッシュモデル生成装置１を提供することが可能となる。
上述したようなメッシュモデル生成装置１は、地質構造を３次元の形状モデルＭ１０で表現した地盤Ｇをメッシュ分割して３次元のメッシュモデルＭ１２を生成するメッシュモデル生成装置１であって、地盤Ｇを３次元の六面体要素Ｅ１に、グリッド状にメッシュ分割する第１のメッシュ分割手段３１と、六面体要素Ｅ１の辺Ｓと地盤Ｇの地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点Ｐを追加する節点設定手段３２と、地層境界Ｇｅと交差する六面体要素Ｅ１を、節点Ｐ間を結ぶ面Ｆｓを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ２を生成する第２のメッシュ分割手段３３と、複数の分割要素Ｅ２の各々を面数が６以下の基礎要素Ｅ３に更に分割し、基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐを設定する基礎要素分割手段３４と、を備える。
このような構成によれば、第１のメッシュ分割手段３１により、地盤Ｇを３次元の六面体要素Ｅ１に分割した後、六面体要素Ｅ１の辺Ｓと、地層境界Ｇｅとが交差する場合には、交差位置に節点Ｐを追加し、地層境界Ｇｅと交差する六面体要素Ｅ１を、節点Ｐ間を結ぶ面Ｆｓで分割し、複数の分割要素Ｅ２を生成する。このように地盤Ｇをグリッド状にメッシュ分割して得られた六面体要素Ｅ１に地層境界Ｇｅが含まれる場合に、六面体要素Ｅ１は、地層境界Ｇｅに沿って分割される。生成された複数の分割要素Ｅ２のそれぞれは、単一の地層で形成されることとなる。
このようにして生成された複数の分割要素Ｅ２のそれぞれを、面数が６以下の基礎要素Ｅ３に更に分割することで、基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐが設定される。これにより得られた基礎要素Ｅ３は、面数が６以下の、すなわち六面体要素、五面体要素、または四面体要素となる。
したがって、このような構成によれば、地層境界Ｇｅが交差する六面体要素Ｅ１のみが四面体要素を含む基礎要素Ｅ３に分割され、それ以外は原形を維持して分割されない構成とすることができるため、六面体要素Ｅ１を多く有するメッシュモデルＭ１２を生成することができる。これにより、地盤Ｇを解析する際の解析精度が高いメッシュモデルＭ１２を生成可能なメッシュモデル生成装置１を提供することが可能となる。
また、節点設定手段３２は、六面体要素Ｅ１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の、地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置に深さ方向節点Ｐｖを設定する深さ方向節点設定手段３２Ａと、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加する水平方向節点設定手段３２Ｂと、を備える。
このような構成によれば、六面体要素Ｅ１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置に深さ方向節点Ｐｖを設定し、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加することで、地層境界Ｇｅが複雑に傾斜している場合であっても、分割要素Ｅ２を適切に生成することができる。
このような構成によれば、六面体要素Ｅ１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置に深さ方向節点Ｐｖを設定し、六面体要素Ｅ１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加することで、地層境界Ｇｅが複雑に傾斜している場合であっても、分割要素Ｅ２を適切に生成することができる。
また、複数の基礎要素Ｅ３の各々は、四面体、五面体、または各表面が四角形の六面体であり、分割要素Ｅ２を複数の基礎要素Ｅ３へと分割する分割パターンを記憶した、分割パターン記憶部２２を更に備え、基礎要素分割手段３４は、分割要素Ｅ２を、分割パターン記憶部２２に記憶された分割パターンに基づき、基礎要素Ｅ３に更に分割する。
このような構成によれば、分割パターン記憶部２２に分割パターンを登録しておくことで、各分割要素Ｅ２を解析に有効な形状の基礎要素Ｅ３に、効率的に分割することができる。したがって、解析精度を高めることが可能となる。
このような構成によれば、分割パターン記憶部２２に分割パターンを登録しておくことで、各分割要素Ｅ２を解析に有効な形状の基礎要素Ｅ３に、効率的に分割することができる。したがって、解析精度を高めることが可能となる。
また、上述したようなメッシュモデル生成方法は、地質構造を３次元の形状モデルＭ１０で表現した地盤Ｇをメッシュ分割して３次元のメッシュモデルＭ１２を生成するメッシュモデル生成方法であって、地盤Ｇを六面体要素Ｅ１にメッシュ分割し、六面体要素Ｅ１の辺Ｓと地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点Ｐを追加し、地盤Ｇの地層境界Ｇｅと交差する六面体要素Ｅ１を、節点Ｐ間を結ぶ面Ｆｓを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ２を生成し、複数の分割要素Ｅ２の各々を、面数が６以下の基礎要素Ｅ３に更に分割し、基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐを設定する。
このような構成によれば、地盤Ｇを解析する際の解析精度が高いメッシュモデルＭ１２を生成可能なメッシュモデル生成方法を提供することが可能となる。
このような構成によれば、地盤Ｇを解析する際の解析精度が高いメッシュモデルＭ１２を生成可能なメッシュモデル生成方法を提供することが可能となる。
（実施形態の変形例）
なお、本発明のメッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、地盤Ｇを３次元モデルＭ１０としてメッシュモデルＭ１２を生成するようにしたが、これに限らない。
図１４は、図１のメッシュモデル生成装置でメッシュモデルを生成するための、地盤の２次元モデルの一例を示す図である。図１５は、内部に地層境界が位置している四角形体要素の一例を示す図である。
図１に示したメッシュモデル生成装置１で、２次元モデルＭ２１として表現された地盤Ｇをメッシュ分割してメッシュモデルを生成する場合、第１のメッシュ分割手段３１では、図１４に示されるように、地盤Ｇを２次元の四角形要素Ｅ１１に、グリッド状にメッシュ分割する。節点設定手段３２は、四角形要素Ｅ１１の辺Ｓと、地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、交差する場合には、図１５に示すように、交差位置に節点Ｐを追加する。
より詳細には、深さ方向節点設定手段３２Ａは、四角形要素Ｅ１１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとが交差している場合に、四角形要素Ｅ１１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の、地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置（辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとの交差位置）に、深さ方向節点Ｐｖを設定する処理を行う。水平方向節点設定手段３２Ｂは、四角形要素Ｅ１１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差する場合には、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加する処理を行う。
第２のメッシュ分割手段３３は、地層境界Ｇｅと交差する四角形要素Ｅ１１を、節点Ｐ間を結ぶ線Ｌを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ１２を生成する。
なお、本発明のメッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、地盤Ｇを３次元モデルＭ１０としてメッシュモデルＭ１２を生成するようにしたが、これに限らない。
図１４は、図１のメッシュモデル生成装置でメッシュモデルを生成するための、地盤の２次元モデルの一例を示す図である。図１５は、内部に地層境界が位置している四角形体要素の一例を示す図である。
図１に示したメッシュモデル生成装置１で、２次元モデルＭ２１として表現された地盤Ｇをメッシュ分割してメッシュモデルを生成する場合、第１のメッシュ分割手段３１では、図１４に示されるように、地盤Ｇを２次元の四角形要素Ｅ１１に、グリッド状にメッシュ分割する。節点設定手段３２は、四角形要素Ｅ１１の辺Ｓと、地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、交差する場合には、図１５に示すように、交差位置に節点Ｐを追加する。
より詳細には、深さ方向節点設定手段３２Ａは、四角形要素Ｅ１１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとが交差している場合に、四角形要素Ｅ１１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の、地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置（辺Ｓｖと地層境界Ｇｅとの交差位置）に、深さ方向節点Ｐｖを設定する処理を行う。水平方向節点設定手段３２Ｂは、四角形要素Ｅ１１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとが交差する場合には、水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加する処理を行う。
第２のメッシュ分割手段３３は、地層境界Ｇｅと交差する四角形要素Ｅ１１を、節点Ｐ間を結ぶ線Ｌを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ１２を生成する。
図１５、図１６は、内部に地層境界が位置している四角形要素の一例を示す図である。
生成された複数の分割要素Ｅ１２のうちの少なくとも一つにおいて、辺数が４より大きい場合（五角形以上）、基礎要素分割手段３４は、図１６に示すように、分割要素Ｅ１２を辺数が４以下の基礎要素Ｅ１３に更に分割し、基礎要素Ｅ１３の頂点の各々に節点Ｐを設定する。複数の基礎要素Ｅ１３の各々は、地盤Ｇが２次元モデルＭ２１の場合には三角形または四角形である。
分割パターン記憶部２２には、分割要素Ｅ１２を複数の基礎要素Ｅ１３へと分割する分割パターンが記憶されている。基礎要素分割手段３４は、分割要素Ｅ１２を、分割パターン記憶部２２に記憶された分割パターンを構成する複数の基礎要素モデルＴに基づき、基礎要素Ｅ１３に更に分割する。
生成された複数の分割要素Ｅ１２のうちの少なくとも一つにおいて、辺数が４より大きい場合（五角形以上）、基礎要素分割手段３４は、図１６に示すように、分割要素Ｅ１２を辺数が４以下の基礎要素Ｅ１３に更に分割し、基礎要素Ｅ１３の頂点の各々に節点Ｐを設定する。複数の基礎要素Ｅ１３の各々は、地盤Ｇが２次元モデルＭ２１の場合には三角形または四角形である。
分割パターン記憶部２２には、分割要素Ｅ１２を複数の基礎要素Ｅ１３へと分割する分割パターンが記憶されている。基礎要素分割手段３４は、分割要素Ｅ１２を、分割パターン記憶部２２に記憶された分割パターンを構成する複数の基礎要素モデルＴに基づき、基礎要素Ｅ１３に更に分割する。
このようなメッシュモデル生成装置１は、地質構造を２次元の形状モデルＭ２１で表現した地盤Ｇをメッシュ分割して２次元のメッシュモデルを生成するメッシュモデル生成装置１であって、地盤Ｇを２次元の四角形要素Ｅ１１に、グリッド状にメッシュ分割する第１のメッシュ分割手段３１と、四角形要素Ｅ１１の辺Ｓと、地盤Ｇの地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点Ｐを追加する、節点設定手段３２と、地層境界Ｇｅと交差する四角形要素Ｅ１１を、節点Ｐ間を結ぶ線Ｌを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ１２を生成する第２のメッシュ分割手段３３と、複数の分割要素Ｅ１２の各々を、辺数が４以下の基礎要素Ｅ１３に更に分割し、基礎要素Ｅ３の頂点の各々に節点Ｐを設定する、基礎要素分割手段３４と、を備える。
このような構成によれば、第１のメッシュ分割手段３１により、地盤Ｇを２次元の四角形要素Ｅ１１に分割した後、四角形要素Ｅ１１の辺Ｓと、地層境界Ｇｅとが交差する場合には、交差位置に節点Ｐを追加し、地層境界Ｇｅと交差する四角形要素Ｅ１１を、節点Ｐ間を結ぶ線Ｌで分割し、複数の分割要素Ｅ１２を生成する。このように地盤Ｇをグリッド状にメッシュ分割して得られた四角形要素Ｅ１１に地層境界Ｇｅが含まれる場合に、四角形要素Ｅ１１は、地層境界Ｇｅに沿って分割される。生成された複数の分割要素Ｅ１２のそれぞれは、単一の地層で形成されることとなる。
このようにして生成された複数の分割要素Ｅ１２のそれぞれを、辺数が４以下の基礎要素Ｅ１３に更に分割することで、基礎要素Ｅ１３の頂点の各々に節点Ｐが設定される。これにより得られた基礎要素Ｅ１３は、辺数が４以下の、すなわち四角形要素または三角形要素となる。
したがって、このような構成によれば、地層境界Ｇｅが交差する四角形要素Ｅ１１のみが三角形要素を含む基礎要素Ｅ１３に分割され、それ以外は原形を維持して分割されない構成とすることができるため、四角形要素Ｅ１１を多く有するメッシュモデルを生成することができる。これにより、地盤Ｇを解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能なメッシュモデル生成装置１を提供することが可能となる。
このような構成によれば、第１のメッシュ分割手段３１により、地盤Ｇを２次元の四角形要素Ｅ１１に分割した後、四角形要素Ｅ１１の辺Ｓと、地層境界Ｇｅとが交差する場合には、交差位置に節点Ｐを追加し、地層境界Ｇｅと交差する四角形要素Ｅ１１を、節点Ｐ間を結ぶ線Ｌで分割し、複数の分割要素Ｅ１２を生成する。このように地盤Ｇをグリッド状にメッシュ分割して得られた四角形要素Ｅ１１に地層境界Ｇｅが含まれる場合に、四角形要素Ｅ１１は、地層境界Ｇｅに沿って分割される。生成された複数の分割要素Ｅ１２のそれぞれは、単一の地層で形成されることとなる。
このようにして生成された複数の分割要素Ｅ１２のそれぞれを、辺数が４以下の基礎要素Ｅ１３に更に分割することで、基礎要素Ｅ１３の頂点の各々に節点Ｐが設定される。これにより得られた基礎要素Ｅ１３は、辺数が４以下の、すなわち四角形要素または三角形要素となる。
したがって、このような構成によれば、地層境界Ｇｅが交差する四角形要素Ｅ１１のみが三角形要素を含む基礎要素Ｅ１３に分割され、それ以外は原形を維持して分割されない構成とすることができるため、四角形要素Ｅ１１を多く有するメッシュモデルを生成することができる。これにより、地盤Ｇを解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能なメッシュモデル生成装置１を提供することが可能となる。
また、節点設定手段３２は、四角形要素Ｅ１１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の、地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置に、深さ方向節点Ｐｖを設定する、深さ方向節点設定手段３２Ａと、四角形要素Ｅ１１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと、地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加する、水平方向節点設定手段３２Ｂと、を備える。
このような構成によれば、四角形要素Ｅ１１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置に深さ方向節点Ｐｖを設定し、四角形要素Ｅ１１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加することで、地層境界Ｇｅが複雑に傾斜している場合であっても、分割要素Ｅ１２を適切に生成することができる。
このような構成によれば、四角形要素Ｅ１１の深さ方向Ｄｖの辺Ｓｖ上の地盤Ｇの地層境界Ｇｅの深度位置に深さ方向節点Ｐｖを設定し、四角形要素Ｅ１１の水平方向Ｄｈの辺Ｓｈと地層境界Ｇｅとの交差位置に水平方向節点Ｐｈを追加することで、地層境界Ｇｅが複雑に傾斜している場合であっても、分割要素Ｅ１２を適切に生成することができる。
また、複数の基礎要素Ｅ１３の各々は、三角形または四角形であり、分割要素Ｅ１２を複数の基礎要素Ｅ１３へと分割する分割パターンを記憶した、分割パターン記憶部２２を更に備え、基礎要素分割手段３４は、分割要素Ｅ１２を、分割パターン記憶部２２に記憶された分割パターンに基づき、基礎要素Ｅ１３に更に分割する。
このような構成によれば、分割パターン記憶部２２に分割パターンを登録しておくことで、各分割要素Ｅ１２を解析に有効な形状の基礎要素Ｅ１３に、効率的に分割することができる。したがって、解析精度を高めることが可能となる。
このような構成によれば、分割パターン記憶部２２に分割パターンを登録しておくことで、各分割要素Ｅ１２を解析に有効な形状の基礎要素Ｅ１３に、効率的に分割することができる。したがって、解析精度を高めることが可能となる。
また、上述したようなメッシュモデル生成方法は、地質構造を２次元の形状モデルＭ２１で表現した地盤Ｇをメッシュ分割して２次元のメッシュモデルを生成するメッシュモデル生成方法であって、地盤Ｇを２次元の四角形要素Ｅ１１に、グリッド状にメッシュ分割し、四角形要素Ｅ１１の辺Ｓと、地盤Ｇの地層境界Ｇｅとの交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点Ｐを追加し、地層境界Ｇｅと交差する四角形要素Ｅ１１を、節点Ｐ間を結ぶ線Ｌを挟んだ両側に分割して、複数の分割要素Ｅ１２を生成し、複数の分割要素Ｅ１２の各々を、辺数が４以下の基礎要素Ｅ１３に更に分割し、基礎要素Ｅ１３の頂点の各々に節点Ｐを設定する。
このような構成によれば、地盤Ｇを解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能なメッシュモデル生成方法を提供することが可能となる。
このような構成によれば、地盤Ｇを解析する際の解析精度が高いメッシュモデルを生成可能なメッシュモデル生成方法を提供することが可能となる。
（その他の変形例）
例えば、図１７に示すように、薄層Ｇｔが存在するような地盤Ｇでは、１つの六面体要素Ｅ１（または四角形要素Ｅ１１）に２つ以上の地層境界Ｇｅが交差する場合がある。１つの六面体要素Ｅ１の厚さよりも薄いような薄層Ｇｔについては、地盤Ｇの挙動への影響は非常に小さいと考えられる。更に、薄い偏平な要素は、解析精度に悪い影響を及ぼす可能性もあることから、無視することが適当であると考えられる。
このため、例えば、図１７に示すように、２つ以上の地層境界Ｇｅを１つに集約してもよい。このとき、集約後の節点Ｐｂの座標は、集約前の複数の節点Ｐａの座標の平均値としてもよい。
例えば、図１７に示すように、薄層Ｇｔが存在するような地盤Ｇでは、１つの六面体要素Ｅ１（または四角形要素Ｅ１１）に２つ以上の地層境界Ｇｅが交差する場合がある。１つの六面体要素Ｅ１の厚さよりも薄いような薄層Ｇｔについては、地盤Ｇの挙動への影響は非常に小さいと考えられる。更に、薄い偏平な要素は、解析精度に悪い影響を及ぼす可能性もあることから、無視することが適当であると考えられる。
このため、例えば、図１７に示すように、２つ以上の地層境界Ｇｅを１つに集約してもよい。このとき、集約後の節点Ｐｂの座標は、集約前の複数の節点Ｐａの座標の平均値としてもよい。
また、図１８に示すように、不連続層の切れ目等で、１つの六面体要素Ｅ１（または四角形要素Ｅ１１）に２つ以上の地層境界Ｇｅが交差する場合がある。交差する地層境界Ｇｅが増えれば、これに応じて、多くの分割パターンを用意しなければならない。そこで、地層境界Ｇｅの交差により追加する節点Ｐを、１辺につき、例えば１個までとなるよう、２個以上の節点Ｐｃを集約してもよい。集約後の節点Ｐｄの座標は、集約前の複数の節点Ｐｃの座標の平均値としてもよい。
また、図１９に示すように、六面体要素Ｅ１（または四角形要素Ｅ１１）と地層境界Ｇｅの位置関係によっては、微小な要素や不整形な要素Ｅｓが発生する場合がある。このような要素Ｅｓがあると、解析精度が低下する可能性があるため、できる限り排除することが望ましい。そこで、微小な要素や不整形な要素Ｅｓが生成される場合、地層境界Ｇｅを六面体要素Ｅ１の節点側へ移動させて、要素Ｅｓを削除してもよい。あるいは、図２０に示すように、六面体要素Ｅ１の節点Ｘを地層境界Ｇｅ側へ移動させて、要素Ｅｓを削除してもよい。
また、一般に、地盤Ｇを解析する際の計算時間短縮や記憶領域の節約のために、要素数を減らそうとする場合や、構造物をモデル化して地盤Ｇと一体解析する場合等が考えられる。このような場合においては、第１のメッシュ分割手段３１によって生成されるグリッド分割モデル内の六面体要素や四角形要素を、図２１や、図２２に示すような、矩形ではない四角形Ｅ４や三角形Ｅ５に、部分的に変えることが考えられる。
上記のようなメッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法は、このような形状の要素を含んでいる場合であっても、節点設定手段３２と、第２のメッシュ分割手段３３と、基礎要素分割手段３４において既に説明したような要領で対応可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
上記のようなメッシュモデル生成装置及びメッシュモデル生成方法は、このような形状の要素を含んでいる場合であっても、節点設定手段３２と、第２のメッシュ分割手段３３と、基礎要素分割手段３４において既に説明したような要領で対応可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本発明の上記実施形態の構成を利用して、地盤のメッシュモデルを生成したので、その実施例を以下に示す。
図２３に示すような平面位置で地盤Ｇの調査を実施し、複数位置でのボーリングデータを得た。
各位置でのボーリングで得られた地層情報は、図２４の通りである。本実施例では、各ボーリング位置と各ボーリング位置での各地層の上端深度を用いて、逆距離加重法によってボーリング間の地層の上端深度を補間した。その結果、図２５に示すように、地層の上端深度の情報が得られた。
このような地盤の３次元モデルを図２６に示す。主な解析の対象となる中央部は密なグリッドとし、中央部から離れた地点は計算時間短縮や記憶領域の節約のために疎なグリッドとした。
このような３次元モデルについて、上記実施形態で示したメッシュモデル生成方法により、地盤をメッシュ分割して、図２７に示すようなメッシュモデルが生成された。
図２３に示すような平面位置で地盤Ｇの調査を実施し、複数位置でのボーリングデータを得た。
各位置でのボーリングで得られた地層情報は、図２４の通りである。本実施例では、各ボーリング位置と各ボーリング位置での各地層の上端深度を用いて、逆距離加重法によってボーリング間の地層の上端深度を補間した。その結果、図２５に示すように、地層の上端深度の情報が得られた。
このような地盤の３次元モデルを図２６に示す。主な解析の対象となる中央部は密なグリッドとし、中央部から離れた地点は計算時間短縮や記憶領域の節約のために疎なグリッドとした。
このような３次元モデルについて、上記実施形態で示したメッシュモデル生成方法により、地盤をメッシュ分割して、図２７に示すようなメッシュモデルが生成された。
１ メッシュモデル生成装置 Ｆｓ 面
２２ 分割パターン記憶部 Ｇ 地盤
３１ 第１のメッシュ分割手段 Ｇ１～Ｇ３ 地層
３２ 節点設定手段 Ｇｅ 地層境界
３２Ａ 深さ方向節点設定手段 Ｍ１０ ３次元モデル（形状モデル）
３２Ｂ 水平方向節点設定手段 Ｍ１２ メッシュモデル
３３ 第２のメッシュ分割手段 Ｍ２１ ２次元モデル（形状モデル）
３４ 基礎要素分割手段 Ｌ 線
Ｄｈ 水平方向 Ｐ 節点
Ｄｖ 深さ方向 Ｐｈ 水平方向節点
Ｅ１ 六面体要素 Ｐｖ 深さ方向節点
Ｅ１１ 四角形要素 Ｓ 辺
Ｅ２、Ｅ１２ 分割要素 Ｓｈ 水平方向の辺
Ｅ３、Ｅ１３ 基礎要素 Ｓｖ 深さ方向の辺
２２ 分割パターン記憶部 Ｇ 地盤
３１ 第１のメッシュ分割手段 Ｇ１～Ｇ３ 地層
３２ 節点設定手段 Ｇｅ 地層境界
３２Ａ 深さ方向節点設定手段 Ｍ１０ ３次元モデル（形状モデル）
３２Ｂ 水平方向節点設定手段 Ｍ１２ メッシュモデル
３３ 第２のメッシュ分割手段 Ｍ２１ ２次元モデル（形状モデル）
３４ 基礎要素分割手段 Ｌ 線
Ｄｈ 水平方向 Ｐ 節点
Ｄｖ 深さ方向 Ｐｈ 水平方向節点
Ｅ１ 六面体要素 Ｐｖ 深さ方向節点
Ｅ１１ 四角形要素 Ｓ 辺
Ｅ２、Ｅ１２ 分割要素 Ｓｈ 水平方向の辺
Ｅ３、Ｅ１３ 基礎要素 Ｓｖ 深さ方向の辺
Claims (4)
- 地質構造を２次元または３次元の形状モデルで表現した地盤をメッシュ分割して２次元または３次元のメッシュモデルを生成するメッシュモデル生成装置であって、
前記地盤を２次元の四角形要素、または３次元の六面体要素に、グリッド状にメッシュ分割する第１のメッシュ分割手段と、
前記四角形要素または前記六面体要素の辺と、前記地盤の地層境界との交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点を追加する、節点設定手段と、
前記地層境界と交差する前記四角形要素または前記六面体要素を、前記節点間を結ぶ線または面を挟んだ両側に分割して、複数の分割要素を生成する第２のメッシュ分割手段と、
複数の前記分割要素の各々を、辺数が４以下、または面数が６以下の基礎要素に更に分割し、当該基礎要素の頂点の各々に節点を設定する、基礎要素分割手段と、
を備えることを特徴とするメッシュモデル生成装置。 - 前記節点設定手段は、
前記四角形要素または前記六面体要素の深さ方向の辺上の、前記地盤の地層境界の深度位置に、深さ方向節点を設定する、深さ方向節点設定手段と、
前記四角形要素または前記六面体要素の水平方向の辺と、前記地層境界との交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に水平方向節点を追加する、水平方向節点設定手段と、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載のメッシュモデル生成装置。 - 複数の前記基礎要素の各々は、前記地盤が２次元モデルの場合には三角形または四角形であり、前記地盤が３次元モデルの場合には四面体、五面体、または各表面が四角形の六面体であり、
前記分割要素を複数の基礎要素へと分割する分割パターンを記憶した、分割パターン記憶部を更に備え、
前記基礎要素分割手段は、前記分割要素を、前記分割パターン記憶部に記憶された前記分割パターンに基づき、新たな前記基礎要素に更に分割する、請求項１または２に記載のメッシュモデル生成装置。 - 地質構造を２次元または３次元の形状モデルで表現した地盤をメッシュ分割して２次元または３次元のメッシュモデルを生成するメッシュモデル生成方法であって、
前記地盤を２次元の四角形要素、または３次元の六面体要素に、グリッド状にメッシュ分割し、
前記四角形要素または前記六面体要素の辺と、前記地盤の地層境界との交差の有無を判定し、交差する場合には、交差位置に節点を追加し、
前記地層境界と交差する前記四角形要素または前記六面体要素を、前記節点間を結ぶ線または面を挟んだ両側に分割して、複数の分割要素を生成し、
複数の前記分割要素の各々を、辺数が４以下、または面数が６以下の基礎要素に更に分割し、当該基礎要素の頂点の各々に節点を設定する、メッシュモデル生成方法。
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