JPH02220180A - 数値計算支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、境界要素法の内点計算における計算誤差を低
減する数値計算プリプロセッサの境界要素法内点計算用
断面データの作成装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ＣＡＤ等で数値計算支援プロセッサを用いて有
限要素法等で数値解析を行う場合、最初に物体形状のデ
ータを入力し、解析プログラム向けの入力データを作成
する。これを用いて解析プログラムで数値解析を行う、
しかし、数値解析結果の精度は入力データのメツシュ分
割の適否に大きく左右される。そこで従来は、解析結果
におけるとなり合うメツシュの計算結果の平均など差の
比をとり１、物理量の変化の大きさを推定し、メツシュ
分化をさらに細かく行ない計算を行い、さらに、これを
繰り返すことにより、必要とする精度を満たす計算結果
を得ていた。（日経メカニカル、１９８４．１０．８） 境界要素により計算を行い物体表面の値を求め内点の計
算を行う場合でも、物体形状、及び、物体形状の変化の
大きさが、計算精度に影響を与えるため同様なことが行
なわれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術では、最初に生成したあらいメツ
シュ分割による入力データでは、物体の形が忠実に表わ
されていないことが多く、大きな計算誤差を生じる問題
がある。

また、計算された物理量の位置による変化が大きい場合
、あらいメツシュ分割による入力データでは、物理量の
急激な変化を正しく評価できず、計算誤差を生じるとい
う問題がある。

さらに、最初に生成したあらいメツシュ分割の入力デー
タから計算した結果をもとに、最初のメツシュ分割を修
正してさらに計算を繰り返すことにより計算精度を向上
させる場合でも、最初に生成した入力データによる計算
の精度が悪いため、必要な計算精度が得られるまでの計
算回数が多くなるといった問題がある。

これらの問題点は、計算する前に作成する最初の入力デ
ータのメツシュ分割が、境界形状、及び物理量の急激な
変化をもたらす境界形状の変化を忠実に表現できるよう
にメツシュ分割されていれば解決できる。

本発明の第一の目的は、ＣＡＤ等の数値計算支援ブリプ
ロセッサによる境界要素法内点計算用データのメツシュ
分割において、物体境界の位置を、正確に表現できるよ
うなメツシュ分割を行なう手段を提供することにある。

本発明の第二の目的は、第一の目的のデータのメツシュ
分割において、物理量の急激な変化を生じさせる物体境
界の形状が大きく変化するところで、物理量の急激な変
化を正しく評価できるようなメツシュ分割を行う手段を
提供することにある。

本発明の目的は最初に作成した断面計算用メツシュデー
タからの計算結果をもとに断面計算用データのメツシュ
分割を修正し、精度が良い計算結果が得られるまでの繰
り返し回数を低減する手段を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第一の目的は、数値計算支援プリプロセッサにより
境界要素法内点計算用メツシュデータを作成するときに
、境界近傍の点から境界に垂線の足を求め、その点を中
心にある設定した半径の領域を求め、その領域に対する
境界近傍の点からの立体角を求め、その大きさを垂線の
足に設定した設定半径への立体角の大きさとの相対偏差
を求め、その値が大きい場合、メツシュ分割を行うこと
により達成される。

第二の目的は、第一の目的の手段を変化が大きい境界の
近傍に適用し、立体角の相対偏差が小さい場合、メツシ
ュ分割することにより達成される。

第三の目的は、第一の目的の手段及び第二の目的の手段
を組み合わせることにより達成される。

〔作用〕

まず、第一の手段では、境界要素法内点計算用断９面デ
ータにおいて、物体の境界付近で、メツシュ分割が細か
く行なわれて物体境界形状と適合されていて、物体の境
界形状が、はぼ、忠実にあられされている。よって、物
体境界の形が不正確なことにより生じる計算誤差は小さ
くなる。

また、第二の手段により、計算された物理量の変化が大
きい物体形状の変化が激しいところでメツシュ分割が細
かくおこなわれるため、物理量の位置による変化が大き
いことから生じる計算誤差は小さくなる。

さらに、第三の手段により、最初に作成した断面データ
による計算結果の誤差が小さいため、その後に求める精
度が得られるまでの繰り返し計算が少なくなる。

【実施例〕

第１図は数値計算支援プロセッサに本発明を適用した一
実施例である。境界形状記憶部２には数値解析する対象
の形状データを、また、境界要素解析データ記憶部１に
は境界要素法により解析された結果を、それぞれ５あら
かじめ記憶しておく。

初期断面メツシュ作成部３は境界形状記憶部に記憶され
ている形状データをもとに、内部領域解析用の断面デー
タを第３図に示すように作成する。

詳細分割点決定部４は断面メツシュを詳細に解析すべき
点を決定し、詳細断面メツシュ作成部５は第４図に示す
ような詳細解析用メツシュデータを作成する。内点計算
プログラム６はこのデータをもとに計算を行い、計算結
果収束判定部は計算結果の勾配、及び、メツシュの分割
状況からさらに詳細に解析するか否かを決定し、詳細に
解析する場合は、詳細分割点決定部９が詳細に分割すべ
き点を決定し、計算結果が収束するまでこれがくり返さ
れる。計算された結果は、図形表示用の処理が、計算結
果処理部８で行なわれ、結果がＣＲＴＩＯに表示される
０本発明の主要部である詳細分割決定部４及び詳細断面
メツシュ作成部の処理のフローを第２図に示す、第３図
のように境界形状に適合するように作成された初期断面
解析データは境界形状を正確に表現しきれないところが
ある。そのため、断面のメツシュをさらに細かく分割す
る点を以下の方法で判定し、メツシュの細分化を行う、
まず第５図に示すように、立体角評価の対象とする基準
半径の長さを設定する。一方、メツシュ細分化について
評価する点から境界への垂線の足を求め、その点を中心
に境界上に基準長さだけはなれた軸かくを求め、メツシ
ュ細分割評価点から先に求めた輪かくへの立体角δΩを
求める。さらに、基準半径を半径とする平らな円を先の
垂線の足を中心に設けこの立体角Ωを求める。この二つ
の立体角の相対偏差をとり、これが人ツシュ境界近傍で
境界からの距離がきまっているときメツシュ細分割基準
値δ以下のときメツシュの細分化を行なう、また、境界
形状の複雑さによりメツシュ分割の半裁を行うときは、
６以上のときに細分化を行う６図中１１はメツシュ分割
点、１２は解析断面、１３は物体境界、１４は立体角判
定用領域、１５は垂線の足である。

このような処理を断面解析データのメツシュの節点全て
でおこなうことにより、第４図に示す高精度詳細解用の
断面データを作成することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＣＡＤ等の数値計算支援プロセッサに
よる境界要素法内点計算用データのメツシュ分割による
境界要素法内点計算において、物体の境界の形が、正確
に表現されないことから生じる計算誤差を低減すること
ができる。

また１本発明によれば、計算される物理量の変化が激し
いにもかかわらず、メツシュ分割があらいことにより生
じる計算誤差を少なくすることができる。

さらに、本発明によれば、求める計算精度が得られるま
での繰り返し計算の回数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の境界要素法内点計算用数値計算支援プ
ロセッサの一実施例のブロック図、第２図は、断面メツ
シュ細分のフローチャート、第３図はメツシュ細分化を
行うまえの解析断面メツシュ図、第４図はメツシュ細分
化を行った解析断面メツシュ図、第５図は立体角計算の
模式図である。 １・・・境界要素法解析データ記憶部、２・・・境界形
状記憶部、３・・・初期断面メツシュ作成部、４・・・
詳細分割点決定部、５・・・詳細断面メツシュ作成部、
６・・・境界要素法内点計算プログラム、７・・・計算
結果収束判定部、８・・・計算結果表示処理部。 第１図 第２図 第 図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＣＡＤ等の数値計算支援プロセッサによる境界要素
   法内点計算用データのメッシュ分割において、 境界近傍の点から境界上に垂線の足、及び、ある設定半
   径をもつ領域を求めて前記境界の近傍上の点からの立体
   角を求め、この値と先の前記垂線の足を中心とする半径
   が前記設定半径の円への前記立体角との相対偏差をとり
   その大小によりメッシュの細分化を行うことを特徴とす
   る数値計算支援装置。