JPH0312528A - 有限要素法における要素分割評価装置 - 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】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、有限要素法における要素分割評価装置に関し
、特に、有限要素法による構造解析の結果から各節点ご
とにその節点を共有する分割要素間の応力食違率を算出
して要素分割の変更を必要とするか否かを評価してなる
要素分割評価装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、有限要素法による構造解析においては、解析対象
の構造を決定したのち、要素分割を実行し、各要素ごと
に応力を求め、その構造解析を達成するものが提案され
ていた。

［解決すべき問題点］ しかしながら、従来の有限要素法による構造解析では、
要素分割が粗大化すると解析精度が低下し、かつ要素分
割が細分化すると解析精度が向上するという知見によっ
て構造解析が実行されるに過ぎなかったので、（ｉ）要
素分割を過度に細分化してしまう欠点があり、ひいては
（ｉｉｌ要素分割の細分化を必要限度内にとどめるため
には、要素分割に熟練を必要とする欠点があり、結果的
に（ｉｉｉ）解析時間および労力を無駄とする欠点があ
った。

そこで、本発明は、これらの欠点を除去すべ（、有限要
素法による構造解析の結果から各節点ごとにその節点を
共有する分割要素間の応力食違率を算出して要素分割の
変更を必要とするか否かを評価してなる要素分割評価装
置を提供せんとするものである。

（２）発明の構成 ［問題点の解決手段１ 本発明により提供される問題点の解決手段は、「（１）
有限要素法によって構造解析を実行する解析装置に接続
されたデータ記憶装 置から解析データを読出すためのデー タ読出装置と、 ［ｂ）データ読出装置に対して接続されており、各分割
要素における応力のうち最 大値を解析データから検索するための データ検索装置と、 （ｃｌデータ読出装置に対して接続されており、分割要
素間における応力食違量を 各節点ごとに算出するための応力食道 量算出装置と、 （ｄ）データ検索装置および応力食違量算出装置に対し
て接続されており、各節点 における分割要素間の応力食違量を応 力の最大値で除算することによって応 力食違率を算出するための応力食違率 算出装置と を備えてなる有限要素法における要素分割評価装置」 である。

［作用］ 本発明にかかる有限要素法における要素分割評価装置は
、 （１）有限要素法によって構造解析を実行する解析装置
に接続されたデータ記憶装置から解析データを読比すた
めのデータ読出装置と、 （ｂｌデータ読出装置に対して接続されており、各分割
要素における応力のうち最大値を解析データから検索す
るためのデータ検索装置と、 （ｃ）データ読出装置に対して接続されており、分割要
素間における応力食違量を各節点ごとに算出するための
応力食違量算出装置と、 （ｃｌ）データ検索装置および応力食違量算出装置に対
して接続されており、各節点における分割要素間の応力
食違量を応力の最大値で除算することによって応力食違
率を算出するための応力食違率算出装置とを彌えてなる
ので、 ｆｉ）要素分割を所望の細分化レベルで実行せしめる作
用 をなし、また （１））要素分割を簡潔化せしめる作用をなし、ひいて
は （ｉｉｉ）解析時間および労力を削減せしめる作用 をなす。

［実施例］ 次に、本発明にかかる有限要素法における要素分割評価
装置について、その好ましい実施例を挙げ、添付図面を
参照しつつ、具体的に説明する。

しかしながら、以下に説明する実施例は、本発明の理解
を容易化ないし促進化するために記載されるものであっ
て、本発明を限定するために記載されるものではない。

換言すれば、以下に説明する実施例において開示される
各部材は、本発明の精神ならびに技術的範囲に属する限
り、全ての設計変更ならびに均等物置換を含むものであ
る。

ユ盃１）り旧」１凪り 第１図は、本発明にかかる有限要素法における要素分割
評価装置の第１の実施例を示すブロック回路図である。

第２図は、第１図実施例によって要素分割が評価される
有限要素法による構造解析の対象とされた有孔矩形板を
示す平面図である。

第３図ｆａｌ〜（ｃ）は、第１図実施例による要素分割
の評価動作を示す動作説明図であって、第２図に示した
有孔矩形板を有限要素法による構造解析の対象とした場
合を示している。

第４図は、本発明にかかる有限要素法における要素分割
評価装置の第２の実施例を示すブロック回路図である。

第５図は、本発明にかかる有限要素法における要素分割
評価装置の第３の実施例を示すブロック回路図である。

第６図は、本発明にかかる有限要素法における要素分割
評価装置の第４の実施例を示すブロック回路図である。

第１の　肺例の まず、第１図を参叩、しつつ、本発明にかかる有限要素
法における要素分割評価装置の第１の実施例について、
その構成を詳細に説明する。

１０は、本発明にかかる有限要素法における要素分割評
価装置（以下、単にパ要素分割評価装置°。

ともいう）であって、解析装置１）によって算出された
有限要素法による解析データ（ここでは、各分割要素に
おける節点座標データ、節点番号データおよび節点応力
（たとえば主応力）データ）を保持してなるデータ記憶
装置１２と、データ記°１装置１２に対して接続されて
おりデータ記・演装置１２から解析データ（ここでは、
節点座標データ、節点番号データおよび節点応力データ
）を読出すためのデータ続出装置１３と、データ続出装
置１３に対して接続されておりデータ読出装置１３によ
って読出された解析データのうち節点応力データから応
力（たとえば主応力）の最大値を検索するためのデータ
検索装置１４と、データ読比装置１３に対して接続され
ており互いに隣接（すなわち節点を共有）する分割要素
間の応力の食違量を節点ごとに算出するための応力食道
量算比装置１５とを備えている。

また、本発明にかかる要素分割評価装置比は、データ検
索装置１４および応力食違量算出装置１５に対して接続
されており応力の最大値によって各節点における応力食
違量を除算して応力食違率を算出するための応力食違率
算比装置１６と、データ記憶装置１２および応力食違率
算出装置１６に接続されており有限要素法における要素
分割の結果に重合せて各節点における応力食違率を適宜
の要領（たとえば応力食違率に応じた半径の円；以下こ
の場合について説明する）によって表示するための表示
装置１７とを備えている。

ｌの　　例の 更に、第１図ないし第３図（１）〜ｆｃ）を参照しつつ
、本発明にかかる有限要素法における要素分割評価装置
の第１の実施例について、その作用を詳細に説明する。

ここでは、理解を容易とするために、第２図に示した有
孔矩形板２０の構造解析を実行する場合を例示しつつ説
明する。

解析対象の構造が決定される（第２図参照）と、解析装
置１）は、解析対象を適宜に要素分割する（第３図（ａ
ｌ参照）。

解析装置１）は、要素分割（たとえば四辺形要素に分割
）ののち、所望の境界条件（たとえば荷重条件あるいは
拘束条件；たとえば第２図のごとく矢印で示した引張力
を与える条件）のもとで、分割要素の各節点（各頂点お
よび各辺の中点）にとった８つの節点について、応力（
たとえば主応力）を算出する。解析装置１）によって算
出されたご力は、節点座標データおよび節点番号データ
とともに、データ記憶装置１２に与えられ、節点応力デ
ータとして記憶される。

データ記憶装置１２に記憶された節点応カデタ１節点座
標データおよび節点番号データは、データ読出装置１３
によって読出され、データ検索装置１４および応力食違
量算出装置１５に対して与えられる。

データ検索装置１４では、節点応力データのうち最大値
が検索され、応力食違率算出装置１６に対して与えられ
る。

応力食違量算出装置１５では、各節点における分割要素
間の応力食違量が、節点応力データから算出され、節点
座標データおよび節点番号データとともに、応力食違率
算出装置１６に与えられる。

応力食違率算出装置１６では、データ検索装置１４によ
って検索された応力の最大値によって各節点における分
割要素間の応力食違量が除算され、各節点における応力
食違率とされる。

応力食違率算出装置１６によって算出された応力食違率
は、節点座標データおよび節点番号データとともに表示
装置１７に与えられ、データ記憶装置１２から与えられ
た節点座標データおよび節点番号データに応じて表示さ
れた分割要素の節点に対し重合せて表示される（第３図
ｆ１）　Ｉ照）。

このとき、応力食違率が、その大きさに応じた半径の円
によって各節点に表示されているので。

視認により応力食違率が所望範囲内の値となっているか
どうかを評価できる。

評価の結果、応力食違率が幾つかの節点で所望範囲内の
値を超えている場合（第３図（ａｌ　参照）には、少な
くともその節点の近傍における要素分割を細分化する指
令を解析装置１）に与え、上述の動作を反復する（第３
図（ｂｌ　、　（ｃｌ参照）。

また、応力食違率が幾つかの節点で所望範囲内の個未満
となっている場合には、少な（ともその節点の近傍にお
ける要素分割を粗大化する指令を解析装置１）に与え、
上述の動作を反復する。

応力食違率が全ての節点で所望範囲内の値となっている
場合（第３図ｆｃ）参照）、そのときの要素分割を採用
し、構造解析を終了する。

以上により、本発明によれば、要素分割を所望の細分化
レベルで実行することができ、また要素分割作業を簡潔
化でき、結果的に解析時間および労力を削減できる。

以上、説明を簡潔とするために、各頂点および各辺の中
点に節点をもつ四辺形要素に要素分割する場合について
のみ図示して説明したが、所望に応じ、各頂点に節点を
もつ四辺形要素、各頂点に節点をもつ中実六面体要素、
あるいは各頂点および各辺の中点に節点をもつ中実六面
体要素などに要素分割してもよい。

第２の　　例の　成および　用 加えて、第４図を参照しつつ、本発明にかかる有限要素
法における要素分割評価装置の第２の実施例について、
その構成および作用を詳細に説明する。

第２の実施例は、応力食違率算出装置１Ｇと解析装置１
）との間に判別装置１８が挿入されており、その判別装
置１８において各節点における応力食違率が予め設定さ
れた所望範囲内に存在するか否かが判別されており、判
別の結果に応じて解析装置１）に対しその節点の近傍に
おける要素分割を細分化もしくは粗大化する指令を与え
てなることを除き、第１の実施例と同一の構成および作
用を有している。

したがって、ここでは説明を簡潔とするために、第１の
実施例に含まれた部材に対応する部材に対し第１の実施
例と同一の参照番号を付すことにより、その詳細な説明
を省略する。

（第３の実施例の　成および　用） また、第５図を参照しつつ、本発明にかかる有限要素法
における要素分割評価装置の第３の実施例について、そ
の構成および作用を詳細に説明する。

第３の実施例は、表示装置１７が除去されたことを除き
、第１の実施例と同一の構成および作用を有している。

したがって、ここでは説明を簡潔とするために、第１の
実施例に含まれた部材に対応する部材に対し第１の実施
例と同一の参照番号を付すことにより、その詳細な説明
を省略する。

この実施例では、表示装置１７が除去されているので、
応力食違率算出装置１６によって算出された応力食違率
が所望範囲内に存在するか否かが直接に評価され、その
結果に応じて第１の実施例と同一の動作が実行される。

第４の　　例の　成および　用 最後に、第６図を参照しつつ、本発明にかかる有限要素
法における要素分割評価装置の第４の実施例について、
その構成および作用を詳細に説明する。

第４の実施例は、表示装置１７を除去したことを除き、
第２の実施例と同一の構成および作用を有している。

したがって、ここでは説明を簡潔とするために、第２の
実施例に含まれた部材に対応する部材に対し第２の実施
例と同一の参照番号を付すことにより、その詳細な説明
を省略する。

この実施例では、表示装置１７が除去されているので、
応力食違率算出装置１６において算出された応力食違率
が判別装置１８における判別により直ちに評価され、そ
の結果に応じて第２の実施例と同一の動作が実行される
。

なお、上述においては言及しなかったが、本発明は、少
なくとも１つのコンピュータを含むシステムによって実
行されるものである。

（３）発明の効果 上述より明らかなように、本発明にかかる有限要素法に
おける要素分割評価装置は、 （１）有限要素法によって構造解析を実行する解析装置
に接続されたデータ記憶装置から解析データを読出すた
めのデータ続出装置と、 （ｂ＋データ読出装置に対して接続されており、各分別
要素における応力のうち最大値を解析データから検索す
るためのデータ検索装置と、 （ｃ）データ続出装置に対して接続されており、分割要
素間における応力食違量を各節点ごとに算出するための
応力食違量算比装置と、 ｆｄ）データ検索装置および応力食違量算出装置に対し
て接続されてお１各節点にお ける分割要素間の応力食違量を応力の最大値で除算する
ことによって応力食違率を算出するための応力食違率算
出装置とを備えてなるので、 （ｉｌ要素分割を所望の細分化レベル で実行できる効果 を有し、また （１））要素分割を簡潔化できる効果 を有し、ひいては （ｉｉｉｌ解析時間および労力を削減できる効果 を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる有限要素法における要素分割評
価装置の第１の実施例を示すブロック回路図、第２図は
第１図実施例によって要素分割が評価された有限要素法
による構造解析の対象とされた有孔矩形板を示す平面図
、第３図ｆ１）〜（ｃｌは第１図実施例による要素分割
の評価動作を示す動作説明図、第４図は本発明にかかる
有限要素法における要素分割評価装置の第２の実施例を
示すブロック回路図、第５図は本発明にかかる有限要素
法における要素分割評価装置の第３の実施例を示すブロ
ック回路図、第６図は本発明にかかる有限要素法におけ
る要素分割評価装置の第４の実施例を示すブロック回路
図である。 １０・・・・・・・・・・・・・・・・要素分割評価装
置１）・ １２・・・・・・ １３　・・・・ １４・・・・・・ １５・・・・・・ １６・・・・・ １７・　・・・ ８ ２０・　・ ・・解析装置 データ記憶装置 ・・・・データ読出装置 ・・・データ探索装置 ・応力食違量算出装置 ・・応力食違率算出装置 表示装置 ・・・・・判別装置 有孔矩形板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）有限要素法によって構造解析を実行する解析装置
   に接続されたデータ記憶装置から解析データを読出すた
   めのデータ読出装置と、 （ｂ）データ読出装置に対して接続されており、各分割
   要素における応力のうち最大値を解析データから検索す
   るためのデータ検索装置と、 （ｃ）データ読出装置に対して接続されており、分割要
   素間における応力食違量を各節点ごとに算出するための
   応力食違量算出装置と、 （ｄ）データ検索装置および応力食違量算出装置に対し
   て接続されており、各節点における分割要素間の応力食
   違量を応力の最大値で除算することによって応力食違率
   を算出するための応力食違率算出装置と を備えてなる有限要素法における要素分割評価装置。
2. （２）（ｅ）データ記憶装置および応力食違率算出装置
   に接続されており、データ記憶装置に記憶された解析デ
   ータに応じて表示された分割要素とともに応力食違率を
   表示し要素分割の変更を必要とするか否かの評価に供し
   てなる表示装置 を備えてなる特許請求の範囲第（１）項記載の有限要素
   法における要素分割評価装置。
3. （３）（ｆ）応力食違率算出装置と解析装置との間に挿
   入されており、応力食違率が所定範囲内に存在するか否
   かを評価し、存在しない場合に解析装置に対し要素分割
   の細分化もしくは粗大化を指令するための判別装置 を備えてなる特許請求の範囲第（１）項記載の有限要素
   法における要素分割評価装置。