JPH0395682A - Production of numerical analyzing model - Google Patents

Production of numerical analyzing model

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JPH0395682A
JPH0395682A JP1233289A JP23328989A JPH0395682A JP H0395682 A JPH0395682 A JP H0395682A JP 1233289 A JP1233289 A JP 1233289A JP 23328989 A JP23328989 A JP 23328989A JP H0395682 A JPH0395682 A JP H0395682A
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JP
Japan
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subdivision
elements
pattern
element division
division
Prior art date
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Pending
Application number
JP1233289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Iwasaki
龍一 岩崎
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Publication of JPH0395682A publication Critical patent/JPH0395682A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To effectively produce an analyzing model without performing the irregular division of an element by applying a fractionizing operation of a rough element to a necessary element and fractionizing the necessary element included in a roughly divided element. CONSTITUTION:When the rough element is fractionized by an element e1, an element e2 is calculated as a fractionizing candidate element and displayed. A fractionizing pattern and an adaptive pattern are selected for the element e2. Then it is decided whether another fractionizing standard element is available or not in addition to an input fractionizing standard element. If so, an original operation is carried out.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機器等の物体の全体または一部分を対象とし
て、その応力、温度、速度などの分布状況を算出する数
値解析方法に係り、特に解析対象物を複数個の要素に分
割して解析する数値解析方法における解析モデルの作成
方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a numerical analysis method for calculating the distribution of stress, temperature, velocity, etc. in the whole or a part of an object such as a device, and in particular, This invention relates to a method for creating an analytical model in a numerical analysis method in which an object to be analyzed is divided into a plurality of elements and analyzed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

有限要素法や境界要素法などの数値解析を用いて、機器
の応力分布や温度分布などを計算する場合、その解析モ
デルは次の手順により作威されている。
When calculating stress distribution, temperature distribution, etc. of equipment using numerical analysis such as the finite element method or boundary element method, the analytical model is created using the following steps.

例えば、2次元問題である第24図に示す穴あき平板が
引張りを受けるときの応力解析用のモデル作戊手順は次
のものである。まず、解析対象である穴あき平板の対称
性よりその1/4部分、すなわち第7図に示す部分が応
力解析の対象としてモデル化される。第7図には、解析
に必要となる境界条件も同時に示されている。すなわち
、第7図のn,n.上ではy方向の変位が0と規定され
ており、14rls上ではX方向の変位がOと規定され
ている。また、nz n.上には、大きさpの荷重が作
用していると規定されている。さらに、n,n.上のX
方向、n.n.上のy方向、n,n4とns n+上の
Xおよびy方向、モしてn4n,上のy方向には荷重が
作用していないことが規定されている。
For example, the procedure for creating a model for stress analysis when the perforated flat plate shown in FIG. 24 is subjected to tension, which is a two-dimensional problem, is as follows. First, due to the symmetry of the perforated flat plate to be analyzed, a 1/4 part thereof, that is, the part shown in FIG. 7 is modeled as the target for stress analysis. FIG. 7 also shows boundary conditions necessary for analysis. That is, n, n. in FIG. Above, the displacement in the y direction is defined as 0, and on 14rls, the displacement in the X direction is defined as O. Also, nz n. It is specified that a load of magnitude p is acting on the top. Furthermore, n, n. X above
direction, n. n. It is specified that no load is acting on the upper y direction, the X and y directions on n, n4, and ns n+, and especially the y direction on n4n.

さて、この第7図に示された部分のモデル化の手順を、
次に示す要素分割と境界条件の設定の2つに分けて説明
する。
Now, the procedure for modeling the part shown in Figure 7 is as follows.
The explanation will be divided into the following two parts: element division and boundary condition setting.

要素分割 モデル化の最初の作業は、解析対象の形状を後述の要素
を用いて定義することであり、この作業を要素分割と呼
ぶ。有限要素法と呼ばれる数値解析法を用いる場合、第
8図のように4角形や3角形の平面の集まりとして形状
を定義する。この4角形や3角形の小さな領域は有限要
素と呼ばれる。
The first task in element division modeling is to define the shape to be analyzed using elements described later, and this task is called element division. When using a numerical analysis method called the finite element method, the shape is defined as a collection of quadrilateral or triangular planes as shown in FIG. This small quadrilateral or triangular area is called a finite element.

この4角形や3角形の要素を用いて形状を定義する作業
、すなわち要素分割の大まかな指針は、応力解析の場合
、応力集中部を細かく分割することである。すなわち、
第8図のように、穴の周りを細かく分割することである
。同様に、温度分布解析の場合にも温度勾配の急なとこ
ろを細かく分割する必要がある。
In the case of stress analysis, the work of defining a shape using these quadrilateral or triangular elements, that is, the rough guideline for element division, is to divide the stress concentration portion into small pieces. That is,
As shown in Figure 8, the area around the hole is divided into smaller pieces. Similarly, in the case of temperature distribution analysis, it is necessary to divide areas with steep temperature gradients into smaller parts.

以上、有限要素法での要素分割について述べたが、数値
解析に応用される手法には境界要素法と呼ばれる手法も
ある。境界要素法での要素分割、すなわち解析対象の形
状の定義は、解析対象の外側境界を連続した多数の“線
′”の集まりとして表わすことである。このとき、第7
図に示した解析対象の外側境界を多数の“線゜゛の集ま
りとして表わしたものが第25図である。境界要素法で
は、解析対象の外側境界を表わすために用いられる“線
゜”のことを要素(境界要素)と呼ぶ。第1表および第
2表に2次元解析用の有限要素および境界要素を示す。
Element division using the finite element method has been described above, but there is also a method called the boundary element method that is applied to numerical analysis. The element division in the boundary element method, that is, the definition of the shape of the analysis object, involves representing the outer boundary of the analysis object as a collection of a large number of continuous "lines." At this time, the seventh
Figure 25 shows the outer boundary of the analysis object shown in the figure as a collection of many "lines". In the boundary element method, "lines" are used to represent the outer boundaries of the analysis object. are called elements (boundary elements). Tables 1 and 2 show finite elements and boundary elements for two-dimensional analysis.

第 1 表 以下余白 第1表と第2表に示したように、要素は節点と呼ばれる
点によりその形状が定義されるものであり、節点の数に
より、要素の形状を定義する線に直線や2次曲線を用い
ることができる。また、この節点は要素内での変位や応
力などの変数の分布を定義するためにも応用される。つ
まり、第1表や第2表に示したように、要素はそれぞれ
の要素を構戊する節点の数に応じて要素内での変数の分
布を1次関数、2次関数などの多項式で近似するという
弓的も有している。有限要素法や境界要素法では、上記
のように解析対象の形状を要素の集まりとして表わし、
かつその要素内での変形を多項式近似することで解析対
象各部、および全体の変形を算出している。本来、一般
的な解析対象の変形等の挙動は複雑であり、多項式では
正確に表わすことができないが、小さな要素を多数用い
れば、複雑な挙動も各要素内では多項式で精度よく近似
できる。そのため、第8図や第25図では応力集中、つ
まり複雑な変形が生じるところである穴の周りに細かい
要素を配している。
Margins below Table 1 As shown in Tables 1 and 2, the shape of an element is defined by points called nodes, and depending on the number of nodes, the lines that define the shape of the element may be straight lines or A quadratic curve can be used. These nodes are also used to define the distribution of variables such as displacement and stress within an element. In other words, as shown in Tables 1 and 2, the distribution of variables within an element is approximated by a polynomial such as a linear function or quadratic function depending on the number of nodes that make up each element. It also has the characteristic of doing so. In the finite element method and boundary element method, the shape to be analyzed is expressed as a collection of elements, as described above.
By polynomial approximation of the deformation within the element, the deformation of each part to be analyzed and of the whole is calculated. The deformation and other behaviors of general analysis targets are inherently complex and cannot be accurately expressed using polynomials, but by using a large number of small elements, complex behaviors can be accurately approximated within each element using polynomials. Therefore, in FIGS. 8 and 25, fine elements are arranged around holes where stress concentration, that is, complex deformation occurs.

また同様に、要素内での変数の分布の近似も、■次式よ
り2次式、2次式よりは3次式というように、高次の多
項式を使用すればより高精度な結果が得られる。そのた
め、近年では高次多項式で変数の分布を定義できる要素
の利用が一般的となってきている。
Similarly, when approximating the distribution of variables within an element, more accurate results can be obtained by using higher-order polynomials, such as using a quadratic formula rather than a quadratic formula, or a cubic formula rather than a quadratic formula. It will be done. Therefore, in recent years, it has become common to use elements that can define the distribution of variables using high-order polynomials.

境界条件の設定 モデル化の次の作業は、解析に必要となる境界条件の設
定である.すなわち、穴あき平板の応力解析の場合には
、第7図に示した荷重の方向や大きさおよびその作用位
置、または変位を拘束する位置やその方向等の情報を定
義しなければならない。これらの境界条件の設定に関す
る情報は、節点の情報として定義される。つまり、第7
図のnn2上の節点ではy方向の変位がOと規定され、
n4 ns上の節点ではX方向の変位がOと規定される
。また、n! n=上の節点には、p/ (nzn3の
長さ)の大きさの荷重が規定される。さらに、n,n.
上節点のX方向、n.n.上節点のy方向、n= n4
とn,n,上の節点のXおよびy方向、そしてna n
s上節点のy方向には大きさOの荷重が規定される。
Setting boundary conditions The next task after modeling is setting the boundary conditions necessary for analysis. That is, in the case of stress analysis of a perforated flat plate, it is necessary to define information such as the direction and magnitude of the load shown in FIG. 7, the position of its action, or the position and direction of restraining displacement. Information regarding the settings of these boundary conditions is defined as node information. In other words, the seventh
At the node on nn2 in the figure, the displacement in the y direction is defined as O,
At the node on n4 ns, the displacement in the X direction is defined as O. Also, n! A load of magnitude p/ (length of nzn3) is defined at the node above n=. Furthermore, n, n.
X direction of upper node, n. n. y direction of the upper node, n=n4
and n, n, the X and y directions of the nodes on, and na n
A load of size O is defined in the y direction of the upper node s.

以上説明したように、要素分割と境界条件の設定を行う
ことで解析モデルを作成することができる。
As explained above, an analytical model can be created by dividing elements and setting boundary conditions.

さて、これら解析モデルの作成のうち、有限要素法での
解析モデルである第8図の解析モデルでは、細かい要素
分割と粗い要素分割を組合わせる作業が多大な労力を要
する作業となっている。つまり、粗い要素分割の部分お
よび細かい要素分割の分布はそれぞれ規則的な分割であ
るので、粗い要素分割の部分は粗い要素分割として、ま
た細かい要素分割の部分は細かい要素分割として、それ
ぞれコンピュータを用いて機械的に要素分割を行うこと
ができる。しかしながら、粗い要素分割の分布と細かい
要素分割の部分を接合する部分の要素分割は、不規則な
要素分割であるために機械的に要素分割を行うことがで
きず、手作業によりlつ1つの要素を作成する必要があ
る。この手作業による要素分割は、粗い要素分割と細か
い要素分割を接続するための種々の要素分割のパターン
を熟知していなくてはならず、多くの経験を必要とし、
解析モデルの作成に多大な時間を要する場合が多い。一
方、この手作業による解析モデルの作成を避けるために
、解析モデルの全体を機械的に細かく要素分割する方法
もあるが、その場合解析モデルを構戒する要素や節点の
数が著しく多いものとなる。解析を行うための計算時間
が、節点数の2乗〜3乗に比例して長くなることから、
全体を細かく分割する方法は計算機の使用時間、または
使用料金を考慮した場合、著しく不経済なものであり、
とても実用に供せる方法ではない。そのため、粗い要素
分割の部分と細かい要素分割の部分を機械的に接合する
要素分割法の開発が待ち望まれている。以上、2次元問
題の穴あき平板の引張問題を例として、有限要素法と境
界要素法の解析モデルの作成方法を説明した。
Now, among the creation of these analytical models, in the analytical model shown in FIG. 8, which is an analytical model based on the finite element method, the task of combining fine element division and coarse element division is a task that requires a great deal of effort. In other words, the coarse element division part and the fine element division distribution are regular divisions, so the coarse element division part is treated as coarse element division, and the fine element division part is treated as fine element division by using a computer. element division can be performed mechanically. However, element division at the part where the distribution of coarse element division and the part of fine element division are joined is irregular element division, so element division cannot be performed mechanically. You need to create an element. This manual element division requires a lot of experience, as it requires a thorough knowledge of various element division patterns to connect coarse element division and fine element division.
Creating an analytical model often requires a large amount of time. On the other hand, in order to avoid this manual creation of an analysis model, there is a method of mechanically dividing the entire analysis model into fine elements, but in that case, the number of elements and nodes that need to be examined in the analysis model is significantly large. Become. Since the calculation time for analysis increases in proportion to the square to the cube of the number of nodes,
The method of dividing the whole into smaller parts is extremely uneconomical when considering the usage time of the calculator or the usage fee.
This is not a very practical method. Therefore, the development of an element division method that mechanically joins coarse element division parts and fine element division parts is eagerly awaited. Above, we have explained how to create an analytical model using the finite element method and the boundary element method using the two-dimensional tensile problem of a flat plate with holes as an example.

3次元問題の場合の解析モデルの作成手順も、2次元問
題の場合と同様である。ここでは、第26図に示す切り
欠き付き角柱の引張問題を例として、3次元の解析モデ
ルの作成方法を説明する。
The procedure for creating an analytical model for a three-dimensional problem is the same as for a two-dimensional problem. Here, a method for creating a three-dimensional analytical model will be explained using the tensile problem of a notched prism shown in FIG. 26 as an example.

形状および荷重条件の対称性より第27図に示す1/8
部分がモデル化される。
Due to the symmetry of the shape and load conditions, it is 1/8 as shown in Figure 27.
The part is modeled.

3次元問題での有限要素法の要素分割は、第3表に示し
たような立体の要素(有限要素)を用いて行われる。こ
の場合も応力集中部である切り欠き近傍を細かく、その
他の部分は粗くという要素分割が行われる。3次元問題
では要素の奥行きを考慮した手作業による要素分割で、
細かい要素分割と粗い要素分割を接合した第28図のよ
うな要素分割を行わなくてはならず、この作業は超熟練
者でなければ対応できないものとなっている。そのため
通常は計算時間が長く、計算機の使用料金が膨大となる
にもかかわらず、第29図のような全体を細かく要素分
割した解析モデルで計算が行われている。
Element division using the finite element method in a three-dimensional problem is performed using three-dimensional elements (finite elements) as shown in Table 3. In this case as well, element division is performed such that the stress concentration area near the notch is finely divided and the other parts are coarsely divided. For 3D problems, manual element division takes into account the depth of the elements.
It is necessary to perform element division as shown in FIG. 28, which combines fine element division and coarse element division, and this work can only be performed by a highly skilled person. Therefore, although the calculation time is usually long and the computer usage fee is enormous, calculations are performed using an analytical model in which the whole is divided into fine elements as shown in FIG. 29.

以下余白 また、境界要素法では、第4表に示したような面状の要
素(境界要素)を用いて解析対象の外側境界形状を定義
すべく要素分割が行われる。境界要素法の解析モデルの
場合、要素が面状であるために、有限要素法に較べれば
細かい要素分割と粗い要素分割の接合は容易であるが、
それでも細かい要素分割と粗い要素分割を巧みに組合わ
せるにはかなりの熟練を必要とし、充分に実用的とはい
えないのが実情である。
Margins below Also, in the boundary element method, element division is performed to define the outer boundary shape of the analysis target using planar elements (boundary elements) as shown in Table 4. In the case of analytical models using the boundary element method, since the elements are planar, it is easier to join fine element divisions and coarse element divisions compared to the finite element method.
Even so, skillfully combining fine element division and coarse element division requires considerable skill, and the reality is that this method cannot be said to be fully practical.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術は、要素分割を容易に行うことと、計算時
間を短くするために節点数を少なくするという2つの目
的を同時に設立させるという点について配慮がされてお
らず、要素分割を容易に、すなわち機械的に行おうとす
れば解析モデル全体を細かく要素分割することになり、
そのため節点数が不必要に多くなり計算時間が長くなる
。また、計算時間が短くなるように疎密を付けた要素分
割を行えば、粗い要素分割の部分と細かい要素分割の部
分を接続するための不規則な要素分割の部分が生じ、そ
のために要素分割が複雑になり、熟練者でなければ対応
できないという問題点があった。
The above-mentioned conventional technology does not take into consideration the two purposes of simultaneously establishing two objectives: to easily perform element division and to reduce the number of nodes in order to shorten calculation time. In other words, if you try to do it mechanically, you will have to divide the entire analytical model into small elements,
Therefore, the number of nodes increases unnecessarily and calculation time increases. In addition, if element division is performed with sparse density to shorten the calculation time, irregular element division parts will occur to connect coarse element division parts and fine element division parts, which causes element division to become difficult. There was a problem that it became complicated and could only be handled by an experienced person.

本発明の目的は、解析対象の状況に応じて疎密を付けた
要素分割を施した解析モデルを、熟練者はもちろんのこ
と非熟練者でも容易に行える要素分割方式を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an element division method that allows not only experts but also non-experts to easily create an analysis model in which elements are divided into elements with density depending on the situation of the object to be analyzed.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、解析モデル全体にコンピュータを用いて機
械的に規則的な粗い要素分割を施し、その後コンピュー
タを用いて、該粗い要素分割図をディスプレイ上に表示
し、 そのディスプレイに表示された要素のうち、細かな要素
分割にする必要のある要素を選択し、その選択された要
素を、同じくディスプレイ上に表示される、あらかじめ
作成されて、データベース化してある細分化パターンの
中から適切なものを対話型的に選択し、 該細分化された要素に隣接する細分化の必要な要素を自
動算出し、 該自動算出された細分化の候補となった要素をグラフィ
ックディスプレイ上に表示し、同じくディスプレイ上に
表示された細分化パターンの中から適切なものを対話型
に選択する という手順により、細分化の必要な要素を順次対話型に
細分化することにより達成される。
The above purpose is to mechanically perform regular coarse element division on the entire analytical model using a computer, then display the rough element division diagram on a display using the computer, and Among them, select the element that needs to be divided into fine elements, and select the appropriate element from among the subdivision patterns created in advance and stored in the database that are also displayed on the display. Select interactively, automatically calculate elements that need to be subdivided adjacent to the subdivided element, display the automatically calculated subdivision candidates on a graphic display, and display the same elements on the display. This is achieved by interactively selecting an appropriate subdivision pattern from among the subdivision patterns displayed above to sequentially and interactively subdivide the elements that require subdivision.

すなわち、例えば第8図に示した穴あき平板の要素分割
の場合、応力集中部である穴の周りの細かい要素分割と
その他の部分の粗い要素分割を接合する不規則な要素分
割の部分を、手作業による作成することが大きな障害と
なり、要素分割を困難なものとしている。このため、こ
の第8図の要素分割の出発点として、第4図に示す全体
的に粗い規則的な要素分割モデルを作威し、第4図の要
素分割を第9〜14図に示すような順序で機械的に細分
化していくことで第8図の要素分割が得られる。本発明
は、解析対象モデルに対しこの機械的な細分化による適
切な要素分割が、熟練者はもちろんのこと非熟練者でも
容易に実施できる手段を提供することである。
For example, in the case of element division of a perforated flat plate shown in FIG. 8, the irregular element division that joins the fine element division around the hole, which is the stress concentration area, and the coarse element division in other parts, is Manual creation is a major obstacle, making element division difficult. For this reason, as a starting point for the element division in Figure 8, we created the overall coarse regular element division model shown in Figure 4, and the element division in Figure 4 was made as shown in Figures 9 to 14. The element division shown in FIG. 8 can be obtained by mechanically subdividing in the following order. The object of the present invention is to provide a means by which not only an expert but also an unskilled person can easily perform appropriate element division of a model to be analyzed by mechanical subdivision.

〔作用〕[Effect]

本発明になる解析モデルの作成方法では、前もってコン
ピュータを用いて機械的に作成した全体的に粗い要素分
割を対話式に細分化することで、細かい要素分割と粗い
要素分割を自由に組合わせた適切な要素分割を対話式に
作成することができる。そのため、解析モデルの作戊者
は従来のような複雑な手作業による細かい要素分割と粗
い要素分割を接合する部分の要素分割を行うことが不必
要となるので、熟練者はもちろん解析モデルの作成の経
験が少ない非熟練者でも容易に、細かい要素分割と粗い
要素分割を自由に組合わせた適切な要素分割の解析モデ
ルを作成することができる。
In the analytical model creation method of the present invention, by interactively subdividing the overall coarse element division that has been mechanically created using a computer in advance, fine element division and coarse element division can be freely combined. Appropriate element divisions can be created interactively. Therefore, it is no longer necessary for the person creating the analytical model to perform element division at the part where fine element division and coarse element division are joined by the conventional complicated manual work. Even a non-skilled person with little experience can easily create an analysis model of appropriate element division by freely combining fine element division and coarse element division.

つまり、煩雑で時間のかかる手作業での不規則な要素分
割を行う必要がなくなり、精度のよい解を短い時間で得
られる適切な疎密を付けた要素分割を施した解析モデル
を、非常に効率的に作成することができる。
In other words, it is no longer necessary to manually perform irregular element segmentation, which is time-consuming, and it is now possible to create an analytical model that has been segmented into elements with appropriate sparsity and density to obtain accurate solutions in a short amount of time. can be created.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を用いて本発明による数値解析モデルの作成
方法を説明するが、まず全体構威を説明する。
The method for creating a numerical analysis model according to the present invention will be explained below with reference to the drawings, but first the overall structure will be explained.

第1図は、本発明の一実施例を示すフローチャートであ
る。第1図において、1では解析モデルの要素分割図が
表示される。細分化操作の最初の段階では、機械的かつ
規則的に粗く分割された要素分割図が表示される(例え
ば第4図)。2では、細分化の基準となる1つの要素(
例えば第4図の要素e.)がキーボード、マウス、ライ
トペン等の入力装置を用いて選択される。3では、第2
図に示すような前もって作威されている細分化のパター
ンがディスプレイ上に表示され、解析モデルの作成者が
意図する細分化パターンが選択される。
FIG. 1 is a flowchart showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, at 1, an element division diagram of the analytical model is displayed. At the first stage of the subdivision operation, an element division diagram that is coarsely divided mechanically and regularly is displayed (for example, FIG. 4). 2, one element (
For example, element e in FIG. ) is selected using an input device such as a keyboard, mouse, or light pen. 3, the second
The subdivision pattern created in advance as shown in the figure is displayed on the display, and the subdivision pattern intended by the creator of the analysis model is selected.

ここで、前もって作威されている細分化のパターンは、
データベース化として磁気ディスク、またはコンピュー
タのメモリー上に格納されている。
Here, the pattern of subdivision created in advance is
Stored as a database on magnetic disks or computer memory.

4では、例えば3で第2図のCのパターンが選択された
場合、第3図に示すパターンのどれが適合パターンであ
るかが(例えばパターンAが)選択され、そのパターン
が要素分割図上に表示される。
In step 4, for example, if pattern C in FIG. 2 is selected in step 3, which of the patterns shown in FIG. will be displayed.

すなわち、細分化パターンは対象要素をどのように細分
化するかという細分化のパターンであり、適合パターン
は選択した上記細分化パターンを対象要素に、例えばど
のような向きで、当てはめるためのパターンである。5
では、3と4で選択した細分化パターンが解析モデルの
作成者の意図と一致しているか否かの判断を行う。6で
は、3〜5で細分化された要素に接続する(隣接する)
要素で細分化の必要がある要素(細分化候補要素)を算
出する。7では、6で細分化候補要素が算出されたか否
かの判断を行う。7で細分化候補要素が算出された場合
には、その細分化候補要素が9で表示され、前記したと
同様に3〜5の操作により細分化される。8では、細分
化の操作を終了するか否かの判断をする。細分化の操作
を継続する場合には、再度1で要素分割図を表示した上
で、2で細分化基準要素の入力を行い、3以降の操作を
行う。
In other words, the subdivision pattern is a subdivision pattern for how to subdivide the target element, and the adaptation pattern is a pattern for applying the selected subdivision pattern to the target element, for example, in what direction. be. 5
Now, it is determined whether the subdivision patterns selected in steps 3 and 4 match the intention of the creator of the analytical model. 6 connects (adjacent) to elements subdivided in 3-5
Calculate elements that need to be subdivided (subdivision candidate elements). In step 7, it is determined whether or not subdivision candidate elements have been calculated in step 6. When a subdivision candidate element is calculated in 7, the subdivision candidate element is displayed in 9, and is subdivided by the operations 3 to 5 in the same manner as described above. In step 8, it is determined whether or not to end the subdivision operation. To continue the subdivision operation, display the element division diagram again in step 1, input the subdivision reference element in step 2, and perform the operations from step 3 onwards.

以下、各構或部分の相互関係を詳細に説明する。Hereinafter, the mutual relationship between each structure or part will be explained in detail.

第l図において、lでは要素分割図が表示されるが、こ
の場合3次元問題では、細分化の基準要素を選択し易い
方向から解析モデルを眺めたときの要素分割図を、解析
モデルの作成者が表示させる。
In Figure 1, an element division diagram is displayed at l, but in this case, in a three-dimensional problem, the element division diagram when the analytical model is viewed from a direction where it is easy to select the reference elements for subdivision is used to create the analytical model. displayed by the person.

例えば、第30図の(A)のようなノズル付き円筒殻の
解析モデルの場合、同図の(B)のように内側から見た
図(1/4モデル図)や、同図の(C)のような外側か
ら見た図(1/4モデル図)のように、3次元の問題で
は見る方向により見える場所と見えない場所があるので
、細分化の基準要素を選択し易い(または見える)方向
から解析モデルを眺めたときの図を表示する。2では、
細分化の出発点となる基準要素をキーボード、マウス、
ライトベン等の入力装置を用いて選択する。
For example, in the case of an analytical model of a cylindrical shell with a nozzle as shown in (A) in Figure 30, there is a view from the inside (1/4 model view) as shown in (B) in the same figure, and (C) in the same figure. ) As seen from the outside (1/4 model diagram), in three-dimensional problems, there are visible and invisible places depending on the viewing direction, so it is easy to select reference elements for subdivision (or ) Displays a diagram of the analysis model viewed from the direction. In 2,
Use the keyboard, mouse,
Select using an input device such as a light ben.

この際、選択された要素は例えば色を変える等の処理に
より他の要素と区別できる。
At this time, the selected element can be distinguished from other elements by, for example, changing its color.

3では、2で選択された要素を細分化する際のパターン
が、細分化パターンのデータベースより引き出され、画
面上に表示され、解析モデルの作成者が意図する分割パ
ターンを選択する。
In step 3, the pattern for subdividing the element selected in step 2 is retrieved from the subdivision pattern database and displayed on the screen, and the creator of the analysis model selects the intended dividing pattern.

4では、3で選択された細分化パターンを2で選択した
要素に当てはめるときの適合パターンを選択する。例え
ば、3で第2図のCのパターンを細分化のパターンとし
て選択した場合、このCのパターンを第4図の要素e1
に当てはめるには、第5図のような4通りの適合パター
ンがある。そこで、解析モデルの作成者が意図している
適合パターン、例えば(a)を第5図の中から選択し、
ディスプレイ上に表示する。このようにして表示された
パターンが適切であるか否かが5で判定される。また、
4では適合パターンを選択した後〔オプション〕機能を
指定することができる。つまり、第6図に示す画像が画
面上に表示され、細分化の際の詳細なデータを入力する
ことができる。
In step 4, a suitable pattern for applying the subdivision pattern selected in step 3 to the element selected in step 2 is selected. For example, if pattern C in Figure 2 is selected as the subdivision pattern in step 3, pattern C is selected as element e1 in Figure 4.
There are four matching patterns as shown in Figure 5. Therefore, the compatibility pattern intended by the creator of the analytical model, for example (a), is selected from Fig. 5,
display on the display. It is determined in step 5 whether the pattern thus displayed is appropriate. Also,
In 4, after selecting a suitable pattern, [option] functions can be specified. That is, the image shown in FIG. 6 is displayed on the screen, and detailed data for subdivision can be input.

例えば、要素の辺の長さを2等分する以外に、1:2ま
たは1;3に細分するなど、きめ細かな細分化を行うこ
とができる。ただし、一般的なデフォルト値が本発明に
なる解析モデルの作成方法では設定されている。例えば
、第6図に表示されている数値はその代表例である。こ
こで、デフォルト値(defauft  Vague)
とは、コンピュータへのデータ入力を省略した場合、コ
ンピュータプログラムが勝手に設定する標準値のことで
、第6図では要素の辺の長さを2等分する細分化を標準
としていることを表わしている。
For example, in addition to dividing the length of the side of an element into two, fine-grained subdivision can be performed such as subdivision into 1:2 or 1:3. However, general default values are set in the analytical model creation method of the present invention. For example, the numerical values displayed in FIG. 6 are representative examples. Here, the default value (default Vague)
is a standard value that is automatically set by a computer program when data input to the computer is omitted. Figure 6 shows that the standard is to divide the length of the side of an element into two equal parts. ing.

5では、細分化バクーン、または適合パターンの選択に
おいて、その選択が解析モデルの作成者の意図と異なっ
たものであった場合には3へ戻り、もう一度細分化作業
をやり直すことができる。また、要素の細分化作業を一
旦中止する場合には、ここで中止を選択すれば8へ進む
In step 5, if the selection of the subdivision Bakun or matching pattern is different from the intention of the creator of the analysis model, the process can be returned to step 3 and the subdivision work can be performed again. In addition, if you want to temporarily cancel the element subdivision work, select cancel here and proceed to step 8.

6では、2で選択され、3〜5で細分化された要素に隣
接して接続され、かつ細分化の必要が生じた要素が細分
化候補要素として算出される。例えば、第4図で要素e
1で細分化された場合には要素e2がここで細分化候補
要素として算出され、9で要素e!が細分化候補要素で
あることが画面上で表示される。そして、3と4で要素
e2についての細分化のパターンの選択と適合パターン
の選択が行われる。7では、2で入力した細分化基準要
素のほかに、さらに細分化基準要素となる要素があるか
否かの判定を行う。ここで、さらに細分化基準要素とな
る要素が存在する場合には2へ戻り、3以降の操作を実
行する。
In step 6, an element that is connected adjacent to the element selected in step 2, subdivided in steps 3 to 5, and that needs to be subdivided is calculated as a subdivision candidate element. For example, in Figure 4, element e
In the case of subdivision by 1, element e2 is calculated here as a subdivision candidate element, and by 9, element e! It is displayed on the screen that is a subdivision candidate element. Then, in steps 3 and 4, the subdivision pattern and the matching pattern are selected for the element e2. In step 7, it is determined whether or not there are any further elements that can be used as subdivision reference elements in addition to the subdivision reference elements input in step 2. Here, if there is an element that becomes a further subdivision reference element, the process returns to 2 and the operations from 3 onwards are executed.

以上、本発明による解析モデルの作成方法の実施例を説
明した。本発明を実例をもってさらに説明する。
The embodiments of the analytical model creation method according to the present invention have been described above. The invention will be further explained with examples.

第1の例は、2次元問題である第7図の穴あき平板の要
素分割である。まず、コンピュータを用いて全体に規則
的な粗い要素分割を施したものが第4図に示した要素分
割である。本発明では、この第4図の要素分割を対話形
式で細分化し、第8図の要素分割を作成することができ
る。
The first example is the element division of a flat plate with holes shown in FIG. 7, which is a two-dimensional problem. First, the element division shown in FIG. 4 is obtained by applying regular coarse element division to the whole using a computer. In the present invention, the element division shown in FIG. 4 can be subdivided in an interactive manner to create the element division shown in FIG.

まず、第1図の1で第4図が表示される。そして、2で
要素e1が細分化基準要素として選択された場合を考え
る。3で第2図の中からパターンCを選び、4で第3図
の中からパターンAを選んだ結果が第9図である。要素
e,に接続する細分化候補要素としてe2が6で算出さ
れ、9で表示される。e2の細分化パターンと適合パタ
ーンを3と4で選択した結果が第10図である。同様に
要素e3 、e4 、esを順次細分化することで、第
1l図の要素分割が得られる。また、第1l図に示す要
素e3 % ea 、esの細分化により生成された要
素g+ 、gz 、gsをさらに細分化することで、第
l2図に示す要素分割が得られる。以下、この作業を繰
返すことで順次第I3図および第14図に示す要素分割
が得られ、最終的には目的であった第8図の要素分割が
得られる。
First, at 1 in FIG. 1, FIG. 4 is displayed. Then, consider the case where element e1 is selected as the subdivision reference element in step 2. The result of selecting pattern C from FIG. 2 in step 3 and selecting pattern A from FIG. 3 in step 4 is shown in FIG. e2 is calculated as 6 and displayed as 9 as a subdivision candidate element connected to element e. FIG. 10 shows the results of selecting e2's subdivision pattern and matching pattern in 3 and 4. Similarly, by sequentially subdividing elements e3, e4, and es, the element division shown in FIG. 1l is obtained. Further, by further subdividing the elements g+, gz, gs generated by subdividing the elements e3%ea, es shown in FIG. 1l, the element division shown in FIG. 12 is obtained. Thereafter, by repeating this operation, the element divisions shown in FIG. I3 and FIG. 14 are successively obtained, and finally the element division shown in FIG.

第2の例は、3次元問題である第15図に示すような直
方体の要素分割である。細分化基準要素としてr1が2
で選択された場合、第l6図の細分化パターンが3で表
示される。ここでは第l6図の八のパターンが選択され
たとする。次に、4で第17図に示す適合パターンが表
示され、解析モデルの作成者が意図したパターンが選択
される。
The second example is the element division of a rectangular parallelepiped as shown in FIG. 15, which is a three-dimensional problem. r1 is 2 as a subdivision reference element
When selected, the subdivision pattern shown in FIG. 16 is displayed as 3. Here, it is assumed that pattern 8 in FIG. 16 is selected. Next, in step 4, the matching patterns shown in FIG. 17 are displayed, and the pattern intended by the creator of the analytical model is selected.

ここでDのパターンが選択されれば、第l8図の要素分
割が得られる。次に、6で要素r1に接続している細分
化候補要素としてr2が算出され、f2をやはりパター
ン選択で細分化することで、第19図の要素分割が得ら
れる。このように3次元問題も本発明による解析モデル
の作成方法を用いることで、粗密をつけた要素分割の解
析モデルを容易に作成することができる。
If pattern D is selected here, the element division shown in FIG. 18 will be obtained. Next, r2 is calculated as a subdivision candidate element connected to element r1 at 6, and by subdividing f2 by pattern selection, the element division shown in FIG. 19 is obtained. As described above, by using the analytical model creation method according to the present invention for three-dimensional problems, it is possible to easily create an analytical model that divides elements with density.

本発明の他の実施例を第20図に示す。本実施例は、第
1図の実施例と同じ発想によるものだが、2で細分化の
対象となる要素を少なくとも2つ以上入力するところが
異なる。また、10では2で入力された細分化基準要素
の数を算出し、11で細分化要素の数だけ3〜12を繰
返す。ただし、12では2で入力された要素で未細分化
要素が最後に行われた細分化パターンと同じである場合
に、l3で残りの未細分化要素をすべて同じパターンで
細分化し6へ進む。このようにした場合、非常に多くの
要素を細分化する際、全体の細分化の様子を同時に眺め
ながら細分化作業を実施することができるので、思い違
い等による細分化作業の誤りを未然に防ぐことができる
Another embodiment of the invention is shown in FIG. This embodiment is based on the same idea as the embodiment shown in FIG. 1, but differs in that at least two or more elements to be subdivided are input in step 2. Further, in step 10, the number of subdivision reference elements input in step 2 is calculated, and in step 11, steps 3 to 12 are repeated by the number of subdivision elements. However, in step 12, if the unsubdivided elements input in step 2 are the same as the last subdivision pattern, in step l3 all remaining unsubdivided elements are subdivided in the same pattern and the process proceeds to step 6. In this case, when subdividing a large number of elements, it is possible to perform the subdivision work while simultaneously viewing the overall subdivision state, thereby preventing mistakes in the subdivision work due to misunderstandings etc. be able to.

例えば、第21図のような要素分割を行う場合、第22
図の全体に粗い規則的な要素分割で、左側の部分を2で
選択し、3と4で細分化パターンを選んで12で残りの
要素が同じパターンであるとすれば、第23図の要素分
割が一気に得られ、あとは細かい要素分割と粗い要素分
割の接合部分の細分化候補要素が自動的に算出されるの
で、対話型に細分化候補要素を細分化することで、第2
1図の要素分割を得ることができる。
For example, when performing element division as shown in FIG.
If the entire diagram is roughly divided into regular elements, the left part is selected with 2, the subdivision pattern is selected with 3 and 4, and the remaining elements are the same pattern with 12, then the elements in Figure 23 The divisions are obtained all at once, and the subdivision candidate elements at the junction of the fine element division and coarse element division are automatically calculated, so by subdividing the subdivision candidate elements interactively, the second
It is possible to obtain the element division of one figure.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、応力集中部を含む問題または複雑な形
状の問題を、少ない節点数で簡単に要素分割することが
できる。そのため、有限要素法や境界要素法等の解析モ
デルの作成に要する時間と解析時間の両者を短縮でき、
多くのケース・スタディによる製品の信頼性を向上でき
たり、最適設計のためのケース・スタディが容易になり
、製品のコストダウンが図れる。
According to the present invention, a problem including a stress concentration part or a problem with a complicated shape can be easily divided into elements using a small number of nodes. Therefore, it is possible to reduce both the time required to create analytical models such as the finite element method and boundary element method, and the analysis time.
Product reliability can be improved through many case studies, case studies for optimal design can be easily conducted, and product costs can be reduced.

さらに、近年EWS (EngineeringWor
k  Station)の急速な発達・普及に伴い、多
くの技術者がコンピュータを用いた数値解析に携わるこ
とから、数値解析や解析モデルの作成に不慣れなユーザ
ーでも、本発明による解析モデルの作成方法を用いるこ
とで、熟練者と同等の少ない節点数で適切な解析モデル
を従来の熟練者が手作業で解析モデルを作成するよりも
速く確実に作成できるという工業上の大きな利点がある
Furthermore, in recent years EWS (EngineeringWor
With the rapid development and spread of the K Station), many engineers are involved in numerical analysis using computers, so even users who are not familiar with numerical analysis or creating analytical models can easily learn how to create an analytical model using the present invention. By using this method, there is a great industrial advantage that an appropriate analytical model can be created faster and more reliably with as few nodes as an expert can do than when an expert manually creates an analytical model.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明による解析モデルの作成方法の一実施
例を示すフロー図、第2図から第19図および第30A
図〜第30C図は、本発明を説明するための図、第20
図は、本発明の他の実施例を示すフロー図、第2l図か
ら第23図は、第20図に示した本発明の他の実施例を
説明するための図、第24図から第29図は、従来の解
析モデルの作成方法を説明する図である。
FIG. 1 is a flow diagram showing an embodiment of the analytical model creation method according to the present invention, FIGS. 2 to 19, and 30A.
Figures 20 to 30C are diagrams for explaining the present invention.
21 to 23 are flowcharts showing other embodiments of the present invention, FIGS. 2l to 23 are diagrams for explaining other embodiments of the present invention shown in FIG. The figure is a diagram illustrating a conventional analytical model creation method.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)解析対象物を複数個の要素に分割して解析する数
値解析に使用される解析モデルをコンピュータと、画像
表示装置と、入力装置を用いて作成する方法において、
解析対象物をコンピュータにより複数個の粗分割要素に
分割して粗分割モデルとして画像表示装置に表示する工
程と、表示された上記モデルのうちでさらに細分化すべ
き要素を入力装置により選択する工程と、あらかじめコ
ンピュータに入力されてデータベース化されている複数
個の細分化パターンを画像表示装置に表示する工程と、
表示された複数個の細分化パターンより上記選択された
粗要素に適用すべきパターンを選択して適用することに
より、該要素を細分化する工程と、上記細分化が適当か
否かを判断する工程と、適当と判断された場合には細分
化された上記要素に隣接する粗要素の中から次に細分化
すべき要素を選択する工程と、該粗要素に前述と同様の
細分化操作を適用して、粗分割要素中の必要要素につき
細分化を行うことを特徴とする数値解析モデルの作成方
法。
(1) A method of creating an analytical model used for numerical analysis in which an object to be analyzed is divided into multiple elements and analyzed using a computer, an image display device, and an input device,
A step of dividing the analysis target into a plurality of coarsely divided elements by a computer and displaying the same on an image display device as a coarsely divided model, and a step of selecting an element to be further divided into smaller parts from the displayed model using an input device. , a step of displaying on an image display device a plurality of subdivision patterns that have been input into a computer in advance and compiled into a database;
A step of subdividing the element by selecting and applying a pattern to be applied to the selected coarse element from among the plurality of displayed subdivision patterns, and determining whether or not the above subdivision is appropriate. a step of selecting an element to be subdivided next from among the coarse elements adjacent to the subdivided element if judged appropriate; and applying the same subdivision operation as described above to the coarse element. A method for creating a numerical analysis model, characterized in that the coarsely divided elements are subdivided into necessary elements.
(2)請求項(1)において、選択された粗要素につい
ての細分化の適否判断工程において、不適当と判断され
た場合には、データベース化されている複数個の細分化
パターンから適用すべき細分化パターンを再度選択する
工程と、再度選択された上記パターンを、粗分割要素に
適用して再度細分化をやり直すことを特徴とする数値解
析モデルの作成方法。
(2) In claim (1), if it is determined that the selected coarse element is inappropriate in the step of determining the suitability of subdivision, the subdivision pattern should be applied from a plurality of subdivision patterns stored in a database. A method for creating a numerical analysis model, comprising the steps of reselecting a subdivision pattern, and applying the reselected pattern to coarsely divided elements to perform subdivision again.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011248644A (en) * 2010-05-27 2011-12-08 Jtekt Corp Stress analyzing device for holder of ball shaped isokinetic joint

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