JPH0830658A - 有限要素データ作成装置 - Google Patents
有限要素データ作成装置Info
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- JPH0830658A JPH0830658A JP6186465A JP18646594A JPH0830658A JP H0830658 A JPH0830658 A JP H0830658A JP 6186465 A JP6186465 A JP 6186465A JP 18646594 A JP18646594 A JP 18646594A JP H0830658 A JPH0830658 A JP H0830658A
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Abstract
要素データの並べ替えを行い、演算回数を減少させる最
適な配列順序の有限要素データを作成すること、解析対
象物体データの入力作業自体を簡便化すること、更には
出力結果において節点・要素の並びが見た目と大きくず
れることがなく、その後の解析においてデータの取扱い
が簡便である有限要素データ作成装置を提供する。 【構成】 有限要素法による解析プログラムにおける有
限要素データの作成手段において、対象物体の形状・座
標値データと対象物体を内包する仮想直方体の座標値デ
ータおよび３軸各方向の分割数とを指定入力するデータ
入力手段と、前記データ入力手段により入力された仮想
直方体を指定された分割数により分割し、その分割数の
少ない順に節点・要素番号付けを行い、不要部分を間引
くことにより対象物体の有限要素データを最適化するデ
ータ最適化手段と、を具備する。
Description
プログラムにとって最適で扱いやすい有限要素データを
作成することを可能とした有限要素データ作成装置に関
する。
ラムにおける演算回数は、一つの要素を構成する各節点
の節点番号（一般に入力順に付与される）の最大差（こ
れを最大節点番号差と称する）の最大値の２乗に比例す
るため、節点情報の並べ方は直接演算時間に影響を与
え、計算コストの増大にもつながる問題点を有してい
る。しかし、該解析プログラムの入力データ（これを以
下有限要素データと称する）は、主に節点情報、要素情
報、解析条件情報から構成されており、対象物体が複雑
化すればするほどデータの数が膨大なものとなる。その
ため、データ作成者は、従来、節点情報の並べ方までは
考慮せず、任意の順序で節点情報を作成し入力してい
た。あるいは、これを考慮していたとしても節点情報が
多量なため、どうしても最適に配列することは難しいと
いう問題があった。
して特開平4-138575号公報には、有限要素データ再作成
装置が開示されており、任意の順番で作成された有限要
素データを独自のアルゴリズムで並べかえて出力するこ
とにより、有限要素解析プログラムの計算コスト削減を
図っている。
開平4-138575号公報の手法では以下のような様々な問題
が考えられる。 (1) あくまで要素・節点の並べ替えを行う装置に過ぎ
ず、有限要素データ自体はあらかじめ別の手段にて作成
しなければならない。 (2) 出力結果としての節点・要素の並び方が場合によっ
ては特殊なものになるため、本番の有限要素解析におい
て、入れ替えを行う必要が生じる。
り、特開平4-138575号公報の場合と同様に、有限要素デ
ータの並べ替えを行い、演算回数を減少させる最適な配
列順序の有限要素データを作成すること、解析対象物体
データの入力作業自体を簡便化すること、更には出力結
果において節点・要素の並びが見た目と大きくずれるこ
とがなく、その後の解析においてデータの取扱いが簡便
である有限要素データ作成装置を提供することを目的と
している。
素データ作成装置は、有限要素法による解析プログラム
の有限要素データの作成手段において、表示装置・入力
装置などを備え、対象物体の形状・座標値データと対象
物体を内包する仮想直方体の座標値データおよび３軸各
方向の分割数とを指定入力するデータ入力手段と、前記
データ入力手段により入力された仮想直方体を指定され
た分割数により分割し、その分割数の少ない順に節点・
要素番号付けを行い、不要部分を間引くことにより対象
物体の有限要素データを最適化するデータ最適化手段
と、を備えて構成されている。上記構成を備える結果、
本発明は、解析対象物体データの入力自体を簡便に行え
る手段を提供し、装置内部で自動的に節点情報を並べ換
えることにより要素を構成する節点の最大節点番号差を
小さくできるので、有限要素法を用いた解析プログラム
の計算時間の短縮およびコストの低減に有効となり、さ
らに出力結果において節点・要素の並びが見た目と大き
くずれることがないので、その後の解析においてデータ
の取扱いが簡便となる。
て詳細に説明する。図１は本発明の実施に使用する装置
のブロック図である。図２は本発明に係わる処理方法の
手順を示すフローチャートである。図１において符号１
はキーボード、マウスなどを備えた入力装置であり、座
標値などの入力情報を制御部２へ入力する。制御部２は
マイクロプロセッサ及びメモリを有し、メモリ上にロー
ドされている制御プログラムに従い、後述する有限要素
データの加工処理を行う。３はＣＲＴなどの表示装置で
あり、デ−タ入力作業時などに使用する。４はハードデ
ィスク、フロッピーディスクなどの蓄積装置であり、制
御部２による加工処理結果としての有限要素データを格
納するためのものである。５は印刷装置であり、同様に
加工処理結果としての有限要素データを印字出力するた
めのものである。
処理機能を有する論理的回路ブロックを想定して説明す
る。制御部２を構成するＲＡＭ等の記憶手段内には、デ
ータ入力処理手段２１、データ最適化処理手段２２、デ
ータ出力処理手段２３が格納されている。入力装置１に
より入力された物体の頂点座標値や分割数などの情報
は、データ入力処理手段２１において、各種テーブル・
バッファなどの適当な領域に保持される。データ最適化
処理手段２２では前記データ入力処理手段２１において
入力されたデータ等に基づき、有限要素データの最適化
処理を行う。そして最後にデータ出力処理手段２３は前
記データ最適化処理手段２２において最適化されたデー
タを、蓄積装置４や印刷装置５へ出力する処理を行う。
を図２のフローチャートに従い説明する。まず、データ
入力処理手段２１に対応する内部フェーズとして、 (1) 対象物体座標値入力処理 (2) 仮想直方体座標値入力処理 (3) 分割数入力処理 がある。次に、データ最適化処理手段２２に対応する内
部フェーズとして、 (4) 仮想直方体分割処理 (5) 「分割数小順」番号付け処理 (6) 「間引き」再番号付け処理 がある。最後に、データ出力処理手段２３に対応する内
部フェーズとして、 (7) 有限要素形式化処理 (8) データ出力処理 がある。
体的なサンプルデータを用いて以下に説明する。なお、
ここでは説明の簡便上、２次元平面上のデータを用い
る。仮想直方体も平面の長方形を用いて説明する。実際
の使用時には主として３次元の立体を対象とするが、そ
の場合でも基本的な動作は全く同じである。最初のデー
タ入力処理手段２１に対応する内部フェーズは、操作者
が装置の助けを一部借りつつ、装置に対して入力情報を
与える処理である。
体データの説明図である。まず操作者が、解析しようと
する対象物体モデル（図３（ａ））についてその頂点の
座標値などを、３次元ＣＡＤなどの要領で入力装置１
（Ｋ／Ｂ・マウスなど）を通じて入力することにより、
装置内に物体形状を把握・保持する（Ｓ１）。入力され
た座標値などの情報は，対象物体頂点座標値テーブル
（図３（ｂ））に保持する。同時に対象物体の実在範囲
についても、これを保持する。図の例では対象物体をい
くつかのブロックに分けて、各々の３軸方向の最大値と
最小値とを対象物体実在要素範囲テーブル（図３
（ｃ））に明記することでこれを実現している。
データの説明図である。操作者が、物体の凹部を埋めて
物体全体を包含するような直方体を仮想し、この仮想直
方体モデル（図４（ａ））の座標値を入力する（Ｓ
２）。あるいは装置が入力された対象物体の座標値の各
々の最大値と最小値から自動生成してもよい。図３(a)
の対象物体モデルと同様にこれらの値は、仮想直方体頂
点座標テーブル（図４（ｂ））に保持される。入力され
た仮想直方体の値が対象物体を十分に包含しない場合に
は、アラームを発して、操作者に対し再入力を促すよう
にする。
の分割数を指定し、これを入力する（Ｓ３）。入力され
た値は分割数保持領域（図５）に保持され、後ほど分割
処理の際に参照される。あるいは、この局面で分割数で
はなく、実際の分割面の情報を入力するようにしてもよ
い。後の有限要素解析の仕方によっては対象物体の分割
も、局所的に密であることが必要なこともあるので、そ
の場合は不当分分割が必須となるからである。
る内部フェーズとなる。これ以降の処理は、全て装置自
体による自動処理である。まず、これまで入力された情
報にしたがって、仮想直方体をサイの目切りに分割処理
を行う（Ｓ４）。このとき、もとの物体と仮想直方体と
の境界が分割後の各要素の境界に一致するように行う。
分割後の各要素・節点の情報についてはこれを後述する
内部の各々の格納用テーブルに保持する。分割された後
の物体のイメージを図６に示す。図に示すようにここで
の最大節点番号差は６である。
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向について分割数の少ない方向か
ら（これを「分割数小順」と称する）番号付けを行う
（Ｓ５）。分割され番号付けされた後の物体のイメージ
を図７（ａ）に示す。図に示すようにここでの最大節点
番号差は５である。同様に節点情報を図７（ｂ）、要素
情報を図８（ｃ）にそれぞれ示す。さて、分割したのは
仮想直方体なのであるから、当然もとの解析対象物体に
は含まれない要素・節点が含まれる。これらをそれぞれ
仮想要素・仮想節点と称す。これに対し、もとの対象物
体に含まれる要素・節点をそれぞれ実在要素・実在節点
と呼んで区別する。分割・番号付けされた各要素が仮想
・実在どちらであるかは、さきに作成した図３(c) の対
象物体実在要素範囲テーブルとの突き合わせにて判定す
る。勿論、範囲内と判定される要素が実在要素である。
各要素について、判定の結果を図８（ｃ）の要素情報の
仮実欄に付記しておく。
ブルの仮実欄を参照しての、不要部の削除（これを「間
引き」と称する）順送り方式にて再度番号付けを行う
（Ｓ６）。この「間引き」再番号付け処理に要する内部
テーブルを以下の手順で作成する。節点情報格納テーブ
ル（図９（ａ））には、前記図７(b) の節点情報の順番
で節点番号欄、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の座標値欄および、その各
節点番号に対応して実在要素から参照されているかどう
かを示す参照欄と、新節点番号欄とがある。節点番号
欄、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の座標値欄は前記図７(b) の値がその
まま登録される。その他の欄は空白もしくは０のままに
しておく。
は、前記図８（ｃ）の要素情報の順番で要素番号欄、要
素構成節点番号欄と、要素実体があるかどうかを示す仮
実欄および、要素構成新節点番号欄と、新要素番号欄と
がある。要素番号欄、要素構成節点番号欄、仮実欄は図
８(c) の値がそのまま登録される。その他の欄は空白も
しくは０のままにしておく。この「間引き」の処理を詳
細に解説すると以下のようになる。まず、図９(b)要素
情報格納テーブルの各要素について順番に仮実欄を見
る。これが実在属性を示していれば、対応する各要素構
成節点の節点情報格納テーブル（図９(a) ）の参照欄に
参照属性を書き込む。これを全要素構成節点について行
う。実在属性でなければこの処理はスキップする。この
作業を全要素について繰り返す。
各節点について順番に参照欄を見る。これが参照属性を
示していれば、対応する新節点番号を順に書き込んでい
く。参照属性でなければこの処理はスキップする。この
作業を全節点について繰り返す。次に、再び図９(b) の
要素情報格納テーブルの各要素について順番に仮実欄を
見る。これが実在属性を示していれば、対応する各要素
構成節点の節点情報格納テーブル（図９(a) ）を参照し
つつ、この新節点番号を要素構成新節点の欄に書き込
む。これを全要素構成節点について行ったのち、新要素
番号を該当欄に書き込む。実在属性でなければこの処理
はスキップする。この作業を全要素について繰り返す。
この動作を具体例を挙げて以下に説明する。図９(b) の
番号は実在属性なので、これの構成節点である節点
１，２，５，６の各々について図９(a)を参照し、新節
点番号１，２，５，６を得てこれらを図９(b) の要素構
成新節点番号欄に記入し、新要素番号を該当欄に記入
する。同様の処理を、要素、、・・・最後の要素
まで順次繰り返す。要素、、、、(12)は仮想属
性なので、上記の処理は一切行われずにスキップされる
ことになる。なお、使用文字制限の関係から明細書中の
(12)は、○で括った12を意味するものとする。一連の処
理が終了したとき、最終的な有限要素モデルのイメージ
は図１０のようになる。
る内部フェーズの処理を行う。有限要素形式化処理（Ｓ
７）は、前記「間引き」再番号付け処理で作成された節
点情報格納テーブル（図９(a) ）より新節点番号の順番
に、入力した座標値などの節点情報を、さらに要素情報
格納テーブル（図９(b) ）より新要素番号の順番に、要
素構成新節点番号などの要素情報を、解析条件などその
他の有限要素データとともに、この後使用するデータ形
式に合わせて変換する処理を行う。データ出力処理（Ｓ
８）は上記のようにして完成した有限要素形式データを
蓄積装置４若しくは印刷装置５に出力する処理を行う。
以上を完了した時点で、本装置の一通りの動作は完結す
ることになる。上述したとおり要素番号・節点番号の付
け替え処理の結果、図６の有限要素モデルは図１０に示
す有限要素モデルとなる。図６の有限要素モデルと図１
０の有限要素モデルとを比較すると、要素を構成する
節点の節点番号の差の最大は前者では６であるが、後者
では５となり差は小さくなっている。
解析対象物体データの入力自体を簡便に行える手段を提
供し、装置内部で自動的に節点情報を並べ換えることに
より要素を構成する節点に最大節点番号差を小さくでき
るので、有限要素法を用いた解析プログラムの計算時間
の短縮およびコストの低減に有効となり、さらに出力結
果において節点・要素の並びが見た目と大きくずれるこ
とがないので、その後の解析においてデータの取扱いが
簡便となる。
る。
ーチャートである。
れる対象物体データの説明図である。
仮想直方体データの説明図である。
の説明図である。
す説明図である。
の中間状態を示す説明図である。
態を示す説明図である。
で使用する情報格納テーブルの説明図である。
限要素モデルの説明図である。
置、５ 印刷装置、２１データ入力処理手段、２２ デ
ータ最適化処理手段、２３ データ出力処理手段、。
Claims (1)
- 【請求項１】 有限要素法による解析プログラムにおけ
る有限要素データの作成手段において、 対象物体の形状・座標値データと対象物体を内包する仮
想直方体の座標値データおよび３軸各方向の分割数とを
指定入力するデータ入力手段と、 前記データ入力手段により入力された仮想直方体を指定
された分割数により分割し、その分割数の少ない順に節
点・要素番号付けを行い、不要部分を間引くことにより
対象物体の有限要素データを最適化するデータ最適化手
段と、を具備することを特徴とする有限要素データ作成
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18646594A JP3502668B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 有限要素データ作成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18646594A JP3502668B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 有限要素データ作成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0830658A true JPH0830658A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3502668B2 JP3502668B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=16188951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18646594A Expired - Lifetime JP3502668B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 有限要素データ作成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3502668B2 (ja) |
-
1994
- 1994-07-15 JP JP18646594A patent/JP3502668B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3502668B2 (ja) | 2004-03-02 |
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