JPH0927048A - メッシュ生成方法および装置 - Google Patents

メッシュ生成方法および装置

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JPH0927048A
JPH0927048A JP7196206A JP19620695A JPH0927048A JP H0927048 A JPH0927048 A JP H0927048A JP 7196206 A JP7196206 A JP 7196206A JP 19620695 A JP19620695 A JP 19620695A JP H0927048 A JPH0927048 A JP H0927048A
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Atsushi Kawahara
敦志 川原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 解析者のメッシュ作成作業における負担を軽
減し、作業効率を向上させる。 【構成】 解析対象領域を分割して形成した複数のパー
トを形成し、前記複数のパートをメッシュに分割する有
限要素法解析用のメッシュ生成方法において、節点生成
部2により、隣接するパート境界上節点と前記パート内
部の格子状に配置されたパート内節点を生成し、要素生
成部3により、前記境界上と前記パート内節点またはパ
ート内節点のみにより三角形要素または四角形要素を作
成して粗な網目状メッシュを形成し、前記粗な網目状メ
ッシュの三角形要素または四角形要素を4分割して細分
化節点を生成し、前記細分化節点により小四角形要素か
らなる密な網目状メッシュを形成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、解析対象形状の有限要
素法解析などに使用するメッシュモデルの生成方法に関
し、とくに、例えばモータのロータなど材質の異なる部
材を組み合わせたモデルに適するメッシュ生成方法およ
び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、解析対象の形状データから有限要
素法解析に用いるメッシュデータを生成する技術とし
て、形状データによって表される形状モデルに対して形
状分割ルールを適用し、形状モデルを複数の四辺形また
は三辺形の領域(パート)に分割し、そのパート内を各
パートの境界線にメッシュサイズを与えてメッシュ分割
し、メッシュモデルを生成するものが開示されている
(例えば、特開平5−120385号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、パート内を各パートの境界線にメッシュサイズ
を与えてメッシュ分割し、メッシュモデルを生成すると
きに、解析解の精度を確保し、データ容量と演算時間の
節約を図るために、各パート毎にメッシュサイズを変え
てメッシュに粗密をつけて分割する。このとき、隣り合
うパートの境界上の節点の数と位置を整合させる必要が
あるが、対話形式などにより解析者がパート境界の整合
を取りながら各パートのメッシュサイズを入力してい
く。この解析者がメッシュサイズを入力するメッシュ作
成作業は、作業が複雑で作業効率の低下をもたらし、特
に、物理量の変化を考慮して複雑に粗密をつける必要の
ある部分においては、極めて多くの時間を要するという
問題があった。また、メッシュ形状は、解析精度の低下
を避けるために、歪みの少ないことが要求されるが、解
析者によってはメッシュ作成作業が複雑なためバラツキ
が生じ、メッシュモデルに歪みが生じることがあった。
本発明は、解析者のメッシュ作成作業における負担を軽
減し、作業効率を向上させると共に、歪みの少ない形状
のメッシュモデルが得られるメッシュ生成装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、解析対象領域を分割して複数のパートを
形成し、前記複数のパートをメッシュに分割する有限要
素法解析用のメッシュ生成方法において、隣接するパー
ト境界上節点および前記パート内部の格子状に配置され
たパート内節点を生成し、前記境界上節点と前記パート
内節点またはパート内節点のみにより三角形要素または
四角形要素を作成して粗な網目状メッシュを形成し、前
記粗な網目状メッシュの三角形要素または四角形要素を
4分割して細分化節点を生成し、前記細分化節点により
小四角形要素からなる密な網目状メッシュを形成する方
法である。また、解析対象領域を分割して複数のパート
を形成する手段と、前記分割されたパートを細分化して
メッシュに分割する手段とよりなる有限要素法解析用の
メッシュ生成装置において、隣接するパート境界上節点
を生成する手段と前記パート内部に格子状に配置された
パート内節点を生成する手段よりなる節点生成部と、前
記境界上節点と前記パート内節点またはパート内節点の
みにより四角形要素を作成する手段および前記パート境
界上節点とそれに近いパート内節点により三角形要素ま
たは四角形要素を作成する手段および前記三角形要素を
3分割して小四角形要素を作成する細分化節点と前記四
角形要素を4分割して小四角形要素を作成する細分化節
点とを生成して前記細分化節点により前記パート内部に
小四角形要素を形成する手段とよりなる要素生成部とを
備えたものである。また、前記小四角形要素の細分化節
点を再配置して前記小四角形要素の形状を修正する要素
形状修正部を備えたものである。
【0005】
【作用】上記手段により、パートのメッシュサイズ、座
標値あるいは材質などのデータに基づいて、パート境界
上およびパート内部の節点を生成するとともに、共通境
界の節点を整合し、その節点に基づいて要素生成部によ
り三角形要素と四角形要素を作成して粗な網目状メッシ
ュを形成する。次に、その三角形要素と四角形要素を更
に小四角形要素に分割して細分化節点を生成し、その細
分化節点によって小四角形要素を形成するとともに、更
に要素形状修正部で小四角形要素の形状を修正して密な
網目状メッシュを形成するので、自動的に精度の高いメ
ッシュを作成することができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図1は本発明の実施例を示すブロック図である。
図において、1はメッシュ生成装置で、節点生成部2、
要素(メッシュ)生成部3および要素形状修正部4から
構成されている。メッシュ生成装置1の入力は、形状入
力装置から得た解析対象の形状データと形状データに与
えるパートのメッシュサイズとを基にしてパート作成装
置にて作成されたパートのデータである。パートのデー
タは、四角形などの部分的な領域を示す座標値、メッシ
ュサイズおよび材質である。節点生成部2は、パート境
界上の節点を生成するパート境界上節点生成部21と、
パート内部に格子状に配列された節点を生成するパート
内節点生成部22とから構成されている。要素生成部3
は、パート内部の節点による四角形要素作成部31と、
パート境界上の節点とそれに近いパート内部の節点によ
る三角形・四角形要素作成部32と、要素の細分割によ
る小四角形要素への変換部33とから構成されている。
【0007】ここで、図2に示す解析対象領域の形状に
基づいて、メッシュを形成する方法を説明する。図2
は、二つの材質A,Bからなる3個のパート51、5
2、53からなり、各パートは外界との境界6をもち、
境界6は他のパートと関係がなく、輪郭を形成する輪郭
境界61と、隣り合うパートとの境界である共通境界6
2、63からなっている。すなわち、パート51とパー
ト52は隣り合うパートとの境界である共通境界62を
もち、パート52とパート53は共通境界63を持って
いる解析対象領域の形状の一例を示す。パート境界上節
点生成部21では、図3(a)、(b),(c)に示す
ように、輪郭境界61および共通境界62、63上の境
界上節点71を、例えば輪郭境界61の1辺を等分割す
るなどして粗い網目状に初期分割する。隣り合うパート
で共通境界上の節点71の数が異なる場合には、図4に
示すように、例えば両パートの共通境界上の節点数の平
均値を採用するか、多い方か少ない方のどちらかの節点
数を採用して、共通境界の線分を等分した位置に修正し
た節点を設け、共有化する。すなわち、パート51とパ
ート52の初期の共通境界62の節点の数は、それぞれ
3および6であるから、整合した後の共通境界62の節
点数は4となる。また、パート52とパート53の初期
の共通境界63の節点数は6と7であるから、整合した
後の共通境界63の節点数は6としている。パート内節
点作成部22は、図4に示すように、写像関数を用いて
パート51および52に四角形状の粗な網目状のメッシ
ュがパート内に形成されるパート内節点72を生成す
る。要素生成部3の四角形要素作成部31は、パート内
節点生成部22で生成したパート内部のパート内節点7
2を用いて、四角形要素81を作成する。また、三角形
・四角形要素作成部32では、パート境界上節点生成部
21で生成した境界上節点71と、その節点に近いパー
ト内節点72を用いて、粗網目状のメッシュを形成する
三角形要素82および四角形要素83を作成する。他の
パートについても同様にして四角形要素81、三角形要
素82および四角形要素83を作成し、粗な網目状のメ
ッシュを形成する。四角形要素への変換部33は、上記
のようにして作成した四角形要素81および四角形要素
83は4分割、三角形要素82は3分割する細分化節点
9を生成して、図5に示すように、細分化節点9により
四角形要素81、83および三角形要素82から小四角
形要素91に変換し、密な網目状メッシュを形成する。
【0008】以上により、パート51、52、53内に
小四角形要素91の密な網目状メッシュが生成されるこ
とになる。この後、全パートについて上記を繰り返せ
ば、解析領域全体の小四角形要素91よりなる密な網目
状メッシュが生成される。要素形状修正部4は、上記の
ように作成した小四角形要素91の形状を、例えばラプ
ラシアン法などの形状修正法を用い、極端に面積変化が
ないように歪みの大きい要素に関する節点71、72お
よび9を再配置して、図6に示すような密な網目状メッ
シュに修正する。ここで、パート51と52は、材質が
同じなので、共通境界62上の境界上節点71は、パー
ト51と52の内部にあればよく、この場合、共通境界
62上の境界上節点71は要素形状修正部4で歪んだ要
素の節点として認識され、境界上節点71とその近辺の
節点の隣り合う要素の面積が緩やかに変化するように移
動される。以上により、解析精度の良いメッシュが得ら
れ、完成したメッシュはメッシュ表示装置へ送られて表
示されたり、メッシュデータベースへ格納される。
【0009】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、パ
ートのメッシュサイズ、座標値あるいは材質などのデー
タを形状入力装置に格納しておき、そのデータをパート
作成装置を介してメッシュ生成装置に入力し、パート境
界上およびパート内部の節点を生成するとともに、共通
境界の節点を整合し、その節点に基づいて要素生成部に
より小四角形要素に分割し、更に要素形状修正部で要素
の形状を修正するようにしてあるので、自動的に精度の
高いメッシュを作成することができ、メッシュ作成時間
の大幅な削減、ひいては解析時間の短縮が可能となる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示すブロック図である。
【図2】 本発明の実施例の解析対象領域の形状を示す
平面図である。
【図3】 本発明の実施例の解析対象領域のパートを示
す平面図である。
【図4】 本発明の実施例の解析対象領域のパートを三
角形要素、四角形要素に分割した状態を示す平面図であ
る。
【図5】 本発明の実施例の解析対象領域のパートを小
四角形要素に分割した状態を示す平面図である。
【図6】 本発明の実施例の解析対象領域のパートの小
四角形要素を修正した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
1 メッシュ生成装置、2 節点生成部、21 パート
境界上節点生成部、22 パート内節点生成部、3 要
素生成部、31 四角形要素作成部、32 三角形・四
角形要素作成部、33 四角形要素への変換部、4 要
素形状修正部、51、52、53 パート、61 輪郭
境界、62、63 共通境界、71 境界上節点、72
パート内節点、81 四角形要素、82 三角形要
素、83四角形要素、91 小四角形要素

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 解析対象領域を分割して複数のパートを
    形成し、前記複数のパートをメッシュに分割する有限要
    素法解析用のメッシュ生成方法において、隣接するパー
    ト境界上節点および前記パート内部の格子状に配置され
    たパート内節点を生成し、前記境界上節点と前記パート
    内節点またはパート内節点のみにより三角形要素または
    四角形要素を作成して粗な網目状メッシュを形成し、前
    記粗な網目状メッシュの三角形要素または四角形要素を
    4分割して細分化節点を生成し、前記細分化節点により
    小四角形要素からなる密な網目状メッシュを形成するこ
    とを特徴とするメッシュ生成方法。
  2. 【請求項2】 解析対象領域を分割して複数のパートを
    形成する手段と、前記分割されたパートを細分化してメ
    ッシュに分割する手段とよりなる有限要素法解析用のメ
    ッシュ生成装置において、隣接するパート境界上節点を
    生成する手段と前記パート内部に格子状に配置されたパ
    ート内節点を生成する手段よりなる節点生成部と、前記
    境界上節点と前記パート内節点またはパート内節点のみ
    により四角形要素を作成する手段および前記パート境界
    上節点とそれに近いパート内節点により三角形要素また
    は四角形要素を作成する手段および前記三角形要素を3
    分割して小四角形要素を作成する細分化節点と前記四角
    形要素を4分割して小四角形要素を作成する細分化節点
    とを生成して前記細分化節点により前記パート内部に小
    四角形要素を形成する手段とよりなる要素生成部とを備
    えたことを特徴とするメッシュ生成装置。
  3. 【請求項3】 前記小四角形要素の細分化節点を再配置
    して前記小四角形要素の形状を修正する要素形状修正部
    を備えた請求項2記載のメッシュ生成装置。
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