JPH10111879A

JPH10111879A - Ｃａｄ／ｃａｅ装置、解析モデル生成方法

Info

Publication number: JPH10111879A
Application number: JP26432296A
Authority: JP
Inventors: Naoko Hata; 直子畑; Masaki Tsuruki; 昌樹鶴来; Ichiro Nishigaki; 一朗西垣; Takashi Yokohari; 孝志横張; Yoshitaka Ezawa; 良孝江澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑な形状の解析に於いても、操作性と効率
のよいＣＡＤ／ＣＡＥ装置を実現する。【解決手段】構成要素に与えることができる属性を予
め定義しておき、その属性に対応する処理内容を属性デ
ータ格納部１２５へ格納しておく。形状モデル生成時
に、ユーザが構成要素に属性入力すると、属性入力部１
０５はその属性を形状データ格納部１２１へ形状データ
とともに格納する。その後、当該構成要素の表示、要素
分割等の操作時に、属性処理部１０６は入力された属性
対応の処理内容を属性データ格納部１２５から読み出し
て実行することにより、当該構成要素の拡大／縮小表示
や細分化等の処理を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＣＡＤ／ＣＡＥ装置
とその解析モデル生成方法に係わり、特に複雑な形状や
構成を有した対象の解析に適したＣＡＤ／ＣＡＥ装置と
その解析モデル生成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＡＤ／ＣＡＥ装置に於ては、計算機で
構造物を解析するときに、ＣＡＤ上で解析対象となる形
状モデルから解析モデルが作成される。そのためまず、
解析対象となる形状を入力し、形状モデルを生成する
が、形状モデルは立体、殻、頂点、面、稜線、ループか
ら構成され、個々の情報を持っている。この６つの要素
は位相要素と呼ばれている。例えば二つの部品からなる
形状モデルがあるとする。二つの部品が面で接している
場合には、面と面との交線群が構成され、その交線群が
構成するループを外形線とする面を設定する。その面は
２つの部品の接合を表現する。このように形状モデルに
は、部品毎に形状操作が可能な境界条件情報を持ってい
て、各構成要素間には、接する、内部にある等の形状演
算で表せる関係を有している。

【０００３】このように従来より、形状操作はＣＡＤが
扱いやすいように、構造と情報量についての研究がなさ
れてきた。例えば、形状モデルの境界条件情報や構成に
ついては、「３次元ＣＡＤの基礎と応用」１９〜３６ペ
ージ（鳥谷浩志・千代倉弘明編著共立出版株式会社
１９９１年）に記載されている。また、表示、形状モデ
ルの要素分割、及び形状変更に伴う諸問題とその従来の
対策は以下のようである。

【０００４】（１）表示各モデルに対して、解析条件を作成しなければならない
構成要素を指定し、解析条件の入力を行っていた。この
ときに、複合構成要素で各モデルの大きさが極端に違う
場合及び極端に違う長さの稜線を持つ場合、選択しにく
い、境界条件が入力しにくいなどという問題がある。こ
の極端に大きさの違う場合における問題とは、例えば１
４インチのディスプレイにおいて形状を表示する際に、
ある辺を１０センチの長さで表示しているとき、別の一
辺がその辺の１００分の１の長さであった場合には、表
示上では点としか見えず、マウスなどの形状を選択する
手段において、その辺はピック出来ない。この問題の解
決法の一例として、ＳＤＲＣ社の「Ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ
Ｉ−ＤＥＡＳＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭＳ１．２
（日本語版）」マニュアル（株式会社電通国際情報サー
ビス）に記載されているように、ユーザが小さい構成要
素を拡大表示して対応するか、もしくはモデルを変更す
る方法を採っていた。

【０００５】（２）要素分割世の中のニーズに伴い高機能化による複雑な構造物の設
計及び製品の信頼性向上が求められていて、製品の設計
時には高精度な解析が必要となっている。一般に解析は
要素分割モデルの要素数が多ければ多いほど精度の良い
解析結果を得られることが分かっているが、一方要素数
が多くなればなるほど解析時間は長くなる。そのため、
現状のマシンを使用する場合、メモリ不足や膨大な計算
時間を必要とすることは、設計者にとって大きな問題で
ある。

【０００６】従来よりこれらの問題に関して、様々な解
決方法の研究がなされている。その研究の一つに、少な
いメモリで、短時間に行える高精度解析としてズーミン
グ解析がある。これはまず、解析対象の形状全体（全体
モデル）の解析を短時間で終了するよう粗い要素分割で
解析（全体解析）する。次に注目する部分のモデル（部
分モデル）を作成して、その境界面に全体解析の結果を
マッピングする。そしてその部分モデルをより細かく要
素分割して解析（部分解析）を行う方法である。

【０００７】このズーミング解析は、ユーザが全体モデ
ル作成から部分解析結果評価までを一貫して行う作業で
あるが、その全体解析に関して、次のような問題があっ
た。自動要素分割の場合、ユーザは形状モデルに要素サ
イズを指定する。この要素サイズとはユーザが形状モデ
ルに対し、一つの要素をどれくらいの大きさにするか指
定するために入力する長さである。全体モデルだけなら
ば要素サイズを１０にするところを、複数の構成要素群
から成っており、一辺の長さが１の長さを有する構成要
素があった場合、自動要素分割においては、その構成要
素の影響により、その構成要素を要素サイズ１で要素分
割を行う。このことにより、要素数が増え、時間がかか
り、さらに、歪んだ要素が生成される。四面体の場合、
その四頂点を含む球が一つ決まるが、体積を一定とした
場合、四つの辺の長さに差がある程、球の半径は大きく
なる。この長さの差が大きい要素のことを歪んだ要素と
する。四面体要素の場合、正四面体に近いほど解析精度
が向上する事が分かっており、歪んだ要素は解析精度の
上で、厄介な問題である。

【０００８】また、複数の構成要素からなり、その構成
要素群に体積の極端に違う構成要素がある形状モデルの
場合、ユーザの指定した要素サイズより大きな構成要素
はその要素サイズに従うが、小さい方の構成要素は当該
構成要素の最短の辺に合わせて要素分割を行うため、小
さい構成要素近傍では歪んだ四面体が出来る。このよう
な要素分割が全体解析で行われた場合、これは部分モデ
ルにマッピングする物理量として適当ではないことがあ
った。また全体モデルを小さい構成要素の最小の辺に合
わせて要素分割を行うのは、部分モデルの解析時に行え
ばよい問題であって、本来のズーミング解析の意図する
ものではない。なお、ズーミング解析方法を用いた市販
システムとしては Swanson Analysis Systems.Inc の
ANSYS がある。また自動要素分割について、市販システ
ムのＳＤＲＣ社のＩ−ＤＥＡＳ（前掲文献参照）がこれ
を用いている。

【０００９】また高精度解析方法としてアダプティブ解
析方法がある。この方法による構造解析はまず、解析対
象の形状を要素分割するが、そのときにユーザが注目す
る部分を細分することによって、分割に粗密分布を付け
る。これにより、精度良く解析したい部分に細かい要素
分割を施し、解析精度向上を図る。ユーザが粗密を付け
たい場所が分からないとき、解析対象を均一要素で分割
して、解析し、その解析結果に基づいて、再度要素分割
を行い、粗密付けを行う。このときは要素分割を繰り返
しを行うため、時間がかかる。

【００１０】このアダプティブ解析方法については、市
販システムでは Swanson AnalysisSystems.Inc の ANSY
S があり、マニュアルなどにその詳細が記載されてい
る。また要素分割時における粗密付け及び形状特性に関
する記述は、三好俊郎「自動要素分割を用いた構造設計
ステアリングシステムの開発」日本機会学会No.9,20-9
2,第５回計算力学講演会講演論文集や、酒井高行「３次
元構造物の六面体要素による自動要素分割」日本機会学
会 No.910-79, 第４回計算力学講演会講演論文集の中
に記載されている。これは断面法という自動要素分割方
法を用いてモデルの自動要素分割を行う際に、穴という
形状特性を入力することにより、その穴という形状特性
を持った形状に対して、穴の周辺部を細分する方法を提
案している。なお、形状特性に関しては、日本経済新聞
社から発行されている日経ＣＧの１９９１年９月号に３
次元ＣＡＤの中に記載されている。

【００１１】つぎに接触要素の生成について記載する。
まず高精度解析を行うための要素の一つである接触要素
とは、接触問題を解析するときに生成する要素である。
接触解析を用いることにより精度の良い解析結果や形状
特性に即した解析結果を得ることが出来るが、接触部分
の要素分割が解析精度に大きく関係するため、不慣れな
ユーザや解析対象に詳しくないユーザには設定できず、
熟練者が行う作業であり、煩わしく、注意を払わなけれ
ばならない作業である。この接触解析及び接触要素につ
いては、ADINA のユーザーズマニュアルに記載されてい
る。

【００１２】（３）形状変更一つの製品に対して、一度モデルを作れば、その形状を
全て変更することは殆どなく、ある箇所の形状を変更し
たり、構成要素を変えて、解析を行うことが多い。その
ため、そのモデルの形状を何度も利用している。しかし
形状変更を行う度にユーザは属性入力や要素分割をやり
直していた。複数の構成要素から成るモデルで薄い構成
要素がある場合には、形状変更や構成要素変更があるた
びに、拡大表示を行っていた。また要素分割をやり直す
と、形状変更された構成要素の影響により、変更の無か
った構成要素が、以前の要素分割数と変わって解析比較
の対象にならないことがあった。これらモデル作成の技
術及び形状属性入力に関してはＳＤＲＣ社のＩ−ＤＥＡ
Ｓのマニュアル（前掲）に詳細が示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】解析対象となる形状モ
デルから、解析モデルを作成するときに、ユーザが形状
モデルを入力し、その形状モデルを構成する要素のある
構成要素に対して解析条件を入力する場合、従来技術
（１）表示のところで記載したように、全体形状モデル
の最も長い辺を有する該構成要素の一辺の１００分の１
であるような小さい構成要素が存在する場合、その小さ
い構成要素は画面上では点表示、線表示もしくは表示さ
れない。このため、小さい構成要素を選択できない、解
析条件が入力できない、そのため解析が行えないという
ユーザからの不満があった。そのため、ユーザは表示手
段を操作して拡大表示を行ったり、要素分割ができるよ
うな形状になおしたり、要素を細分していた。このこと
は試行錯誤的で、経験を必要とする作業で、初心者にと
っては扱うのが困難であった。また形状変更において
は、属性再入力の煩わしさがあった。

【００１４】本発明の目的は、解析対象が複数の構成要
素群からなる場合であっても、拡大表示、要素分割、及
び形状変更を容易に行えるＣＡＤ／ＣＡＥ装置とその解
析モデル生成方法を提供するにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、入力手段から入力されるた解
析対象の形状、構成材料に関するデータ、及び解析条件
から形状モデルを生成するための形状入力手段と、該手
段により生成された形状モデルを有限要素に分割して有
限要素モデルを生成するための有限要素モデル生成手段
と、該手段により生成された有限要素モデルを解析する
ための解析手段と、該手段の解析結果を表示手段に表示
するための表示データを生成する解析結果表示手段と、
を備えたＣＡＤ／ＣＡＥ装置であって、前記形状モデル
を構成する構成要素の各々に対して、当該構成要素の解
析上の特徴を表すところの予め定められた属性をユーザ
が必要に応じて入力するための属性入力手段と、前記属
性の各々に対して実行すべき処理内容を格納した属性記
憶手段と、前記構成要素に前記属性が入力されていると
き、その入力されている属性に対する処理内容を前記属
性記憶手段から取り出してその処理を実行するための属
性処理手段とを設けたことを特徴とするＣＡＤ／ＣＡＥ
装置を提供する。

【００１６】また、本発明は、入力された形状モデルか
ら有限要素法による解析を行うための解析モデルを生成
する解析モデル生成方法であって、形状モデルを構成す
る構成要素に付与することのできる属性と、当該属性に
対応した処理内容とを予め定めて属性記憶手段に記憶す
るとともに、属性を付与された構成要素に対する操作が
行われるときには、前記付与された属性に対応する処理
内容を前記属性記憶手段より読み出して実行するように
したことを特徴とする解析モデル生成方法を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明になる
ＣＡＤ／ＣＡＥ装置の構成例を示すブロック図で、形状
や解析条件を入力して、有限要素モデルを自動生成し、
そのモデルを解析する解析プリプロセッサ１０、ユーザ
とのマンマシンインターフェースとして形状、データ、
コマンド等の入力や、入力した形状、解析結果等の表示
・出力を行う入出力手段１１、及び各種データを格納す
るデータベース１２からなっている。

【００１８】解析プロセッサ１０には、形状入力部１０
１、有限要素モデル自動生成部１０２、解析処理部１０
３、及び解析結果表示部１０４の他に、本発明の特徴と
する属性入力部１０５及び属性処理部１０６が用意され
ている。またデータベース１２も、形状データ格納部１
２１、材料データ格納部１２２、有限要素データ格納
部１２３、及び解析結果データ格納部１２４の他に、入
力された属性に対応して上記属性処理部で行う処理の内
容を格納した属性データ格納部１２５が設けられてい
る。なお解析プロセッサ１０の形状入力部１０１は、幾
何データ入力部１０１１、材料データ入力部１０１２、
及び解析条件入力部１０１３からなっている。

【００１９】上記の構成に於て、入出力手段１１から解
析対象の形状が入力されると、解析プロセッサ１０内の
幾何データ入力部１０１１で幾何データが生成され、形
状データ格納部１２１に格納される。次に入出力手段を
用いて形状モデルの構成要素に対してそれぞれ解析に必
要な材質を表す定数、例えば粘弾性等の材料定数が入力
されると、材料データ入力部１０１２により材料データ
が生成され、材料データ格納部１２２に格納される。さ
らに解析に必要とされる解析条件が入出力手段１１から
入力されると、解析条件入力部１０１３により解析条件
データが生成され、形状データ格納部１２１に格納され
る。

【００２０】本発明の特徴とする属性に関しても、形状
モデルの構成要素に対する属性が入出力手段１１から入
力されると、属性入力部１０６を介して形状データ格納
部１２１に格納される。ここで属性というのは、有限要
素解析の中で行われる「表示」「要素分割」等の操作を
行うときに、操作対象である構成要素が他に比べて特に
「小さい」とか、「薄い」ために特に一層に要素分割す
る必要がある、等々の操作上で特別な扱いを要するよう
な性質を表すものである。属性データ格納部１２５に
は、上記のような属性ごとに対応した処理内容が、例え
ば「小さい」という属性を与えられた構成要素の「表
示」という操作を行うときには「その構成要素を拡大し
て表示する」という処理内容が予め格納されており、属
性処理部１０６はこの処理内容をよみ出してそれが実行
されるように各部の制御を行う。

【００２１】有限要素モデル自動生成部１０２では、与
えられた形状モデルに対して要素分割を行い、ここで作
られた有限要素モデルのデータは有限要素データ格納部
に格納される。解析処理部１０３は、有限要素データ格
納部１２３の有限要素モデルデータを用いて構造解析を
行い、この解析結果は解析結果データ格納部１２４に格
納される。この解析結果データは、解析結果表示部１０
４の表示処理により入出力手段１１に表示される。

【００２２】次に、図１のデータベース１２の、とくに
本発明に関わる部分のデータ構造について説明する。図
２は、形状データ格納部１２１のデータ構造を示してお
り、ツリー構造となっている。ツリーの最上位は幾何デ
ータ入力部１０１１から入力された解析対象の「形状モ
デル」であり、その下にユーザ入力に従って有限要素モ
デル自動生成部１０２により生成された「構成要素
１」、「構成要素２」・・・がある。この各構成要素の
各々は「幾何データ」「材料」「解析条件」及び「属
性」をその下位に有しており、この内「幾何データ」は
その構成要素の座標値、曲面／直線等の形態等の幾何学
的な形状、位置等を表すデータである。また「材料」は
その構成要素を形成する材料の名称、あるいはそれを識
別するための番号（この名称／番号に対応する材質他の
データが材料データ格納部１２３に格納されている）、
「解析条件」は拘束、荷重、接触など他構成要素や外部
との接続条件を表すもので、これらはいづれも従来の技
術と同じでよい。

【００２３】図２の「属性」は、前記したような構成要
素の、解析時等に特別な処理を必要とする性質、例えば
「小さい」「薄い」等々の性質（これを「属性」と呼ん
でいる）である。一方、この「属性」に対応した処理内
容が属性データ格納部１２５に格納されているが、その
データ構造の例を図３に示す。このデータもツリー構造
で、ルートの属性データのもとに、有限要素解析に於け
る各種の操作がある。この操作は、解析の過程で表示、
要素分割等々の処理を行うときに、その該当する操作が
対応づけられる。各操作の下には、前記した形状データ
格納部１２１に入力・格納することができる「属性」が
あり、そしてさらにその各「属性」の下にその属性に対
応した処理内容が与えられている。この属性データは予
め作成され、格納されているもので、実際の有限要素解
析がはじめられると、その解析の過程で、ある属性、例
えば「小さい」が入力された構成要素に対してある操
作、例えば「表示」が行われるとき、属性処理部１０６
は属性データ格納部１２５の操作＝「表示」の下の属性
＝「小さい」に対応する「近傍を選択したときに拡大表
示」を処理内容として読み出し、そのような拡大表示が
行われるように各部を制御する。

【００２４】以上に示したように、本発明のＣＡＤ／Ｃ
ＡＥ装置では、特別に対応する必要のある構成要素に対
して、その対応を必要とする属性を入力するだけで自動
的に対応した処理が行えるので、ユーザの負担が大幅に
軽減でき、解析の効率を向上できる。以下、上記した本
発明のＣＡＤ／ＣＡＥ装置の属性処理部１０６による処
理の実施例を説明する。

【００２５】

【実施例】

（１）「表示」操作の例１図４はこの操作に関連する処理のフローチャートで、ま
ずステップ４０１に於て、図１の形状入出力手段１１を
用いて、幾何データや解析条件などが入力され、図５
（Ａ）のような形状モデルが生成されたとする。この形
状モデルは３つの構成要素５０１、５０２、５０３から
成っていて、ユーザは構成要素５０３は構成要素５０１
に対して「薄い」と判断し、これを入力するために図示
しないメインメニューで属性入力を選択し、図５に示す
属性入力メニュー５０４を表示して、この中から「薄
い」を選択する（ステップ４０２）。これにより「薄
い」という属性が構成要素５０３に与えられ、形状デー
タ格納部１２１へ記憶される。次に例えばマウス１１１
を用いて「薄い」という属性を与えた構成要素５０３の
近傍をポイントすると（ステップ４０３）、属性処理部
１０６が「表示」操作の「薄い」属性の処理内容である
「近傍を選択したときに拡大表示」（図３）を属性デー
タ格納部１２５から取り出し、この処理を実行する。こ
うして図６に示したように構成要素５０３が拡大表示さ
れ、形状モデル全体は右上のような小ウインドウに表示
される（ステップ４０４）。このように、簡単な入力・
ポイント操作を行うだけでユーザは薄い構成要素５０３
を拡大してその詳細を見易いように表示することができ
る。

【００２６】（２）「要素分割」操作の例１図７はこの操作に関連する処理のフローチャートで、図
４と同様に形状モデル生成（ステップ７０１）と属性入
力が行われる（ステップ７０２）。ここでは図８のよう
に、構成要素８０１とそれに対して小さい構成要素８０
２からなる形状モデルが生成され、構成要素８０２に
「小さい」という属性が入力されて形状データ格納部１
２１へ格納されたとする。ここでユーザがズーミング解
析を行うように入出力手段１１を操作すると（ステップ
７０３）、属性処理部１０６は「要素分割」操作の「小
さい」属性の処理内容である「無視して要素分割」（図
３）を属性データ格納部１２５から取り出し、この処理
を実行する。図９は、この段階での要素分割の様子を示
している。これは、ズーミング解析では、最初に小さい
構成要素を無視して大まかな要素分割を行い、その解析
結果から更に注目する部分を細かく分割した詳細解析を
行うので、その最初の大まかな解析では小さい要素を無
視してよく、「小さい」という属性を与えるだけで少な
くとも最初の解析では無視する処理が行え、ユーザ操作
を簡単化できる。

【００２７】（３）「要素分割」操作の例２図１０はこの操作に関連する処理のフローチャートで、
図４と同様に形状モデル生成（ステップ１００１）と属
性入力が行われる（ステップ１００２）。ここでは図１
１のように、構成要素１１０１とそれに対して薄い構成
要素１１０２から成る形状モデルが生成され、構成要素
１１０２に「薄い」という属性が入力されて形状データ
格納部１２１へ格納されたとする。こうして要素分割操
作が開始されると、属性処理部１０６は「要素分割」操
作の「薄い」属性の処理内容である「一層に要素分割」
（図３）を属性データ格納部１２５から取り出し、この
処理を実行する（ステップ１００３）。即ち構成要素１
１０２を一層に分割するように有限要素モデル自動生成
部１０２を制御する。こうして図１２に示したように、
薄い構成要素１１０２が自動的に一層に分割された要素
分割が行われる。

【００２８】（４）「要素分割」操作の例３図１３はこの操作に関連する処理のフローチャートで、
図４と同様に形状モデル生成（ステップ１３０１）と属
性入力が行われる（ステップ１３０２）。ここでは図１
４のように、３つの構成要素１４０１、１４０２、１４
０３から成る形状モデルが生成され、図５の場合と同様
にして構成要素１４０２に対して「注目」という属性が
入力され、形状データ格納部１２１へ格納されたとす
る。これにより属性処理部１０６は属性データ格納部１
２５から対応する処理内容を取り出し（図３では省
略）、まず属性「注目」を与えられた構成要素１４０２
を図１５のように拡大表示し、解析条件入力のためのサ
ブメニュー１４０４を開く（ステップ１３０３）。これ
に対してユーザが「拘束」「荷重」等の解析条件を入力
すると（ステップ１３０４）、続いて属性処理部１０６
は「注目」している構成要素１４０２が細かく分割され
るように有限要素モデル自動生成部１０２を制御するこ
とで、図１６に示したような要素分割が行われ（ステッ
プ１３０５）、その結果がチェックのために表示される
（ステップ１３０６）。

【００２９】（５）「要素分割」操作の例４図１７はこの操作に関連する処理のフローチャートで、
図４と同様に形状モデル生成（ステップ１７０１）と属
性入力が行われる（ステップ１７０２）。ここでは２つ
の構成要素１８０１、１８０２が生成され、この２つの
構成要素に「接触」という属性を与えたとする。そうす
ると属性処理部１０６は「要素分割」操作の「接触」属
性の処理内容である「接触部に接触要素生成」を読み出
し（図３）、図１８のように接触条件入力のためのサブ
メニュー１８０３を表示する。これによりユーザが摩擦
係数、距離等の接触条件を入力すると（ステップ１７０
３）、図１９に示したように２つの構成要素１８０１、
１８０２の間に接触要素１８０４を生成し、入出力手段
１１に表示する（ステップ１７０４）。ここで接触要素
１８０４には、表示色、その大きさ、ハッチの種類、あ
るいは数値の付加等により接触条件が表示できるように
しておくと便利である。

【００３０】（６）「表示」操作の例２以下の２つの実施例は、一度与えられた属性が、形状モ
デル変更等の後でも保持される。いわば属性保存の例で
ある。図２０はこの操作に関連する処理のフローチャー
トで、図４と同様に形状モデル生成（ステップ２００
１）と属性入力が行われる（ステップ２００２）。ここ
では図２１に示したように、２つの構成要素２１０１、
２１０２が生成され、構成要素２１０２には「注目」と
いう属性が与えられたとする。但し構成要素２１０２は
正方形とする。ここでユーザが解析条件を入力すると
（ステップ２００３）、有限要素モデル自動生成部１０
２及び解析処理部１０３により解析が行われて（ステッ
プ２００４）、解析結果表示部１０４によりその解析結
果が入出力手段１１に表示される（ステップ２００
５）。この解析結果を見てユーザが満足である旨の操作
をすれば終了するが、不満である旨を入力し、構成要素
２１０２の近傍を矢印２１０３のようにポイントすると
（ステップ２００６）、先に「注目」という属性を与え
た構成要素２１０２の属性が解析の後にも保持されてい
て、さらにこの構成要素が上記のようにポイントされた
ことにより、属性処理部１０６がこの構成要素２１０２
を拡大表示する（ステップ２００７）。そこでこの拡大
表示された画面上の構成要素２１０２をユーザが変形操
作し、例えば図２２のように横長の長方形２１０２のよ
うに形状モデル変更を行い（ステップ２００８）、再び
ステップ２００３の解析条件入力以下の解析を繰り返
す。このように、形状モデルの変更を行って解析を繰り
返すときに、その形状変更したい構成要素に予め「注
目」という属性を入力しておけば、形状変更のための表
示が容易になる。

【００３１】（７）「要素分割」操作の例５図２３はこの操作に関連する処理のフローチャートで、
図４と同様に形状モデル生成（ステップ２３０１）と属
性入力が行われる（ステップ２３０２）。この例では図
２４に示したように、２つの構成要素２４０１、２４０
２が生成され、サブメニュー２４０３を用いて構成要素
２４０２には「薄い」という属性が与えられたとする。
そうすると属性処理部１０６が「要素分割」操作の「薄
い」属性の処理内容である「一層に要素分割」（図３）
を属性データ格納部１２５から取り出し、実行する。即
ち、その処理が実行されるように有限要素モデル自動生
成部の動作を制御する（ステップ２３０３）。図２５は
この要素分割の例を示しており、「薄い」構成要素２４
０２は一層に分割されている。こうして解析が実行され
ると（ステップ２３０４）、その結果が入出力手段１１
に表示され（ステップ２３０５）、それを見てユーザが
不十分と判断したとする（ステップ２３０６で”n
o”）。このときユーザが形状入力部１０１により形状
モデルを図２６のように変更した、即ち構成要素２４０
１を同図の構成要素２６０１のように変形すると、構成
要素２４０２の属性がそのまま保持されてステップ２３
０３以下へと戻る。従ってここで再び要素分割が図２７
に示したように実行され解析される。このように、構成
要素２４０２に「薄い」という属性が保持されることに
より、要素分割操作のときには、この構成要素はユーザ
がそのつど指示しなくても、自動的に一層に分割され、
操作性が向上する。

【００３２】（８）「要素分割」操作の例６図２８はこの操作に関連する処理のフローチャートで、
図４と同様に形状モデル生成（ステップ２８０１）と属
性入力が行われる（ステップ２８０２）。この例では、
図２９に示したように２つの構成要素２９０１、２９０
２が生成され、構成要素２９０２に「重要」という属性
がサブメニュー２９０３を用いて与えられたとする。そ
うすると属性処理部１０６は、「要素分割」操作の「重
要」属性の処理内容である「ユーザ指定分割サイズより
も小さく分割」（図３では省略）を取り出し、有限要素
モデル自動生成部１０２を制御して構成要素２９０２が
より小さく分割されるようにする。図３０はこの分割結
果の表示例であり、簡単な操作で部分的に小さい分割を
行うことができる。

【００３３】（９）「要素分割」操作の例７図３１はこの操作に関連する処理のフローチャートで、
図４と同様に形状モデル生成（ステップ３１０１）と属
性入力が行われる（ステップ３１０２）。この例では図
３２に示したように、３つの構成要素３２０１、３２０
２、３２０３が生成され、サブメニュー３２０４を用い
て各構成要素に重要度が与えられたとする。但し図３２
は構成要素３２０１に重要度２が与えられるときのメニ
ューであって、同様に構成要素３２０２には重要度１、
構成要素３２０２には重要度３が与えられたものとす
る。そうすると属性処理部１０６はこの重要度に応じた
サイズで各構成要素が分割されるように有限要素モデル
自動生成部１０２を制御し（ステップ３１０３）、その
分割結果は図３３のようになる。即ち構成要素２３０２
が重要度１であるので一番小さく分割されている。この
ように、重要度を各構成要素に指定するだけで所要サイ
ズの要素分割を容易に行うことができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、形状モデルの表示、要
素分割、及び形状変更の操作を、構成要素に属性を与え
かつそれを保持することで容易に行え、操作性及び処理
効率の大幅な向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるＣＡＤ／ＣＡＥ装置の構成例を示
すブロック図である。

【図２】形状データ格納部のデータ構造の説明図であ
る。

【図３】属性データ格納部のデータ構造の説明図であ
る。

【図４】表示操作の第１の実施例を示すフローチャート
である。

【図５】図４の処理で生成された形状モデルと属性入力
画面を示す図である。

【図６】図５の薄い構成要素が拡大表示された画面を示
す図である。

【図７】要素分割操作の第１の実施例を示すフローチャ
ートである。

【図８】図７の処理で生成された形状モデルを示す図で
ある。

【図９】図８の小さい構成要素を無視した要素分割の例
を示す図である。

【図１０】要素分割操作の第２の実施例を示すフローチ
ャートである。

【図１１】図１０の処理で生成された形状モデルを示す
図である。

【図１２】図１１の薄い構成要素が一層に分割された結
果を示す図である。

【図１３】要素分割操作の第３の実施例を示すフローチ
ャートである。

【図１４】図１３の処理で生成された形状モデルと属性
入力画面を示す図である。

【図１５】図１４の構成要素１４０２に解析条件を入力
する画面を示す図である。

【図１６】図１４の構成要素１４０２がより細かく分割
された結果を示す図である。

【図１７】要素分割操作の第４の実施例を示すフローチ
ャートである。

【図１８】図１７の処理で生成された形状モデルと属性
入力画面を示す図である。

【図１９】図１８の形状モデルに接触要素が生成された
結果を示す図である。

【図２０】表示操作の第２の実施例を示すフローチャー
トである。

【図２１】図２０の処理で生成された形状モデルを示す
図である。

【図２２】拡大表示された構成要素を形状変更した例を
示す図である。

【図２３】要素分割操作の第５の実施例を示すフローチ
ャートである。

【図２４】図２３の処理で生成された形状モデルと属性
入力画面を示す図である。

【図２５】図２４の薄い構成要素が一層に分割された結
果を示す図である。

【図２６】図２４の形状モデルの変更例を示す図であ
る。

【図２７】図２６の変更後のモデルを分割した結果を示
す図である。

【図２８】要素分割操作の第６の実施例を示すフローチ
ャートである。

【図２９】図２８の処理で生成された形状モデルと属性
入力画面を示す図である。

【図３０】図２９の重要な構成要素が小さく分割された
結果を示す図である。

【図３１】要素分割操作の第７の実施例を示すフローチ
ャートである。

【図３２】図３１の処理で生成された形状モデルと属性
入力画面を示す図である。

【図３３】図３２の各構成要素の重要度に応じた分割結
果を示す図である。

【符号の説明】

１０１形状入力部１０２有限要素モデル自動生成部１０３解析処理部１０４解析結果表示部１０５属性入力部１０６属性処理部１２１形状データ格納部１２５属性データ格納部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横張孝志茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者江澤良孝茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力手段から入力されるた解析対象の形
状、構成材料に関するデータ、及び解析条件から形状モ
デルを生成するための形状入力手段と、該手段により生成された形状モデルを有限要素に分割し
て有限要素モデルを生成するための有限要素モデル生成
手段と、該手段により生成された有限要素モデルを解析するため
の解析手段と、該手段の解析結果を表示手段に表示するための表示デー
タを生成する解析結果表示手段と、を備えたＣＡＤ／ＣＡＥ装置であって、前記形状モデルを構成する構成要素の各々に対して、当
該構成要素の解析上の特徴を表すところの予め定められ
た属性をユーザが必要に応じて入力するための属性入力
手段と、前記属性の各々に対して実行すべき処理内容を格納した
属性記憶手段と、前記構成要素に前記属性が入力されているとき、その入
力されている属性に対する処理内容を前記属性記憶手段
から取り出してその処理を実行するための属性処理手段
とを設けたことを特徴とするＣＡＤ／ＣＡＥ装置。
【請求項２】前記属性入力手段は、前記予め定められ
た属性を一覧表示して選択入力を行う機構を備えたこと
を特徴とする請求項１記載のＣＡＤ／ＣＡＥ装置。
【請求項３】前記入力手段により構成要素に入力され
た属性は、形状モデルの修正・変更が行われた後にも該
当する操作時に前記属性処理部による処理対象として保
持されることを特徴とする請求項１記載のＣＡＤ／ＣＡ
Ｅ装置。
【請求項４】前記属性は、解析の過程で行われる操作
毎に定められていることを特徴とする請求項１記載のＣ
ＡＤ／ＣＡＥ装置。
【請求項５】前記操作は、解析の過程で行われる表示
及び要素分割の少なくとも一方を含むことを特徴とする
請求項４記載のＣＡＤ／ＣＡＥ装置。
【請求項６】前記操作として表示が含まれている場合
に、その表示操作に対する属性として「小さい」「大き
い」「薄い」の少なくとも１つが含まれており、かつ
「小さい」属性に対しては「近傍を選択したときに拡大
表示」という処理内容が、「大きい」属性に対しては
「別の構成要素を選択したときに縮小表示」という処理
内容が、「薄い」属性に対しては「近傍を選択したとき
に拡大表示」という処理内容が前記属性記憶手段に格納
されていることを特徴とする請求項５記載のＣＡＤ／Ｃ
ＡＥ装置。
【請求項７】前記操作として要素分割が含まれている
場合に、その要素分割操作に対する属性として「小さ
い」「薄い」「接触」の少なくとも１つが含まれてお
り、かつ「小さい」属性に対しては「無視して要素分
割」という処理内容が、「薄い」属性に対しては「一層
に要素分割」という処理内容が、「接触」属性に対して
は「接触部に接触要素生成」という処理内容が前記属性
記憶手段に格納されていることを特徴とする請求項５記
載のＣＡＤ／ＣＡＥ装置。
【請求項８】入力された形状モデルから有限要素法に
よる解析を行うための解析モデルを生成する解析モデル
生成方法であって、形状モデルを構成する構成要素に付与することのできる
属性と、当該属性に対応した処理内容とを予め定めて属
性記憶手段に記憶するとともに、属性を付与された構成要素に対する操作が行われるとき
には、前記付与された属性に対応する処理内容を前記属
性記憶手段より読み出して実行するようにしたことを特
徴とする解析モデル生成方法。
【請求項９】前記操作が当該構成要素の表示である場
合に、その表示操作に対する属性として「小さい」「大
きい」「薄い」の少なくとも１つが含まれており、かつ
「小さい」属性に対しては「近傍を選択したときに拡大
表示」という処理内容が、「大きい」属性に対しては
「別の構成要素を選択したときに縮小表示」という処理
内容が、「薄い」属性に対しては「近傍を選択したとき
に拡大表示」という処理内容が前記属性記憶手段に格納
されていることを特徴とする請求項８記載の解析モデル
生成方法。
【請求項１０】前記操作が当該構成要素に対する要素
分割である場合に、その要素分割操作に対する属性とし
て「小さい」「薄い」「接触」の少なくとも１つが含ま
れており、かつ「小さい」属性に対しては「無視して要
素分割」という処理内容が、「薄い」属性に対しては
「一層に要素分割」という処理内容が、「接触」属性に
対しては「接触部に接触要素生成」という処理内容が前
記属性記憶手段に格納されていることを特徴とする請求
項８記載の解析モデル生成方法。