JPH11272888A - Cad/cae装置 - Google Patents

Cad/cae装置

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JPH11272888A
JPH11272888A JP10078848A JP7884898A JPH11272888A JP H11272888 A JPH11272888 A JP H11272888A JP 10078848 A JP10078848 A JP 10078848A JP 7884898 A JP7884898 A JP 7884898A JP H11272888 A JPH11272888 A JP H11272888A
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JP
Japan
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model
shape
unit
partial
analysis
Prior art date
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Application number
JP10078848A
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English (en)
Inventor
Naoko Hata
直子 畑
Naoto Saito
直人 斉藤
Koji Sasaki
康二 佐々木
Toshitada Nezu
利忠 根津
Tatsuji Sakamoto
達事 坂本
Koichi Takahashi
孝市 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11272888A publication Critical patent/JPH11272888A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ズーミング解析において、部分モデルの事前
判定を行うことにより、解析し直しやモデルの作り直し
の手間を低減できるようにする。 【解決手段】 注目箇所指定部6で全体形状モデル上に
注目点とそれを含む注目部を指定し、注目部と全体形状
モデルとの境界から注目点にいたる距離dを距離算出部
7で算出する。そして算出した距離dの部分モデルの要
素長さに対する比が予め定めた値以上となるような部分
モデルとしてその解析を行う。

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
に係り、特にズーミング解析法を用いたCAD/CAE
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、製品開発の期間短縮、試作回数の
低減、及び構造の複雑化に伴い、CAD/CAE装置の
使用が増大している。その使用方法の一つとして、有限
要素法が広く知られている。この方法では、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
モデルを作成し、その形状モデルから有限要素法を用い
て有限要素モデルを作成し、次にその有限要素モデルを
解析し、その解析結果をCAD上で見るためのデータに
変換して表示手段へ表示し、構造物を評価する。このよ
うな有限要素法を用いたCAD/CAE装置の使用にあ
たって、製品の小型化、高機能化が進む中で、解析対象
及び形状モデルは複雑になり、有限要素モデルはその節
点数が増大している。この節点数の増大に伴い、解析時
間及びメモリの使用量も増大している。
【0003】この問題への対応策として、ズーミング解
析法がある。これはまず、解析対象の形状全体(全体形
状モデル)を短時間で終了するように粗い要素分割で作
成(全体解析モデル)し、解析(全体解析)する。次に、
注目する部分のモデル(部分形状モデル)を作成し、そ
れを全体解析モデルより細かい要素に分割した部分解析
モデルを作成する。そしてその部分解析モデルの境界面
には、全体解析モデルの解析結果をマッピングして解析
(部分解析)するものである。このズーミング解析法
は、ユーザが全体モデル作成から詳細解析結果評価まで
を一貫して行う作業であり、市販されているシステムと
しては Swanson Analysis Systems.Incの ANSYSがあ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ズーミング解析法は、
高精度解析を行う為には有効な手段である。しかし部分
解析モデルが精度の良い結果を生み出す為には、全体解
析モデルの要素分割の大きさと部分解析モデルの大きさ
が5倍以下という結果が報告されている(畑他4名:
「完全自動分割ルーチンを利用したズーミング解析」計
算力学講演会講演論文集:1995.12参照)。また、その
精度のよい結果は、全体解析結果を内挿する部分解析モ
デルの境界から遠いところであり、この境界近傍は内挿
の補間の性質上、得られる精度にばらつきがあることが
分かっている。このために、部分モデルの指定の仕方に
よっては所望の解析精度が得られず、モデルの作り直し
を強いられ、また、そのような問題のあることを知らな
いユーザは、間違った解析結果のままで作業を終了して
しまい、後になって解析をやり直す羽目になることもあ
った。
【0005】本発明の目的は、ズーミング解析法を用い
たCAD/CAE装置に於いて、部分モデル作成時にそ
の部分モデルを評価する機能を付加することによって、
部分モデルの作成や解析のやり直しの頻度を大幅に低減
した、使い勝手の良いCAD/CAE装置を提供するこ
とにある。
【0006】
【問題点を解決するための手段】上記の目的を達成する
ために、本発明は、解析対象の全体形状モデルを第1要
素長さでもって有限要素解析し、全体形状モデル内に注
目点とその注目点を含む部分モデルを指定して前記第1
要素長さより小さい第2要素長さでもって有限要素法に
より分割し、前記部分モデルの前記全体形状モデルとの
境界上に前記全体形状モデルの解析結果をマッピングし
て前記分割した部分モデルの詳細解析を行うように構成
したCAD/CAE装置において、部分モデル指定手段
と、注目点指定手段と、前記第2要素長さの入力手段
と、前記注目点指定手段により指定された注目点の位置
と前記入力手段により入力された前記第2要素長さとを
用いて前記部分モデル指定手段により指定された部分モ
デルが妥当か否かを判定する判定手段と、該手段により
前記部分モデルが妥当と判定されたときに当該部分モデ
ルを前記第2要素長さの要素に分割して部分解析モデル
を生成する部分解析モデル生成手段と、を備えたことを
特徴とするCAD/CAE装置を開示する。
【0007】また、本発明は、解析対象の全体形状モデ
ルを第1要素長さでもって有限要素解析し、全体形状モ
デル内に注目点とその注目点を含む部分モデルを指定し
て前記第1要素長さより小さい第2要素長さでもって有
限要素法により分割し、前記部分モデルの前記全体形状
モデルとの境界上に前記全体形状モデルの解析結果をマ
ッピングして前記分割した部分モデルの詳細解析を行う
ように構成したCAD/CAE装置において、注目点指
定手段と、前記第2要素長さの入力手段と、前記注目点
指定手段により指定された注目点の位置と前記入力手段
により入力された前記第2要素長さとを用いて部分モデ
ル作成のための候補エリアを生成するための候補エリア
生成手段と、該手段により生成された候補エリアを用い
て部分モデルを指定するための部分モデル指定手段と、
を備えたことを特徴とするCAD/CAE装置を開示す
る。
【0008】
【発明の実施形態】以下、本発明の実施の形態を説明す
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、解析プロセッサ1、解析対象の形
状の入力及び解析結果を表示する形状入力手段9、及び
各データを保存するデータベース10から成っている。
解析プロセッサ1には、解析対象の形状を入力する形状
モデル作成部2、形状モデルの有限要素モデルを生成す
るためにその要素の長さを入力する分割長さ入力部3、
この入力部3で入力された要素長さと形状モデル作成部
2で作成された形状モデルを用いて有限要素モデルを生
成する有限要素生成部4、この有限要素モデルを解析す
る解析部5、解析モデルの中で最も注目する部分を指定
する注目箇所指定部6、部分形状モデルもしくは部分解
析モデルの境界面と注目箇所指定部6により指定された
指定部との距離を算出する距離算出部7、及びこの算出
された距離と部分解析モデルの要素長さをパラメータと
して、そのモデルが妥当であるかを判定する判定部8を
備えている。
【0009】図2は、図1のCAD/CAE装置を用い
て解析を行うときの、部分モデル作成までの処理方法の
例を示すフローチャートで、まず形状モデル作成部2で
全体形状モデルを作成し(ステップ11)、その全体形
状モデルの有限要素モデルを作るための要素長さL1を
分割長さ入力部3により入力する(ステップ12)。こ
のときの要素長さL1は、全体解析のための粗い分割で
ある。次に有限要素モデル作成部4により上記入力され
た要素長を用いて全体形状モデルの有限要素分割を行
い、全体解析モデルを生成する(ステップ13)。図3
は生成された有限要素モデル(全体解析モデル)の例を
示しており、同図の外枠をなす四辺形がステップ11で
作成された形状モデルであり、この形状モデルを三角形
要素に分割している。
【0010】次に部分モデル作成を行う。このためにま
ず、全体解析モデルの中で部分形状モデルを作るべき範
囲(注目部)を指定し、さらにその中で特に詳しい挙動
を知りたい位置である注目点を指定する(ステップ1
4)。図4は、図3で示した有限要素モデルの例で、注
目部40を指定した例であり、さらにこの注目部40を
拡大図示した図5には、注目点50の指定例が示されて
いる。そしてここで指定した注目部を部分形状モデルと
して、その有限要素モデルを作るために入力する要素長
さL2を入力する(ステップ15)。これらの処理は注
目箇所指定部6及び分割長さ入力部3で行われる処理で
ある。次に距離算出部7によって、注目点50と注目部
(部分モデル)境界51との間の距離dを求める(ステ
ップ16)。
【0011】次に、上記のようにして設定した部分形状
モデルの分割要素長さL2と、算出した距離dを用い
て、判定部8で次の(数1)の条件により作成した部分
モデルの評価を行う。
【数1】d>5×L2 そしてこの条件が満たされていれば、部分モデルを有限
要素分割したモデルを作成し(ステップ18)、以下図
示を省略したが、全体解析モデル及び部分解析モデルの
解析へと進む。しかし(数1)の条件が満たされていな
いときは、部分モデルが不適当と判断し、部分モデル、
即ち注目部再設計のためステップ14へ戻る。ここで注
目部の再設計は、ステップ14でその指定範囲の変更に
より前述の距離dが大きくなるようにするか、あるいは
ステップ15で要素長さL2を小さくするか、あるいは
この双方を行うことで実行する。
【0012】ここで、ステップ17の(数1)による判
定方法について説明する。図6は、部分モデルの解析例
を示したもので、図4の部分モデル40の下辺(形状モ
デルの下辺でもある)上に位置する節点の変位の解析例
である。詳細な解析を大きな時間をかけて行って正確な
計算を行えば点線X0で示すような変位が得られる場合
でも、全体を粗い分割で解析したのち、部分モデル40
だけを細分して詳細解析を行うと折線Xで示したような
変位結果となる。この特徴は、部分モデルが全体モデル
と接する境界51に近い節点ほど誤差が大きくなってい
ることであり、この誤差は、最初の粗い解析結果を部分
解析モデルの境界51上の各節点にマッピングするとき
の近似誤差による。図2のステップ17に於ける(数
1)の判定条件は、このような誤差が十分押さえられる
ように距離dを定めることを意味しており、(数1)の
係数5は実験的に定めたものである。一般には、形状や
解析条件に応じてこの係数5を他の値に適宜変更すれば
良い。また、図4、5では注目点が全体形状モデルの辺
上にあるとしたが、これは内部の点であっても同様であ
る。
【0013】以上に説明したように、図2の処理方法を
用いて部分モデルを定め、これをメッシュ分割して詳細
解析を実行すれば、注目点に於いては十分な精度の解析
結果が得られるようになり、部分モデルの再指定と再解
析といった効率の悪さを大幅に軽減できる。
【0014】図7は、図1に示したCAD/CAE装置
による解析方法の別の例を示すフローチャートである。
図2の場合は注目点と注目部分(部分モデル)を指定し
てその結果が妥当かを(数1)の条件で判定するもので
あったが、図7では、以下に説明するように、注目点を
指定したのち、注目部分として望ましい領域を算出して
ユーザに指示し、注目部分指定を繰り返さなくても(数
1)と同等な条件が満たされるようにしている。
【0015】図7の処理では、まず全体形状モデル作成
と要素長さの入力、及び全体解析モデルの生成を行う
(ステップ21、22、23)。ここまでは図2のステ
ップ11、12、13と全く同じである。次に解析モデ
ル上に注目点を指定し、さらに部分モデル要素長さL2
を入力する(ステップ24、25)。そして
【数2】 (x−x0)2+(y−y0)2<(α・L2)2 をみたす(x,y)の範囲を求めて全体形状の解析モデ
ル形状入力手段9へ表示する(ステップ26)。ここで
(x0,y0)はステップ24で入力した注目点の座
標、αは適宜定めた定数で、例えばα=5である。(数
2)で与えられる(x,y)の領域(候補領域)は円形
領域であり、注目部がこの円形領域を内部に含むように
注目部を指定すれば、図6で説明したのと同様な理由か
ら、部分モデル境界に於ける全体解析結果のマッピング
誤差の影響を受けない注目点の解析が可能であることに
なる。従ってそのような注目部を形状入力手段9上でマ
ウス等により指定し(ステップ27)、その注目部を部
分モデルとしてさきに入力した分割長さL2を用いて解
析モデルを作成し(ステップ28)、以下の解析へと進
む。
【0016】以上のように、図6の処理方法によれば、
(数1)のような条件を満たす注目部の指定が1回で行
え、図2のような繰り返し指定を必要とせずに所望の解
析が可能になる。なお、図7のステップ26では、(数
2)で示される円形領域をそのまま表示するものとした
が、部分モデルの形状としては四辺形等の解析しやすい
形状が好ましいから、(数2)で求めた円形領域を内包
する、あるいは外接する四辺形や三角形を候補領域とし
て求め、これを円形領域とともに表示するようにしても
良い。このときはステップ27ではその表示された形状
で良ければ、特に改めて形状入力の必要がなくなり、よ
り操作性が向上する。
【0017】さらに、ステップ26では(数2)の円形
領域をそのまま表示し、ステップ27で注目部の形状と
して四辺形であるか三角形であるか等の形状属性をメニ
ューとして表示し、これを選択するとその選択した形状
属性をもちかつ表示された円形領域を内包するかもしく
はその領域に外接する形状を計算して表示し、それで良
ければ用意した「OK」ボタンをクリックして部分モデ
ルを確定するという方法も可能である。この方法でもや
はり部分モデル指定の操作性を向上できる。
【0018】以上、図2及び図6に図1の装置に於ける
処理方法の例を説明したが、これらの処理方法は、全体
解析モデルと部分解析モデルを作成したのち解析を始め
るというものであった。しかし、まず全体解析モデルを
解析したのち、その結果をみて注目点や部分モデルの要
素長さL2を決めたいこともある。その場合は、図2の
ステップ11〜13の後に、また図6のステップ21〜
23の後にまず全体解析を行い、その後その結果をみて
以下の処理を行うようにすれば良い。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、構造物の挙動をズーミ
ング解析する作業に於いて、部分モデル作成の際に、解
析精度がよいようなモデルの基準を設けることにより、
部分モデル作成及び解析を効率よく行える効果がある。
【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】図1の装置に於ける処理方法の例を示すフロー
チャートである。
【図3】全体解析モデルの例である。
【図4】注目部の指定例である。
【図5】注目点の指定例である。
【図6】部分モデルの判定方法の説明図である。
【図7】図1の装置に於ける別の処理方法の例を示すフ
ローチャートである。
【符号の説明】
1 解析プロセッサ 2 形状モデル作成部 3 分割長さ入力部 4 有限要素モデル生成部 5 解析部 6 注目箇所指定部 7 距離算出部 8 判定部 9 形状入出力手段 10 データベース部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根津 利忠 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 坂本 達事 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 高橋 孝市 神奈川県足柄上郡中井町境456番地 株式 会社日立インフォメーションテクノロジー 内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 解析対象の全体形状モデルを第1要素長
    さでもって有限要素解析し、全体形状モデル内に注目点
    とその注目点を含む部分モデルを指定して前記第1要素
    長さより小さい第2要素長さでもって有限要素法により
    分割し、前記部分モデルの前記全体形状モデルとの境界
    上に前記全体形状モデルの解析結果をマッピングして前
    記分割した部分モデルの詳細解析を行うように構成した
    CAD/CAE装置において、 部分モデル指定手段と、 注目点指定手段と、 前記第2要素長さの入力手段と、 前記注目点指定手段により指定された注目点の位置と前
    記入力手段により入力された前記第2要素長さとを用い
    て前記部分モデル指定手段により指定された部分モデル
    が妥当か否かを判定する判定手段と、 該手段により前記部分モデルが妥当と判定されたときに
    当該部分モデルを前記第2要素長さの要素に分割して部
    分解析モデルを生成する部分解析モデル生成手段と、 を備えたことを特徴とするCAD/CAE装置。
  2. 【請求項2】 前記判定手段は、前記指定された部分モ
    デルの前記全体形状モデルとの境界と前記指定された注
    目点との距離を算出するための距離算出部と、概算出部
    により算出された距離が前記入力された第2要素長さの
    5倍以上であるとき、当該部分モデルを妥当と判定する
    判定部とから成ることを特徴とする請求項1に記載のC
    AD/CAE装置。
  3. 【請求項3】 解析対象の全体形状モデルを第1要素長
    さでもって有限要素解析し、全体形状モデル内に注目点
    とその注目点を含む部分モデルを指定して前記第1要素
    長さより小さい第2要素長さでもって有限要素法により
    分割し、前記部分モデルの前記全体形状モデルとの境界
    上に前記全体形状モデルの解析結果をマッピングして前
    記分割した部分モデルの詳細解析を行うように構成した
    CAD/CAE装置において、 注目点指定手段と、 前記第2要素長さの入力手段と、 前記注目点指定手段により指定された注目点の位置と前
    記入力手段により入力された前記第2要素長さとを用い
    て部分モデル作成のための候補エリアを生成するための
    候補エリア生成手段と、 該手段により生成された候補エリアを用いて部分モデル
    を指定するための部分モデル指定手段と、 を備えたことを特徴とするCAD/CAE装置。
  4. 【請求項4】 前記候補エリアは、前記指定された注目
    点を中心とし、前記入力された第2要素長さの5倍を半
    径とする円形領域であることを特徴とする請求項3に記
    載のCAD/CAE装置。
  5. 【請求項5】 前記部分モデル指定手段は、前記生成さ
    れた候補エリアを表示手段へ表示する表示部と、この表
    示部により表示された候補エリアを内包する形状を部分
    モデルの形状として入力する入力部とから成ることを特
    徴とする請求項3または4に記載のCAD/CAE装
    置。
  6. 【請求項6】 前記部分モデル指定手段は、前記生成さ
    れた候補エリアを内包する形状を候補形状として生成し
    表示手段へ表示する候補形状生成部と、この候補形状生
    成部により生成・表示された候補形状を部分モデルの形
    状とし確定するための確定部とから成ることを特徴とす
    る請求項3または4に記載のCAD/CAE装置。
  7. 【請求項7】 前記部分モデル指定手段は、少なくとも
    長方形を含む複数の形状属性をメニュー表示する形状属
    性表示部と、この形状属性表示部で表示されたメニュー
    から1つの形状属性を選択する選択部と、この選択部で
    選択された形状属性をもちかつ前記生成された候補エリ
    アを内包する形状を候補形状として生成し表示手段へ表
    示する候補形状生成部と、この候補形状生成部により生
    成・表示された候補形状を部分モデルの形状とし確定す
    るための確定部とから成ることを特徴とする請求項3ま
    たは4に記載のCAD/CAE装置。
JP10078848A 1998-03-26 1998-03-26 Cad/cae装置 Pending JPH11272888A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005075617A (ja) * 2003-09-03 2005-03-24 Yokohama Rubber Co Ltd:The コンベヤベルトのシミュレーション方法
JP2007199961A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Nec Corp 有限要素法解析モデルの解析方法、解析システム、及び解析プログラム

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