JPS62256165A - 構造解析デ−タ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 自然座標系における基礎方程式を座標変換処理部によっ
て、与えられた実空間上の解析対象構造物に写像して適
用し、上記解析対象３次元構造物を構造解析する構造解
析データ処理装置において。

上記解析対象構造物における曲線辺の２次関数形状を上
記座標変換処理部にセットするよう構成するようにし、
３次元構造物の曲線辺が２例えば円弧などの放物線形状
でない曲線辺であっても、そのまま適用できるようにす
ることが開示されている。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、構造解析データ処理装置、特に基礎方程式を
解析対象構造物に写像して適用し、当該構造物を構造解
析するに当って、解析対象構造物における曲線辺の２次
関数形状を表わす値ｅを導入し、いわばそのままの形状
で構造解析を行い得るようにした構造解析データ処理装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来からいわゆる有限要素法を使用した構造解析プログ
ラムやメツシュ作成プログラムなどが構造解析などに用
いられている。このような処理においては、自然座標系
における正方形領域に適合された基礎方程式を実空間上
の解析対象構造物に写像する写像関数が用いられる。し
かし、上記写像を行うに当っては、解析対象構造物を仮
に２次元物体とした場合に、当該２次元物体のもつ曲線
辺としては従来放物線のみしか許されてなく９例えば円
形状をもつ場合には、放物線形状に近似したり、あるい
は微小三角形状で区分して対応づけるなどした上で、上
記写像を行い、構造解析を行うようにしていた。このた
めに解析精度が必ずしも十分でなかった。この点を解決
すべく２本発明者は、先に特開昭５７−１３５７２号公
報に示される如く、２次元物体の上記曲線辺が放物線で
ない場合にも、そのまま適用できるようにする構造解析
データ処理装置を提案した。

当該提案によって、解析対象構造物が２次元物体である
場合には解決されたが、３次元物体である場合には、や
はり３次元物体の曲線辺の部分については、第４図図示
の如く、放物線形状をもつものに近似したり、あるいは
直線状の辺をもつ微小３次元物体に細分したりして、解
析を行っていた。

第４図において、１は構造解析データ処理装置。

２は解析対象３次元構造物、２′およびでは夫々写像可
能な形状に近似せしめた近似構造物、３はディスプレイ
、４は構造物に関するデータを読取る読取器、５は基礎
方程式メモリであって自然座標系における基礎方程式が
格納されているもの、６は座標変換処理部、７は方程式
メモリであって上記基礎方程式を解析対象構造物に適合
した方程式に写像した結果を格納するもの、８は演算処
理部であって方程式メモリ７の内容を利用して構造解析
処理を行うもの、９は表示制御部であって構造解析処理
の結果をディスプレイ３に出力するための制御を行うも
のを表わしている。

図示解析対象構造物２の如く曲線辺が円弧である場合１
図示近似構造物２′の如く放物線形状をもつように近似
せしめたり、あるいは近似構造物での如く直線辺をもつ
微小３次元物体に区分して対応づけるように近似せしめ
たりした上で、構造解析データ処理装置１によって処理
するようにしていた。即ち１例えば近似構造物２′に関
するデータを読取器４によって読取る。そして図示に、
、に２゜・・・などの座標値を座標変換処理部６に供給
し、構造物が支持されている支持点などの形状以外のデ
ータを演算処理部８に供給する。

座標変換処理部６においては、メモリ５に格納されてい
る基礎方程式の変数として与えられる座標（ｒ、ｓ、ｔ
）を第５図および第６図を参照して後述する如く、解析
対象構造物（第４図図示の場合には近似構造物）上の座
標に写像し、解析対象構造物に適合した方程式をつくり
、方程式メモＩ７７に格納するようにする。そして演算
処理部８は、上記方程式メモリ７の内容を使用して、解
析対象構造物についての構造解析１例えば支持点が与え
られかつ力の大きさと作用点とが与えられた際における
変形量などを計算する。この結果は表示制御部９を介し
てディスプレイ３に表示される。

以下、座標変換処理部６における従来の写像について第
５図および第６図を参照して説明する。

従来、第５図図示の如く、自然座標系上の立方領域１１
上の１点（ｒＯｒ　ＳＯ＋　ｔＯ）を解析対象構造物２
上の１点×に写像するに当って、第６図図示の写像関数
Ｐを用いる。なお、関数Ｐに与えられる係数ｇ、は、座
標（ｒ、ｓ、ｔ）に対応して図示ｇ、ないしｇ２゜で指
示される式によって与えられる。そして、関数Ｐに示さ
れるベクトルｐ１は解析対象構造物２上の各点に対応す
る座標値であると考えてよい。ただ解析対象構造物２に
おける曲線辺は放物線形状をもつものに限られる。

ちなみに、立方領域１１上の１点（１，１゜１）の写像
先を考えると。

ｇｌないしｇｈ、ｇｓないしｇ２゜は夫々値「０」であ
り、かつ ｇ７＝　−（１＋１）（１＋１）（１＋１）＝１である
ことから、関数Ｐを適用して、写像先は解析対象構造物
２上の対応する１点となる。

このような写像を行うことによって、第４図図示メモリ
５上の基礎方程式は解析対象構造物２に適合した方程式
に変換される。なお、上記変換を行うに当って、解析対
象構造物２の曲線辺が放物線形状に限られるのは、上記
関数Ｐを用い写像できることを保証するには放物線形状
に限られるからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、解析対象構造物２が曲線辺をもつ３次元物体であ
る場合には、上述の如く処理されていた。

このために９曲線径が放物線形状でない場合には。

解析精度が必ずしも十分でない。このために、上記特開
昭５７−１３５７２号公報に開示される概念を、正しく
３次元物体に適用できるように拡張した処理装置が望ま
れる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の点を解決しており、第１図は本発明の原
理構成図を示す。

図中の符号１は構造解析データ処理装置、２は解析対象
３次元構造物、３はディスプレイ、４は構造物に関する
データを読取る読取器、５は基礎方程式メモリであって
自然座標系における基礎方程式が格納されているもの、
６は座標変換処理部。

７は方程式メモリであって上記基礎方程式を解析対象構
造物に適合した方程式に写像した結果を格納するもの、
８は演算処理部であって方程式メモ＋７７の内容を利用
して構造解析処理を行うもの。

９は表示制御部であって構造解析処理の結果をディスプ
レイ３に出力するための制御を行うものを表わしている
。また、１０はｅデータ・レジスタであって解析対象３
次元構造物２の曲線辺の２次関数形状を表わす値ｅがセ
ットされるものを表わしている。なお３次元構造物２の
場合には、１２個の値ｅＩ＋　ｅ２．・・・ｅ１□が存
在する。

〔作用〕

本発明の場合においては、解析対象構造物２自体の形状
データ（図示に、、に、・・・の座標値）と曲線辺の２
次関数形状を表わす値ｅが読取器４によって読取られる
。上記座標値は座標変換処理部６に供給され、かつ値ｅ
はｅデータ・レジスタ１０にセットされる。また読取器
によって読取られた形状以外のデータは演算処理部８に
供給される。

座標変換処理部６は、第２図を参照して後述する如く、
メモリ５に格納されている基礎方程式を形状データと値
ｅとによって解析対象構造物２に適した形に変換し、そ
の結果は方程式メモリ７に格納される。演算処理部８は
、メモリ７の内容を利用して構造解析を行う。そしてそ
の結果は２表示制御部９を介してディスプレイ３に表示
される。

本発明の場合、座標変換処理部６は、第２図（Ａ）図示
写像関数Ｐを用いて、立方領域１１上の１点（ｒ、ｓ、
ｔ）を解析対象構造物２上の点に写像される。

〔実施例〕

第２図（Ａ）、　（Ｂ）は本発明の場合に用いられる関
数を説明する説明図、第３図（Ａ）、　（Ｂ）は本発明
に用いられる値ｅについて説明する説明図を表わしてい
る。

関数Ｐに与えられる係数ｇｉは座標（ｒ、ｓ。

ｔ）に対応して図示ｇ、ないしｇ２゜で指示される式に
よって与えられる。そして、該式中のｆ、ないしｆＩ２
＋およびｑＩないしＱ＋ｚは第２図（Ｂ）図示■および
■に示す如く与えられる。また上記式ｇＩないしｇ２゜
中のｗ、　ｘ、　ｙ、　　ｚは第２図（Ｂ）図示■、■
、■、■に示す如く与えられる。

また上記■に示す式中のｅＩないしｅＩ２は、第３図（
Ｂ）に示すｅ、ないしｅ１□の個所に該当する値であり
、第３図（Ａ）図示の如く値ｅによって、対応する曲線
辺が双曲線であるか放物線であるか円弧または楕円であ
るかを指示している。

更に第２図（Ｂ）図示■および■における関数ｆと関数
ｑとの形は、夫々２図示■と［相］とに示す如く与えら
れる。

上記第２図（Ａ）（Ｂ）図示の■ないし［相］は５曲線
辺が放物線形状以外の２次関数形をもつ場合に拡張され
ているものである。

〔発明の効果〕

以上説明した如く１本発明によれば１曲線辺が２次関数
に対応する辺をもつ３次元物体に対して正しく解析処理
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、第２図（Ａ）（Ｂ）は本
発明に用いる関数を説明する説明図、第３図（Ａ）（Ｂ
）は本発明に用いる値ｅについて説明する説明図、第４
図は従来装置の構成図、第５図および第６図は従来の場
合について説明する説明図を示す。 図中、ｌは構造解析データ処理装置、２は解析対象３次
元構造物、３はディスプレイ、４は読取器、５は基礎方
程式メモリ、６は座標変換処理部。 ７は方程式メモリ、８は演算処理部、９は表示制御部、
１０はｅデータ・レジスタを表わす。 特許出願人　　　富士通株式会社 代理人弁理士　　森　１）　寛（外１名）図面の浄コ（
内容に変更なし） 第２０（Ｂ） ｅの１１１一つ・・７のぢ７ｅ月ツ０ 第３困 図面の浄８（内容に変更なし） 手続主甫正書（方式） １、事件の表示 昭和６１年特許願第１００４０２号 ２、発明の名称　構造解析データ処理装置３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 住所　神奈川県用崎市中原区上小田中１０１５番地氏名
　（５２２）　　富　士　通　株式会社代表者山本卓眞 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 自然座標系における基礎方程式を座標変換処理部によっ
   て、与えられた実空間上の解析対象構造物に写像して適
   用し、上記解析対象構造物を構造解析する構造解析デー
   タ処理装置において、解析対象構造物の形状データおよ
   び曲線辺の２次関数形状を表わす値ｅを上記座標変換処
   理部に入力するためのデータ入力手段と、上記入力され
   た値ｅを記憶するためのｅデータ記憶手段と、自然座標
   系における基礎方程式を記憶する基礎方程式記憶手段と
   を少なくともそなえ、上記データ入力手段によって上記
   値ｅを上記座標変換処理部にセットするよう構成すると
   共に、上記座標変換処理部が、当該値ｅを用いて、少な
   くとも３次元物体に対応して上記基礎方程式が適用され
   る自然座標系の座標値（ｒ、ｓ、ｔ）を、当該ｒ、ｓ、
   ｔのいずれかをｘで代表せしめたとき、 ｆ（ｘ、ｅ）＝√［（１＋ｅ）＾２／−４ｅ］ｔａｎ（
   ｘ＿０・ｘ）：ｘ＿０＝ａｒｃ　ｔａｎ　√［−４ｅ／
   （１＋ｅ）＾２］（−１＜ｅ＜０のとき） または ｆ（ｘ、ｅ）＝√［（１＋ｅ）＾２／４ｅ］ｓｉｎ（ｘ
   ＿０・ｘ）：ｘ＿０＝ａｒｃ　ｓｉｎ√［４ｅ／（１＋
   ｅ）＾２］（０≦ｅ≦１のとき） 〔但しｅ→０のときｆ（ｘ、ｅ）→ｘとなる〕および、 ｑ（ｘ、ｅ）＝｛１−ｆ（ｘ、ｅ）＾２｝｛２／√［（
   １＋ｅ）＾２−４ｅｆ（ｘ、ｅ）＾２］｝＋１−ｅで与
   えられる関数によって処理し、上記ｆ（ｘ、ｅ）および
   上記ｑ（ｘ、ｅ）を用いて上記基礎方程式を上記解析対
   象構造物に適合した方程式に写像した結果を方程式メモ
   リ上に格納するよう構成されてなり、演算処理部が上記
   方程式メモリの内容を利用して上記解析対象構造物に対
   する構造解析を行なうようにしたことを特徴とする構造
   解析データ処理装置。