(57)【要約】【課題】  設計変更を繰り返し行う場合でも、設計変更後のメッシュモデルを容易に作成することができる技術を提供する。【解決手段】  設計支援装置は、物体の設計形状を記述する形状データと、そのメッシュモデルと、リンクデータを記憶する手段を備えている。リンクデータは、形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を記述する。また、設計支援装置は、形状データが記述する設計形状を変更する手段と、設計形状の変更に伴い、記憶しているメッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング手段を備えている。モーフィング手段は、リンクデータを参照し、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、設計変更後の設計形状においても同一の頂点、稜線、又は面上に位置するように、モーフィング操作を実行する。【選択図】図５
2010067159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の設計作業を支援する装置であって、
物体の設計形状を記述する形状データを記憶する手段と、
形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する手段と、
形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する手段と、
形状データが記述する設計形状を変更する手段と、
記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング手段と、
を備える装置。
【請求項２】
前記モーフィング手段によるモーフィング操作後のメッシュモデルを用いて有限要素法による解析処理を実行する解析手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
物体の設計作業を支援するための方法であって、コンピュータに、
物体の設計形状を記述する形状データを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状を変更する処理と、
記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング処理と、
を実行させる方法。
【請求項４】
物体の設計作業を支援するためのプログラムであって、コンピュータに、
物体の設計形状を記述する形状データを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する処理と、
形状データが記述する設計形状を変更する処理と、
記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング処理と、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の設計作業を支援する技術に関する。特に、有限要素法を利用する物体の設計作業を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、有限要素法を利用する物体の設計作業を支援する技術が開示されている。この技術では、物体の設計変更前の形状をメッシュ分割したメッシュモデルと、物体の設計変更後の形状における変形部分を記述する変形面データを用いて、物体の設計変更後の形状をメッシュ分割したメッシュモデルを作成する。より詳しくは、物体の設計変更前のメッシュモデルに、変形面データが記述する変形面を重ね合わせ、変形面の近傍に位置するメッシュモデル表面の節点が変形面上に位置するように、メッシュモデルの各節点を移動させている（いわゆるモーフィング操作）。この技術によると、物体の設計変更を行った際に、設計変更前のメッシュモデルを利用して、設計変更後のメッシュモデルを効率的に作成することができる。設計変更後のメッシュモデルを新規に作成する必要が無いので、設計変更後のメッシュモデルを短時間で作成することができ、有限要素法を利用する物体の設計作業を効率的に進めることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３４７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、設計変更後のメッシュモデルを作成するために、設計変更を行った変更部分を記述する変形面データを必要とする。従って、例えば特定の設計寸法に関してパラメータスタディを行う場合のように、設計変更を繰り返し行うような場合には、設計変更を行う度に変形面データを別途作成する必要がある。変形面データの作成を自動化することは困難であり、設計変更を行う度に変形面データを作成する必要があると、それによる作業負荷は比較的に大きなものとなってしまう。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、設計変更を繰り返し行う場合でも、設計変更後のメッシュモデルを容易に作成することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、物体の設計作業を支援する装置に具現化される。この装置は、物体の設計形状を記述する形状データを記憶する手段と、形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する手段と、形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する手段と、形状データが記述する設計形状を変更する手段と、記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング手段を備えている。
【０００６】
上記した装置では、形状データが記述する設計形状の各頂点、各稜線、及び各面と、その各頂点、各稜線、及び各面上に位置するメッシュモデル中の各節点との対応関係を、リンクデータによって予め与えておくことができる。それにより、形状データが記述する設計形状の変更を行った際には、リンクデータが記述するメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても同一の頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行することができる。それにより、設計変更後のメッシュモデルを、その品質を大きく変化させることなく、短時間で作成することができる。
設計形状を変更する前後において、設計形状の各頂点、各稜線、及び各面と、その各頂点、各稜線、及び各面上に位置するメッシュモデル中の各節点との対応関係は、そのまま維持される。従って、最初に用意したリンクデータは、設計変更後も有効であることから、設計変更を行う度にリンクデータを用意する必要はない。
この装置によると、設計変更を繰り返し行う場合でも、設計変更後のメッシュモデルを容易に作成することができる。
【０００７】
上記した設計支援装置は、モーフィング手段によるモーフィング操作後のメッシュモデルを用いて、有限要素法による解析処理を実行する解析手段をさらに備えることが好ましい。
それにより、形状データにおける設計変更、設計変更に伴うメッシュモデルのモーフィング操作、モーフィング操作後のメッシュモデルによる解析処理を、一連に行うことが可能となる。
【０００８】
本発明の技術は、物体の設計作業を支援するための方法に具現化することもできる。この方法では、コンピュータに、物体の設計形状を記述する形状データを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状を変更する処理と、記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング処理を実行させる。
この方法によると、設計変更を繰り返し行う場合でも、設計変更後のメッシュモデルを容易に作成することができる。
【０００９】
また、本発明の技術は、上記した方法を実施するためのプログラムに具現化することもできる。即ち、このプログラムは、コンピュータに、物体の設計形状を記述する形状データを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状のメッシュモデルを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状の頂点毎、稜線毎、及び面毎に、その頂点、稜線、又は面上に位置するメッシュモデル中の節点を対応付けて記述するリンクデータを記憶する処理と、形状データが記述する設計形状を変更する処理と、記憶しているメッシュモデル及びリンクデータと変更後の形状データを用い、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行するモーフィング処理を実行させる。
このプログラムを用いることにより、設計変更を繰り返し行う場合でも、設計変更後のメッシュモデルを容易に作成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、機械部品等の設計作業を効率よく進めることが可能となり、信頼性の高い製品を比較的に短時間で開発することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
最初に、本発明を実施する好適な実施形態を列記する。
（形態１）  設計支援装置は、形状データ（ＣＡＤデータ）を作成、編集する形状データ処理手段（ＣＡＤシステム）を備えることが好ましい。
（形態２）  設計支援装置は、形状データからメッシュモデルを作成するメッシュ作成システムを備えることが好ましい。
（形態３）  設計支援装置は、形状データと、メッシュモデルを記述するメッシュデータから、リンクデータを作成するリンクデータ作成システムを備えることが好ましい。
【００１２】
（形態４）  モーフィング手段によるモーフィング操作では、事前処理として、リンクデータに記述されているメッシュモデルの節点毎に、
リンクデータで対応付けられている頂点、稜線、又は面の変更後の設計形状における位置を、変更後の形状データから特定する処理と、
特定した頂点、稜線、又は面の変更後の設計形状における位置を、モーフィング操作後の移動目標位置に設定する処理と、が実行されることが好ましい。
上記した移動目標位置の設定を事前に行うことにより、その後は一般的なメッシュモーフィングの手法を用いて、リンクデータに記述されているメッシュモデルの各節点が、変更後の形状データが記述する設計形状においても対応する頂点、稜線、又は面上に位置するように、メッシュモデルに対してモーフィング操作を実行することができる。
【実施例】
【００１３】
本発明を実施した実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の設計支援装置１０の構成を示すブロック図である。設計支援装置１０は、機械部品の形状を設計する設計者に用いられるコンピュータである。設計者は、設計支援装置１０を用いることにより、設計した機械部品の力学的特性を確認しながら、設計変更を繰り返すことによって、機械部品の最適な設計形状を求めることができる。
設計支援装置１０は、汎用のコンピュータを用いて構成されており、図１に示す各種の機能部分は、コンピュータのハードウエア及びソフトウエア（コンピュータプログラム）によって構成されている。なお、設計支援装置１０は、単一のコンピュータによって構成することもできるし、複数のコンピュータによって構成することもできる。
【００１４】
図１に示すように、設計支援装置１０は、ＣＡＤデータ２２、メッシュデータ２４、及びリンクデータ２６を記憶するためのデータ記憶部２０を備えている。設計支援装置１０は、ＣＡＤデータ２２、メッシュデータ２４、及びリンクデータ２６を、外部から入力して記憶することができる。また、詳しくは後述するが、設計支援装置１０は、ＣＡＤデータ２２、メッシュデータ２４、及びリンクデータ２６を、設計者からの指示に基づいて自身で作成することもできる。
【００１５】
ＣＡＤデータ２２は、機械部品の設計形状を記述するデータである。図２に、ＣＡＤデータ２２が記述する設計形状１１０の一例を示す。ここで、設計形状１１０は、幅Ｗ１、高さＨ１、奥行きＤ１の立方体である。ＣＡＤデータ２２では、設計形状１１０の各頂点Ｐ（＝Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・）、各稜線Ｅ（＝Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、・・・）、及び各面Ｆ（＝Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・）に、それぞれを個々に識別するための識別情報が付されている。なお、ＣＡＤデータ２２は、一般的なＣＡＤ装置によって作成することができる。
【００１６】
メッシュデータ２４は、ＣＡＤデータ２２が記述する設計形状１１０をメッシュ分割したメッシュモデルを記述するデータである。図３に、メッシュデータ２４が記述するメッシュモデル１１２の一例を示す。図３に示すように、メッシュモデル１１２では、多数の有限要素１１４が、多数の節点Ｎ（＝Ｎ１１１、Ｎ１１２、Ｎ１１３、・・・）によって連結されている。メッシュデータ２４では、各節点Ｎ（＝Ｎ１１１、Ｎ１１２、Ｎ１１３、・・・）に、それぞれを個々に識別するための識別情報が付されている。なお、メッシュデータ２４は、一般的なメッシュ作成装置によって作成することができる。
ここで、図３に示すメッシュモデル１１２は、説明の便宜上、その構成が簡素化されて図示されている。即ち、実際のメッシュモデル１１２は、より多数かつ微小な有限要素１１４によって構成される。また、有限要素１１４の形状は、図３に示す６面体要素に限定されず、４面体要素等の他の形態のものであってもよい。
【００１７】
リンクデータ２６は、ＣＡＤデータ２２が記述する設計形状１１０の頂点Ｐ、稜線Ｅ、及び面Ｆと、メッシュデータ２４が記述するメッシュモデル１１２の節点Ｎとの対応関係を記述するデータである。図４に、リンクデータ２６のデータ構造の一例を示す。図４に示すように、リンクデータ２６では、ＣＡＤデータ２２が記述する設計形状１１０の頂点Ｐ毎、稜線Ｅ毎、及び面Ｆ毎に、その頂点Ｐ、稜線Ｅ、又は面Ｆ上に位置するメッシュモデル１１２の節点Ｎが記述される。
例えば、図２、図３から明らかなように、設計形状１１０の頂点Ｐ１上には、メッシュモデル１１２の節点Ｎ１１１が位置している。従って、図４に示すように、リンクデータ２６では、頂点Ｐ１の識別情報と節点Ｎ１１１の識別情報が対応付けて記述される。同様に、設計形状１１０の面Ｆ１上には、メッシュモデル１１２の節点Ｎ１２２、Ｎ１２３、Ｎ１３２、Ｎ１３３が位置している。従って、リンクデータ２６では、面Ｆ１の識別情報と節点１２２、Ｎ１２３、Ｎ１３２、Ｎ１３３の識別情報が対応付けて記述される。
【００１８】
図１に示すように、設計支援装置１０は、ＣＡＤシステム３２、メッシュ作成システム３４、リンクデータ作成システム３６、ＦＥＭ解析システム３８、モーフィングシステム４０を備えている。
ＣＡＤシステム３２は、設計者の指示（操作）に従って、ＣＡＤデータ２２を作成する機能部分である。ＣＡＤシステム３２は、一般的なＣＡＤ装置と同様の機能を有するものであればよい。ＣＡＤシステム３２により、設計者は、ＣＡＤデータ２２を新規に作成し、作成したＣＡＤデータ２２をデータ記憶部２０に記憶させることができる。また、設計者は、データ記憶部２０から既存のＣＡＤデータ２２を読み出し、ＣＡＤデータ２２が記述する設計形状１１０に変更を加え、変更後の新たなＣＡＤデータ２２をデータ記憶部２０に記憶させることができる。
【００１９】
メッシュ作成システム３４は、データ記憶部２０からＣＡＤデータ２２を入力し、ＣＡＤデータ２２が記述する設計形状１１０のメッシュモデル１１２を作成する機能部分である。メッシュ作成システム３４は、一般的なメッシュ作成装置と同様の機能を有するものであればよい。メッシュ作成システム３４により、設計者は、ＣＡＤシステム３２で設計した設計形状１１０のメッシュモデル１１２を作成し、そのメッシュモデル１１２を記述するメッシュデータ２４をデータ記憶部２０に記憶させることができる。
【００２０】
リンクデータ作成システム３６は、データ記憶部２０に記憶されているＣＡＤデータ２２とそれに対応するメッシュデータ２４を用い、先に説明したリンクデータ２６を作成する機能部分である。リンクデータ作成システム３６がリンクデータ２６を作成する処理手順は、特に限定されない。なお、本実施例のリンクデータ作成システム３６は、ＣＡＤデータ２２から各頂点Ｐ、各稜線Ｅ、及び各面Ｆを順次抽出し、抽出した頂点Ｐ、稜線Ｅ、又は面Ｆの位置（範囲）と一致する節点Ｎをメッシュデータ２４から特定することによって、リンクデータ２６を作成していく。なお、リンクデータ作成システム３６は、リンクデータ２６を自動的に作成するものである必要はなく、設計者からの指示（操作）に従ってリンクデータ２６を作成するものであってもよい。
【００２１】
ＦＥＭ解析システム３８は、データ記憶部２０に記憶されているメッシュデータ２４を用い、有限要素法による解析処理を実行する機能部分である。ＦＥＭ解析システム３８は、一般的なＦＥＭ解析と同様の機能を有するものであればよい。それにより、設計者は、ＣＡＤシステム３２で設計した設計形状１１０の力学的特性を把握することができる。
【００２２】
モーフィングシステム４０は、データ記憶部２０に記憶されているメッシュデータ２４に対して、モーフィング操作を実行する機能部分である。モーフィング操作とは、既存のメッシュデータ２４が記述するメッシュモデル１１２を利用し、その節点Ｎの位置や有限要素１１４の形状を変更することによって、新たな設計形状のメッシュモデルを直接的に（新たな設計形状を記述するＣＡＤデータを必要とすることなく）得る操作である。ただし、詳しくは後述するが、本実施例のモーフィングシステム４０は、既存の設計形状１１０に対して設計変更が行われ、新たな設計形状を記述するＣＡＤデータ２２が作成されたときに、既存のメッシュモデル１１２に対してモーフィング操作を実行する。このとき、モーフィングシステム４０は、リンクデータ２６を参照することによって、設計形状１１０の各頂点Ｐ、各稜線Ｅ、及び各面Ｆのいずれかに位置していた各節点Ｎが、設計変更後の設計形状においても、同一の頂点Ｐ、稜線Ｅ、又は面Ｆ上に位置するように、モーフィング操作を実行する。
【００２３】
図１に示すように、設計支援装置１０は、入力デバイス５２、表示装置５４、記憶媒体ドライブ５６を備えている。入力デバイス５２は、例えばマウスやキーボードであり、設計者からの指示を受け入れる。表示装置５４は、例えば液晶ディスプレイであり、各種のデータや解析結果を可視的に表示する。記憶媒体ドライブ５６は、例えばＤＶＤドライブであり、ＤＶＤ等の記憶媒体を介して各種のデータ（ＣＡＤデータ２２、メッシュデータ２４、リンクデータ２６等）を受渡しすることができる。
【００２４】
図５は、設計支援装置１０を用いた設計作業の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートに沿って、設計支援装置１０を用いた設計作業について具体例を挙げて説明する。以下の説明では、その具体例として、図２に示す設計形状１１０を基準（初期形状）とし、その基準となる設計形状１１０に対して設計変更を繰り返すことによって、最適な設計形状を探索する作業を説明する。
【００２５】
最初に、ステップＳ１０では、設計者が、ＣＡＤシステム３２を利用し、基準となる設計形状１１０を設計し、それを記述するＣＡＤデータ２２を作成する（図２参照）。以下では、この基準となる設計形状１１０を特に基準設計形状１１０と称し、その基準設計形状１１０を記述するＣＡＤデータ２２を特に基準ＣＡＤデータ２２と称することがある。作成された基準ＣＡＤデータ２２は、データ記憶部２０に記憶される。なお、基準ＣＡＤデータ２２は、この段階で新規に作成する必要は必ずしもなく、既存のＣＡＤデータ２２を利用してもよい。
ステップＳ１２では、メッシュ作成システム３４が、データ記憶部２０から基準ＣＡＤデータ２２を読み出し、基準設計形状１１０のメッシュモデル１１２を作成する（図３参照）。以下では、基準設計形状１１０のメッシュモデル１１２を特に基準メッシュモデル１１２と称し、その基準メッシュモデル１１２を記述するメッシュデータ２４を特に基準メッシュデータ２４と称することがある。データ記憶部２０には、作成された基準メッシュモデル１１２を記述する基準メッシュデータ２４が記憶される。
【００２６】
ステップＳ１４では、リンクデータ作成システム３６が、データ記憶部２０から基準ＣＡＤデータ２２と基準メッシュデータ２４を読み出し、両者に関するリンクデータ２６を作成する（図４参照）。
ステップＳ１６では、設計者が、ＦＥＭ解析システム３８による解析処理のための解析条件を各種設定する。具体的には、境界条件（固定位置、負荷荷重、過重負荷位置）や、材料物性（ヤング率等）等を設定する。これらの設定は、ＦＥＭ解析システム３８のプリプロセッサを利用して行われ、設定した各種の解析条件を記述するインプットファイルが作成される。
ステップＳ１８では、ＦＥＭ解析システム３８が、データ記憶部２０から読み出した基準メッシュデータ２４と、ステップＳ１６で作成したインプットファイルを用いて、有限要素法による解析処理を実行し、その解析結果を出力する。ＦＥＭ解析システム３８による解析結果は、例えば表示装置５４に表示され、設計者によって確認される。
【００２７】
ステップＳ２０では、設計者が、ＦＥＭ解析システム３８による解析結果に基づいて、基準ＣＡＤデータ２２に記述された基準設計形状１１０が、必要とされる力学的特性を満足するもの（最適解）であるのか否かを判定する。基準設計形状１１０が最適解であれば（ＹＥＳ）、所望する設計形状が得られたとして作業を終了する。基準設計形状１１０が最適解でなければ（ＮＯ）、ステップＳ２２へ進み、基準設計形状１１０に対して設計変更を行う。ここで、ステップＳ２０における判定は、必要とされる力学的特性を設計支援装置１０に予め教示しておくことによって、設計支援装置１０によって自動に行わせてもよい。
【００２８】
ステップＳ２２では、設計者が、ＣＡＤシステム３２を用い、基準ＣＡＤデータ２２が記述する基準設計形状１１０に変更を加え、例えば図６に示すように、新たな設計形状１２０を記述する新たなＣＡＤデータ２２を作成する。以下では、設計変更後の新たな設計形状１２０を特に新設計形状１２０と称し、その新設計形状１２０を記述する新たなＣＡＤデータ２２を特に新ＣＡＤデータ２２と称することがある。図６に示す新設計形状１２０では、その幅がＷ１からＷ２に変更されており、その高さがＨ１からＨ２に変更されており、その奥行きがＤ１からＤ２に変更されている。なお、この設計変更は、説明を明瞭なものとするための一例である。
ここで、先のステップＳ２０の判定処理、及びこのステップＳ２２の設計変更処理は、一般的な最適化ソフトを組み込むことによって、自動化することも可能である。この場合、設計変更を行う設計寸法（幅、高さ、奥行きの一又は複数）とその変更幅を予め設定しておき、ＣＡＤシステム３２が新ＣＡＤデータ２２を自動的に作成するシステムを構成しておくとよい。
【００２９】
ステップＳ２４では、ステップＳ２２における設計変更を受け、モーフィングシステム４０が、基準メッシュモデル１１２に対して、モーフィング操作を実行する。それにより、図７に示すように、新設計形状１２０をメッシュ分割したメッシュモデル１２２が作成される。以下では、新設計形状１２０のメッシュモデル１２２を特に新メッシュモデル１２２と称し、その新メッシュモデル１２２を記述する新たなメッシュデータ２４を特に新メッシュデータ２４と称することがある。データ記憶部２０には、作成された新メッシュモデル１２２を記述する新メッシュデータ２４が記憶される。
【００３０】
上記したステップＳ２４のモーフィング操作では、データ記憶部２０に記憶されている新ＣＡＤデータ２２、基準メッシュデータ２４、及びリンクデータ２６が利用される。モーフィングシステム４０は、リンクデータ２６に記述されている各節点Ｎ毎に、その節点Ｎに対応付けられた頂点Ｐ、稜線Ｅ、又は面Ｆの設計変更後の位置（範囲）を、新ＣＡＤデータ２２から特定する。そして、モーフィングシステム４０は、新ＣＡＤデータ２２から各節点Ｎについて読み出した各位置（範囲）を、各節点Ｎを移動させる目標位置に設定した上で、基準メッシュモデル１１２に対してモーフィング操作を実行する（節点Ｎの移動処理や有限要素１２４の変形処理）。各節点Ｎの目標位置を設定した後のモーフィング操作については、その手法は特に限定されず、市販されている各種のモーフィングソフトを用いて行うことができる。ただし、本実施例の設計支援装置１０では、リンクデータ２６を用いた目標位置の設定が行われることにより、基準設計形状１１０の段階で各頂点Ｐ、各稜線Ｅ、及び各面Ｆ上に位置していた各節点Ｎが、新設計形状１２０への設計変更後においても、対応する各頂点Ｐ、各稜線Ｅ、及び各面Ｆ上に再度配置される。その結果、設計変更の前後において、設計形状１１０、１２０の各頂点Ｐ、各稜線Ｅ、及び各面には、メッシュモデル１１２、１２２の同じ節点Ｎが位置することになる（図２、３、６、７参照）。従って、設計変更後においても、リンクデータ２６は、新ＣＡＤデータ２２と新メッシュデータ２４との対応関係が正しく記述されたものとなる。
【００３１】
ステップＳ２６では、ステップＳ２４で作成された新メッシュデータ２４に基づいて、ステップＳ１６で設定された解析条件が修正される。即ち、節点Ｎの移動に伴い、境界条件（固定位置、過重負荷位置等）を変更し、新たなインプットデータが作成される。
ステップＳ２６の後は、ステップＳ１８へと戻り、新メッシュデータ２４及び新たなインプットデータを用いて、ＦＥＭ解析システム３８が解析処理を再実行する。以下、このステップＳ１８−Ｓ２６までの処理を繰り返し、設計変更を繰り返すことによって、最適な設計形状を探索していく。このとき、先のサイクルで作成された新ＣＡＤデータ２２及び新メッシュデータ２４は、次のサイクルでは基準ＣＡＤデータ２２及び基準メッシュデータ２４として用いられる。リンクデータ２６については、設計変更を繰り返した場合でも常に有効であるので、リンクデータ２６を再作成する必要はない。
【００３２】
以上のように、本実施例の設計支援装置１０では、基準となる設計形状１１０に対して設計変更を行った際に、その基準となる設計形状１１０のメッシュモデル１１２から、モーフィング操作によって新たな設計形状１２０のメッシュモデル１１２を作成する。それにより、設計変更後のメッシュモデル１１２を、その品質を大きく変化させることなく、短時間で作成することができる。
【００３３】
特に、本実施例の設計支援装置１０では、基準設計形状１１０の各頂点Ｐ、各稜線Ｅ、及び各面Ｆ上に位置していた各節点Ｎが、設計変更後の新設計形状１２０においても同一の各頂点Ｐ、各稜線Ｅ、及び各面Ｆ上に位置するように、基準メッシュモデル１１２に対してモーフィング操作を実行する。そのことから、設計変更の前後において、メッシュモデル１１２、１２２の構成が大きく変化せず、その品質が特に維持されることになる。なお、このようなモーフィング操作を実行するために、設計支援装置１０はリンクデータ２６を必要とするが、リンクデータ２６は基準設計形状１１０の段階のみで作成すれば足り、設計変更を行う度にリンクデータ２６を再作成するような必要はない。
【００３４】
一般に、メッシュモーフィングソフトを利用し、基準メッシュモデル１１２に対してモーフィング操作を行うような場合には、基準ＣＡＤデータ２２に戻って設計変更を行う必要はなく、基準メッシュモデル１１２に対して直接的に設計変更を行うことが可能である。しかしながら、基準メッシュモデル１１２に対して直接的に設計変更を行った場合、良好な解析結果が得られた時点で、そのときの新メッシュモデル１２２から新設計形状１２０を記述する新ＣＡＤデータ２２を作成する作業が必要となる。この新ＣＡＤデータ２２を作成する作業において、新メッシュモデル１２２の外形形状に対して忠実に新設計形状１２０を作成すると、製造の上で不都合な設計寸法（例えば、１０．１２５１ｍｍのように加工精度が担保できない細かな寸法）となってしまうことがある。この場合、設計者は、経験に基づいて設計寸法を修正することになる（例えば、１０．１２５１ｍｍを１０．０ｍｍに修正）。このような設計寸法の人為的な調整を行うことは、新設計形状１２０の力学的特性に少なからず影響を与え、調整後の新設計形状１２０が必要とされる力学的特性を満足しないといった事態も生じ得る。また、互いに干渉（影響）する複数箇所の設計変数を変更するような場合には、モーフィング操作によって得られた複雑な三次元形状をＣＡＤデータ２２上にて設計的に意味のある寸法に置き換えるのは非常に困難な場合もある。
それに対して、本実施例の設計支援装置１０では、ＣＡＤデータ２２において設計変更が行われ、それに基づいてメッシュデータ２４の作成及び解析処理が行われるので、良好な解析結果が得られた時点で、既に新設計形状１２０を記述するＣＡＤデータ２２が存在する。従って、上記したような不具合が生じることがない。
【００３５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例の設計支援装置の構成を示す図。
【図２】ＣＡＤデータが記述する設計形状の一例を示す図。
【図３】メッシュデータが記述するメッシュモデルの一例を示す図。
【図４】リンクデータのデータ構造を示す図。
【図５】設計支援装置を用いた設計作業の流れを示すフローチャート。
【図６】新ＣＡＤデータが記述する新設計形状の一例を示す図。
【図７】新メッシュデータが記述する新メッシュモデルの一例を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１０：設計支援装置
２０：データ記憶部
２２：ＣＡＤデータ
２４：メッシュデータ
２６：リンクデータ
３２：ＣＡＤシステム
３４：メッシュ作成システム
３６：リンクデータ作成システム
３８：ＦＥＭ解析システム
４０：モーフィングシステム
５２：入力デバイス
５４：表示装置
５６：記憶媒体ドライブ
１１０：設計形状（基準設計形状）
１１２：メッシュモデル（基準メッシュモデル）
１２０：設計形状（新設計形状）
１２２：メッシュモデル（新メッシュモデル）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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