(57)【要約】【課題】解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングする作業にかかる時間を短縮する。【解決手段】解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングするグルーピング手段１３を備える解析モデル作成装置であって、上記グルーピング手段１３は、同一方向を向く要素を探索して同一グループにグルーピングすると共に上記要素を探索する場合に既にグルーピングされた上記要素を除いて探索を行う。【選択図】図１
2010224648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングするグルーピング手段を備える解析モデル作成装置であって、
前記グルーピング手段は、同一方向を向く要素を探索して同一グループにグルーピングすると共に前記要素を探索する場合に既にグルーピングされた前記要素を除いて探索を行うことを特徴とする解析モデル作成装置。
【請求項２】
前記グルーピング手段は、特定要素の向きと該特定要素に隣り合う要素の向きとが同一である場合に、前記特定要素と該特定要素に隣り合う要素とを同一グループにグルーピングすることを特徴とする請求項１記載の解析モデル作成装置。
【請求項３】
前記グルーピング手段は、要素の法線ベクトルに基づいて前記要素の向きを決定することを特徴とする請求項１または２記載の解析モデル作成装置。
【請求項４】
前記グルーピング手段は、特定要素の法線ベクトルと当該特定要素と異なる要素の法線ベクトルとが成す角度が予め設定された範囲内である場合に、前記特定要素と当該特定要素と異なる要素とが同一方向を向くと判定することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の解析モデル作成装置。
【請求項５】
解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングするグルーピング工程を有する解析モデル作成方法であって、
前記グルーピング工程において、同一方向を向く要素が探索されて同一グループにグルーピングされると共に前記要素が探索される場合に既にグルーピングされた前記要素が除かれて探索が行われることを特徴とする解析モデル作成方法。
【請求項６】
前記グルーピング工程において、特定要素の向きと該特定要素に隣り合う要素の向きとが同一である場合に、前記特定要素と該特定要素に隣り合う要素とが同一グループにグルーピングされることを特徴とする請求項５記載の解析モデル作成方法。
【請求項７】
前記グルーピング工程において、要素の法線ベクトルに基づいて前記要素の向きが決定されることを特徴とする請求項５または６記載の解析モデル作成方法。
【請求項８】
前記グルーピング工程において、特定要素の法線ベクトルと当該特定要素と異なる要素の法線ベクトルとが成す角度が予め設定された範囲内である場合に、前記特定要素と当該特定要素と異なる要素とが同一方向を向くと判定されることを特徴とする請求項５〜７いずれかに記載の解析モデル作成方法。
【請求項９】
コンピュータを、解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングするグルーピング手段として機能させる解析モデル作成プログラムであって、
前記グルーピング手段として機能させる場合に、同一方向を向く要素を探索して同一グループにグルーピングさせると共に前記要素を探索する場合に既にグルーピングされた前記要素を除いて探索を行わせることを特徴とする解析モデル作成プログラム。
【請求項１０】
前記グルーピング手段として機能させる場合に、特定要素の向きと該特定要素に隣り合う要素の向きとが同一であることを条件として、前記特定要素と該特定要素に隣り合う要素とを同一グループにグルーピングさせることを特徴とする請求項９記載の解析モデル作成プログラム。
【請求項１１】
前記グルーピング手段として機能させる場合に、要素の法線ベクトルに基づいて前記要素の向きを決定させることを特徴とする請求項９または１０記載の解析モデル作成プログラム。
【請求項１２】
前記グルーピング手段として機能させる場合に、特定要素の法線ベクトルと当該特定要素と異なる要素の法線ベクトルとが成す角度が予め設定された範囲内であることを条件として、前記特定要素と当該特定要素と異なる要素とが同一方向を向くと判定させることを特徴とする請求項９〜１１いずれかに記載の解析モデル作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングする解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、有限要素法、境界要素法あるいは差分法等を用いる数値解析によって構造物の解析が行われている。
このような数値解析においては、数値解析に先立ち、解析対象となる領域（解析対象が構造物である場合には構造物が存在する領域）を示すメッシュデータから解析モデルを作成し、当該解析モデルを用いて構造物の解析が行われる。
【０００３】
ところで、数値解析の精度を向上させるためには、メッシュデータの要素がより細かいことが望ましいため、メッシュデータにおいては構造物を構成する部材が複数の要素に分割されて示されている。
ところが、数値解析においては、各々の要素に対して計算が行われ、各々の要素に対して結果が算出される。このため、同一部材を示す要素が解析モデルにおいて同一部材を構成するものとして関連付けられていない場合には、同一部材を示す要素であっても、別々の部材であるかのように結果が算出される場合がある。
【０００４】
例えば、構造物が備える板部材の板厚の最適解を算出する場合には、板部材が複数の要素によって示される解析モデルを用いて数値解析が行われる。このような場合には、解析モデルにおいて単一の板部材が複数の要素によって示されているため、各要素に対して別々に最適解が算出されることとなる。この結果、単一の板部材における板厚が要素の領域ごとに異なる場合が生じる。このような板部材は、実際において作成することは非常に困難であり、実際の構造物の作成に用いることは難しい。
このため、例えば、特許文献１では、単一の板部材を示す要素をグルーピングして、同一のグループにグルーピングされた要素における数値解析の結果が同じ板厚を示すようにしている。これによって、単一の板部材の厚みが均一となるため、数値解析の結果を実際の構造物の作成に容易に適用可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９９３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際の構造物は複雑でかつ大きなものである場合が多い。このため、要素をグルーピングする作業は非常に煩雑で時間のかかるものとなる。
つまり、従来のグルーピング作業では、グループの条件に合致するか否かをグループごとに全ての要素に対して行う必要があり、異なるグループを作成する度に全ての要素を探索対象とする必要がある。
したがって、要素のグルーピング作業に非常に長時間かかることとなり、解析モデルの作成に時間がかかってしまう。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングする作業にかかる時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングするグルーピング手段を備える解析モデル作成装置であって、上記グルーピング手段は、同一方向を向く要素を探索して同一グループにグルーピングすると共に上記要素を探索する場合に既にグルーピングされた上記要素を除いて探索を行うという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記グルーピング手段が、特定要素の向きと該特定要素に隣り合う要素の向きとが同一である場合に、上記特定要素と該特定要素に隣り合う要素とを同一グループにグルーピングするという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記グルーピング手段が、要素の法線ベクトルに基づいて上記要素の向きを決定するという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記グルーピング手段が、特定要素の法線ベクトルと当該特定要素と異なる要素の法線ベクトルとが成す角度が予め設定された範囲内である場合に、上記特定要素と当該特定要素と異なる要素とが同一方向を向くと判定するという構成を採用する。
【００１３】
第５の発明は、解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングするグルーピング工程を有する解析モデル作成方法であって、上記グルーピング工程において、同一方向を向く要素が探索されて同一グループにグルーピングされると共に上記要素が探索される場合に既にグルーピングされた上記要素が除かれて探索が行われるという構成を採用する。
【００１４】
第６の発明は、上記第５の発明において、上記グルーピング工程では、特定要素の向きと該特定要素に隣り合う要素の向きとが同一である場合に、上記特定要素と該特定要素に隣り合う要素とが同一グループにグルーピングされるという構成を採用する。
【００１５】
第７の発明は、上記第５または第６の発明において、上記グルーピング工程では、要素の法線ベクトルに基づいて上記要素の向きが決定されるという構成を採用する。
【００１６】
第８の発明は、上記第５〜第７いずれかの発明において、上記グルーピング工程では、特定要素の法線ベクトルと当該特定要素と異なる要素の法線ベクトルとが成す角度が予め設定された範囲内である場合に、上記特定要素と当該特定要素と異なる要素とが同一方向を向くと判定されるという構成を採用する。
【００１７】
第９の発明は、コンピュータを、解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングするグルーピング手段として機能させる解析モデル作成プログラムであって、上記グルーピング手段として機能させる場合に、同一方向を向く要素を探索して同一グループにグルーピングさせると共に上記要素を探索する場合に既にグルーピングされた上記要素を除いて探索を行わせるという構成を採用する。
【００１８】
第１０の発明は、上記第９の発明において、上記グルーピング手段として機能させる場合に、特定要素の向きと該特定要素に隣り合う要素の向きとが同一であることを条件として、上記特定要素と該特定要素に隣り合う要素とを同一グループにグルーピングさせるという構成を採用する。
【００１９】
第１１の発明は、上記第９または第１０の発明において、上記グルーピング手段として機能させる場合に、要素の法線ベクトルに基づいて上記要素の向きを決定させるという構成を採用する。
【００２０】
第１２の発明は、上記第９〜第１１の発明において、上記グルーピング手段として機能させる場合に、特定要素の法線ベクトルと当該特定要素と異なる要素の法線ベクトルとが成す角度が予め設定された範囲内であることを条件として、上記特定要素と当該特定要素と異なる要素とが同一方向を向くと判定させるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、解析対象の構造物を示すメッシュデータの要素をグルーピングする場合に、同一方向を向く要素を探索して同一グループにグルーピングする。そして要素を探索する場合に、既にグルーピングされた要素を除いて探索が行われる。つまり、時間的に最初に作成されるグループに属する要素を探索する場合には全ての要素が探索の対象となるが、時間的に後に作成されるグループに属する要素を探索する場合には既にグルーピングされた要素が除かれた残りの要素のみが探索の対象となる。したがって、本発明によれば、時間的に後に作成されるグループである程、探索対象の要素が少なくなることとなる。
従来のグルーピング作業が、異なるグループを作成する度に全ての要素を探索対象としていることを考えると、本発明は、時間的に後に作成されるグループである程、探索対象の要素が少なくなることとなるため、要素の探索工程が減少する。
よって、本発明によれば、解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングする作業にかかる時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態における解析モデル作成装置を備える構造物設計システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における解析モデル作成装置を備える構造物設計システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態における解析モデル作成装置が行うグルーピングを説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態における解析モデル作成装置が行うグルーピングで行われる要素探索を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態における解析モデル作成装置において解析モデルが作成される構造物を示すメッシュデータの一例を可視化した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明に係る解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムの一実施形態について説明する。
なお、以下の説明においては、本発明の解析モデル作成装置を有する構造物設計システムについて説明する。
【００２４】
図１は、構造物設計システム１の機能構成を示すブロック図である。この図に示すように、構造物設計システム１は、モデル作成部１１と、モデルデータ記憶部１２と、グルーピング処理部１３と、解析モデル作成プログラム記憶部１４と、ＦＥＭ解析部１５と、強度評価部１６と、断面形状選択部１７と、評価結果記憶部１８と、部材データ記憶部２０とを備えている。
【００２５】
このような構造物設計システム１は、ＣＰＵ等の演算装置や、メモリやハードディスク装置等の記憶装置を備えるコンピュータ装置（例えば、パーソナルコンピュータやワークステーション）によって具現化されている。
そして、モデル作成部１１、グルーピング処理部１３、ＦＥＭ解析部１５、強度評価部１６、断面形状選択部１７は、コンピュータ装置が備える演算装置によって具現化される。また、モデルデータ記憶部１２、解析モデル作成プログラム記憶部１４、評価結果記憶部１８及び部材データ記憶部２０は、コンピュータ装置が備える記憶部装置によって具現化される。
さらに、本実施形態において解析モデル作成装置１００は、モデル作成部１１、グルーピング処理部１３及び解析モデル作成プログラム記憶部１４によって構成されている。すなわち、解析モデル作成装置１００は、演算装置や記憶装置を備えるコンピュータ装置によって具現化されている。
【００２６】
また、構造物設計システム１は、図１に示すように、入力部２及び表示部３と電気的に接続されている。
入力部２は、構造物設計システム１と作業者とを繋ぐマンマシンインターフェイスであり、キーボードやマウス等によって構成される。
表示部３は、構造物設計システム１から出力された演算結果を可視化して表示するものであり、ディスプレイ装置やプリンタによって構成される。
【００２７】
構造物設計システム１の説明に戻り、構造物設計システム１は、本実施形態の解析も出る作成装置１００によって作成する解析モデルをＦＥＭ（Finite Element Method；有限要素法）解析し、この結果に基づいて構造物の最適化設計を行うものである。
【００２８】
モデル作成部１１は、入力部２から入力される情報、及び解析モデル作成プログラム記憶部１４に記憶された解析モデル作成プログラム等に基づいてＦＥＭ解析用のモデルデータ（解析モデル）を作成するものである。
そして、本実施形態においてモデル作成部１１は、解析対象である領域（すなわち構造物が存在する領域）を示すメッシュデータの作成を行う。このメッシュデータにおいて、解析対象である構造物は、その表面が複数の小領域である要素に分割されている。なお、メッシュデータについては、ＦＥＭ解析等の数値解析において一般的に用いられるデータであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２９】
モデルデータ記憶部１２は、モデル作成部１１によって作成されたモデルデータを一時的に記憶するものであり、モデル作成部１１、ＦＥＭ解析部１５、強度評価部１６等の指示によって、記憶するモデルデータを出力する。
【００３０】
グルーピング処理部１３は、解析モデル作成プログラム等に基づいて解析対象の構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングするものである。そして、本実施形態においてグルーピング処理部１３は、同一方向を向く要素を探索して同一グループにグルーピングすると共に要素を探索する場合に既にグルーピングされた要素を除いて探索を行う。
また、グルーピング処理部１３は、特定要素の向きと該特定要素に隣り合う要素の向きとが同一である場合に、特定要素と該特定要素に隣り合う要素とを同一グループにグルーピングする。
さらにグルーピング処理部１３は、要素の法線ベクトルに基づいて要素の向きを決定する。そして、グルーピング処理部１３は、特定要素の法線ベクトルと当該特定要素と異なる要素の法泉ベクトルとが成す角度が予め設定された範囲内（例えば３°内や５°内）である場合に、特定要素と当該特定要素と異なる要素とが同一方向を向くと判定する。
このようなグルーピング処理部１３のより詳細な動作説明は、後の構造物設計システム１の動作説明において行う。
【００３１】
解析モデル作成プログラム記憶部１４は、モデル作成部１１が解析モデルを作成するためのプログラムやグルーピング処理部１３が要素のグルーピングを行うためのプログラム等を含む解析モデル作成プログラムを記憶するものである。
すなわち、解析モデル作成プログラム記憶部１４に記憶された解析モデル作成プログラムは、コンピュータ装置をモデル作成部１１やグルーピング処理部１３として機能させる。
【００３２】
ＦＥＭ解析部１５は、モデルデータ記憶部１２に記憶されているモデルデータを読み込み、該モデルデータを用いてＦＥＭ（Finite Element Method；有限要素法）解析を実行して、構造物を構成する各部材の強度を求める。
なお、構造物を構成する各部材の強度は、モデルデータを構成する各要素における応力や変形量によって一義的に定まる値である。このため、本実施形態においてＦＥＭ解析部１５は、ＦＥＭ解析を実行して各要素における応力や変形量を求めることによって構造物の構成する各部材の強度を求めたこととする。
なお、ＦＥＭ解析部１５は、公知のＦＥＭモデル生成ソフトウェアやＦＥＭ解析ソフトウェア等を記憶しており、該ソフトウェア用いてモデルの作成やＦＥＭ解析を実行する。
【００３３】
強度評価部１６は、ＦＥＭ解析部１５において求めた各要素の応力や変形量（すなわち各部材の強度）に基づいて、強度評価の判定を行うものである。
断面形状選択部１７は、部材データ記憶部２０に記憶された断面形状データのなかから、モデルデータに適応すべきデータを選択すると共に、選択したデータをモデル作成部１１に対して出力するものである。
評価結果記憶部１８は、強度評価部１６における強度評価の情報を記憶する評価結果記憶部である。
【００３４】
部材データ記憶部２０は、構造物に用いられる部材の断面形状データが予め記憶されている部材データ記憶部である。この部材データ記憶部２０は、断面積が昇順となるように順番号の識別番号を部材に対して付与して記憶している。
【００３５】
次に、このように構成された構造物設計システム１の動作について図２〜図４を参照して説明する。なお、構造物設計システム１の動作のなかに、本実施形態の解析モデル作成装置１００の動作（解析モデル作成方法）が含まれている。
【００３６】
まず、作業者が入力部２を操作することにより入力される情報等に基づいて、モデル作成部１１は、構造物のＦＥＭ解析用のモデルデータを作成する（ステップＳ１）。
ここで、モデル作成部１１は、予め記憶するあるいは外部より入力される構造物を複数の要素に分割することによってメッシュデータを作成する。
そして、モデル作成部１１は、上記メッシュデータにおいて各要素における計算条件を、構造物に使用する部材の種類や断面積に基づいて設定することによってモデルデータを作成する。
【００３７】
続いて、モデル作成部１１は、ステップＳ１におけるモデルデータの作成が完了すると、グルーピング処理部１３に要素のグルーピング作業を指示する。これを受けて、グルーピング処理部１３は、メッシュデータに含まれる要素をグルーピングする（ステップＳ２）。
【００３８】
図３は、グルーピング処理部１３による要素のグルーピングについて説明するためのフローチャートである。
この図に示すように、グルーピング処理部１３は、グルーピングフラグの初期化を行う（ステップＳ２１）。ここで、訪問フラグとは、メッシュデータの各要素に対して設定されるものであり、グルーピングが既にされた要素（すなわち既にグループが設定された要素）に対して設定されるものである。そして、グルーピングフラグの初期化では、グルーピング処理部１３は、全ての要素に対してグルーピングフラグが設定されていない状態とする。
【００３９】
次に、グルーピング処理部１３は、グルーピングの対象とする要素の特定を行う（ステップＳ２２）。
具体的には、メッシュデータに含まれる各要素にはアドレスが付されており、グルーピング処理部１３は、例えばアドレスの若い順に、グルーピングの対象とする要素を特定する。
【００４０】
グルーピング処理部１３は、グルーピングの対象とする要素の特定を行うと、続いて対象要素にグルーピングフラグが設定されているかの判定を行う（ステップＳ２３）。
そして、対象要素にグルーピングフラグが設定されていない場合には、当該対象要素にグルーピングフラグを設定し（ステップＳ２４）、さらに当該対象要素と同一グループにグルーピングされる要素の探索を行う（ステップＳ２５）。
【００４１】
図４は、要素探索（ステップＳ２５）のより詳細な処理を示すフローチャートである。
この図に示すように、要素探索においてグルーピング処理部１３は、まず対象要素の法線ベクトルを算出する（ステップＳ３１）。
続いて、グルーピング処理部１３は、対象要素に隣り合う要素（隣接要素）の検出を行い（ステップＳ３２）、この隣接要素にグルーピングフラグが設定されているか否かの判定を行う（ステップＳ３３）。
【００４２】
ここで、隣接要素にグルーピングフラグが設定されていない場合には、グルーピング処理部１３は、隣接要素の法線ベクトルを算出し（ステップＳ３４）、さらに対象要素の法線ベクトルと隣接要素の法線ベクトルとの成す角（Ａｎｇ）を算出する（ステップＳ３５）。
そして、グルーピング処理部１３は、対象要素の法線ベクトルと隣接要素の法線ベクトルとの成す角（Ａｎｇ）が、予め設定された５°以内である場合（対象要素と隣接要素とが同一方向を向く場合）には、当該隣接要素を対象要素とすると共にグルーピングフラグを設定し（ステップＳ３７）、その後再びステップＳ３２に戻る。
ここでは、ステップＳ３７において対象要素が増えているため、ステップＳ３２を再度行う場合には、このステップＳ３７において増えた対象要素に隣り合う要素が隣接要素として検出されることとなる。
【００４３】
一方、ステップＳ３３において、全ての隣接要素にグルーピングフラグが設定されている場合には、要素探索（ステップＳ２５）が終了する。
つまり、本実施形態においては、グルーピングフラグが設定された要素（すなわち既にグルーピングされた）については、その後の探索処理（ステップＳ３４，Ｓ３５、Ｓ３６、Ｓ３７）を行うことなく要素探索が終了する。
すなわち、本実施形態においては、要素探索（ステップＳ２５）において、既にグルーピングされた要素を除いて探索が行われる。
【００４４】
また、ステップＳ３６において、全ての隣接要素に対して、対象要素の法線ベクトルと隣接要素の法線ベクトルとの成す角（Ａｎｇ）が５°以内であると判定されなかった場合にも要素探索（ステップＳ２５）が終了する。
全ての隣接要素に対して、対象要素の法線ベクトルと隣接要素の法線ベクトルとの成す角（Ａｎｇ）が予め設定された角度内でない場合には、要素が異なる方向を向いていると判定でき、対象要素と隣接要素とが異なる部材を構成すると考えることができる。このため、全ての隣接要素に対して、対象要素の法線ベクトルと隣接要素の法線ベクトルとの成す角（Ａｎｇ）が予め設定された角度内でない場合には、それまでに対象要素とされた要素が単一の部材を示す要素であると考えることができるため、グルーピング処理部１３は、要素探索（ステップＳ２５）を一旦終了する。
【００４５】
図３に戻り、要素探索（ステップＳ２５）が終了すると、グルーピング処理部１３は、要素探索（ステップＳ２５）において対象要素とされた全ての要素が含まれる単一のグループを作成する（ステップＳ２６）。
そして、グルーピング処理部１３は、全ての要素がステップＳ２２において対象とされたかの判定を行い（ステップＳ２７）、全ての要素がステップＳ２２において対象とされていると判定した場合には、作成されたグループによってモデルデータを更新した（ステップＳ２８）後にグルーピング（ステップＳ２）を終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ２３において対象要素にグルーピングフラグが設定されていると判定した場合には、グルーピング処理部１３は、ステップＳ２２に戻り、次の対象要素の特定を行う。
つまり、本実施形態においては、グルーピングフラグが設定された要素（すなわち既にグルーピングされた）については、その後の要素探索（ステップＳ２５）を行うことなく、作成されたグループによってモデルデータを更新した（ステップＳ２８）後にグルーピング（ステップＳ２）が終了する。
すなわち、本実施形態においては、グルーピング（ステップＳ２）において、既にグルーピングされた要素を除いて探索が行われる。
【００４７】
なお、ステップＳ２７において、全ての要素がステップＳ２２において対象とされていると判定しなかった場合（すなわち、ステップＳ２２において対象とされていない要素が残っている場合）には、グルーピング処理部１３は、ステップＳ２２に戻り、次の対象要素の特定を行う。
【００４８】
このようなグルーピング（ステップＳ２）を行うことによって、例えば、図５に示すように８つの面を有する構造物が解析対象である場合には、メッシュデータに含まれる要素が、８つのグループＡ〜Ｈに分類されることとなる。つまり、解析対象である構造物が８つの板部材によって構成されているものとしたモデルデータが作成される。
【００４９】
図２に戻り、グルーピング（ステップＳ２）が終了すると、グルーピング処理部１３は、ＦＥＭ解析部１５に対して、ＦＥＭ解析処理の実行を指示する。これを受けて、ＦＥＭ解析部１５は、モデルデータ記憶部１２に記憶されているモデルデータを読み込む（ステップＳ３）。そして、ＦＥＭ解析部１５は、ＦＥＭ解析を実行して、各要素毎の応力や変形量を求める（ステップＳ４）。ＦＥＭ解析部１５は、ここで求めた解析結果（各要素毎の応力や変形量）を強度評価部１６へ出力する。これを受けて、強度評価部１６は、構造物を構成する各部材毎の強度評価を行う（ステップＳ５）。強度評価は、各部材毎の応力や変形量の値が予め決められたしきい値を超えたか否かを判定することにより行われる。そして、強度評価部１６は、各部材が強度条件を満足するか否かを評価結果として含むＦＥＭ解析結果を出力する。このＦＥＭ解析結果は、評価結果記憶部１８に入力されると共に評価結果記憶部１８において記憶される。
【００５０】
次に、強度評価部１６は、評価を行った全ての部材が合格（強度条件を満足）したか否かを判定する（ステップＳ６）。この判定の結果、全ての部材が合格していた場合（強度条件を満足する場合）、強度評価部１６は、モデルデータ記憶部１２に記憶されている現時点のモデルデータを別の記憶領域に一時保存するとともに、評価結果記憶部１８に記憶されている現時点の評価結果情報を別の記憶領域に一時保存する（ステップＳ７）。
そして、強度評価部１６は、断面形状選択部１７に対して、不合格と判定されたことのない部材の識別番号を１ランク下げる指示を出す。なお、ここでの不合格と判定されたことのない部材とは、後述するステップＳ１０において識別番号を１ランク上げられたことのない部材（置き換えが行われなかった部材）を指す。これを受けて、断面形状選択部１７は、モデル作成部１１に対して、現時点で設定されている識別番号を問い合わせる。これを受けて、モデル作成部１１は、モデルデータ記憶部１２に記憶されている識別番号を読み出して、断面形状選択部１７に対して回答する。
なお、図２から分かるように、本実施形態においてはＦＥＭ解析の実行（ステップＳ４）が複数回繰り返される可能性があるが、ステップＳ１において作成されたモデルデータを一度のＦＥＭ解析（ステップＳ４）しか行わない時点でステップＳ７に到達した場合には、ステップＳ１０の処理が行われていないため、全ての部材が不合格と判定されたことのない部材となる。このため、この場合には、ステップＳ８において全ての部材の識別番号が１ランク下げられる。
【００５１】
断面形状選択部１７は、部材データ記憶部２０を参照して、モデル作成部１１から回答された識別番号から１ランク下げた識別番号を特定する。ここでいう１ランク下げるとは、識別番号を１つ小さい値とする（断面積を小さくする）ことである。例えば、現時点の識別番号が「８」であれば「７」とすることである。
【００５２】
断面形状選択部１７は、１ランク下げた識別番号を特定すると、特定した識別番号をモデル作成部１１に対して通知し、モデルデータの更新を指示する。これを受けて、モデル作成部１１は、不合格と判定されたことのない部材を、通知された識別番号が付された部材と置き換えることによってモデルデータを更新する（ステップＳ８）。つまり、モデル作成部１１は、不合格と判定されたことのない部材を、１ランク下の識別番号が付された部材（すなわち、より小さな断面積の部材）に置き換える。
このようにステップＳ８において不合格と判定されたことのない部材を１ランク下の識別番号が付された部材に置き換えた場合には、部材の大きさが変化し、部材の位置関係が離間等することによって変化してしまう。このため、本実施形態においてモデル作成部１１は、部材の位置関係を補正しても良い。
そして、モデル作成部１１は、モデルデータの更新が終了すると、ＦＥＭ解析部１５に対して、再度ＦＥＭ解析処理の実行を指示する。
【００５３】
これを受けて、ＦＥＭ解析部１５は、モデルデータ記憶部１２に記憶されているモデルデータを読み込み（ステップＳ３）、ＦＥＭ解析を実行して、各要素毎の応力や変形量を求め（ステップＳ４）、強度評価部１６は、再び構造物を構成する各部材毎の強度評価を行う（ステップＳ５）。そして、強度評価部１６が再度全ての部材が合格したか否かを判定する（ステップＳ６）。つまり、本実施形態においては、全ての部材が合格である限り、ステップＳ３〜Ｓ８の処理が繰り返えされる。
【００５４】
一方、ステップＳ６においていずれかの部材が合格でなかった場合（強度条件を満たしていない場合）、強度評価部１６は、過去にステップＳ６において全ての部材が合格したか否かを判定する（ステップＳ９）。
そして、過去にステップＳ６において全ての部材が合格したと判定されていない場合には、強度評価部１６は、断面形状選択部１７に対して、不合格になった部材の識別番号を１ランク上げる指示を出す。これを受けて、断面形状選択部１７は、モデル作成部１１に対して、不合格であった部材に対して、現時点で設定されている識別番号を問い合わせる。これを受けて、モデル作成部１１は、モデルデータ記憶部１２に記憶されている識別番号を読み出して、断面形状選択部１７に対して回答する。
【００５５】
断面形状選択部１７は、部材データ記憶部２０を参照して、モデル作成部１１から回答された識別番号から１ランク上げた識別番号を特定する。ここでいう１ランク上げるとは、識別番号を１つ大きい値とする（断面積を大きくする）ことである。
【００５６】
断面形状選択部１７は、１ランク上げた識別番号を特定すると、特定した識別番号をモデル作成部１１に対して通知し、モデルデータの更新を指示する。これを受けて、モデル作成部１１は、不合格と判定された部材を、通知された識別番号が付された部材と置き換えることによってモデルデータを更新する（ステップＳ１０）。つまり、モデル作成部１１は、不合格と判定された部材を、１ランク上の識別番号が付された部材に置き換える。つまり、モデル作成部１１は、不合格と判定された部材を、１ランク上の識別番号が付された部材（すなわち、より大きな断面積の部材）に置き換える。
このようにステップＳ８において不合格と判定された部材を１ランク上の識別番号が付された部材に置き換えた場合には、部材の大きさが変化し、部材の位置関係が離間等することによって変化してしまう。このため、本実施形態においてモデル作成部１１は、部材の位置関係を補正しても良い。
そして、モデル作成部１１は、モデルデータの更新が終了すると、ＦＥＭ解析部１５に対して、再度ＦＥＭ解析処理の実行を指示する。
【００５７】
これを受けて、ＦＥＭ解析部１５は、モデルデータ記憶部１２に記憶されているモデルデータを読み込み（ステップＳ３）、ＦＥＭ解析を実行して、各要素毎の応力や変形量を求め（ステップＳ４）、強度評価部１６は、再び構造物を構成する各部材毎の強度評価を行う（ステップＳ５）。つまり、本実施形態においては、一度ステップＳ６において全ての部材が合格と判定されない限りは、ステップＳ３〜Ｓ６、Ｓ９、Ｓ１０の処理が繰り返えされる。
【００５８】
そして、不合格の部材の識別番号を１ランクずつ上げた結果、全ての部材が合格になると、強度評価部１６は、モデルデータ記憶部１２に記憶されている現時点のモデルデータを別記憶領域に一時保存するとともに、評価結果記憶部１８に記憶されている現時点の評価結果情報を別の記憶領域に一時保存する（ステップＳ７）。そして、強度評価部１６は、断面形状選択部１７に対して、不合格と判定されたことのない部材の識別番号を１ランク下げる指示を出す。そして、不合格と判定されたことない部材の断面形状を１ランクずつ下げながら、強度評価部１６によって強度評価を行い、ステップＳ６の判定結果がＮｏになるまでステップＳ３〜Ｓ８の処理を繰り返す。
そして、いずれかの部材が合格でなくなった時点で、強度評価部１６は、過去に全ての部材が合格したか否かを判定する（ステップＳ９）。この例では、過去に全ての部材が合格になっているので、強度評価部１６は、モデルデータ記憶部１２に一時保存してあるモデルデータと、評価結果記憶部１８に一時保存してある評価結果情報を元の記憶領域に戻す（ステップＳ１１）。そして、モデルデータ記憶部１２に記憶されたモデルデータと、評価結果記憶部１８に記憶されている評価結果情報とを設計図書情報として表示部３へ表示する。この設計図書情報は、図示しない印刷装置に対して出力することにより、設計図書情報の印刷物を作成するようにしてもよい。
【００５９】
以上のような本実施形態の解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムによれば、解析対象の構造物を示すメッシュデータの要素をグルーピングする場合に、同一方向を向く要素を探索して同一グループにグルーピングする。そして要素を探索する場合に、既にグルーピングされた要素を除いて探索が行われる。つまり、時間的に最初に作成されるグループに属する要素を探索する場合には全ての要素が探索の対象となるが、時間的に後に作成されるグループに属する要素を探索する場合には既にグルーピングされた要素が除かれた残りの要素のみが探索の対象となる。したがって、本発明によれば、時間的に後に作成されるグループである程、探索対象の要素が少なくなることとなる。
従来のグルーピング作業が、異なるグループを作成する度に全ての要素を探索対象としていることを考えると、本実施形態の解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムは、時間的に後に作成されるグループである程、探索対象の要素が少なくなることとなるため、要素の探索工程が減少する。
よって、本実施形態の解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムによれば、解析対象である構造物を示すメッシュデータに含まれる要素をグルーピングする作業にかかる時間を短縮することが可能となる。
【００６０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６１】
例えば、上記実施形態においては、ＦＥＭ解析を行うことによって構造物の強度評価を行う構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、境界要素法や差分法を用いた数値解析によって構造物の強度評価を行う場合にも適用することができる。この場合には、用いられる数値解析に適した解析モデルデータがモデル作成部によって作成される。
【００６２】
また、上記実施形態においては、本発明の解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムによって作成された解析モデルを、構造物の最適化に用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の解析モデル作成装置、解析モデル作成方法及び解析モデル作成プログラムによって作成された解析モデルを、強度解析等の他の用途に用いることも可能である。
【００６３】
また、上記実施形態においては、解析モデル作成プログラムが、メモリやハードディスク装置から構成される記憶装置に記憶されている構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、解析モデル作成プログラムが、例えばコンピュータ装置が読み取り可能な可搬媒体（フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等）に記録されていても良い。
このような解析モデル作成プログラムは、可搬媒体、記録装置に記録された状態、あるいは通信回線を介して頒布可能とされる。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・構造物設計システム、２・・・入力部、３・・・表示部、４……板骨構造設計システム、１１・・・モデル作成部、１３・・・グルーピング処理部（グルーピング手段）、１４……解析モデル作成プログラム記憶部、１００……解析モデル作成装置
【図１】
2010224648.tif 000003
【図２】
2010224648.tif 000004
【図３】
2010224648.tif 000005
【図４】
2010224648.tif 000006
【図５】
2010224648.tif 000007