(57)【要約】【課題】  構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、略均一な形状および大きさを有するメッシュによって分割された構造解析モデルを自動的かつ正確に作成できるようにする。【解決手段】  ＣＡＤデータに基づいて閉形状を構成する形状線を検出する閉形状検出手段９と、この閉形状検出手段９により検出された閉形状を構成する形状線のデータを記憶する形状線データ記憶手段１１と、上記閉形状検出手段９により閉形状を構成するものでないと見なされた形状線が構造解析上で必要でない特定線であるか否かを判定し、特定線であると判定された場合にはその特定線のデータを消去し、特定線でないと判定された場合にそのデータを上記形状線データ記憶手段１１に記憶させる特定線判定手段１０と、形状線データ記憶手段１１に記憶された形状のデータに基づいて構造解析対象物のメッシュデータを作成するメッシュデータ作成手段１２とを設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、メッシュによって分割された構造解析モデルを自動的に作成する車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムであって、上記ＣＡＤデータに基づいて閉形状を構成する形状線を検出する閉形状検出手段と、この閉形状検出手段により検出された閉形状を構成する形状線のデータを記憶する形状線データ記憶手段と、上記閉形状検出手段により閉形状を構成するものでないと見なされた形状線が構造解析上で必要でない特定線であるか否かを判定し、特定線であると判定された場合にはそのデータを消去し、特定線でないと判定された場合にそのデータを上記形状線データ記憶手段に記憶させる特定線判定手段と、形状線データ記憶手段に記憶された形状のデータに基づいて構造解析対象物のメッシュデータを作成するメッシュデータ作成手段とを備えたことを特徴とする車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システム。
【請求項２】
上記閉形状検出手段は、任意の一点を始点として連続する形状線が始点に戻ることが確認された場合に、この形状線が閉形状を構成するものであると判断することを特徴とする請求項１に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システム。
【請求項３】
上記閉形状検出手段は、任意の一点を始点として連続する形状線が始点に戻ることが確認された場合であっても、上記形状線の長さが予め設定された基準長さ未満であることが確認された場合に、この形状線が閉形状を構成するものでないと見なすことを特徴とする請求項２に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、メッシュによって分割された構造解析モデルを自動的に作成する車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に示すように、構造解析対象物の図面に対応して任意の線要素を入力する入力手段と、線要素相互の交点を算出して交点データとする交点算出手段と、線要素に関して隣接する交点から線分データを算出し、線分データと交点データとからメッシュデータを生成するメッシュ生成部とを設け、上記入力手段を使用して任意に入力された線要素から交点や線分データを抽出してメッシュデータを生成することが行われている。
【０００３】
また、下記特許文献２では、複数の線の組み合わせにより形状規定される構造解析対象物のＣＡＤデータに対して、上記各線に対応する複数の線データの集合体となる構造解析用の形状データを生成し、プログラムに基づいて上記形状データを演算処理することにより複数の要素にメッシュ分割された構造解析モデルを自動生成する装置であって、上記形状データから複数の線が共有していない独立端点を検出し、この独立端点を有する独立線を延在方向に伸縮して他の線に当接状態にすることにより、上記ＣＡＤデータを構造解析モデル生成用のプログラムで演算処理可能なデータに変換する際に、当接状態にあるべき各線分の端点同士が離間する等の異常が生じた場合においても、これを自動的に修正して構造用解析モデルを適正に形成できるように構成されている。
【特許文献１】特開平７−４４５２５号公報
【特許文献２】特開２００４−１４５７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１，２に開示されているように、ＣＡＤデータから読み出された交点データおよび線分データから構造解析用の形状データを抽出するとともに、この形状データに基づいて有限要素法等の数値解析に使用されるメッシュデータを自動的に作成するように構成した場合には、メッシュデータを形成するための形状データを、使用者がキーボード等を使用して手動操作で入力するものに比べ、車両用ボディーパネル等の構造解析に使用されるメッシュデータを容易に作成できるという利点がある。
【０００５】
しかし、多数の湾曲面等が組み合わされた複雑な形状を有する車両用ボディーパネルを構造解析対象物とする場合には、そのＣＡＤデータに上記湾曲面の境界部を表す形状線等のデータが大量に含まれているため、上記ＣＡＤデータに基づいてメッシュデータを自動的に作成すると、様々な形状および大きさを有するメッシュが複雑に組み合わされた構造用解析モデルが形成されることになる。したがって、この構造用解析モデルに基づいて有限要素法等の数値解析を行う際に計算時間が長くなるとともに、正確な構造解析結果が得られない等の弊害がある。
【０００６】
上記の弊害を防止して均一な形状および大きさを有するメッシュにより分割された構造解析用モデルを形成できるようにするため、ＣＡＤデータからメッシュ形成用として必要な形状線を残し、不必要な形状線を作業者の手動操作または構造解析モデル作成システムの自動操作により消去するように構成することも考えられる。しかし、このように構成した場合には、上記ＣＡＤデータに基づいてメッシュ形成用に必要な形状線であるか否かを正確に判別することが困難であり、メッシュ形成用に必要とされる形状線が誤って消去されたり、不必要な形状線が残されたりする等の問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、略均一な形状および大きさを有するメッシュによって分割された構造解析モデルを自動的かつ正確に作成することが可能な車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、メッシュによって分割された構造解析モデルを自動的に作成する車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムであって、上記ＣＡＤデータに基づいて閉形状を構成する形状線を検出する閉形状検出手段と、この閉形状検出手段により検出された閉形状を構成する形状線のデータを記憶する形状線データ記憶手段と、上記閉形状検出手段により閉形状を構成するものでないと見なされた形状線が構造解析上で必要でない特定線であるか否かを判定し、特定線であると判定された場合にはそのデータを消去し、特定線でないと判定された場合にそのデータを上記形状線データ記憶手段に記憶させる特定線判定手段と、形状線データ記憶手段に記憶された形状のデータに基づいて構造解析対象物のメッシュデータを作成するメッシュデータ作成手段とを備えたものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムにおいて、上記閉形状検出手段が、任意の一点を始点として連続する形状線が始点に戻ることが確認された場合に、この形状線が閉形状を構成するものであると判断するものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、上記請求項２に記載の車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムにおいて、上記閉形状検出手段が、任意の一点を始点として連続する形状線が始点に戻ることが確認された場合であっても、上記形状線の長さが予め設定された基準長さ未満であることが確認された場合に、この形状線が閉形状を構成するものでないと見なすものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、多数の湾曲面等が組み合わされた複雑な形状を有する車両用ボディーパネルからなる構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、上記車両用ボディーパネルを構成する各種形状線の中から閉形状を構成する形状線のデータを選択するとともに、閉形状を構成しない形状線を構造解析上において必要とされるものと、必要とされないものとに選別して不必要な形状線のデータを消去するように構成したため、構造解析を行う上で必要な形状線のみに基づき、均一な形状および大きさを有するメッシュによって分割された構造解析モデルを自動的かつ正確に作成することができ、この構造解析モデルに応じて有限要素法等の数値解析を行う際の計算時間を効果的に短縮するとともに、正確な構造解析を行うことができるという利点がある。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、任意の一点を始点として連続する形状線が始点に戻ることが確認された場合に、この形状線が閉形状を構成するものであると判断するように構成したため、上記ＣＡＤデータから抽出された形状線のデータに基づき、この形状線が閉形状を構成するものであるか否かを上記閉形状検出手段において自動的かつ正確に判別することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、任意の一点を始点として連続する形状線が始点に戻ることが閉形状検出手段において確認された場合においても、上記形状線の長さが予め設定された基準長さ未満であることが確認された場合に、この形状線が閉形状を構成するものでないと見なされ、そのデータが形状線データ記憶手段に記憶されることが防止される。したがって、上記形状線により区画された閉形状の面積が、標準サイズのメッシュに比べて著しく小さいにも拘わらず、上記形状線のデータが形状データ記憶手段に記憶されることことによる弊害、つまり標準サイズのメッシュに比べて極端に小さいメッシュが上記閉形状内に形成されるという事態の発生を自動的に防止できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムの実施形態を示すブロック図である。この車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムは、ＣＡＤ装置１から入力されたＣＡＤデータに基づいてメッシュにより分割された構造解析モデルを自動的に作成するための制御ユニット２と、この制御ユニット２に所定の指令信号を入力するキーボート３およびマウス４等からなる入力手段と、上記制御ユニット２から出力された画像情報等を表示するＣＲＴ５またはこの画像情報等を印刷するプリンタ６等からなる出力手段とを有している。
【００１５】
上記ＣＡＤ装置１から制御ユニット２に入力された構造解析対象物、つまり多数の湾曲面が組み合わされた複雑な形状を有する車両用ボディーパネルのＣＡＤデータに基づき、制御ユニット２により作成された構造解析モデルのメッシュデータは、構造解析装置７に入力され、この構造解析装置７において有限要素法等を使用した車両用ボディーパネルの構造解析が実行されるようになっている。また、上記キーボート３およびマウス４等からなる入力手段は、メッシュデータを作成する際に標準となるメッシュのサイズおよび形状等を指定するための指定信号を入力する機能と、上記データ作成用の制御ユニット２においてＣＡＤデータを加工することにより得られたメッシュデータ作成用の形状線を修正するための修正信号等を入力する機能とを有している。
【００１６】
上記制御ユニット２には、ＣＡＤ装置１から入力されたＣＡＤデータを記憶するＣＡＤデータ記憶手段８と、このＣＡＤデータ記憶手段８に記憶されたＣＡＤデータから閉形状を構成する形状線を検出する閉形状検出手段９と、この閉形状検出手段９により検出された形状線のデータ等を記憶する形状線データ記憶手段１１と、上記閉形状検出手段９により閉形状を構成しないと見なされた形状線が構造解析を行う上で必要のない特定線であるか否かを判定し、特定線であると判定された形状線のデータを消去してそれ以外の形状線のデータを上記形状線データ記憶手段１１に記憶させる特定線判定手段１０と、上記形状線データ記憶手段１１に記憶された形状線のデータに基づいてメッシュデータを作成するメッシュデータ作成手段１２とが設けられている。
【００１７】
上記閉形状検出手段９は、ＣＡＤデータ記憶手段８に記憶されたＣＡＤデータから任意の一点を始点として連続する形状線のデータを適宜に抽出し、この形状線が始点に戻るか否かを判別することにより閉形状を構成する形状線を検出するように構成されている。例えば、図２に示すように、形状線Ｌ１の一点Ｐ１を始点として形状線Ｌ１のデータを辿り、この形状線Ｌ１が分岐点Ｐ２を有している場合には、既に辿った形状線Ｌ１ａと滑らかに連続する形状線、つまり形状線Ｌ１ａに対する分岐角度が１８０°に近い方の形状線Ｌ１ｂが選択され、この形状線Ｌ１ｂのデータを辿る操作が繰り返される。そして、上記形状線Ｌ１が始点Ｐ１に戻ることが確認された場合に、この形状線Ｌ１が原則として閉形状を構成するものであると見なされ、そのデータが上記形状線記憶手段１１により記憶されるようになっている。
【００１８】
一方、上記ＣＡＤデータ記憶手段８から抽出された形状線のデータに基づき、この形状線が分岐点を有している場合において滑らかに連続する形状線が存在しないことが確認され、あるいは上記始点に戻らないことが確認される等により、上記形状線が閉形状を構成するものでないことが上記閉形状検出手段９において検出されると、その形状線のデータが上記特定線判定手段１０に入力されて特定線であるか否かの判定が行われる。
【００１９】
上記特定線判定手段１０は、例えば図２において、閉形状を構成する上記形状線Ｌ１から分岐点Ｐ２において分岐した分岐線Ｌ３が閉形状を構成するものでないと見なされた場合に、この分岐線Ｌ３が緩やかに連続する連続面Ｆ１，Ｆ２の稜線であるか否かを判別することにより、上記分岐線Ｌ３からなる形状線が特定線であるか否かを判定するようになっている。
【００２０】
具体的には、分岐線Ｐ２において接続された連続面Ｆ１，Ｆ２の接続角度が１７０°〜１９０°の範囲内であることが確認された場合に、上記分岐線Ｌ３が構造解析を行う上で必要のない特定線であると判定され、そのデータが形状線記憶手段１１に記憶されることなく消去される。そして、上記連続面Ｆ１，Ｆ２の接続角度が１７０°〜１９０°の範囲内にはなく、図２に示す分岐線Ｌ３が急角度で連続する連続面Ｆ１，Ｆ２の稜線等であることが上記特定線判定手段１０において確認された場合には、上記分岐線Ｌ３が特定線ではないと見なされ、そのデータがデータ記憶手段１１に記憶されるようになっている。
【００２１】
メッシュデータ作成手段１２は、上記形状線データ記憶手段１１に記憶された形状線のデータ、つまり上記閉形状検出手段９において閉形状を構成する形状線であることが検出された形状線のデータおよび閉形状を構成しない形状線であって上記特定線検出手段１２において特定線ではないと見なされた形状線のデータに基づき、これらの形状線により区画された領域を、入力手段により予め指定された標準サイズおよび形状に対応したメッシュＭにより分割するためのメッシュデータ（図３参照）を作成し、このメッシュデータを構造解析装置７に入力するように構成されている。
【００２２】
上記制御ユニット２による制御動作を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御動作がスタートすると、まず上記ＣＡＤデータ記憶手段８に記憶されたＣＡＤデータから、構造解析対象物を構成する形状線のデータを適宜に抽出し（ステップＳ１）、このデータに基づいて任意の一点を始点として連続する形状線のデータを解析することにより、この形状線が分岐点を有するか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００２３】
上記ステップＳ２でＮＯと判定され、形状線が分岐点を有していないことが確認された場合には、形状線のデータを辿ることにより、その終点が上記始点と一致するか否か、つまり上記形状線が始点に戻るか否かを判定する（ステップＳ３）。このステップＳ３でＹＥＳと判定され、上記形状線の始点と終点とが一致することが確認された場合には、この形状線の全長Ｌが予め設定された基準長さＲ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。このステップＳ４でＹＥＳと判定され、形状線の全長Ｌが上記基準長さＲ以上であることが確認された場合には、上記形状線のデータをデータ記憶手段１１に記憶させる（ステップＳ５）。
【００２４】
上記基準長さＲは、キーボード３等からなる入力手段により指定された標準サイズのメッシュの全長に対応した値に設定され、上記形状線により区画された閉形状がメッシュを作成するのに適した面積を有しているか否かを判別するものである。なお、上記ステップＳ４でＮＯと判定され、形状線の全長Ｌが上記基準長さＲ未満であることが確認された場合には、上記形状線が閉形状を構成するものではないと見なされて下記ステップＳ７に移行し、上記形状線が特定線であるか否かの判定が行われる。
【００２５】
一方、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定され、形状線が分岐点を有していることが確認された場合には、分岐角度が１７０℃〜１９０°の範囲内にある滑らかな分岐線が存在するか否かが判定され（ステップＳ６）、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ３に移行して上記分岐線の終点が始点と一致するか否かが判定される。
【００２６】
また、上記ステップＳ６でＮＯと判定されて分岐角度が１７０℃〜１９０°の範囲内にある滑らかな分岐線が存在しないことが確認され、あるいはステップＳ３で上記形状線の終点が始点に一致しないことが確認され、またはステップＳ４でＮＯと判定されて形状線の全長Ｌが上記基準長さＲ未満であることが確認された場合には、ステップＳ７において上記形状線が特定線であるか否かを判定が行われる。このステップＳ７でＹＥＳと判定され、上記形状線が構造解析を行う上で必要のない特定線、つまり形状線が緩やかに連続する連続面の稜線であることが確認された場合には、上記形状線のデータを形状線データ記憶手段１１に記憶させることなく消去した後（ステップＳ８）、下記ステップＳ９に移行する。
【００２７】
一方、上記ステップＳ７でＮＯと判定され、形状線が構造解析を行う上で必要のない特定線ではないこと、つまり形状線が急角度で連続する連続面の稜線等であって、構造解析上必要な線であることが確認された場合には、ステップＳ５に移行して上記形状線のデータを形状線データ記憶手段１１に記憶させる。次いで、上記ＣＡＤデータ記憶手段８に記憶された構造解析対象物を構成する形状線の検出が全て終了したか否かを判定し（ステップＳ９）、ＮＯと判定された場合には、上記ステップＳ１に戻って上記制御動作を繰り返す。
【００２８】
上記ステップＳ９でＹＥＳと判定されて構造解析対象物を構成する形状線の検出が全て終了したことが確認された場合には、ＣＲＴ５において上記形状線により構成された構造対象物の画像情報を表示させるとともに、この画像情報に基づいて入力手段を用いた手動操作により、不必要な形状線を消去し、あるいは必要な形状線を追加する修正を必要に応じて実行する（ステップＳ１０）。そして、上記形状線データ記憶手段１１に記憶された形状線のデータに基づいてメッシュデータをメッシュデータ作成手段１２において自動的に作成するとともに、このメッシュデータを構造解析装置７に出力した後に（ステップＳ１１）、制御動作を終了する。
【００２９】
上記のようにＣＡＤデータ記憶手段８に記憶されたＣＡＤデータに基づいて閉形状を構成する形状線を検出する閉形状検出手段９と、この閉形状検出手段９により検出された閉形状を構成する形状線のデータを記憶する形状線データ記憶手段１１と、上記閉形状検出手段９により閉形状を構成するものでないと見なされた形状線が構造解析上で必要でない特定線であるか否かを判定し、特定線であると判定された場合にはその特定線のデータを消去し、特定線でないと判定された場合にそのデータを上記形状線データ記憶手段１１に記憶させる特定線判定手段１０と、形状線データ記憶手段に記憶された形状のデータに基づいて構造解析対象物のメッシュデータを作成するメッシュデータ作成手段１２とを設けたため、上記車両用ボディーパネルからなる構造解析対象物のＣＡＤデータに基づき、略均一な形状および大きさを有するメッシュによって分割された構造解析モデルを自動的かつ正確に作成することができる。
【００３０】
すなわち、多数の湾曲面等が組み合わされた複雑な形状を有する上記車両用ボディーパネルを構成する各種形状線の中から、例えば図２のＬ１に示すように閉形状を構成する形状線のデータを選択して形状線データ記憶手段１１に記憶させ、かつ閉形状を構成しない形状線を、構造解析上において必要とされるものと、必要とされないものとに選別して不必要な形状線、例えば図２の分岐線Ｌ３に示すように緩やかに連続する連続面Ｆ１，Ｆ２の稜線等のデータを消去するように構成している。このため、図３に示すように、構造解析対象物の構造解析を行う上で必要な上記閉形状を構成する形状線Ｌ１と、急角度で連続する連続面Ｆ１，Ｆ２の稜線等を構成する形状線Ｌ２とを形状線データ記憶手段１１に記憶させることができる。したがって、構造解析を行う上で必要な形状線Ｌ１，Ｌ２のみに基づき、均一な形状および大きさを有するメッシュＭによって分割された構造解析モデルを自動的かつ適正に作成することができ、この構造解析モデルに応じて有限要素法等の数値解析を行う際の計算時間を効果的に短縮するとともに、正確な構造解析を行うことができる等の利点がある。
【００３１】
また、上記実施形態では、任意の一点Ｐ１を始点として連続する形状線Ｌ１が始点に戻ることが確認された場合に、この形状線Ｌ１が閉形状を構成するものであると判断するように構成したため、上記ＣＡＤデータから抽出された形状線Ｌ１のデータに基づき、この形状線Ｌ１が閉形状を構成するものであるか否かを上記閉形状検出手段９において自動的かつ正確に判別することができる。
【００３２】
さらに、上記実施形態では、任意の一点Ｐ１を始点として連続する形状線Ｌ１が始点に戻ることが閉形状検出手段９において確認された場合においても、上記形状線Ｌ１の全長Ｌが予め設定された基準長さＲ未満であることが確認された場合に、この形状線Ｌ１が閉形状を構成するものでないと見なすように構成したため、上記形状線Ｌ１により区画された閉形状の面積が、標準サイズのメッシュに比べて著しく小さいにも拘わらず、上記形状線のデータが形状データ記憶手段１１に記憶されるのを防止することができる。したがって、上記形状線Ｌ１により区画された閉形状の面積が著しく狭いことに起因して、標準サイズのメッシュに比べて極端に小さいメッシュが上記閉形状の内部に形成されるという事態の発生を防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る車両用ボディーパネルの構造解析モデル作成システムの実施形態を示すブロック図である。
【図２】ＣＡＤデータから読み出された形状線の一例を示す説明図である。
【図３】構造解析モデルの具体例を示す説明図である。
【図４】構造解析モデルを作成する制御動作の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
９  閉形状検出手段
１０  特定線判定手段
１１  形状線データ記憶手段
１２  メッシュデータ作成手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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