(57)【要約】【課題】  ３次元ＣＡＤモデル１ａから、その形状に沿い、且つ、属性（例えば、流体と固体）が区別されたメッシュ１ｃを作成する方法を提供する。【解決手段】  ３次元ＣＡＤモデル１ａを２次元平面３２１に投影し、その２次元平面３２１に２次元メッシュ３３１を発生させ、その２次元メッシュ３３１を３次元ＣＡＤモデル１ａの形状に合わせて引き伸ばし、３次元メッシュ３４１を作成する。次に、属性を変えたい３次元ＣＡＤモデル３１２にテトラメッシュ３５１を発生させ、そのテトラメッシュ３５１を用いて、引き伸ばし３次元メッシュ３４１から属性を変えたいメッシュ３６１を判定する。そして、抽出されたメッシュ３６１の属性を変えることで、３次元ＣＡＤモデル１ａ形状に沿い、且つ、属性が区別されたメッシュを作成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元モデルに対して３次元メッシュを作成する方法であって、
解析対象の３次元形状モデルを２次元平面に投影する投影ステップと、
前記投影された３次元モデルを含む２次元平面に２次元メッシュを発生させる２次元メッシュ作成ステップと、
前記２次元メッシュを前記３次元モデルの形状に合わせて引き伸ばし、属性の区別の無い３次元メッシュを作成する第１のメッシュ作成ステップと、
前記３次元モデルに対して、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成されたメッシュとは異なる３次元メッシュを発生させる第２のメッシュ作成ステップと、
前記第２のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュに基づいて、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの中から前記３次元モデル内に含まれるメッシュを判定する判定ステップと、を有することを特徴とするメッシュ作成方法。
【請求項２】
前記判定ステップにおけるメッシュ判定は、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの重心が前記第２のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの体積の中に含まれる場合、前記３次元モデル内に含まれるメッシュであると判定する請求項１記載のメッシュ作成方法。
【請求項３】
３次元モデルに対して３次元メッシュを作成する装置であって、
解析対象の３次元形状モデルを２次元平面に投影する投影ステップと、
前記投影された３次元モデルを含む２次元平面に２次元メッシュを発生させる２次元メッシュ作成ステップと、
前記２次元メッシュを前記３次元モデルの形状に合わせて引き伸ばし、属性の区別の無い３次元メッシュを作成する第１のメッシュ作成ステップと、
前記３次元モデルに対して、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成されたメッシュとは異なる３次元メッシュを発生させる第２のメッシュ作成ステップと、
前記第２のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュに基づいて、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの中から前記３次元モデル内に含まれるメッシュを判定する判定ステップと、を有することを特徴とするメッシュ作成装置。
【請求項４】
前記判定ステップにおけるメッシュ判定は、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの重心が前記第２のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの体積の中に含まれる場合、前記３次元モデル内に含まれるメッシュであると判定する請求項３記載のメッシュ作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、属性が区別されたメッシュが必要なＣＡＥ解析、例えば、熱流体解析や電磁場解析において、３次元ＣＡＤモデルから、その形状に沿い、且つ、属性の区別されたメッシュを作成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、熱流体解析を行う際には、流体部と固体部のメッシュを作成する必要があり、さらに、精度の良い解析結果を得るには流体部と固体部の界面での節点が一致している必要がある。このようなメッシュを作成する方法として、特開平９−１８５７２９号に示されているように、解析領域を分割した直交差分メッシュから、３次元ＣＡＤモデルの表面データを用いて、属性を変えたい直交差分メッシュを抽出する方法がある。
【特許文献１】特開平９−１８５７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、直交差分メッシュを用いているので、３次元ＣＡＤモデル形状に沿ったメッシュとはなっておらず、熱流体解析であれば、３次元ＣＡＤモデル表面近傍の流れや、３次元ＣＡＤモデル表面からの対流熱伝達を精度良く解くことができないといった問題があった。
【０００４】
また、その誤差を小さくする方法として、直交差分メッシュを非常に細かくすることが挙げられる。しかし、この方法はメッシュ数の増加によるメモリ使用量および計算時間の増大といった計算コスト面での問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１の発明は、３次元モデルに対して３次元メッシュを作成する方法であって、解析対象の３次元形状モデルを２次元平面に投影する投影ステップと、前記投影された３次元モデルを含む２次元平面に２次元メッシュを発生させる２次元メッシュ作成ステップと、前記２次元メッシュを前記３次元モデルの形状に合わせて引き伸ばし、属性の区別の無い３次元メッシュを作成する第１のメッシュ作成ステップと、前記３次元モデルに対して、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成されたメッシュとは異なる３次元メッシュを発生させる第２のメッシュ作成ステップと、前記第２のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュに基づいて、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの中から前記３次元モデル内に含まれるメッシュを判定する判定ステップと、を有するようにしたものである。
【０００６】
第２の発明は、前記第１の発明の判定ステップにおけるメッシュ判定を、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの重心が前記第２のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの体積の中に含まれる場合、前記３次元モデル内に含まれるメッシュであると判定するようにしたものである。
【０００７】
第３の発明は、３次元モデルに対して３次元メッシュを作成する方法であって、解析対象の３次元形状モデルを２次元平面に投影する投影ステップと、前記投影された３次元モデルを含む２次元平面に２次元メッシュを発生させる２次元メッシュ作成ステップと、前記２次元メッシュを前記３次元モデルの形状に合わせて引き伸ばし、属性の区別の無い３次元メッシュを作成する第１のメッシュ作成ステップと、前記３次元モデルに対して、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成されたメッシュとは異なる３次元メッシュを発生させる第２のメッシュ作成ステップと、前記第２のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュに基づいて、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの中から前記３次元モデル内に含まれるメッシュを判定する判定ステップと、を有する構成にしたものである。
【０００８】
第４の発明は、前記第３の発明の判定ステップにおけるメッシュ判定を、前記第１のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの重心が前記第２のメッシュ作成ステップにおいて作成された３次元メッシュの体積の中に含まれる場合、前記３次元モデル内に含まれるメッシュであると判定する構成にしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本発明にかかるメッシュ作成方法および装置によれば、３次元ＣＡＤモデル形状を２次元平面に投影して、作成した境界線を用いて、メッシュを作成しているので、必ず３次元ＣＡＤモデルに沿ったメッシュが作成できるという効果が得られる。
【００１０】
また、属性を変えたい３次元ＣＡＤモデルにテトラメッシュを作成し、それを用いて、前記３次元引き伸ばしメッシュから属性を変えたいメッシュを抽出しているので、属性が区別され、且つ、その界面での節点が一致しているメッシュを作成できるという効果が得られる。
【００１１】
さらに、２次元メッシュを四角および三角メッシュで作成し、その２次元メッシュを引き伸ばして、３次元メッシュを作成しているので、解析精度の良いヘキサ、プリズムメッシュを作成できるという効果が得られる。
【００１２】
そして、２次元メッシュを四角および三角メッシュで作成し、その２次元メッシュを引き伸ばして、３次元メッシュを作成しているので、直交差分メッシュを用いるよりも少ないメッシュ数でメッシュを作成することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るメッシュ作成方法が適用される装置の概略構成を示すブロック図である。この装置は、３次元ＣＡＤモデル１ａを読み込み、メッシュ作成装置１ｂにより、３次元ＣＡＤモデル形状に沿い、且つ、属性が区別された３次元メッシュ１ｃが作成され、前記３次元メッシュ１ｃを出力する構成になっている。
【００１５】
図１中の１１は表示装置であり、３次元ＣＡＤモデルやメッシュを表示する。入力装置１２はキーボード１２１やマウス１２２などによって構成され、メッシュ作成に必要な各種データを入力するものである。処理部１３は、主に主記憶装置１３１、中央処理装置１３２、ＲＯＭ１３３を備えている。
【００１６】
本発明によるメッシュ作成方法は、プログラムとしてＲＯＭ１３３に格納されており、実行時に主記憶装置１３１にロードされ処理を実行する。
【００１７】
図２は、本発明の実施形態の装置動作フローチャートを示す図であり、図３は、この動作の理解を容易にするため、図２の動作フローチャートに基づくメッシュ作成方法の処理を表した図である。
【００１８】
本実施形態では、図３（Ａ）に示す、流体の解析領域内の３次元ＣＡＤモデル３１１（以下、単に流体モデルと称する）に、固体の六面体と円柱の３次元ＣＡＤモデル３１２（以下、単に固体モデルと称する）が存在する３次元ＣＡＤモデル１ａに対し、流体と固体の属性を区別して、３次元メッシュを作成、出力を行う。
【００１９】
ステップＳ１：図３（Ａ）に示す３次元ＣＡＤモデル１ａを、メッシュ作成装置１ｂへ読み込む。
【００２０】
ステップＳ２：図３（Ｂ）に示すように、キーボード１２１、マウス１２２の操作および表示装置１１を利用して、３次元ＣＡＤモデル形状１ａに合わせて２次元メッシュを引き伸ばす方向に対して、固体モデル３１２を２次元平面３２１に投影し、境界線３２２を作成する。前記で示す２次元平面は、流体モデル３１１の面である。
【００２１】
ステップＳ３：図３（Ｃ）に示すように、３次元ＣＡＤモデルを投影した２次元平面に対し、２次元平面領域線３２１（流体モデル領域）および投影した境界線３２２に沿って、三角もしくは四角の２次元メッシュ３３１を作成する。
【００２２】
ステップＳ４：図３（Ｄ）に示すように、ステップＳ３で作成した２次元メッシュ３３１を、固体モデル３１２表面および流体モデル３１１表面に合わせて引き伸ばし、３次元ＣＡＤモデル１ａの表面形状に沿った、属性の区別が無いヘキサ（六面体）もしくはプリズム（三角柱）３次元メッシュ３４１を作成する。
【００２３】
この時、固体モデル３１２表面および流体モデル３１１表面の間に作成されるメッシュ間隔は任意である。
【００２４】
ステップＳ５：図３（Ｅ）に示すように、属性を変更したい固体モデル３１２にテトラメッシュ３５１を発生させる。テトラメッシュ３５１はメッシュ作成の自由度が非常に高いため、属性を変更したい３次元メッシュ３６１を判定するのに有効である。
【００２５】
ステップＳ６：図３（Ｆ）に示すように、ステップＳ５で固体モデルに作成したテトラメッシュ３５１を用いて、ステップＳ４で２次元メッシュ３３１を引き伸ばして作成した属性の区別が無い３次元メッシュ３４１から、属性を変更したい固体モデル３１２部分の３次元メッシュを判定し、抽出する。
【００２６】
判定方法は、ステップＳ４で作成した３次元メッシュの重心が、ステップＳ５で作成したテトラメッシュ３５１の体積の中に入っているかどうかの判定である。
【００２７】
ステップＳ７：ステップＳ６で抽出した３次元メッシュ３６１の属性を変更する。
【００２８】
ステップＳ８：ステップＳ７で属性を変更した３次元メッシュおよび属性を変更しなかった３次元メッシュの出力を行う。
【００２９】
以上のようにして、本実施形態では、３次元ＣＡＤモデル１ａを２次元平面３２１に投影し、前記２次元平面に作成した２次元メッシュ３３１を３次元ＣＡＤモデル形状１ａに沿って引き伸ばすことにより、属性の区別の無い３次元メッシュ３４１を作成する。そして、属性の変更したい３次元ＣＡＤモデルにテトラメッシュ３５１を発生させ、前記３次元メッシュ３４１から属性の変更したい３次元メッシュ３６１を判定し抽出している。その結果、３次元ＣＡＤモデル形状１ａに沿い、且つ、属性が区別された３次元メッシュ１ｃを作成、出力することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態は凹みのある３次元ＣＡＤモデル１ａに本発明を用いる場合について説明するものである。
【００３１】
本実施形態のメッシュ作成方法は第１実施形態同様、図２に示す装置動作フローチャートに基づきメッシュ作成処理するものである。
【００３２】
本実施形態では、図４（Ａ）に示す、流体の解析領域内の３次元ＣＡＤモデル４１１（以下、単に流体モデルと称する）に、固体の凹みのある３次元ＣＡＤモデル４１２（以下、単に固体モデルと称する）が存在する３次元ＣＡＤモデル１ａに対し、流体と固体の属性を区別して、３次元メッシュを作成、出力を行う。
【００３３】
ステップＳ１：図４（Ａ）に示す３次元ＣＡＤモデル１ａを、メッシュ作成装置１ｂへ読み込む。
【００３４】
ステップＳ２：図４（Ｂ）に示すように、キーボード１２１、マウス１２２の操作および表示装置１１を利用して、３次元ＣＡＤモデル形状１ａに合わせて２次元メッシュを引き伸ばす方向に対して、固体モデル４１２を２次元平面４２１に投影し、境界線４２２を作成する。前記で示す２次元平面は、流体モデル４１１の面である。
【００３５】
ここで注意する点として、本実施形態では固体モデル４１２形状に凹みのあり、凹んでいる部分において、属性を区別する必要があるため、凹んでいる面も２次元平面４２１に投影し、境界線４２２を作成する。
【００３６】
ステップＳ３：図４（Ｃ）に示すように、３次元ＣＡＤモデルを投影した２次元平面に対し、２次元平面領域線３２１（流体モデル領域）および投影した境界線４２２に沿って、三角もしくは四角の２次元メッシュ４３１を作成する。
【００３７】
ステップＳ４：図４（Ｄ）に示すように、ステップＳ３で作成した２次元メッシュ４３１を、固体モデル４１２表面および流体モデル４１１表面に合わせて引き伸ばし、３次元ＣＡＤモデル１ａの表面形状に沿った、属性の区別が無いヘキサ（六面体）もしくはプリズム（三角柱）３次元メッシュ４４１を作成する。
【００３８】
この時、固体モデル４１２表面および流体モデル４１１表面の間に作成されるメッシュ間隔は任意である。
【００３９】
ステップＳ５：図４（Ｅ）に示すように、属性を変更したい固体モデル４１２にテトラメッシュ４５１を発生させる。テトラメッシュ４５１はメッシュ作成の自由度が非常に高いため、属性を変更したい３次元メッシュ４６１を判定するのに有効である。
【００４０】
ステップＳ６：図４（Ｆ）に示すように、ステップＳ５で固体モデルに作成したテトラメッシュ４５１を用いて、ステップＳ４で２次元メッシュ４３１を引き伸ばして作成した属性の区別が無い３次元メッシュ４４１から、属性を変更したい固体モデル４１２部分の３次元メッシュを判定し、抽出する。
【００４１】
判定方法は、ステップＳ４で作成した３次元メッシュの重心が、ステップＳ５で作成したテトラメッシュ４５１の体積の中に入っているかどうかの判定である。
【００４２】
ステップＳ７：ステップＳ６で抽出した３次元メッシュ４６１の属性を変更する。
【００４３】
ステップＳ８：ステップＳ７で属性を変更した３次元メッシュおよび属性を変更しなかった３次元メッシュの出力を行う。
【００４４】
以上のようにして、本実施形態では、３次元ＣＡＤモデル１ａを２次元平面４２１に投影し、前記２次元平面に作成した２次元メッシュ４３１を３次元ＣＡＤモデル形状１ａに沿って引き伸ばすことにより、属性の区別の無い３次元メッシュ４４１を作成する。そして、属性の変更したい３次元ＣＡＤモデルにテトラメッシュ４５１を発生させ、前記３次元メッシュ４４１から属性の変更したい３次元メッシュ４６１を判定し抽出している。その結果、３次元ＣＡＤモデル形状１ａに沿い、且つ、属性が区別された３次元メッシュ１ｃを作成、出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係るメッシュ作成方法が適用される装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態の装置動作フローチャートを示す図。
【図３】本発明の実施形態１における図２の動作フローチャートに基づくメッシュ作成方法の処理を表した図。
【図４】本発明の実施形態２における図２の動作フローチャートに基づくメッシュ作成方法の処理を表した図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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