(57)【要約】 【課題】  締結部分の解析モデルを生成する際に、部品の名前あるいは種類を予め登録するなどの人手作業を行なわなくても、互いに締結される締結部品を抽出して解析モデルを生成することができる解析モデル生成方法、装置、プログラムおよび記録媒体を提供する。【解決手段】  部品の円柱状立体の中心軸線と、部品の円柱状空洞の中心軸線とを求め、配置データが示す位置に配置した場合のそれら中心軸線間の角度と距離とを計算する。計算された角度がほぼ零で、かつ計算された距離が予め定められた公差と比較して小さい場合、その円柱状立体を有する部品と、その円柱状空洞が形成された部品とを、互いに締結する締結候補として抽出する。締結候補の円柱状立体と円柱状空洞外郭との重複部分の特性などに基づいて、締結された部分の引抜き強度を計算し、計算した引抜き強度をその締結部分の締結条件として解析モデルを生成する。【選択図】      図１
2008065708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データに基づいて構造解析を行うための解析モデルをコンピュータによって生成する解析モデル生成方法であって、
部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データを抽出し、抽出した部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性を予め定める算出条件に従って算出し、算出した締結特性を、構造解析を行うための解析条件とする前記締結部分の解析モデルを生成することを特徴とする解析モデル生成方法。
【請求項２】
前記予め定める形状条件は、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品については、円柱形の形状を有することであり、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品と異なる第２の部品については、円柱形の空洞が形成されていることであり、
前記予め定める相対的な位置関係は、第１の部品が有する円柱形の形状の中心軸線と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の中心軸線とが、予め定める距離以内であることを特徴とする請求項１に記載の解析モデル生成方法。
【請求項３】
前記予め定める形状条件は、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品については、円柱形の形状を有することであり、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品と異なる第２の部品については、円柱形の空洞が形成されていることであり、
前記予め定める相対的な位置関係は、第１の部品が有する円柱形の形状の中心軸線と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の中心軸線とが、予め定める距離以内であり、
第１の部品が有する円柱形の形状の外周部と第２の部品の空洞に臨む部分とが重なることを特徴とする請求項１に記載の解析モデル生成方法。
【請求項４】
前記第１の部品は、雄ねじであり、
前記部品データは、部品の寸法および材質を含む特性を表す特性データをさらに含み、
前記予め定める算出条件に従って算出した締結特性は、第１の部品の円柱形の直径から予め定める規格に基づいて推定される呼び径と、第１の部品と第２の部品とが重なる部分の長さであって、第１の部品の円柱形の中心軸線方向の長さと、特性データが示す第１の部品および第２の部品の特性とに基づいて算出した引抜き強度であることを特徴とする請求項３に記載の解析モデル生成方法。
【請求項５】
第１の部品が有する円柱形の形状の半径の値と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の半径の値との差の前記呼び径に対する比率が、予め定める基準値よりも大きいと、前記算出された引抜き強度から予め定める強度値を減算することを特徴とする請求項４に記載の解析モデル生成方法。
【請求項６】
部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データを入力する入力手段と、
入力手段によって入力された部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データを抽出する抽出手段と、
抽出手段によって抽出された部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性を予め定める算出条件に従って算出する算出手段と、
算出手段によって算出された締結特性を、構造解析を行うための解析条件として前記締結部分の解析モデルを生成する生成手段とを含むことを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項７】
コンピュータを、部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データを入力する入力手段、入力手段によって入力された部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データを抽出する抽出手段、抽出手段によって抽出された部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性を予め定める算出条件に従って算出する算出手段、ならびに算出手段によって算出された締結特性を、構造解析を行うための解析条件として前記締結部分の解析モデルを生成する生成手段として機能させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元データを基に解析モデルを生成する解析モデル生成方法、装置、プログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビスをはじめとする締結部品によって締結された締結部分を解析モデルに取り込む場合、解析精度上はねじ部も詳細に解析モデルに反映することが望ましい。しかし、実際には、解析モデルの要素数が多くなりすぎるため、実用的ではない。
【０００３】
この問題を解決するための従来の技術として、解析モデル生成に係る手間を省き、解析モデルを効率よく生成することができるようにした解析モデル生成装置がある。この解析モデル生成装置は、３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）モデルデータから、締結対象部品、締結位置、および締結部材を識別し、部品締結データとして登録する。この部品締結データに対応する締結モデルを作成する締結モデル作成オブジェクトを、締結モデル作成オブジェクトデータベースから検索して実行し、締結モデルを作成する。さらに、作成された締結モデルと、３次元ＣＡＤモデルデータから薄板構造の部品を検索して作成される中立面モデルとを合成して、解析モデルを作成する。締結部分を含む形状モデルに対する解析モデルを効率よく作成することができる（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
部品締結データの登録については、まず、３次元ＣＡＤモデルデータに登録されている部品の形状属性たとえばボルト、ねじ、およびリベットなどの部品の名前あるいは種類から、締結以外に使用形態が考えられない締結部材およびその締結部材に対応する締結対象部品を登録する。次に、３次元ＣＡＤモデルデータに登録されているアセンブリ締結情報、たとえば溶接あるいは接着などの接続情報が示す締結対象部品および締結部材を登録する。さらに、３次元ＣＡＤモデルデータの幾何形状に基づいて、具体的には、部品同士が接しておりかつ同心円形の穴が存在する締結対象部品、およびその締結対象部品の穴直径と同値の径のボルト、ねじ、もしくはリベットなど、明らかに締結対象部品および締結部材と判断することができるものは登録し、それ以外のものはユーザの判断に基づいて登録される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６５８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の技術は、３次元ＣＡＤモデルデータに、部品の形状属性、たとえばボルト、ねじ、もしくはリベットなど部品の名前あるいは種類を予め登録しておく必要があり、さらに明らかに締結対象部品および締結部材と判断することができないものは、ユーザの判断を仰ぐ必要がある。したがって、人手による作業が必要であり、締結箇所が多くなると作業が煩雑になる。さらに、部品締結データとして登録されるのは、締結が行われると認識された締結対象部品およびその締結対象部品を締結する締結部材であり、互いに締結される締結部材たとえば雄および雌の締結部材を認識することはできない。すなわち、部品の名前あるいは種類を予め登録するなどの人手作業を行っても、互いに締結される締結部材つまり締結部品を抽出することはできないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、締結部分の解析モデルを生成する際に、部品の名前あるいは種類を予め登録するなどの人手作業を行なわなくても、互いに締結される締結部品を抽出して解析モデルを生成することができる解析モデル生成方法、装置、プログラムおよび記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データに基づいて構造解析を行うための解析モデルをコンピュータによって生成する解析モデル生成方法であって、
部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データを抽出し、抽出した部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性を予め定める算出条件に従って算出し、算出した締結特性を、構造解析を行うための解析条件とする前記締結部分の解析モデルを生成することを特徴とする解析モデル生成方法である。
【０００９】
本発明に従えば、部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データに基づいて構造解析を行うための解析モデルをコンピュータによって生成するにあたって、まず、部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データを抽出する。次に、抽出した部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性を予め定める算出条件に従って算出し、算出した締結特性を、構造解析を行うための解析条件とする前記締結部分の解析モデルを生成するので、締結部分の解析モデルを生成する際に、部品の名前あるいは種類を予め登録するなどの人手作業を行なわなくても、互いに締結される締結部品を抽出して解析モデルを生成することができる。
【００１０】
また本発明は、前記予め定める形状条件は、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品については、円柱形の形状を有することであり、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品と異なる第２の部品については、円柱形の空洞が形成されていることであり、
前記予め定める相対的な位置関係は、第１の部品が有する円柱形の形状の中心軸線と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の中心軸線とが、予め定める距離以内であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に従えば、前記予め定める形状条件は、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品については、円柱形の形状を有することであり、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品と異なる第２の部品については、円柱形の空洞が形成されていることであり、前記予め定める相対的な位置関係は、第１の部品が有する円柱形の形状の中心軸線と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の中心軸線とが、予め定める距離以内であるので、ほぼ同じ位置に配置される円柱形の形状を有する締結部品と、円柱形の空洞が形成された締結部品とを抽出することができる。
【００１２】
また本発明は、前記予め定める形状条件は、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品については、円柱形の形状を有することであり、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品と異なる第２の部品については、円柱形の空洞が形成されていることであり、
前記予め定める相対的な位置関係は、第１の部品が有する円柱形の形状の中心軸線と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の中心軸線とが、予め定める距離以内であり、
第１の部品が有する円柱形の形状の外周部と第２の部品の空洞に臨む部分とが重なることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、前記予め定める形状条件は、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品については、円柱形の形状を有することであり、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品と異なる第２の部品については、円柱形の空洞が形成されていることであり、前記予め定める相対的な位置関係は、第１の部品が有する円柱形の形状の中心軸線と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の中心軸線とが、予め定める距離以内である。さらに、第１の部品が有する円柱形の形状の外周部と第２の部品の空洞に臨む部分とが重なるので、円柱形の直径を外形で表す雄の締結部品と内径で表す雌の締結部品とで重なる部分が生じる締結部品を抽出することができる。
【００１４】
また本発明は、前記第１の部品は、雄ねじであり、
前記部品データは、部品の寸法および材質を含む特性を表す特性データをさらに含み、
前記予め定める算出条件に従って算出した締結特性は、第１の部品の円柱形の直径から予め定める規格に基づいて推定される呼び径と、第１の部品と第２の部品とが重なる部分の長さであって、第１の部品の円柱形の中心軸線方向の長さと、特性データが示す第１の部品および第２の部品の特性とに基づいて算出した引抜き強度であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、第１の部品は、雄ねじであり、部品データは、部品の寸法および材質を含む特性を表す特性データをさらに含み、前記予め定める算出条件に従って算出した締結特性は、第１の部品の円柱形の直径から予め定める規格に基づいて推定される呼び径と、第１の部品と第２の部品とが重なる部分の長さであって、第１の部品の円柱形の中心軸線方向の長さと、特性データが示す第１の部品および第２の部品の特性とに基づいて算出した引抜き強度であるので、ねじについて、部品データたとえば３次元設計データから構造解析に必要な締結部分の引抜き強度を算出することができる。
【００１６】
また本発明は、第１の部品が有する円柱形の形状の半径の値と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の半径の値との差の前記呼び径に対する比率が、予め定める基準値よりも大きいと、前記算出された引抜き強度から予め定める強度値を減算することを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、第１の部品が有する円柱形の形状の半径の値と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の半径の値との差の前記呼び径に対する比率が、予め定める基準値よりも大きいと、前記算出された引抜き強度から予め定める強度値を減算するので、ねじ山の重なり部分が大きいねじについて、引抜き強度を小さく補正することができる。
【００１８】
また本発明は、部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データを入力する入力手段と、
入力手段によって入力された部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データを抽出する抽出手段と、
抽出手段によって抽出された部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性を予め定める算出条件に従って算出する算出手段と、
算出手段によって算出された締結特性を、構造解析を行うための解析条件として前記締結部分の解析モデルを生成する生成手段とを含むことを特徴とする解析モデル生成装置である。
【００１９】
本発明に従えば、入力手段によって、部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データが入力され、抽出手段によって、入力手段によって入力された部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データが抽出され、算出手段によって、抽出手段によって抽出された部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性が予め定める算出条件に従って算出され、生成手段によって、算出手段によって算出された締結特性を、構造解析を行うための解析条件として前記締結部分の解析モデルが生成されるので、締結部分の解析モデルを生成する際に、部品の名前あるいは種類を予め登録するなどの人手作業を行なわなくても、互いに締結される締結部品を抽出して解析モデルを生成することができる。
【００２０】
また本発明は、コンピュータを、部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データを入力する入力手段、入力手段によって入力された部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データを抽出する抽出手段、抽出手段によって抽出された部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性を予め定める算出条件に従って算出する算出手段、ならびに算出手段によって算出された締結特性を、構造解析を行うための解析条件として前記締結部分の解析モデルを生成する生成手段として機能させるためのプログラムである。
【００２１】
本発明に従えば、コンピュータを前記解析モデル生成装置の各手段として機能させるためのプログラムとして提供することができる。
【００２２】
また本発明は、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２３】
本発明に従えば、コンピュータを前記解析モデル生成装置の各手段として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、解析モデル生成装置に限定されることなく、予め締結部品であることを示す情報を与えることなく、締結部品を抽出することができるので、解析作業の省力化を図ることができる。
【００２５】
また本発明によれば、ほぼ同じ位置に配置される円柱形の形状を有する締結部品と、円柱形の空洞が形成された締結部品とを抽出することができるので、互いに締結される締結部品たとえば雄および雌の締結部品を抽出することができる。
【００２６】
また本発明によれば、円柱形の直径を外形で表す雄の締結部品と内径で表す雌の締結部品とで重なる部分が生じる締結部品を抽出することができるので、ねじの締結部品を抽出することができる。
【００２７】
また本発明によれば、ねじについて、部品データたとえば３次元設計データから構造解析に必要な締結部分の引抜き強度を算出することができるので、ねじからなる締結部分の構造解析を行うことができる。
【００２８】
ねじの場合、締結部は力を伝える断面積が小さくなるため、その近傍は応力集中の可能性が高い。従来の方法では、締結部の締結状態を精度良く表すことができないため、全体の撓み量を解析する場合には問題ないが、強度評価にはそぐわない可能性が高い。特に樹脂など、締結部品に比べて弾性係数の低い材料を締結している場合は顕著になる。しかし、本発明によれば、締結条件設定のためにつまり引抜き強度を算出するために形状を変化させないので、応力集中が懸念される締結部周辺の解析精度を高く保つことが可能となる。
【００２９】
また本発明によれば、ねじ山の重なり部分が大きいねじについて、引抜き強度を小さく補正することができるので、射出成形などで形成されたものに比べて、ねじ部表面が荒れているセルフタッピングビスなど、見かけの降伏応力が低いものにも提供することができる。
【００３０】
また本発明によれば、予め締結部品であることを示す情報を解析モデル生成装置に与えることなく自動的に、締結部品を抽出することができるので、解析作業の省力化を図ることができる。
【００３１】
また本発明によれば、コンピュータを前記解析モデル生成装置の各手段として機能させるためのプログラムとして提供することができる。
【００３２】
また本発明によれば、コンピュータを前記解析モデル生成装置の各手段として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、本発明の実施の一形態である解析モデル生成装置１の構成を示す。解析モデル生成装置１は、処理すべき３次元設計データを入力する入力部１０と、入力部１０によって入力された３次元設計データを処理する演算処理部２０と、演算処理部２０によって処理された処理結果を出力する結果出力部３０とを含む。解析モデル生成方法は、解析モデル生成装置１によって処理される。
【００３４】
入力部１０は、３次元設計データを直接入力する入力装置１１あるいは予め用意された３次元設計データを記録する記録装置Ａ１２を含む。入力装置１１は、たとえばキーボードもしくはマウスによって構成されるが、これらに限らず、デジタイザもしくはスタイラスペンなど直接入力するものでもよい。記録装置Ａ１２は、たとえばハードディスク装置などで構成され、ＣＡＤ（Computer Aided Design）によって生成された部品の３次元設計データを記憶する。３次元設計データは、部品を表す部品データであり、寸法を含む部品の３次元形状を表す形状データ、部品が配置される位置を表す配置データ、および部品の寸法および材質を含む特性を表す特性データを含む。以下、３次元設計データのことを「３次元部品データ」ともいう。
【００３５】
演算処理部２０は、実際にデータ処理計算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、入力部１０および結果出力部３０を制御する制御部２２と、制御部２２を機能させるためのプログラムおよびデータ処理計算を行うプログラムなどのプログラムを格納するプログラム格納部２３と、演算処理中のデータを記憶するためのデータ記憶部２４とを含む。制御部２２は、プログラム格納部２３に記憶されるプログラムがＣＰＵ２１で実行されることによって実現される機能である。プログラム格納部２３は、たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）もしくはＲＯＭ（Read Only Memory）などの半導体メモリあるいはハードディスク装置などで構成される。データ記憶部２４は、たとえばＲＡＭあるいはハードディスク装置などで構成される。
【００３６】
結果出力部３０は、演算処理部２０で処理された処理結果を表示する表示装置３１、およびその処理結果を記録する記録装置Ｂ３２を含む。処理結果は、他の装置に直接送って出力してもよい。表示装置３１は、たとえば液晶ディスプレイなどによって構成される。記録装置Ｂ３２は、たとえばハードディスク装置などで構成される。
【００３７】
図２は、図１に示した解析モデル生成装置１が生成する解析モデルに関連する部品の断面を模式的に示す。図２（ａ）は、ねじ山を有する締結部品および関連する部品の断面を示している。以下ねじのことを「ビス」ともいう。ビス４１は、雄ねじであり、円筒部の外周面にねじ山４４が形成されている。受け側部品４３は、雌ねじ部を有し、雌ねじ部に形成された円柱形の空洞に臨む内周部にねじ山４５が形成されている。板状部品４２は、ビス４１と受け側部品４３の雌ねじ部とが締結されることによって、受け側部品４３に固定される。
【００３８】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した部品を３次元ＣＡＤによって生成された形状データで表したときの形状を示している。ビス５１は、図２（ａ）に示したビス４１を、雄ねじの外形の円筒形状、つまりねじ山４４の頂部を含む円筒形状を側面とする円柱形で表したものである。受け側部品５３の雌ねじ部は、図２（ａ）に示した受け側部品４３の雌ねじ部の空洞を、雌ねじの内径の円筒形状、つまりねじ山４５の頂部を含む円筒形状が形成する円柱形の空洞で表したものである。３次元形状データをこのように表すのは、不要な微細形状によってデータ量が増大することを防ぐためである。
【００３９】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示したビス５１と受け側部品５３の雌ねじ部とを締結した状態を示している。ビス５１と受け側部品５３の雌ねじ部とが重なっている重複部分５４は、雄ねじのねじ山と雌ねじのねじ山との噛み合わせ部分である。
【００４０】
図３は、図１に示した解析モデル生成装置１が処理するフローチャートである。図３に示したフローチャートは、制御部２２が締結部分の解析モデルを生成し構造解析を行う処理を示している。構造解析を開始するとき、ステップＳ１に移る。
【００４１】
ステップＳ１では、部品データを入力部１０から読み込む。すなわち、処理対象の部品の３次元部品データを、入力装置１１から入力し、あるいは記録装置Ａ１２から読み出し、データ記憶部２４に記憶する。
【００４２】
ステップＳ２では、円柱状立体を抽出する。すなわち、ステップＳ１で読み込んでデータ記憶部２４に記憶した３次元部品データが示す部品の中から、円柱状の形状を有する部品を抽出する。具体的には、まず、部品の立体形状を構成する面の中から円形の面を検索し、その円形面の円周部に円筒面が接続されて、その円形面と円筒面とで囲まれる部分が空洞でない部品を、円柱状立体を有する部品として抽出する。円柱状立体の抽出は、この方法に限定されるものではなく、他の方法によって抽出してもよい。
【００４３】
ステップＳ３では、円柱状空洞を抽出する。すなわち、ステップＳ１で読み込んでデータ記憶部２４に記憶した３次元部品データが示す部品の中から、円柱状の空洞が形成された部品を抽出する。具体的には、まず、部品の立体形状を構成する面の中から、円形の切抜きがある面を検索し、その面の切り抜かれた円形の円周部に円筒面が接続されて、その切り抜かれた円形の部分と円筒面とで囲まれる部分が空洞である部品を、円柱状空洞が形成された部品として抽出する。円柱状空洞が形成された部品の抽出は、この方法に限定されるものではなく、他の方法によって抽出してもよい。
【００４４】
ステップＳ４では、中心軸線間距離が閾値よりも小さいか否かを判定する。すなわち、まず、ステップＳ２で抽出された部品の円柱状立体の中心軸線と、ステップＳ３で抽出された部品の円柱状空洞の中心軸線とを求める。次に、ステップＳ２で抽出された部品と、ステップＳ３で抽出された部品とを、配置データが示す位置に配置した場合のそれら中心軸線間の角度と距離とを計算する。計算された角度がほぼ零で、かつ計算された距離が予め定められた公差、たとえば０．００５ｍｍと比較して小さい場合、その円柱状立体を有する部品と、その円柱状空洞が形成された部品とを、互いに締結する締結候補として抽出して、ステップＳ５に進む。計算された角度がほぼ零でないか、または計算された距離が予め定められた公差と比較して小さくない場合、ステップＳ２に戻る。
【００４５】
ステップＳ５では、締結候補の円柱状立体と円柱状空洞外郭との重複の有無をチェックする。重複があると、ステップＳ６に進み、重複がないと、これらの部品を締結候補から外して、ステップＳ２に戻る。ステップＳ６では、ビスの呼び径を推定する。通常、工業製品に使用されているビスの多くは、ＪＩＳ（Japan Industrial Standard）などの工業規格によって定められた規格に従って作られており、その径は離散的な値になっている。データ記憶部２４に記憶した３次元部品データに含まれる形状データの中から、締結候補の円柱状立体の径を読み出し、読み出した径に最も近い径を工業規格で定められたビス径群の中から選び出す。このとき、形状データから読み出した径と呼び径との差が予め定められた数値または割合に入ることを条件としてもよい。その場合は、規格ビスではなく特殊ビスと認識し、引抜き強度に関する計算は行わない。
【００４６】
ステップＳ７では、引抜き強度の計算を行う。規格ビスである場合、ビスの呼び径が決まれば、ねじの歯高とピッチとが決まるので、ビスおよび受け側部品の材質、およびそれらの噛み合い距離が分かれば、ビスの引抜き強度Ｆを次式で算出することができる。
【００４７】
【数１】
2008065708.tif 000003
【００４８】
ここに、κは、噛み合い形状に起因する係数であり、解析的に求めてもよいし、実験による同定によって求めてもよい。σＥは材料の降伏応力であり、ビス材料またはビス受け側部品材料のうち小さい方の値をとる。ｎは、ねじの噛み合い数であり、噛み合い長さをＬ、ねじのピッチをＰとすると、
【００４９】
【数２】
2008065708.tif 000004
【００５０】
で表すことができる。すなわち、噛み合い長さＬをねじのピッチＰで除することによって求めることができる。Ｓは、ねじ１ピッチにおける噛み合い面積であり、ビスのねじの外形をｄ、谷径をｄ1、および円周率をπとすると、
【００５１】
【数３】
2008065708.tif 000005
【００５２】
から求めることができる。
ステップＳ８では、呼び径に対する重複割合を計算する。重複割合は、円柱状立体と円柱状空洞外郭との重複距離のビス呼び径に対する比率であり、円柱状立体の半径と円柱状空洞の半径との差をビス呼び径で除算することによって求めることができる。通常使用される規格ビスの場合は、その割合が決まっているが、雌ねじの無い円柱状空洞に対して、ねじを切りながら入っていく、いわゆるセルフタッピングビスの場合は、雄ねじの谷径よりも下穴となる円柱状空洞の直径が小さく作られているため、重複割合は通常のビスに較べて大きくなる。
【００５３】
ステップＳ９では、重複割合が予め設定されている閾値よりも小さいか否かを判定する。すなわち、ステップＳ８で計算された重複割合が、予め設定されている通常ビスの重複割合、たとえば０．２と較べて小さいか否かを判断する。小さい場合は、ステップＳ１１に進み、小さくない場合は、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、ステップＳ７で計算された引抜き強度に補正を掛け、その値を小さくして、ステップＳ１１に進む。引抜き強度の補正の強度値は、たとえば０．５である。これは、セルフタッピングビスによって作られた雌ねじは、射出成形などによって作られたものと比較して、ねじ部表面が荒れており、見かけの降伏応力が低くなるための対応である。
【００５４】
ステップＳ１１では、締結条件を解析モデルに与える。すなわち、ステップＳ５で確定した締結候補の円柱状立体と円柱状空洞外郭とを固着つまりお互いの位置関係が変化しないように解析条件によって解析モデルに制限を加える。この解析条件によって、一方が移動しようとした場合は他方に力を加えて同じ動きをさせるが、同時に反力が働き、元々移動しようとしていた部品の移動を抑えることで、あたかも固定されている状況を表すことができ、この力を拘束力と称する。また、ステップＳ７において計算された引抜き強度を、あるいは場合によってはステップＳ１０で補正された引抜き強度を、すなわち固着を開放する際の条件となる開放力として設定する。これらの設定から、有限の拘束力により２物体を固着させ、拘束力以上の力が掛かった場合は２物体が分離する現象を解析することが可能となり、この解析条件を締結条件と称する。
【００５５】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で設定された締結条件を含んだ構造解析の計算を行う。このとき用いる解析手法は、有限要素法が一般的であるが、境界要素法あるいは有限体積法など他の解析手法を用いてもよい。ステップＳ１３では、解析結果を出力して、終了する。解析結果としては、各部の変位、歪、または応力などがあるが、これらを直接表示装置３１に表示してもよく、または記録装置Ｂ３２に記憶してもよい。
【００５６】
入力手段は、たとえば入力部１０からのデータを入力する手段であり、制御部２２に含まれる機能である。抽出手段、算出手段、および生成手段も制御部２２に含まれる機能である。
【００５７】
このように、入力手段によって、部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データが入力され、抽出手段によって、入力手段によって入力された部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データが抽出され、算出手段によって、抽出手段によって抽出された部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性であるたとえば締結条件が予め定める算出条件に従って算出され、生成手段によって、算出手段によって算出された締結特性を、構造解析を行うための解析条件として前記締結部分の解析モデルが生成されるので、締結部分の解析モデルを生成する際に、部品の名前あるいは種類を予め登録するなどの人手作業を行なわなくても、互いに締結される締結部品を抽出して解析モデルを生成することができる。したがって、予め締結部品であることを示す情報を解析モデル生成装置に与えることなく自動的に、締結部品を抽出することができるので、解析作業の省力化を図ることができる。
【００５８】
さらに、解析モデル生成方法は、部品の３次元形状を表す形状データおよび部品が配置される位置を表す配置データを含み、部品を表す部品データに基づいて構造解析を行うための解析モデルをコンピュータによって生成するにあたって、まず、部品データ群から、形状データが示す３次元形状が予め定める形状条件に合致し、かつ配置データが示す位置に配置すると、締結されるべき予め定める相対的な位置関係にある少なくとも２つの部品に対応する部品データを抽出する。次に、抽出した部品データが示す各部品を締結して構成される締結部分の締結特性であるたとえば締結条件を予め定める算出条件に従って算出し、算出した締結特性を、構造解析を行うための解析条件とする前記締結部分の解析モデルを生成するので、締結部分の解析モデルを生成する際に、部品の名前あるいは種類を予め登録するなどの人手作業を行なわなくても、互いに締結される締結部品を抽出して解析モデルを生成することができる。したがって、解析モデル生成装置に限定されることなく、予め締結部品であることを示す情報を与えることなく自動的に、締結部品を抽出することができるので、解析作業の省力化を図ることができる。
【００５９】
さらにまた、前記予め定める形状条件は、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品については、円柱形の形状を有することであり、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品と異なる第２の部品については、円柱形の空洞が形成されていることであり、前記予め定める相対的な位置関係は、第１の部品が有する円柱形の形状の中心軸線と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の中心軸線とが、予め定める距離以内であるので、ほぼ同じ位置に配置される円柱形の形状を有する締結部品と、円柱形の空洞が形成された締結部品とを抽出することができる。したがって、互いに締結される締結部品たとえば雄および雌の締結部品を抽出することができる。
【００６０】
さらに、前記予め定める形状条件は、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品については、円柱形の形状を有することであり、締結部分を構成する部品のうちの第１の部品と異なる第２の部品については、円柱形の空洞が形成されていることであり、前記予め定める相対的な位置関係は、第１の部品が有する円柱形の形状の中心軸線と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の中心軸線とが、予め定める距離以内である。さらに、第１の部品が有する円柱形の形状の外周部と第２の部品の空洞に臨む部分とが重なるので、円柱形の直径を外形で表す雄の締結部品と内径で表す雌の締結部品とで重なる部分が生じる締結部品を抽出することができる。したがって、ねじの締結部品を抽出することができる。
【００６１】
さらにまた、第１の部品は、雄ねじであり、部品データは、部品の寸法および材質を含む特性を表す特性データをさらに含み、前記予め定める算出条件に従って算出した締結特性は、第１の部品の円柱形の直径から予め定める規格に基づいて推定される呼び径と、第１の部品と第２の部品とが重なる部分の長さであって、第１の部品の円柱形の中心軸線方向の長さと、特性データが示す第１の部品および第２の部品の特性とに基づいて算出するという条件に従って算出した引抜き強度であるので、ねじについて、部品データたとえば３次元設計データから構造解析に必要な締結部分の引抜き強度を算出することができる。したがって、ねじからなる締結部分の構造解析を行うことができる。
【００６２】
ねじの場合、締結部は力を伝える断面積が小さくなるため、その近傍は応力集中の可能性が高い。従来の方法では、締結部の締結状態を精度良く表すことができないため、全体の撓み量を解析する場合には問題ないが、強度評価にはそぐわない可能性が高い。特に樹脂など、締結部品に比べて弾性係数の低い材料を締結している場合は顕著になる。しかし、本発明に従えば、締結条件設定のためにつまり引抜き強度を算出するために形状を変化させないので、応力集中が懸念される締結部周辺の解析精度を高く保つことが可能となる。
【００６３】
さらに、第１の部品が有する円柱形の形状の半径の値と、第２の部品に形成された円柱形の空洞の半径の値との差の前記呼び径に対する比率が、予め定める基準値よりも大きいと、前記算出された引抜き強度から予め定める強度値を減算するので、ねじ山の重なり部分が大きいねじについて、引抜き強度を小さく補正することができる。したがって、射出成形などで形成されたものに比べて、ねじ部表面が荒れているセルフタッピングビスなど、見かけの降伏応力が低いものにも提供することができる。
【００６４】
さらに、本発明によって、ビスを用いた締結によって組み合わせられている組品の解析を、自動でかつ精度良く行うことが可能となる。
【００６５】
解析モデル生成装置１のプログラム格納部２３に格納つまり記憶されるプログラムは、コンピュータたとえばＣＰＵ２１を解析モデル生成装置１の各手段、つまり入力手段、抽出手段、算出手段、および生成手段として機能させるためのプログラムである。したがって、本発明は、コンピュータを解析モデル生成装置１の各手段として機能させるためのプログラムとして提供することができる。
【００６６】
上述した実施の形態では、解析モデル生成装置１のプログラムは、解析モデル生成装置１に含まれるプログラム格納部２３たとえば半導体メモリあるいはハードディスク装置などの記憶装置に記憶されているが、これらの記憶装置に限定されるものではなく、コンピュータで読取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。記録媒体は、たとえば図示しない外部記憶装置としてプログラム読取装置を設け、そこに記録媒体を挿入することによって読取り可能な記録媒体であってもよいし、あるいは他の装置の記憶装置であってもよい。
【００６７】
いずれの記録媒体であっても、記憶されているプログラムがコンピュータからアクセスされて実行される構成であればよい。あるいはいずれの記録媒体であっても、プログラムが読み出され、読み出されたプログラムが、コンピュータに含まれる記憶装置のプログラム記憶エリアに記憶されて、そのプログラムが実行される構成であってもよい。さらに通信ネットワークを介して他の装置からダウンロードされてプログラム記憶エリアに記憶させてもよい。ダウンロード用のプログラムは、予め解析モデル生成装置１の記憶装置に記憶しておくか、あるいは別な記録媒体からプログラム記憶エリアにインストールしておく。
【００６８】
本体と分離可能に構成される記録媒体は、たとえば磁気テープ／カセットテープなどのテープ系の記録媒体、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスクなどの磁気ディスクもしくはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）／ＭＯ（Magneto Optical disk）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの光ディスクのディスク系の記録媒体、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを含む）／光カードなどのカード系の記録媒体、またはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ（Erasable       
Programmable Read Only Memory）／ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable            Programmable Read Only Memory）／フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリを含む固定的にプログラムを担持する記録媒体であってもよい。したがって、本発明は、コンピュータを解析モデル生成装置１の各手段として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の一形態である解析モデル生成装置１の構成を示す。
【図２】図１に示した解析モデル生成装置１が生成する解析モデルに関連する部品の断面を模式的に示す。
【図３】図１に示した解析モデル生成装置１が処理するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１  解析モデル生成装置
１０  入力部
１１  入力装置
１２  記録装置Ａ
２０  演算処理部
２１  ＣＰＵ
２２  制御部
２３  プログラム格納部
２４  データ記憶部
３０  結果出力部
３１  表示装置
３２  記録装置Ｂ
【図１】
2008065708.tif 000006
【図２】
2008065708.tif 000007
【図３】
2008065708.tif 000008