(57)【要約】      （修正有）【課題】ソリッドモデルの外表面データを利用して、外表面の形状が変化する部位の中立面データを精度良く作成する。【解決手段】外表面データのメッシュモデルを作成する工程Ｓ１と、外表面の形状が変化する部位の各要素同士の接点を分離し、新たな接点を作成し、２つの接点同士を結ぶリンク情報を全ての２つ接点の組み合わせについて作成する工程Ｓ２と、当該表面と裏面で対応関係となる２つの接点のペアを検索するペア検索工程Ｓ３と、ペアとなる２つの接点をそれらの中間位置でマージする第１のマージ工程Ｓ４と、互いに近接し他の接点と要素によりリンクしていないエッジとなる接点をグルーピングする工程Ｓ５と、グルーピングされた接点をマージするためのマージ位置を算出するマージ位置算出工程Ｓ６と、グルーピングされた接点のマージ工程Ｓ７と、第１及び第２の各マージ工程によりマージされた接点により中立面データを作成する工程Ｓ８と、を備える。【選択図】図２
2008243062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤデータからなる構造物のソリッドモデルから、当該構造物の板厚の中間位置にＣＡＥ解析用の中立面データを作成するＣＡＥ解析用データ作成方法であって、
前記ソリッドモデルから前記構造物の外表面データを得ると共に、当該外表面データを複数の要素に細分化したメッシュモデルを作成する工程と、
前記メッシュモデルから外表面の形状が変化する部位における各要素同士の接点を分離し、当該分離された各要素の接点であった位置に新たな接点を作成する工程と、
前記各要素の間で同じ位置にあった接点に対して、２つの接点同士を結ぶリンク情報を全ての２つ接点の組み合わせについて作成する工程と、
表面と裏面の各要素について前記構造物の内部に向く法線ベクトルを算出し、当該表面と裏面で対応関係となる２つの接点のペアを検索するペア検索工程と、
前記ペアとされた２つの接点をそれらの中間位置でマージする第１のマージ工程と、
各接点のリンク情報と位置情報とから互いに近接し他の接点と要素によりリンクしていないエッジとなる接点をグルーピングする工程と、
前記グルーピングされた接点をマージするためのマージ位置を算出するマージ位置算出工程と、
前記グルーピングされた接点を前記マージ位置にマージする第２のマージ工程と、
前記第１及び第２の各マージ工程によりマージされた接点により前記中立面データを作成する工程と、を備えることを特徴とするＣＡＥ解析用データ作成方法。
【請求項２】
前記ペア検索工程は、
前記表面と裏面の各要素について各要素について前記構造物の内部に向く法線ベクトルを算出し、当該法線ベクトルを該当する要素の接点に割り当てる工程と、
各要素の接点を、当該各要素の法線ベクトルの方向に予め決められた距離移動させる工程と、
前記全ての２つの接点の組み合わせ、又は、ソリッドモデルの内部空間を格子状に分割し、外表面の要素及び接点を予め格子に分配し、同じ格子若しくは隣り合う格子に属する２つの接点の組み合わせから、移動前の接点間距離に対する移動後の接点間距離の比率が最小となる接点のペアを検索する工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＣＡＥ解析用データ作成方法。
【請求項３】
前記第１のマージ工程は、
前記位置情報が同じ接点を１つの接点にマージする工程と、
前記表面と裏面がペアとなっていない要素を削除する工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＣＡＥ解析用データ作成方法。
【請求項４】
前記マージ位置算出工程は、
前記グルーピングされた各接点に対し、親要素の３つの接点の平均位置を算出する工程と、
複数の親要素に対する平均位置の平均位置を制御点として算出する工程と、
前記制御点とマージ候補位置とを結ぶ直線上で、当該制御点からの距離がグルーピングされた接点と同じになる点と、グルーピングされた接点との距離を、グルーピングされた各接点に対し２乗和した量が最小となるマージ位置を算出する工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＣＡＥ解析用データ作成方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＣＡＥ解析用データ作成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のＣＡＥ解析用データ作成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造解析等のＣＡＥ解析用データ作成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの演算処理能力の飛躍的な進歩に伴い、ＣＡＤ(Computer aided Design)やＣＡＥ(Computer aided Engineering)等を利用して、車両設計、構造解析、性能評価等のシミュレーションをコンピュータ上で仮想的に行っている。
【０００３】
上記ＣＡＥに利用するＣＡＤデータの作成方法に関して、特許文献１には、ＣＡＤデータからなる構造物のソリッドモデルの表面と裏面の間に中立面を作成し、この中立面の所定のメッシュの頂点Ｐ１を通り、頂点Ｐ１を囲む複数中立面メッシュの法線ベクトルの重み付け平均で定義した中立面に垂直な直線Ｌ１を設定し、直線Ｌ１と裏表面との交点の中点に中立面を移動させる技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２１６６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、ソリッドモデルから中立面を作成する作業に膨大な時間を必要とし、また、構造物の形状が変化する部位については設計者がマニュアルで中立面を作成しているため効率的でなく、精度良く作成できないという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、構造物のＣＡＤデータからＣＡＥ解析用の中立面データを自動且つ精度良く作成できるＣＡＥ解析用データ作成技術を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第１の形態では、ＣＡＤデータからなる構造物のソリッドモデルから、当該構造物の板厚の中間位置にＣＡＥ解析用の中立面データを作成するＣＡＥ解析用データ作成方法であって、前記ソリッドモデルから前記構造物の外表面データを得ると共に、当該外表面データを複数の要素に細分化したメッシュモデルを作成する工程と、前記メッシュモデルから外表面の形状が変化する部位における各要素同士の接点を分離し、当該分離された各要素の接点であった位置に新たな接点を作成する工程と、前記各要素の間で同じ位置にあった接点に対して、２つの接点同士を結ぶリンク情報を全ての２つ接点の組み合わせについて作成する工程と、表面と裏面の各要素について前記構造物の内部に向く法線ベクトルを算出し、当該表面と裏面で対応関係となる２つの接点のペアを検索するペア検索工程と、前記ペアとされた２つの接点をそれらの中間位置でマージする第１のマージ工程と、各接点のリンク情報と位置情報とから互いに近接し他の接点と要素によりリンクしていないエッジとなる接点をグルーピングする工程と、前記グルーピングされた接点をマージするためのマージ位置を算出するマージ位置算出工程と、前記グルーピングされた接点を前記マージ位置にマージする第２のマージ工程と、前記第１及び第２の各マージ工程によりマージされた接点により前記中立面データを作成する工程と、を備える。
【０００７】
第１の形態によれば、構造物のＣＡＤデータからＣＡＥ解析用の中立面データを自動且つ精度良く作成できる。
【０００８】
また、本発明に係る第２の形態は、前記ペア検索工程は、前記表面と裏面の各要素について各要素について前記構造物の内部に向く法線ベクトルを算出し、当該法線ベクトルを該当する要素の接点に割り当てる工程と、各要素の接点を、当該各要素の法線ベクトルの方向に予め決められた距離移動させる工程と、前記全ての２つの接点の組み合わせ、又は、ソリッドモデルの内部空間を格子状に分割し、外表面の要素及び接点を予め格子に分配し、同じ格子若しくは隣り合う格子に属する２つの接点の組み合わせから、移動前の接点間距離に対する移動後の接点間距離の比率が最小となる接点のペアを検索する工程と、を有する。第２の形態によれば、表面と裏面とがペアとなっている要素の中立面データを自動且つ精度良く作成できる。
【０００９】
また、本発明に係る第３の形態は、前記第１のマージ工程は、前記位置情報が同じ接点を１つの接点にマージする工程と、前記表面と裏面がペアとなっていない要素を削除する工程と、を有する。
【００１０】
また、本発明に係る第４の形態は、前記マージ位置算出工程は、前記グルーピングされた各接点に対し、親要素の３つの接点の平均位置を算出する工程と、複数の親要素に対する平均位置の平均位置を制御点として算出する工程と、前記制御点とマージ候補位置とを結ぶ直線上で、当該制御点からの距離がグルーピングされた接点と同じになる点と、グルーピングされた接点との距離を、グルーピングされた各接点に対し２乗和した量が最小となるマージ位置を算出する工程と、を有する。これら第３及び第４の各形態によれば、構造物の形状が変化する部位の中立面データを自動且つ精度良く作成できる。
【００１１】
なお、本発明は、上記ＣＡＥ解析用データ作成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムや当該プログラムを格納したコンピュータ可読記憶媒体としても適用可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、構造物のＣＡＤデータからＣＡＥ解析用の中立面データを自動且つ精度良く作成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００１５】
［システム構成］
図１は、本発明に係る実施形態のＣＡＥ解析用データ作成システムのハードウェア構成を例示する外観図（ａ）及びブロック図（ｂ）である。
【００１６】
図１において、コンピュータ本体１には、キーボード２やマウス３からなる入力装置、液晶表示（ＬＣＤ）パネルからなる表示装置４及びハードディスク（ＨＤＤ）からなる補助記憶装置５が接続されている。コンピュータ本体１は、演算処理を実行するＣＰＵ、後述するＣＡＥ解析用データ作成処理を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭ、データの一時保持及びワークエリアとしてのＲＡＭ、周辺装置２〜５との間でデータの授受を実行するＩ／Ｏ回路を備える。３次元ＣＡＤデータ（以下、単にＣＡＤデータともいう）は、オペレータが入力装置２，３及び表示装置４を介して入力し、補助記憶装置５に記憶される。コンピュータ本体１は、オペレータの操作入力によって上記ＣＡＤデータをＲＡＭ内に書き込み、後述するＣＡＥ解析用データ作成処理を実行する。このＣＡＥ解析用データ作成処理においては、３次元ＣＡＤデータや当該ＣＡＤデータから作成された中立面データが表示装置４に表示される。また、コンピュータ本体１にプリンタを接続すれば、上記ＣＡＤデータや中立面データをプリント出力することもできる。
【００１７】
コンピュータ本体１は、市販のＣＡＤソフトを利用して作成されたＣＡＤデータからＣＡＥ解析用のメッシュモデルを作成する。
【００１８】
具体的には、ＣＡＤデータにおけるソリッドモデルから、データ変換用標準インターフェイス（ＩＧＥＳ：Ｉnitial Ｇraphic Ｅxchange Ｓpecification）を用いてソリッドモデルの表面及び裏面の外表面データを得ると共に、後述するＣＡＥ解析用データ作成処理によりソリッドモデルの表面と裏面の中間にある中立面データを作成する。
【００１９】
そして、上記外表面データ（ＩＧＥＳファイル）と中立面データが、ラジエータシュラウド等の樹脂成形品の形状モデルとして強度や振動の解析に利用される。
【００２０】
［ＣＡＥ解析用データ作成処理］
図２は、図１に示すシステムによるＣＡＥ解析用データ作成処理を示すフローチャートである。
【００２１】
本実施形態のＣＡＥ解析用データ作成処理は、ＣＡＤデータから得られるソリッドモデルの外表面データを利用して、外表面の形状が変化する部位（例えば、９０°に折れ曲る部位）における構造物の板厚の中間位置に中立面データを精度良く作成するものである。
【００２２】
図２において、先ずコンピュータ本体１は、補助記憶装置５からＣＡＤデータを読み出し、ソリッドモデルから構造物の外表面データ（表面及び裏面の各データ）を得ると共に、外表面データを複数の要素Ｅに細分化するメッシュモデル作成処理を実行する（Ｓ１）。
【００２３】
ここで作成されるメッシュモデルの各要素Ｅは３つの節点ｅ１，ｅ２，ｅ３で形成される三角形の平面を単位とする。
【００２４】
次にコンピュータ本体１は、上記メッシュモデルから外表面の形状が変化する部位における各要素同士の接点ｃ’を分離し、この分離された各要素の接点ｃ’であった位置に新たな接点ｃを作成する要素分離処理を実行する（Ｓ２、図３）。この要素分離処理では、接点ｃ’を持つ各要素の法線ベクトルの正規化した内積が小さいものからクラスタリングし、クラスタの数だけ新たな接点ｃを作成する。そして、図３に示すように、各要素の接点ｃ’を新たな接点ｃに置き換えて互いに連結されていた要素を分離する。但し、各要素同士の接点が連結されていたことを表すリンク情報は保持しておく。つまり、図４に示すように、各要素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４間で同じ位置に存在する接点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４（同じ接点から作成した接点）に対して、全ての２つの接点の組み合わせについて、２つの接点同士を結ぶリンクを保障しておく。
【００２５】
次にコンピュータ本体１は、全ての２つの接点の組み合せからペアとなる接点を検索するペア接点検索処理を実行する（Ｓ３）。
【００２６】
図５は、図２のＳ３におけるペア接点検索処理の詳細を示すフローチャートである。
【００２７】
図５に示すように、コンピュータ本体１は、表面及び裏面の各要素について構造物の内方（厚み方向）に向く法線ベクトルｖを演算し、その要素の接点ｃに当該法線ベクトルｖを割り当てて、各要素の接点を、当該各要素に対応する法線ベクトルの方向に予め決められた距離だけ移動させて仮想接点群ｄを作成し（Ｓ５１、図６）、全ての２つの接点の組み合わせから、移動前の接点間距離Ｄ１に対する移動後の接点間距離Ｄ２の比率（Ｄ２／Ｄ１）を演算し（Ｓ５２）、この比率が最小となる接点のペアを検索し、ペアとする（Ｓ５３、図７）。つまり、より遠い距離にあった接点同士がより近い距離となった接点をペアとする。
【００２８】
上記ペア接点検索処理では、処理時間の削減のため、ソリッドモデルの内部空間を格子状に分割し、外表面の要素及び接点を予め格子に分配し、２つの要素及び接点の比較は、同じ格子若しくは隣り合う格子に属する接点同士の比較に限定しても良い。
【００２９】
図２に戻り、コンピュータ本体１は、ペアとされた２つの接点Ｃをそれらの中間位置ｄ０で１つの接点にマージ（merge:併合、以下同様）するマージ処理１を実行する（Ｓ４、図８）。更にコンピュータ本体１は、Ｓ２でリンクが作成された２つの接点Ｃが同じ位置にあるならば１つの接点にマージすると共に（図９）、Ｓ３で表面と裏面がペアとなっていない要素Ｅを削除する（但し、Ｓ２のリンク情報は保持しておく）。
【００３０】
次にコンピュータ本体１は、各接点のリンク情報と位置情報とから互いに近接し他の接点と要素によりリンクしていないエッジ接点をグルーピングするグルーピング処理を実行する（Ｓ５、図１１（ａ））。
【００３１】
次にコンピュータ本体１は、Ｓ５でグルーピングした接点ｑ＿ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｎ）をマージする点ｐの位置を算出するマージ点位置算出処理を実行する（Ｓ６）。このマージ点位置算出処理は図１０で詳述する。
【００３２】
次にコンピュータ本体１は、Ｓ５でグルーピングした接点ｑ＿ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｎ）を上記Ｓ６で算出されたマージ点ｐにマージするマージ処理２を実行する（Ｓ７、図１１（ｂ））。
【００３３】
次にコンピュータ本体１は、上記マージ処理１，２により夫々マージされた接点から中立面データを作成する（Ｓ８）。
【００３４】
図１０は、図２のＳ６におけるマージ点位置作成処理を示すフローチャートである。
【００３５】
このマージ点位置作成処理では、マージ点ｐ位置を、移動後に要素の面の方向ができるだけ変わらない位置を反復アルゴリズムで求める。
【００３６】
図１０において、コンピュータ本体１は、Ｓ５でグルーピングした接点ｑ＿ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｎ）のそれぞれに対する処理として、先ず接点ｑ＿ｋの親要素ｅ＿ｍ（ｍ＝１，・・・，Ｍ）の３つの接点の平均位置ｑｔ＿ｋ＿ｍを求める（Ｓ１１、図１２）。
【００３７】
次にコンピュータ本体１は、Ｓ１１で求めた平均位置ｑｔ＿ｋ＿ｍのｍ＝１，・・・，Ｍに対する平均位置を求めて、接点ｑ＿ｋに対する制御点ｒ＿ｋとする（Ｓ１２、図１２）。
【００３８】
次にコンピュータ本体１は、反復処理の初期設定として、ｑ＿ｋの平均位置に接点ｐ（ｉ）を作成し、反復処理のカウンタをｉ＝０にセットする（Ｓ１３）。
【００３９】
次にコンピュータ本体１は、ａ＿ｋ（ｉ）＝Ｌ１＿ｋ／Ｌ２＿ｋをｋ＝１，・・・，Ｎそれぞれに対して計算する（Ｓ１４、図１３）。
【００４０】
但し、Ｌ１＿ｋはｒ＿ｋとｑ＿ｋの離間距離、Ｌ２＿ｋはｒ＿ｋとｐ（ｉ）の離間距離をそれぞれ表している。
【００４１】
次にコンピュータ本体１は、接点ｐ（ｉ）を式１〜３で算出される座標に移動する（Ｓ１５、図１４）。ここで、式１〜３により、図１５に示すように、制御点ｒ＿ｋとマージ候補位置ｐ（ｉ）を結ぶ直線上で、制御点ｒ＿ｋからの距離がグルーピングされた接点ｑ＿ｋと同じになる点と、グルーピングされた接点ｑ＿ｋとの距離ｓ＿ｋを、ｋ＝１，・・・，Ｎに対し２乗和した量が最小となる位置ｐ（ｉ＋１）を算出する。
【００４２】
上記Ｓ１４及びＳ１５の処理を予め決められた反復回数ｉ０だけ繰り返し実行する（Ｓ１６、Ｓ１７）。
【００４３】
上記実施形態によれば、ＣＡＤデータから得られるソリッドモデルの外表面データを利用して、外表面の形状が変化する部位の中立面データを精度良く作成することができる。
【００４４】
尚、上述のＣＡＥ解析用データ作成処理を実行するコンピュータプログラムが格納された記憶媒体を、上記コンピュータ本体に供給して、当該コンピュータ本体が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して、上記処理を実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る実施形態のＣＡＥ解析用データ作成システムのハードウェア構成を例示する図である。
【図２】本実施形態によるＣＡＥ解析用データ作成処理を示すフローチャートである。
【図３】図２のＳ２における要素分離処理を説明する図である。
【図４】図２のＳ２における要素分離処理を説明する図である。
【図５】図２のＳ３におけるペア接点検索処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図２のＳ３におけるペア接点検索処理を説明する図である。
【図７】図２のＳ３におけるペア接点検索処理を説明する図である。
【図８】図２のＳ４におけるマージ処理１を説明する図である。
【図９】図２のＳ４におけるマージ処理１を説明する図である。
【図１０】図２のＳ６におけるマージ点位置作成処理を示すフローチャートである。
【図１１】図２のＳ６におけるマージ点位置作成処理を説明する図である。
【図１２】図２のＳ６におけるマージ点位置作成処理を説明する図である。
【図１３】図２のＳ６におけるマージ点位置作成処理を説明する図である。
【図１４】図２のＳ６におけるマージ点位置作成処理を説明する図である。
【図１５】図２のＳ６におけるマージ点位置作成処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  コンピュータ本体
２，３  入力装置
４  表示装置
５  補助記憶装置
【図１】
2008243062.tif 000003
【図２】
2008243062.tif 000004
【図３】
2008243062.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008243062.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008243062.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008243062.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008243062.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2008243062.tif 000017