(57)【要約】【課題】上記の従来技術では考慮されていない、容易にかつ形状モデルとして解析用シェルモデルを作成できる解析用シェルモデル作成装置を提供することにある。【解決手段】ペア面認識部１０７は、形状モデルを構成する任意の２面の面間距離が、基準板厚指定部１０５により入力された基準板厚寸法以下の２面をペア面として認識する。表裏リブ属性認識部１０９は、ペア面を、表側面，裏側面及びリブ面として認識し、オフセット面作成部１１１は、表側面もしくは裏側面のいずれか一方の面群とリブ面を、それぞれ形状の内部方向の法線方向にオフセットしたオフセット面を作成する。中間サーフェスモデル作成部１１５は、縫合したオフセット面を中間サーフェスモデルとして登録する。【選択図】図１
2004287701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元形状モデラで作成した形状モデルに対し、数値解析用の解析用シェルモデルを作成する解析用シェルモデル作成装置において、
形状モデルから薄板部を認識するための基準板厚寸法を入力する基準板厚入力手段と、
形状モデルを構成する任意の２面の面間距離が、上記基準板厚入力手段により入力された基準板厚寸法以下の２面をペア面として認識するペア面認識手段と、
このペア面認識手段により認識されたペア面を、表側面，裏側面及びリブ面として認識する表裏リブ属性認識手段と、
この表裏リブ属性認識手段によって認識された表側面もしくは裏側面のいずれか一方の面群とリブ面を、それぞれ形状の内部方向の法線方向にオフセットしたオフセット面を作成するオフセット面作成手段と、
このオフセット面作成手段により表裏いずれかの面から作成したオフセット面と、リブ面から作成したオフセット面を縫合する縫合面作成手段と、
この縫合面作成手段により縫合したオフセット面を中間サーフェスモデルとして登録する中間サーフェスモデル作成手段とを備えたことを特徴とする解析用シェルモデル作成装置。
【請求項２】
請求項１記載の解析用シェルモデル作成装置において、
上記表裏リブ属性認識手段によって認識した表側面，裏側面及びリブ面を強調表示する表裏リブ属性強調表示手段を備えることを特徴とする解析用シェルモデル作成装置。
【請求項３】
請求項１記載の解析用シェルモデル作成装置において、
上記表裏リブ属性認識手段によって認識した表側面，裏側面及びリブ面を対話的に修正する表裏リブ属性対話修正手段を備えることを特徴とする解析用シェルモデル作成装置。
【請求項４】
請求項１記載の解析用シェルモデル作成装置において、
上記中間サーフェスモデル作成手段は、各中間サーフェスモデルの作成元となった形状モデル構成面が帰属するペア面の２面の面間距離から対象各中間サーフェスモデルの板厚値を計算し、この板厚値を対象中間サーフェスモデルの厚み属性して付与することを特徴とする解析用シェルモデル作成装置。
【請求項５】
３次元形状モデラで作成した形状モデルに対し、数値解析用の解析用シェルモデルを作成する解析用シェルモデル作成装置において、
形状モデルから薄板部を認識するための基準板厚寸法を入力する基準板厚入力手段と、
上記基準板厚入力手段により入力された基準板厚寸法以下の２面をペア面として認識し、このペア面に対するオフセット面から中間サーフェスモデルを登録する手段とを備えたことを特徴とする解析用シェルモデル作成装置。
【請求項６】
３次元形状モデラで作成した形状モデルに対し、数値解析用の解析用シェルモデルを作成する解析用シェルモデル作成装置において、
形状モデルから薄板部を認識するための基準板厚寸法を入力する基準板厚入力手段と、
上記基準板厚入力手段により入力された基準板厚寸法以下の対抗する２面の面間距離から板厚値から中間サーフェスモデルの厚み属性を作成する手段を備えたことを特徴とする解析用シェルモデル作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板構造のソリッドモデルから解析用シェルモデルを作成する解析用シェルモデル作成装置に係り、特に、計算機を用いた数値解析により、物理現象を数値的に模擬するＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）システムに用いるに好適な解析用シェルモデル作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有限要素法に代表される数値解析では、解析対象となる物体を六面体や四面体といった、要素の集合でモデル化する方法が用いられる。また、解析対象の物体が薄板構造の場合は、厚みを属性値として付与された四角形要素や三角形要素が利用される。これは六面体や四面体のソリッド要素に比べ四角形や三角形のシェル要素は計算負荷が少ないためである。ところが、実際の設計では三次元ＣＡＤシステムを用いて解析対象の物体（形状モデル）を作成しているため、薄板構造の形状モデルでも厚みのあるソリッドとして定義されるのが通常である。
【０００３】
そこで、従来、薄板構造のソリッドモデルから解析用シェルモデルを作成する方法としては、第１に、例えば、特開平６−２５９５０５号公報に記載のように、数値解析の対象となる形状モデルに対し、薄板状の形状部分を指示した時に、指示された形状に接続する面分の中で平行な幾何的特徴を持つ面を抽出し、この面に平行で且つ距離が最も短い面をペアとして特定し、この面のペアに対して中立面を作成することで解析モデルを作成する方法が知られている。
【０００４】
また、第２には、例えば、特開２００２−２０７７７７号公報に記載されているように、数値解析の対象となる形状モデルに対して、２層構造の中空のメッシュモデルを生成し、モデルの節点を形状に基づいて設定された移動ベクトルに基づいて、対面の要素との接触を判定しながら移動させることによって、モデルの節点を中立面上に集め、この結果に基づいて中立面モデルを生成する方法が知られている。
【０００５】
なお、中立面とは薄板形状の中立位置にある面のことを指しており、以下の説明おける解析用シェルモデルと同等のものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２５９５０５号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０７７７７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−２５９５０５号公報に記載の解析用シェルモデル作成方法では、薄板状の形状部分を操作者が指示する必要があり、また指示した形状に対し、平行に接続している面のみが中立面生成の対象となるため、リブのある形状や複雑な形状モデルでは、複数回形状を指示する必要があり、解析用シェルモデルの作成が容易でないという問題があった。
【０００８】
また、特開２００２−２０７７７７号公報に記載の解析用シェルモデル作成方法では、中立面モデルが形状モデルとしてではなく、メッシュデータとして作成されるために、パラメータサーベイ等のための形状変更をするためにはメッシュデータから形状モデルを再生成する必要があり、また、このメッシュデータから形状モデルを再生成するとしても形状の複雑さによっては生成できない場合があり、形状モデルとして解析用シェルモデルを作成するという点が考慮されていないものであった。
【０００９】
本発明の目的は、容易にかつ形状モデルとして解析用シェルモデルを作成できる解析用シェルモデル作成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、３次元形状モデラで作成した形状モデルに対し、数値解析用の解析用シェルモデルを作成する解析用シェルモデル作成装置において、形状モデルから薄板部を認識するための基準板厚寸法を入力する基準板厚入力手段と、形状モデルを構成する任意の２面の面間距離が、上記基準板厚入力手段により入力された基準板厚寸法以下の２面をペア面として認識するペア面認識手段と、このペア面認識手段により認識されたペア面を、表側面，裏側面及びリブ面として認識する表裏リブ属性認識手段と、この表裏リブ属性認識手段によって認識された表側面もしくは裏側面のいずれか一方の面群とリブ面を、それぞれ形状の内部方向の法線方向にオフセットしたオフセット面を作成するオフセット面作成手段と、このオフセット面作成手段により表裏いずれかの面から作成したオフセット面と、リブ面から作成したオフセット面を縫合する縫合面作成手段と、この縫合面作成手段により縫合したオフセット面を中間サーフェスモデルとして登録する中間サーフェスモデル作成手段とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、容易にかつ形状モデルとして解析用シェルモデルを作成し得るものとなる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記表裏リブ属性認識手段によって認識した表側面，裏側面及びリブ面を強調表示する表裏リブ属性強調表示手段を備えるようにしたものである。
【００１２】
（３）上記（１）において、好ましくは、上記表裏リブ属性認識手段によって認識した表側面，裏側面及びリブ面を対話的に修正する表裏リブ属性対話修正手段を備えるようにしたものである。
【００１３】
（４）上記（１）において、好ましくは、上記中間サーフェスモデル作成手段は、各中間サーフェスモデルの作成元となった形状モデル構成面が帰属するペア面の２面の面間距離から対象各中間サーフェスモデルの板厚値を計算し、この板厚値を対象中間サーフェスモデルの厚み属性して付与するようにしたものである。
【００１４】
（５）上記目的を達成するために、本発明は、３次元形状モデラで作成した形状モデルに対し、数値解析用の解析用シェルモデルを作成する解析用シェルモデル作成装置において、形状モデルから薄板部を認識するための基準板厚寸法を入力する基準板厚入力手段と、上記基準板厚入力手段により入力された基準板厚寸法以下の２面をペア面として認識し、このペア面に対するオフセット面から中間サーフェスモデルを登録する手段とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、容易にかつ形状モデルとして解析用シェルモデルを作成し得るものとなる。
【００１５】
（６）上記目的を達成するために、本発明は、３次元形状モデラで作成した形状モデルに対し、数値解析用の解析用シェルモデルを作成する解析用シェルモデル作成装置において、形状モデルから薄板部を認識するための基準板厚寸法を入力する基準板厚入力手段と、上記基準板厚入力手段により入力された基準板厚寸法以下の対抗する２面の面間距離から板厚値から中間サーフェスモデルの厚み属性を作成する手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、容易にかつ形状モデルとして解析用シェルモデルを作成し得るものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１７を用いて、本発明の一実施形態による解析用シェルモデル作成装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による解析用シェルモデル作成装置の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による解析用シェルモデル作成装置の構成を示すシステム構成図である。
【００１７】
本実施形態による解析用シェルモデル作成装置は、入出力装置１０１と、基準板厚寸法指定部１０５と、ペア面認識部１０７と、表裏リブ属性認識部１０９と、オフセット面作成部１１１と、縫合面作成部１１３と、中間サーフェスモデル作成部１１５と、表裏リブ属性強調表示部１１６と、表裏リブ属性対話修正部１１７と、中間サーフェスモデル表示部１１８を備えている。
【００１８】
入出力装置１０１は、システム使用者がデータを入力したり表示したりするためのものであり、キーボード，ポインティングデバイス，、ディスプレイ等からなる。形状モデル入力部１０３は、形状モデルを入力し、形状モデルデータ１０２として登録する。
【００１９】
基準板厚寸法指定部１０５は、形状モデルから薄板部として認識するための基準板厚寸法を入力し、この基準板厚寸法を基準板厚寸法データ１０４として登録する。基準板厚寸法指定部１０５の一例については、図２を用いて後述する。
【００２０】
ペア面認識部１０７は、形状モデルデータ１０２を構成する任意の２面から面間距離が基準板厚寸法データ１０４以下の２面をペア面として認識し、ペア面データ１０６として登録する。ペア面認識部１０７によるペア面の認識方法については、図３及び図４を用いて後述する。
【００２１】
表裏リブ属性認識部１０９は、形状モデルデータ１０２及びペア面データ１０から表側面，裏側面及びリブ面を認識し、表裏リブ属性データ１０８として登録する。表裏リブ属性認識部１０９による表裏リブ面の認識方法については、図５〜図９を用いて後述する。
【００２２】
オフセット面作成部１１１は、表裏リブ属性データ１０８を用いて、表側面もしくは裏側面のいずれか一方の面群とリブ面を、それぞれ形状の内部方向の法線方向にオフセットしたオフセット面を作成し、オフセット面データ１１０として登録する。オフセット面作成部１１１によるオフセット面の作成方法については、図１０及び図１１を用いて後述する。
【００２３】
縫合面作成部１１３は、表裏いずれかの面から作成したオフセット面データ１１０と、リブ面から作成したオフセット面データ１１０を縫合した縫合面を作成し、縫合面データ１１２として登録する。縫合面作成部１１３による縫合面の作成方法については、図１２を用いて後述する。
【００２４】
中間サーフェスモデル作成部１１５は、縫合面データ１１２を中間サーフェスモデルデータ１１４として登録する。中間サーフェスモデルデータ１１４には、縫合面データにくわえて、各中間サーフェスモデルの作成元となった形状モデル構成面が帰属するペア面データ１０６の２面の面間距離から対象各中間サーフェスモデルの板厚値を計算し、この板厚値を対象中間サーフェスモデルの厚み属性して付与する。
【００２５】
表裏リブ属性強調表示部１１６は、表裏リブ属性データ１０８に登録されている面を入出力装置１０１のディスプレイに強調表示する。表裏リブ属性強調表示部１１６による強調表示の一例については、図１３を用いて後述する。
【００２６】
表裏リブ属性対話修正部１１７は、表裏リブ属性データ１０８を入出力装置１０１を用いて修正する。表裏リブ属性対話修正部１１７による修正方法については、図１４〜図１７を用いて後述する。
【００２７】
中間サーフェスモデル表示部１１８は、中間サーフェスモデルデータ１１４に格納された中間サーフェスモデルを入出力装置１０１のディスプレイに表示する。中間サーフェスモデルは、形状モデル（ソリッドモデル）と同様なＣＡＤデータのような３次元モデルのデータである。
【００２８】
次に、図２を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置の基準板厚寸法指定部１０５による基準板厚寸法の指定方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の基準板厚寸法指定部１０５による基準板厚寸法の指定画面の画面構成図である。
【００２９】
基準板厚寸法指定部１０５は、入出力装置１０１のディスプレイに、図２に示す基準板厚寸法指定の操作画面を表示する。装置使用者は、入出力装置１０１を用いて、操作画面上の基準板厚寸法入力フィールド２０１に、薄板部として認識するための基準板厚寸法を入力する。
【００３０】
基準板厚寸法は、形状モデルデータの中で薄肉部と判断するための基準となる板厚寸法である。例えば、形状モデルの中に、板厚が２ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍと定義された箇所があり、この部分を薄板部と判定するようにしたい場合には、これらの最大値の５ｍｍを基準板厚寸法入力フィールド２０１に入力する。
【００３１】
装置使用者が実行ボタン２０２を押すと、基準板厚寸法入力フィールド２０１に入力された数値データを基準板厚寸法データ１０４に登録する。また、キャンセルボタン２０３を押して場合は、指定が解除される。
【００３２】
次に、図３及び図４を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置のペア面認識部１０７によるペア面認識処理の内容について説明する。
図３は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置のペア面認識部１０７によるペア面認識処理の処理内容を示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置のペア面認識部１０７によるペア面認識処理の説明図である。
【００３３】
ステップｓ３０１において、ペア面認識部１０７は、形状モデルデータ１０２と基準板厚寸法データ１０４を読込む。
【００３４】
次に、ステップｓ３０２において、形状モデルデータ１０２を構成する全ての面から、順番に２面（面Ａ，面Ｂ）を選択し、これらの面Ａと面Ｂのなす角度が所定の角度αより小さいか否かを判定する。所定の角度αは、例えば、３０度とする。所定の角度α以下の場合は、互いに平行な面若しくはテーパのついて面ということで、ステップｓ３０３に進む。そうでない場合には、ステップｓ３０６にジャンプする。
【００３５】
面Ａ，Ｂのなす角度が所定の角度α以下の場合には、ステップｓ３０３において、この２面の面間距離を計算する。
【００３６】
次に、ステップｓ３０４において、この面間距離と基準板厚寸法データ１０４を比較し、面間距離が基準板厚寸法データ１０４よりも小さい場合は、ステップｓ３０５において、この２面をペア面とする。例えば，図４の形状モデルに対し、基準板厚寸法が５ｍｍと指定されていた場合は、面４０１−面４０２、面４０３−面４０４、面４０５−面４０６がペア面となる。ここで、面４０２、面４０４、面４０６を指している点線の波線は裏側の面を指している。すなわち、面４０２は面４０１、面４０４は面４０３に、面４０６は面４０５に対向している面である。
【００３７】
次に、ステップｓ３０５において、すべての面Ａに対して、ステップｓ３０２〜ｓ３０５の処理を繰り返す。すなわち、例えば、図４の例で、最初に、面Ａとして面４０１を選択し、面Ｂとして面４０２が選択されたとすると、面Ｂを固定したまま、面Ａとして順次面４０３，４０４，４０５，４０６と変えていき、相互の面間のなす角度及び面間距離からペア面を選択する。
【００３８】
次に、ステップｓ３０６において、すべての面Ｂに対して、ステップｓ３０２〜ｓ３０６の処理を繰り返す。すなわち、例えば、図４の例で、最初に、面Ａとして面４０１を選択し、面Ｂとして面４０２が選択されたとして、ステップｓ３０６において、面Ａとして順次面４０３，４０４，４０５，４０６と変えていき、相互の面間のなす角度及び面間距離からペア面を選択した後、次に、面Ｂとして、面４０３，４０４，４０５，４０６，４０１と変えていき、相互の面間のなす角度及び面間距離からペア面を選択する。これによって、図４中に存在する全ての面の相互の関係をチェックして、ペア面を洩れなく検出できる。
【００３９】
次に、図５〜図９を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９による表裏及びリブの認識処理の内容について説明する。
最初に、図５〜図７を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９によるリブの認識処理の内容について説明する。
図５は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９によるリブの認識処理の処理内容を示すフローチャートである。図６は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９によるリブの認識処理の説明図である。図７は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９によるリブ認識処理に用いる隣接グラフの説明図である。
【００４０】
図５のステップｓ５０１において、表裏リブ認識部１０９は、形状モデルデータ１０２に対して、面をノードとし、隣接している面に対するノード同士をエッジにより結んだグラフを作成する。以降、このグラフを「隣接グラフ」と称する。図７は、図６の形状モデルに対する隣接グラフを示している。
【００４１】
図６の形状モデルにおいて、面６０１−面６０３−面６０５−面６０７はそれぞれ隣接しているので、図７のノード６０１−ノード６０３−ノード６０５−ノード６０７は、エッジにより結ばれる。ここで、エッジの横に「隣接」の文字を付しており、両ノード間が隣接面の関係にあることを示している。また、図６の面６０２−面６０４−面６０６−面６０８はそれぞれ隣接しているので、図７のノード６０２−ノード６０４−ノード６０６−ノード６０８は、隣接・エッジにより結ばれる。さらに、面６０９は面６０３と面６０５に隣接するので、ノード６０９はノード６０３及びノード６０５と隣接・エッジにより結ばれる。また、面６１０は面６０３と面６０５に隣接するので、ノード６１０はノード６０３及びノード６０５と隣接・エッジにより結ばれる。
【００４２】
次に、ステップｓ５０２において、この隣接グラフに対し、ペア面の関係にある面をエッジで結ぶ。
図６の形状モデルにおいて、面６０１−面６０２はペア面を構成しているので、図７のノード６０１−ノード６０２は、エッジにより結ばれる。ここで、エッジの横に「ペア」の文字を付しており、両ノード間がペア面の関係にあることを示している。同様にして、面６０１−面６０２，面６０３−面６０４，面６０５−面６０６，面６０７−面６０８，面６０９−面６１０は、それぞれペア面を構成しているので、図７に示すように、ペア・エッジにより結ばれる。
【００４３】
次に、ステップｓ５０３において、隣接グラフから２つ以上のペア属性のエッジを含むループを探索する。
ループには、２つ以上のペア属性を含むという条件があるため、ノード６０１−ノード６０２−ノード６０４−ノード６０３からなるループは、探索されたループとなる。一方、ノード６０９−ノード６０３−ノード６０５−ノード６１０からなるループは、ペア属性を１つしか含まないため探索対象外のループとなる。但し、ノード６０９−ノード６０３−ノード６０４−ノード６０６−ノード６０５−ノード６１０からなるループは、ペア属性を２つ含むため、対象のループとなる。
【００４４】
次に、ステップｓ５０４において、このループ内に存在するノードの数を計算する。次に、ステップｓ５０５において、ループ内のノードの数が５つ以上か否かを判定し、ループ内のノードの数が５つ以上の場合は、ステップｓ５０６において、ループ内のノードはリブ属性とする。ループ内のノードの数が４つ以下の場合は、ステップｓ５０７において、ループ内のノードはリブ属性では無いとする。
【００４５】
例えば、図６の形状モデルにおいて、ループ《６０１−６０２−６０４−６０３》内に存在するノードの数は、４つであるため、「リブでない」と判断され、面６０１，６０２，６０３，６０４に対して、「リブでない」というフラッグを付ける。一方、ループ《６０９−６１０−６０５−６０６−６０４−６０３》は、存在するノードが５つ以上となるので、ステップｓ５０７に進む。
【００４６】
ステップｓ５０７において、全てのループに対して、ステップｓｓ５０５，ｓ５０６の処理を実行する。
【００４７】
次に、ステップｓ５０８において、「リブでない」と判定されなかった面，すなわち、「リブでない」というフラッグの付いていない面を「リブ」と判定する。例えば、ループ《６０９−６１０−６０５−６０６−６０４−６０３》の面の中で、面６０３，６０４，６０５，６０６はリブでないと判定されているので、面６０９，６１０がリブであると判定される。
【００４８】
次に、図８及び図９を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９による表裏面の認識処理の内容について説明する。
図８は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９による表裏面の認識処理の処理内容を示すフローチャートである。図９は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９による表裏面の認識処理の説明図である。
【００４９】
図８のステップｓ８０１において、表裏リブ認識部１０９は、リブとして認識されていない各ペア面に対して、隣接関係にある面同士をグルーピングする。例えば、図９の例において、各面９０１，９０２，９０３，９０４は互いに隣接関係にないので、それぞれ独立のグループに含まれるものとして、形状モデルのグルーピングは、
Ｇｒｏｕｐ１：面９０１
Ｇｒｏｕｐ２：面９０２
Ｇｒｏｕｐ３：面９０３
Ｇｒｏｕｐ４：面９０４
となる。
【００５０】
次に、ステップｓ８０２において、グループが２個以上になった場合は、全グループから任意の１つのグループを抽出し、このグループ内に含まれる各面に対してペアの関係のある面同士を１つのグループに統合する。例えば、上述の図９の例において、グループ３の面９０３に対して、面９０１はペアであり、また、面９０２もペアであるので、面９０１と面９０２を統合する。同様に、グループ３の面９０２に対して、面９０３はペアであり、また、面９０４もペアであるので、面９０３と面９０４を統合する。その結果、
これを、ペア面の関係に従ってグループの統合化を繰り返すと、グループは、
Ｇｒｏｕｐ１：面９０１，面９０２
Ｇｒｏｕｐ２：面９０３，面９０４
となる。
【００５１】
次に、ステップｓ８０３において、全てのグループについて、ステップｓ８０２の処理を繰り返す。さらに、ステップｓ８０４において、ステップｓ８０２で統合された結果残ったグループが２個になるまで繰り返す。
【００５２】
グループが２個になったら、ステップｓ８０５において、このグループの一方のグループの面群を表側面とし、他方の面群を裏側面とする。例えば、上述の例では、表側面、裏側面は、
表側面：面９０１，面９０２
裏側面：面９０３，面９０４
となる。
【００５３】
次に、図１０及び図１１を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置のオフセット面作成部１１１によるオフセット面作成処理の内容について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置のオフセット面作成部１１１によるオフセット面作成処理の処理内容を示すフローチャートである。図１１は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置のオフセット面作成部１１１によるオフセット面作成処理の説明図である。
【００５４】
図１０のステップｓ１１０１において、オフセット面作成部１１１は、表側面若しくは裏側面のいずれか一方をオフセット面の対象にする。このオフセット面は装置側で自動的に決定しても良いが、操作者に対してどちら側の面を対象にするかを指示させるようにしてもよいものである。例えば、図１１に示す例で、面６０１と面６０２がペア面としたとき、例えば、面６０１をオフセット面の対象とする。
【００５５】
次に、ステップｓ１１０２において、オフセット対象面を面の接続関係を保持しながら、ソリッドの内側方向の法線方向にオフセットした面を作成する。形状データであるＣＡＤデータは、ソリッドの中の情報を持っているため、このＣＡＤデータによってソリッドの内側方向を決めることができる。ここで、オフセット量は、ペアとなる面の面間距離の１／２とする。なお、テーパ面のように面間距離が徐々に変化する場合には、面間距離の平均値の１／２とする。テーパ面については、面間距離の最大値の１／２としたり、最小値の１／２としてもよいものである。このようにして、図１１の例では、面６０１と面６０２に対して、オフセット面１１０１を得ることができる。
【００５６】
次に、ステップｓ１１０３において、リブ面に対しても同様にステップｓ１００３〕の処理を実行し、リブのオフセット面を作成する。以降、表側面、裏側面のいずれか一方から作成したオフセット面を一般オフセット面、リブから作成したオフセット面をリブオフセット面と呼ぶことにする。
【００５７】
例えば，図１１において、破線で示した形状モデルにおける一般オフセット面は面１１０１，面１１０２，面１１０３，面１１０４となり、リブオフセット面は面１１０５となる。
【００５８】
次に、図１２を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置の縫合面作成部１１３による縫合面作成処理の内容について説明する。
図１２は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の縫合面作成部１１３によるオフセット面作成処理の説明図である。
【００５９】
図１１に示したように、リブのある形状ではリブオフセット面と一般オフセット面が離れることになる。そこで、縫合面作成部１１３は、リブオフセットを一般オフセット面まで延長し、縫合する処理を行い、縫合面として登録する。
【００６０】
例えば，図１２（Ａ）におけるオフセット面１２０１に対しては、線１２０２，線１２０３を一般オフセット面まで延長し、一般オフセット面とリブオフセット面を結合する。その結果が、図１２（Ｂ）に示すようになる。
【００６１】
図１２に示すように、面１２０１は、通常４つの線（辺）から構成される。１つの辺１２０１を、両端の２つの制御点Ｃ１，Ｃ２と、中間の制御点Ｃ３で定義できるので、最初に、制御点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を、一般オフセット面１２０４まで延長して、制御点Ｃ１’，Ｃ２’，Ｃ３’を決定する。次に、２つ目の辺１２０２を、両端の２つの制御点Ｃ２，Ｃ４と、中間の制御点Ｃ５で定義できるが、新たな制御点Ｃ２’が定義されたので、制御点Ｃ２’，Ｃ４，Ｃ５を、一般オフセット面１２０５まで延長して、制御点Ｃ２”，Ｃ４”，Ｃ５”を決定する。これによって、辺１２０１，１２０２がそれぞれ、辺１２０１’，１２０２’まで延長された新しい面が形成され、一般オフセット面とリブオフセット面が結合される。
【００６２】
次に、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置の中間サーフェスモデル作成部１１５による中間サーフェスモデル作成処理の内容について説明する。
【００６３】
中間サーフェスモデル作成部１１５は、縫合面作成処理部１１３による縫合面作成処理で作成した縫合面を、中間サーフェスモデルデータ１１４として登録する。次に、各中間サーフェスモデルに対して、この中間サーフェスモデルがオフセット面としてオフセットされる元となった形状モデル構成面が帰属するペア面を探索する。図１１に示した例では、オフセット面１１０１に対して、このオフセット面が帰属するペア面として、面６０１，６０２を探索する。
【００６４】
次に、このペア面に登録されている２面の面間距離を算出し、この面間距離を対象中間サーフェスモデルの厚み属性として、中間サーフェスモデルデータ１１４を付与する。ここで、帰属するペア面が複数あった場合は、面間距離の平均値を厚み属性として付与する手法や、最小値や最大値を付与する手法もある。また、ペア面の面間距離が一定ではないテーパーのかかったペア面に対しては、この中間サーフェスモデルに対して厚みの変化を分布的に付与する手法もある。また、各中間サーフェスモデルに対して付与された厚み属性はメッシュ作成時に各要素に対して自動的に振り分けられる。
【００６５】
次に、図１３を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ属性強調表示部１１６による表裏リブ属性の強調表示処理の内容について説明する。
図１３は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ属性強調表示部１１６による表裏リブ属性の強調表示処理の説明図である。
【００６６】
表裏リブ属性強調表示部１１６は、入出力装置１０１に、図１３（Ａ）に示すような強調表示画面を表示する。装置使用者は、入出力装置１０１を用いて、図１３（Ａ）の操作画面上で強調表示したい属性を選択する。表側面を表示したい場合は表側面表示ボタン１３０１を、裏側面を表示したい場合は裏側面表示ボタン１３０２を、リブ面を表示したい場合はリブ面表示ボタン１３０３を選択する。
【００６７】
次に、表裏リブ属性強調表示部１１６は、表裏リブ属性データ１０８から選択された属性に合致する面を検索し、検索に合致した面を図１３の画面上に強調表示する。例えば、表側面表示ボタン１３０１を選択した場合は図１３（Ｂ）のように表示され、裏側面表示ボタン１３０２を選択した場合は図１３（Ｃ）のように表示され、リブ面表示ボタン１３０３を選択した場合は図１３（Ｄ）のように表示される。
【００６８】
次に、図１４を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ属性対話修正部１１７による表裏リブ属性の修正処理の内容について説明する。
図１４は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ属性対話修正部１１７による表裏リブ属性の修正処理の説明図である。
【００６９】
図１４に示すように、入出力装置１０１の画面には、右側にソリッドモデルの斜視図が表示されると共に、左側の操作画面には、表側面選択ボタン１４０１，裏側面選択ボタン１４０２，リブ面選択ボタン１４０３の選択ボタンが配置されている。装置使用者は、入出力装置１０１の操作画面上で、修正したい面を選択する。次に、選択ボタン１４０１〜１４０３から修正後の属性を選択する。最後に実行ボタン１４０４を押した時点で、修正された表裏リブ属性を表裏リブ属性データ１０８に登録する。また、キャンセルボタン１４０５を押した場合は、指定が解除される。
【００７０】
次に、図１５〜図１７を用いて、本実施形態の解析用シェルモデル作成装置による解析用処理モデル作成の全体の処理内容について具体例を用いて説明する。
【００７１】
図１５及び図１６は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ属性対話修正部１１７による表裏リブ属性の修正処理の具体的説明図である。図１７は、本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の中間サーフェスモデル表示部１１８により表示される中間サーフェスモデルの説明図である。
【００７２】
次に、図１５（Ａ）に示す筐体部品１５０１の解析用シェルモデルを作成する場合、装置使用者は、基準板厚指定部１０５により、筐体部品１５０１の基準板厚寸法を指定する。このモデルの板厚は３〜５ｍｍなので、ここでは５ｍｍと指定する。すると、ペア面認識部１０７によってペア面が認識され、表裏リブ属性認識部１０９によって表裏リブ属性が認識され、そのデータは、表裏リブ属性データ１０８に格納される。図１５（Ｂ）の網掛け部（ディスプレイ上では色を変えたりして表示）は表側面を表示し、図１５（Ｃ）は裏側面を表示し、図１５（Ｄ）はリブ面を表示した例である。
【００７３】
ここで、面１５０５と面１５０６のリブは微小なリブなのでリブとして認識して欲しくない場合、表裏リブ属性対話修正部１１７を用いて、図１５（Ｄ）の表示状態において、面１５０６を指定してキャンセルボタンを押すことによりリブ面属性が解除される。なお、リブとして認識して欲しくない場合とは、例えば、微小なリブであるため、この部分をリブと認識しなくても強度に影響がないような小さな突起の場合である。この部分をリブとして認識しないことにより、メッシュの数を減らすことができ、強度解析の時間を短縮することができる。
【００７４】
図１６は、表裏リブ属性対話修正部１１７によって修正された属性を示している。図１６（Ａ）は表側面を表示し、図１６（Ｂ）は裏側面を表示し、図１６（Ｃ）はリブ面を表示した例である。
【００７５】
次に、オフセット面作成部１１１をオフセット面データを作成する。図１６に示した例では、図１６（Ｂ）に示した裏側面をオフセット対象面とする。次に、縫合面作成部１１３により縫合面を作成し、中間サーフェスモデル作成部１１５により中間サーフェスモデルデータ１１４を出力する。
【００７６】
図１７は、中間サーフェスモデル表示部１１８によって入出力装置１１０の表示部に表示される中間サーフェスモデルの一例を示している。中間サーフェスモデルに対して付与される厚み属性は以下のようになる。但し、この例では面間距離の平均値を厚み属性として付与することとしている。
面１７０１：５ｍｍ
面１７０２：３ｍｍ
面１７０３：３ｍｍ
このように、装置使用者は基準板厚寸法を入力するだけで、中間サーフェスモデルを作成することができ、また中間サーフェスモデルを対話的に修正することが可能であり、効率よく解析用シェルモデルを作成することができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によれば、薄板構造の形状モデルから解析用シェルモデルを作成する場合において、装置使用者は基準板厚寸法を入力するだけで、中間サーフェスモデルを作成することができ、また中間サーフェスモデルを対話的に修正制御することが可能であり、効率よく解析用シェルモデルを作成することが可能となる。
【００７８】
従来の特開平６−２５９５０５号公報に記載の方法では、薄板状の形状部分を操作者が指示する必要があり、リブのある形状や複雑な形状モデルでは、複数回形状を指示する必要があったが、本実施形態では、基準板厚を入力するだけで容易に中間サーフェスモデルを作成することができる。また、従来の特開２００２−２０７７７７号公報に記載の方法では、中立面モデルが形状モデルとしてではなく、メッシュデータとして作成されるために、パラメータサーベイ等のための形状変更をするためにはメッシュデータから形状モデルを再生成する必要があったが、本実施形態では、中間サーフェスモデルは形状モデルとして作成されるため、この形状モデルである中間サーフェスモデルに対して、曲げ加工や穴開け加工を行うことにより形状の変更を容易に行うことができる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、容易にかつ形状モデルとして解析用シェルモデルを作成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による解析用シェルモデル作成装置の構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の基準板厚寸法指定部１０５による基準板厚寸法の指定画面の画面構成図である。
【図３】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置のペア面認識部１０７によるペア面認識処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置のペア面認識部１０７によるペア面認識処理の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９によるリブの認識処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９によるリブの認識処理の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９によるリブ認識処理に用いる隣接グラフの説明図である。
【図８】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９による表裏面の認識処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ認識部１０９による表裏面の認識処理の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置のオフセット面作成部１１１によるオフセット面作成処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置のオフセット面作成部１１１によるオフセット面作成処理の説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の縫合面作成部１１３によるオフセット面作成処理の説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ属性強調表示部１１６による表裏リブ属性の強調表示処理の説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ属性対話修正部１１７による表裏リブ属性の修正処理の説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ属性対話修正部１１７による表裏リブ属性の修正処理の具体的説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の表裏リブ属性対話修正部１１７による表裏リブ属性の修正処理の具体的説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態の解析用シェルモデル作成装置の中間サーフェスモデル表示部１１８により表示される中間サーフェスモデルの説明図である。
【符号の説明】
１０１…入出力装置
１０２…形状モデルデータ
１０３…形状モデルデータ入力部
１０４…基準板厚寸法データ
１０５…基準板厚寸法指定部
１０６…ペア面データ
１０７…ペア面認識部
１０８…表裏リブ属性データ
１０９…表裏リブ属性認識部
１１０…オフセット面データ
１１１…オフセット面作成部
１１２…縫合面データ
１１３…縫合面作成部
１１４…中間サーフェスデータ
１１５…中間サーフェスモデル作成部
１１６…表裏リブ属性強調表示部
１１７…表裏リブ属性対話修正部
１１８…中間サーフェスモデル表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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