(57)【要約】      （修正有）【課題】部材の既成のメッシュデータを用い、複合部材を一体化させたメッシュデータによる数値解析を可能とする。【解決手段】表面メッシュデータ生成部２４は、第一の部品よりメッシュデータＡから、第二の部品との境界面Ｓ上にある表面メッシュデータＡを生成する。境界面要素削除部２２は、第二の部品より生成された境界面Ｓ上の節点を含むメッシュ要素を削除したメッシュデータＢ’を生成し、表面メッシュデータ生成部２４は当該メッシュ要素を削除した表面Ｓ’上の節点を含む表面メッシュデータＢ’を生成する。隙間データ生成部２６は、表面メッシュデータＡとＢ’とから、第一と第二の部品との間でメッシュ整合を担う、隙間３次元メッシュデータＧを生成する。整合データ出力部２８は、隙間３次元メッシュデータＧと、境界面要素削除部２２が出力したメッシュデータＢ’をまとめたメッシュデータを整合メッシュデータＡＢとして出力する。【選択図】図７
2005216038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部材を接合して成る複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に適用される数値解析メッシュ生成方法であって、
前記メッシュ生成方法は前記複数の部材のうち互いに共通の境界面を有する第一の部材と第二の部材のそれぞれについて独立に生成された３次元メッシュを整合するメッシュ整合過程を含み、
前記メッシュ整合過程は、
前記第一の部材について独立に生成された３次元メッシュから前記境界面上に存在する節点を含むメッシュである第一の表面メッシュを切取する過程と、
前記第二の部材について独立に生成された３次元メッシュから前記境界面上に存在する節点を含むメッシュ要素を削除し、当該メッシュ要素を削除することによって現れる表面上の節点を含むメッシュである第二の表面メッシュを切取する過程と、
前記第一の表面メッシュと前記第二の表面メッシュとの間に形成される隙間について、前記第一の表面メッシュ上の節点と前記第二の表面メッシュ上の節点をメッシュ要素の節点とする隙間３次元メッシュを生成する過程とを含むことを特徴とする数値解析メッシュ生成方法。
【請求項２】
請求項１記載の数値解析メッシュ生成方法であって、
前記メッシュ要素は四面体であることを特徴とする数値解析メッシュ生成方法。
【請求項３】
請求項２記載の数値解析メッシュ生成方法であって、
前記隙間３次元メッシュを生成する過程は、
前記第一の表面メッシュのメッシュ要素である三角形の頂点に位置する節点と、前記第二の表面メッシュ上に存在する節点であって当該三角形の重心との距離が最も短い節点とを結線する過程と、
前記第二の表面メッシュのメッシュ要素である三角形の頂点に位置する節点と、前記第一の表面メッシュ上に存在する節点であって当該三角形の重心との距離が最も短い節点とを結線する過程とを含むことを特徴とする数値解析メッシュ生成方法。
【請求項４】
複数の部材を接合して成る複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析メッシュ生成プログラムであって、
前記メッシュ生成プログラムは、
３次元メッシュデータをデータ入力手段から読み込み、
前記複数の部材のうち互いに共通の境界面を有する第一の部材と第二の部材のそれぞれについて独立に生成された３次元メッシュを整合するメッシュ整合計算を行い、
前記メッシュ整合計算は、
前記第二の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第二の部材についての３次元メッシュから前記境界面上に存在する節点を含むメッシュ要素を削除することで形成される形状を表す３次元メッシュデータを算出する境界面メッシュ要素削除計算と、
前記第一の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第一の表面メッシュを表す第一の表面メッシュデータを算出し、前記第二の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第二の表面メッシュを表す第二の表面メッシュデータを算出する表面メッシュデータ計算と、
前記表面メッシュデータ計算によって算出された前記第一の表面メッシュデータと前記第二の表面メッシュデータに基づいて、前記隙間３次元メッシュを表す隙間３次元メッシュデータを算出する隙間データ計算とを行い、
前記境界面メッシュ要素削除計算によって算出された３次元メッシュデータと、前記隙間データ計算によって算出された前記隙間３次元メッシュデータとをメッシュ整合データとして出力することを特徴とする数値解析メッシュ生成プログラム。
【請求項５】
請求項４記載の数値解析メッシュ生成プログラムであって、
前記メッシュ要素は四面体であることを特徴とする数値解析メッシュ生成プログラム。
【請求項６】
請求項５記載の数値解析メッシュ生成プログラムであって、
前記隙間３次元メッシュデータの算出は、
前記第一の表面メッシュのメッシュ要素である三角形の重心座標を算出し、
前記第二の表面メッシュ上に存在する節点であって当該三角形の重心との距離が最も短い節点を検索し、
当該三角形の頂点に位置する節点と、当該三角形の重心との距離が最も短い節点とを結線することによって形成される形状を表す３次元メッシュデータを算出する計算と、
前記第二の表面メッシュのメッシュ要素である三角形の重心座標を算出し、
前記第一の表面メッシュ上に存在する節点であって当該三角形の重心との距離が最も短い節点を検索し、
当該三角形の頂点に位置する節点と、当該三角形の重心との距離が最も短い節点とを結線することによって形成される形状を表す３次元メッシュデータを算出する計算とを含むことを特徴とする数値解析メッシュ生成プログラム。
【請求項７】
複数の部材を接合して成る複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析メッシュ生成装置であって、
前記メッシュ生成装置は、
３次元メッシュデータを読み込む読み込み手段と、
前記複数の部材のうち互いに共通の境界面を有する第一の部材と第二の部材のそれぞれについて独立に生成された３次元メッシュを整合するメッシュ整合手段を含み、
前記メッシュ整合手段は、
前記第二の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第二の部材についての３次元メッシュから前記境界面上に存在する節点を含むメッシュ要素を削除することで形成される形状を表す３次元メッシュデータを生成する境界面メッシュ要素削除手段と、
前記第一の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第一の表面メッシュデータを生成し、前記第二の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第二の表面メッシュデータを生成する表面メッシュデータ生成手段と、
前記表面メッシュデータ生成手段が生成した前記第一の表面メッシュデータと前記第二の表面メッシュデータに基づいて、前記隙間３次元メッシュデータを生成する隙間データ生成手段と、
前記境界面メッシュ要素削除手段が生成した３次元メッシュデータと、前記隙間データ生成手段が生成した前記隙間３次元メッシュデータとをメッシュ整合データとして出力する出力手段とを含むことを特徴とする数値解析メッシュ生成装置。
【請求項８】
請求項７記載の数値解析メッシュ生成装置であって、
前記メッシュ要素は四面体であることを特徴とする数値解析メッシュ生成装置。
【請求項９】
請求項８記載の数値解析メッシュ生成装置であって、
前記隙間３次元メッシュデータ生成手段は、
前記第一の表面メッシュのメッシュ要素である三角形の頂点に位置する節点と、前記第二の表面メッシュ上に存在する節点であって当該三角形の重心との距離が最も短い節点とを結線し、
前記第二の表面メッシュのメッシュ要素である三角形の頂点に位置する節点と、前記第一の表面メッシュ上に存在する節点であって当該三角形の重心との距離が最も短い節点とを結線することによって形成される形状を表す３次元メッシュデータを生成する手段を含むことを特徴とする数値解析メッシュ生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は数値解析法に適用されるメッシュ生成方法、メッシュ生成プログラムおよびメッシュ生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
剛体などの物理的特性を解析する場合、剛体内に定義した節点を結線して形成されるメッシュを生成し、メッシュ要素の各々、あるいは節点の各々について成立する方程式を連立させる解析法や、その解析法を用いた電子計算機解析プログラム、解析装置が用いられることが多い。
【０００３】
このような解析を実施する際の作業量を軽減するため、メッシュ生成を容易に行うシステムが、特開平７−４４５２５号公報（特許文献１）において提案されている。このシステムでは、解析対象物の図面に対応した任意の線要素の交点からメッシュの節点を求め、それらを結線して形成されるメッシュデータを生成している。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−４４５２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、複数の剛性の部材が共通の境界面を以って接合されて成る複合部材の解析を行う場合、剛体の物性が境界面において不連続になるためメッシュ生成を容易に行うことができない。そこで、各々の部材についてあらかじめメッシュを生成しておき、それらを一体化させることが考えられるが、各々独立に生成されたメッシュをそのまま一体化させようとすると、図１０に示すように接合面での節点が一致しない。そのため、接触条件設定を厳密に行うために節点を増加させたメッシュを再度生成したり、接触面における節点が一致するようにメッシュを再度生成したりするなどの処置が採られるが、それらの作業は容易ではなく、メッシュ生成に費やす労力がかさむものとなる。本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、複合部材を一体化させたメッシュの生成を容易にしたメッシュ生成方法、メッシュ生成プログラムおよびメッシュ生成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の部材を接合して成る複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に適用される数値解析メッシュ生成方法であって、前記メッシュ生成方法は前記複数の部材のうち互いに共通の境界面を有する第一の部材と第二の部材のそれぞれについて独立に生成された３次元メッシュを整合するメッシュ整合過程を含み、前記メッシュ整合過程は、前記第一の部材について独立に生成された３次元メッシュから前記境界面上に存在する節点を含むメッシュである第一の表面メッシュを切取する過程と、前記第二の部材について独立に生成された３次元メッシュから前記境界面上に存在する節点を含むメッシュ要素を削除し、当該メッシュ要素を削除することによって現れる表面上の節点を含むメッシュである第二の表面メッシュを切取する過程と、前記第一の表面メッシュと前記第二の表面メッシュとの間に形成される隙間について、前記第一の表面メッシュ上の節点と前記第二の表面メッシュ上の節点をメッシュ要素の節点とする隙間３次元メッシュを生成する過程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、複数の部材を接合して成る複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析メッシュ生成プログラムであって、前記メッシュ生成プログラムは３次元メッシュデータをデータ入力手段から読み込み、前記複数の部材のうち互いに共通の境界面を有する第一の部材と第二の部材のそれぞれについて独立に生成された３次元メッシュを整合するメッシュ整合計算を行い、前記メッシュ整合計算は、前記第二の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第二の部材についての３次元メッシュから前記境界面上に存在する節点を含むメッシュ要素を削除することで形成される形状を表す３次元メッシュデータを算出する境界面メッシュ要素削除計算と、前記第一の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第一の表面メッシュを表す第一の表面メッシュデータを算出し、前記第二の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第二の表面メッシュを表す第二の表面メッシュデータを算出する表面メッシュデータ計算と、前記表面メッシュデータ計算によって算出された前記第一の表面メッシュデータと前記第二の表面メッシュデータに基づいて、前記隙間３次元メッシュを表す隙間３次元メッシュデータを算出する隙間データ計算と、を行い、前記境界面メッシュ要素削除計算によって算出された３次元メッシュデータと、前記隙間データ計算によって算出された前記隙間３次元メッシュデータとをメッシュ整合データとして出力することを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、複数の部材を接合して成る複合部材の物理的特性を解析する数値解析法に用いる数値解析メッシュ生成装置であって、前記メッシュ生成装置は、３次元メッシュデータを読み込む読み込み手段と、前記複数の部材のうち互いに共通の境界面を有する第一の部材と第二の部材のそれぞれについて独立に生成された３次元メッシュを整合するメッシュ整合手段を含み、前記メッシュ整合手段は、前記第二の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第二の部材についての３次元メッシュから前記境界面上に存在する節点を含むメッシュ要素を削除することで形成される形状を表す３次元メッシュデータを生成する境界面メッシュ要素削除手段と、前記第一の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第一の表面メッシュデータを生成し、前記第二の部材についての３次元メッシュデータに基づいて、前記第二の表面メッシュデータを生成する表面メッシュデータ生成手段と、前記表面メッシュデータ生成手段が生成した前記第一の表面メッシュデータと前記第二の表面メッシュデータに基づいて、前記隙間３次元メッシュデータを生成する隙間データ生成手段と、前記境界面メッシュ要素削除手段が生成した３次元メッシュデータと、前記隙間データ生成手段が生成した前記隙間３次元メッシュデータとをメッシュ整合データとして出力する出力手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に用いるメッシュ要素としては四面体要素が好適である。
【００１０】
四面体要素を用いた本発明においては、前記隙間３次元メッシュを生成する過程は、前記第一の表面メッシュのメッシュ要素である三角形の頂点に位置する節点と、前記第二の表面メッシュ上に存在する節点であって当該三角形の重心との距離が最も短い節点とを結線する過程と、前記第二の表面メッシュのメッシュ要素である三角形の頂点に位置する節点と、前記第一の表面メッシュ上に存在する節点であって当該三角形の重心との距離が最も短い節点とを結線する過程とを含むことが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の剛性の部材が共通の境界面を以って接合されて成る複合部材の解析を行う場合において、各々の部材の既成のメッシュデータに基づいて、容易に複合部材を一体化させたメッシュデータを生成することができる。また、各部材については、事前に別個独立にメッシュ生成および解析を行うことができ、他の部材について考慮しつつ行う必要がなくなるため、作業効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１（ａ）は解析を行おうとしているモデルを示したものである。部品ａと部品ｂは共通の境界面Ｓを有し、図１（ｂ）のように部品ｂは部品ａにはめ込まれ、複合部品ｃを構成する。
【００１４】
ここでは、部品ａ、部品ｂについてそれぞれ独立にメッシュが既に生成されているものとし、それを示したのが図２（ａ）である。メッシュ要素としては図２（ｂ）に示すような四面体要素１０を用いている。以下には、部品ａ、部品ｂについてそれぞれ独立に生成されているメッシュから複合部品ｃのメッシュを生成する装置について説明する。
【００１５】
図６はメッシュ生成装置１を示したものである。整合前データベース１２は各部品の既成のメッシュデータを記憶し管理し、既成メッシュデータはここに格納されている。
【００１６】
整合前処理手段１４は、整合前データベース１２から各部品の既成メッシュデータを読み込み、メッシュ整合装置２における処理を可能にするためのデータ処理を行う。
【００１７】
メッシュ整合装置２は、整合前処理されたメッシュデータＢから、整合メッシュデータＡＢを生成する。整合メッシュデータＡＢが表すメッシュの境界面Ｓにおける節点は、メッシュデータＡが表すメッシュの節点の位置と一致する。整合メッシュデータＡＢの生成には、メッシュデータＡとメッシュデータＢの入力を必要とする。
【００１８】
メッシュ整合装置２が生成したメッシュデータＡＢは、整合後データベース１６に格納される。同時に、メッシュデータＡもまた整合後データベース１６に格納される。整合メッシュデータＡＢが表すメッシュの表面Ｓ上における節点は、メッシュデータＡが表すメッシュのそれと一致するため、これらを一体化させたメッシュデータが整合後データベース１６に格納されることとなる。
【００１９】
整合後データベース１６に格納されるデータは数値解析装置に入力され、物理的特性等の解析に付される。数値解析装置が用いる数値解析法は、メッシュ要素の各々あるいは節点の各々について成立する方程式を連立させる解析法であればどのようなものでもよく、有限要素法等が考えられる。
【００２０】
次に、図６のメッシュ整合装置２で扱うデータ内容および各部の詳細な動作について説明する。
【００２１】
いま、部品ａ、部品ｂについては、共通の境界面Ｓの存在を意識することなくメッシュが生成されている。これは、事前に部品ａ、部品ｂそれぞれの解析を別個独立に行うこととしているからである。各部品のみの解析に関して言えば、別個独立にメッシュ生成および解析を行った方が、他の部品について考慮しつつ行うよりも作業効率の面ではるかに有利である。それゆえ、メッシュ生成の際に考慮されるメッシュの粗さ、節点数などの規則は、部品ａと部品ｂとでは全く異なったものとなっている。しかし、メッシュ整合装置２に適用する各部品についての既成のメッシュは、その粗さ、節点数などの規則が各々の部品について異なったものであってもかまわない。
【００２２】
メッシュデータはメッシュの各節点の位置を表す座標の情報と、どの節点同士を結線するかという情報を定量的に表現したものであり、あらかじめ整合前データベース１２に格納されている。
【００２３】
具体的に、メッシュデータは、節点を識別するための番号である節点番号Ｎn、図１（ａ）の座標系Ｏ、Ｏ’を基準にした節点の座標Ｘn（ｘ，ｙ，ｚ）、その節点の結線先の節点の節点番号列を表した結線情報Ｍn（Ｎ1，Ｎ2，・・・・・）、等を対応づけて書き込まれた節点情報群を成すものであり、一つの節点情報はＮn（Ｘn，Ｍn）のように表現される。また、メッシュデータの冒頭には、密度、ヤング率、ポアソン比等の剛体の物理定数や、座標系Ｏ、Ｏ’間の座標変換行列等の情報が書き込まれている。なお、ここで示した節点情報の表現は、実施例の一つであり、他にも様々な表現が可能であることはいうまでもない。
【００２４】
メッシュ整合装置２に入力するメッシュデータは、整合前データベース１２に格納されているメッシュデータに、整合処理のために必要な情報が更に書き込まれ、整合処理に必要な座標変換を受け、データフォーマットが整形されたものとなっている必要がある。整合前処理手段１４は、このような処理を行う。
【００２５】
ここで、メッシュデータ整合処理のために必要な情報とは、節点のうち境界面Ｓ上に存在するものに係る、その節点が境界面Ｓ上に存在する旨の情報等であり、ここではＩnで表すこととする。すなわち、節点のうち境界面Ｓ上に存在するものについては、その節点の節点情報に、その座標、結線先の節点番号と共に、その節点が境界面Ｓ上に存在する旨の情報Ｉnが対応づけられることとなり、一つの節点情報は新たにＮn（Ｘn，Ｍn，Ｉn）のように表現される。なお、Ｉnのデータ表現としては任意の形式をとることができることはいうまでもない。
【００２６】
整合処理に必要な座標変換とは、図１（ａ）の座標系Ｏ’から座標系Ｏへの座標変換をいう。メッシュデータＢの節点情報中の座標は、座標系Ｏ’に基づいて表されているが、後の処理は座標系Ｏに基づいて行われるため、座標系Ｏに基づいたものにすべて変換される。変換に際しては、メッシュデータ冒頭に書き込まれている座標変換行列との演算が施される。
【００２７】
また、データフォーマットは、上述した密度、ヤング率、ポアソン比等の剛体の物理定数や、座標系Ｏ、Ｏ’間の座標変換行列等の情報を書き込む順序、形式等を定めている。
【００２８】
整合前処理手段１４は、メッシュ整合装置２にメッシュデータＡ、メッシュデータＢを入力する。図７はメッシュ整合装置２の構成を示したものであり、以下、各装置部の動作について説明する。
【００２９】
図７のデータ読み込み部２０は、データ入力部１８からメッシュデータＡ、メッシュデータＢを読み込み、メッシュデータＡを表面メッシュデータ生成部２４に、メッシュデータＢを境界面要素削除部２２に入力する。
【００３０】
境界面要素削除部２２は境界面上に存在する節点を含むメッシュ要素を削除し、それを新たなメッシュデータＢ’として、表面メッシュデータ生成部２４、整合データ出力部２８に入力する。メッシュ要素削除に際して境界面要素削除部２２は、上述した情報Ｉn  に基づいて境界面Ｓ上に存在する節点を検出し、検出された節点を含む３次元メッシュ要素を削除する。図３はその削除の様子を示したものである。ここで、３次元メッシュ要素は、節点を結線することによって立体として観念されるものであるが、各節点情報の有する結線情報に基づいて結線することで得られる立体そのもののデータが実際に生成されている必要はない。結線情報のみを以って３次元メッシュ要素としての情報は得られるためである。したがって、境界面要素削除部２２の３次元メッシュ要素を削除するという動作は、境界面Ｓ上に存在する節点を検出し、検出された節点の結線情報を削除することに帰着される。以下、具体的に境界面要素削除部２２の動作を説明する。
【００３１】
まず、メッシュデータＢの節点情報それぞれが有する情報Ｉnに基づいて、境界面Ｓ上に存在する節点の節点番号を検出する。次に検出された節点、例えばＮ1に対する節点情報Ｎ1（Ｘ1，Ｍ1，Ｉ1）を削除すると共に、削除された節点に結線されていた他の節点の節点番号、例えばＮ2の節点情報Ｎ2（Ｘ2，Ｍ2，Ｉ2）が有している結線情報Ｍ2の番号列内から番号Ｎ1を削除する。これは、境界面Ｓ上に存在する節点を含む３次元メッシュ要素を削除することに等しい。節点Ｎ2のように、削除されずに残っており、かつ、削除された節点に結線されていた節点は、メッシュ要素が削除されることによって現れる表面Ｓ’上に存在する節点であり、これらの節点に対する節点情報中の情報Ｉnには、新たに現れた表面Ｓ’上に存在する旨の情報が書き込まれる。このようにして、メッシュデータＢに基づいて生成されたデータがメッシュデータＢ’であり、表面メッシュデータ生成部２４、整合データ出力部２８に入力される。
【００３２】
表面メッシュデータ生成部２４はデータ読み込み部２０から出力されたメッシュデータＡと、境界面要素削除部２２から出力されたメッシュデータＢ’とから、表面メッシュデータＡと表面メッシュデータＢ’を生成し、隙間データ生成部２６に入力する。表面メッシュデータＡは、境界面Ｓ上に存在する節点を含むメッシュを表し、表面メッシュデータＢ’は境界面Ｓ’上に存在する節点を含むメッシュを表す。図３に各表面メッシュの様子を示す。表面メッシュデータ生成に際して表面メッシュデータ生成部２４は、メッシュデータの節点情報中の情報Ｉnに基づいて境界面ＳまたはＳ’上に存在する節点を検索し、検索された節点についての節点情報群を表面メッシュデータとする。以下、具体的に表面メッシュデータ生成部２４の動作を説明する。
【００３３】
表面メッシュデータ生成部２４は、メッシュデータＡの節点情報それぞれが有する情報Ｉnに基づいて、境界面Ｓ上に存在する節点の節点番号を検出し、検出された節点番号に対する節点情報群を表面メッシュデータＡとして新たに生成する。ここで、検出された節点の節点情報、例えばＮ3（Ｘ3，Ｍ3，Ｉ3）の結線情報Ｍ3の番号列内には、境界面Ｓ上に存在しない節点の節点番号も含まれることになるが、これは後の処理に影響を与えず、後の整合処理において必要であるためそのまま残しておく。同様にして、表面メッシュデータ生成部２４はメッシュデータＢ’から表面メッシュデータＢ’を生成する。生成された表面メッシュデータＡと表面メッシュデータＢ’は隙間データ生成部２６に入力される。
【００３４】
隙間データ生成部２６は、表面メッシュデータ生成部２４によって入力された表面メッシュデータＡと表面メッシュデータＢ’から、隙間３次元メッシュデータＧを生成し、整合データ出力部２８に入力する。隙間３次元メッシュデータＧは、表面メッシュＡ上の節点と表面メッシュＢ’上の節点をメッシュ要素の節点とする３次元メッシュを表す。図４には隙間３次元メッシュＧの様子を示す。ここで、３次元メッシュ要素そのものは節点を結線した立体として観念されるものであるが、各節点情報の有する結線情報に基づいて結線することで得られる立体そのもののデータを実際に生成する必要はない。結線情報のみを以って３次元メッシュ要素としての情報は得られるためである。したがって、隙間データ生成部２６の動作は、表面メッシュＡ上の節点と表面メッシュＢ’上の節点の結線情報を生成することに帰着される。以下、具体的に隙間データ生成部２６の動作を説明する。なお、隙間メッシュは部品ｂに係るものであるため、隙間３次元メッシュデータＧの冒頭には、部品ｂの物理定数が書き込まれることになる。
【００３５】
まず、表面メッシュデータＡの節点情報群から、互いに隣接し三角形を成す３つの節点の節点番号を選出し、それらの節点情報から重心座標ＸG（ｘG，ｙG，ｚG）を算出する。次に表面メッシュデータＢ’の節点情報群から一つの節点情報Ｎi（Ｘi，Ｍi，Ｉi）を選出し、節点情報Ｎi中の節点の座標Ｘiと重心座標ＸGとから節点Ｎiと重心ＸGとの距離を求める。次に表面メッシュデータＢ’の節点情報群から別の節点情報Ｎi+1（Ｘi+1，Ｍi+1，Ｉi+1）を選出し、同様にして節点Ｎi+1と重心ＸGとの距離を求める。この作業を表面メッシュデータＢ’の節点情報すべてについて行い、重心との距離が最短である表面メッシュＢ’上の節点を検出する。検出された表面メッシュＢ’上の節点の節点番号は、上記三角形を成す３つの節点の節点情報中の結線情報に結線先情報として書き込まれる。また、同時に、上記三角形の重心との距離が最短である表面メッシュＢ’上の節点の節点情報には表面メッシュＡ上の三角形を成す３つの節点の節点番号が結線先情報として書き込まれる。
【００３６】
次に、表面メッシュデータＡの節点情報群から、先の三角形に隣り合う別の三角形を成す３つの節点についての節点情報が選出され、同様の結線情報の生成が行われる。この作業を表面メッシュＡ上のすべての三角形メッシュ要素について行い、表面メッシュＡ上の三角形要素頂点から表面メッシュＢ’上の節点への結線情報の生成が完了する。隙間データ生成部２６は、同様な作業によって、今度は逆に表面メッシュＢ’上の三角形要素頂点から表面メッシュＡ上の節点への結線情報の生成を行い、隙間３次元メッシュデータの生成が終了する。ここでは、結線情報の生成という観点から、隙間３次元メッシュデータの生成について述べたが、生成された結線情報に基づく結線によって隙間３次元メッシュメッシュが観念できることは先述のとおりである。このようにして生成された隙間３次元メッシュデータＧは整合データ出力部２８に入力される。
【００３７】
整合データ出力部２８は隙間データ生成部２６が出力した隙間３次元メッシュデータＧと、境界面要素削除部２２が出力したメッシュデータＢ’を一まとめにしたメッシュデータを整合メッシュデータＡＢとして出力する。図５には整合メッシュの様子を示す。
【００３８】
整合データ出力部２８は、メッシュデータＢ’の節点情報それぞれが有する情報Ｉnに基づいて、境界面Ｓ’上に存在する節点の節点番号を検出する。同様にして隙間３次元メッシュデータＧの節点情報それぞれが有する情報Ｉnに基づいて、境界面Ｓ’上に存在する節点の節点番号を検出する。上述の過程に従えば、メッシュデータＢ’から検出される節点番号群と隙間３次元メッシュデータＧから検出される節点番号群は一致するはずである。しかしながら、同じ節点番号を有する節点情報であっても、メッシュデータＢ’から検出された節点の結線先情報ＭB'は、表面メッシュＡへの結線先情報を有していないのに対し、隙間３次元メッシュデータＧから検出された節点の結線先情報ＭGは、これを有しているという点で異なる。そこで、メッシュデータＢ’から検出された節点番号に係る節点情報を削除し、隙間３次元メッシュデータＧから検出したものに置き換えた上で、表面メッシュデータＢ’の節点情報群と隙間３次元メッシュデータＧの節点情報を足し合わせ、整合メッシュデータＡＢを生成する。これは、メッシュＢ’と隙間３次元メッシュＧを整合させたメッシュを表すメッシュデータを生成していることに他ならない。
【００３９】
メッシュ整合装置２が生成したメッシュデータＡＢは、整合後データベース１６に格納される。同時に、メッシュデータＡもまた整合後データベース１６に格納される。先述のように図５に示す装置によって生成される整合メッシュＡＢの表面Ｓ上における節点は、メッシュＡのそれと一致する。本発明に係る装置によって生成された整合メッシュデータＡＢと、メッシュデータＡとを有限要素法解析等を行う数値解析装置に入力すれば、既成のメッシュデータを無駄にすることなく、部品ａと部品ｂを一体化したメッシュデータによる数値解析が可能となる。
【００４０】
なお、メッシュ生成装置１およびメッシュ整合装置２は、構成部それぞれが行う計算処理を実行させるプログラムを読み込ませた電子計算機によっても実現することができる。図８は電子計算機の構成の一例を示す。本発明に係るプログラムは、あらかじめハードディスクなどの補助記憶装置３８に書き込まれている。実行時には、プログラムはＲＡＭなどの主記憶装置３６に読み込まれ、中央演算処理装置３４がそのプログラムに従った計算処理を行う。
【００４１】
中央演算処理装置３４は、入力装置３０からメッシュデータＡおよびメッシュデータＢを読み込み、計算処理に付すため主記憶装置３６に記憶させる。また、各計算処理の過程で得られる結果は主記憶装置３６に書き込まれ、次の処理過程に付されるまで一時的に記憶される。中央演算処理装置３４は、プログラムに従った各処理過程での計算を、主記憶装置３６に記憶されている処理結果を参照しつつ実行し、メッシュデータＡＢおよびメッシュデータＡを出力装置３２に出力する。なお、入力装置３０からデータを読み込み、出力装置３２にデータを出力する構成を補助記憶装置３８からデータを読み込み、補助記憶装置３８にデータを出力する構成とすることもできる。
【００４２】
本実施例では、メッシュデータＢを境界面要素削除部２２に入力し、メッシュデータＡを表面メッシュデータ生成部２４に入力した場合について説明したが、これとは逆に、メッシュデータＡを境界面要素削除部２２に入力し、メッシュデータＢを表面メッシュデータ生成部２４に入力した場合でも、同様の整合メッシュデータが得られることは明らかである。どちらのメッシュデータを境界面要素削除部２２に入力するかについては、どちらのメッシュデータが解析に重要であり、既存情報の削除を回避すべきかによって判断すればよい。
【００４３】
本実施例では、部品ａと部品ｂの２個の部品とからなる複合部品ｃについてのメッシュ生成について示したが、本発明はこのような実施例に限らず、多数の部品が接合面を介して組み合わされる装置についてのメッシュ生成にも利用できる。例えば、図９はシリンダヘッド強度解析に適用したものである。ヘッド４０、プラグ４２、バルブシート４４それぞれについてはあらかじめ各部品毎にメッシュが生成されており、図９はこれらを本発明の適用により一体化させたものを示している。
【００４４】
また、本実施例は、３次元メッシュ要素として四面体要素１０を用いたものについて説明したが、より一般的に多面体要素を用いたものに適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】メッシュ生成を行おうとしている複合部品を示した図である。
【図２】部品ａ、部品ｂそれぞれについて独立に生成されたメッシュを示した図である。
【図３】表面メッシュＡ、表面メッシュＢ、メッシュＡおよびメッシュＢ’を示した図である。
【図４】隙間３次元メッシュＧを示した図である。
【図５】整合されたメッシュを示した図である。
【図６】メッシュ生成装置を示した図である。
【図７】メッシュ整合装置を示した図である。
【図８】電子計算機の構成の一例を示した図である。
【図９】プラグ、ヘッドおよびバルブシートについてのメッシュ整合を示した図である。
【図１０】部品ａ、部品ｂについて独立にメッシュが生成されているためメッシュ不整合が生じていることを示した図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  メッシュ生成装置、２  メッシュ整合装置、３  電子計算機、１０  四面体要素、１２  整合前データベース、１４  整合前処理手段、１６  整合後データベース、１８  データ入力部、２０  データ読み込み部、２２  境界面要素削除部、２４  表面メッシュデータ生成部、２６  隙間データ生成部、２８  整合データ出力部、３０  入力装置、３２  出力装置、３４  中央演算処理装置、３６  主記憶装置、３８  補助記憶装置、４０  ヘッド、４２  プラグ、４４  バルブシート。
【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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