(57)【要約】【課題】  本発明は、熱解析モデルの精度を向上させつつ、熱解析モデルの作成を効率化することを可能とすることを目的とする。【解決手段】  本発明に係る情報処理装置は、部品を表す部品モデルを複数含む熱解析モデルを作成するための情報処理装置であって、前記部品モデルを表す部品データを入力する入力部と、前記部品データに基づき、締結部品により前記複数の部品が締結され互いに接触する接触面を抽出する抽出部と、前記部品データに基づき、前記抽出した接触面のうち、前記締結部品により加圧される領域と該領域以外の領域とに異なる熱抵抗値を割り当てる割り当て手段とを含む。【選択図】  図１
2013054657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を表す部品モデルを複数含む熱解析モデルを作成するための情報処理装置であって、
前記部品モデルを表す部品データを入力する入力部と、
前記部品データに基づき、締結部品により前記複数の部品が締結され互いに接触する接触面を抽出する抽出部と、
前記部品データに基づき、前記抽出した接触面のうち、前記締結部品により加圧される領域と該領域以外の領域とに異なる熱抵抗値を割り当てる割り当て手段と
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記部品データに基づき、前記加圧される領域を設定する設定手段と、
前記設定した領域に基づき、接触面を前記設定した領域と前記設定した領域以外の領域とに分割する分割手段と
をさらに有し、
前記割り当て手段は、前記分割された各々の領域に前記異なる熱抵抗値を割り当てることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記加圧される領域の加圧状態に応じた熱抵抗値を取得する取得手段をさらに有し、
前記割り当て手段は、前記取得した熱抵抗値に基づき、前記加圧される領域に熱抵抗値を割り当てることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記加圧状態は、締結部品の種類、締結される部品の厚み、材質の組み合わせであることを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記締結部品はビスであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記部品データに基づき、前記ビスの頭部分の径を取得する取得手段
をさらに有し、
前記加圧される領域は、前記径を直径とする円の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記加圧される領域、前記円に任意の係数をかけた範囲であることを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記割り当て手段は、前記ビスの径と前記ビス頭部分の径との対応関係に基づき、前記ビスの頭部分の径を取得することを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１乃至８の何れか一項に記載された情報処理装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
部品を表す部品モデルを複数含む熱解析モデルを作成するための情報処理方法であって、
前記部品モデルを表す部品データを入力する入力工程と、
前記部品データに基づき、締結部品により前記複数の部品が締結され互いに接触する接触面を抽出する抽出工程と、
前記部品データに基づき、前記抽出した接触面のうち、前記締結部品により加圧される領域と該領域以外の領域とに異なる熱抵抗値を割り当てる割り当て手段と
を有することを特徴とする情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析対象のＣＡＤモデルから数値解析用モデルを作成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品や製品の設計にＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）が広く利用されている。そして、ＣＡＤで作成された３次元モデル（以下、ＣＡＤモデルと略称する）を数値解析用モデル（以下、解析モデルと略称する）に変換して、数値解析シミュレーションを行い、解析結果から設計内容を検討することが行われている。
ＣＡＤモデルを解析モデルに変換する際に、熱解析の場合、部品と部品との接触部で発生する接触熱抵抗の設定に多くの時間を要する。接触熱抵抗とは、２つの部品を互いに接触させた時に、接触面での熱の流れにくさを表現するものである。そして、接触面で熱が流れにくくなる要因としては、部品表面のわずかな凹凸によって、２つの部品が真に接触している面積が小さいことが挙げられる。
【０００３】
ここで、接触熱抵抗の設定に時間がかかる要因としては、部品数が増えると、それに伴って部品と部品の接触部の数も膨大になってしまうことが挙げられる。さらに、設定する値は接触状態によって異なるため、適切な値を接触部ごとに調査しようとすると膨大な時間がかかってしまうことになる。
【０００４】
そこで、接触熱抵抗設定の負荷を軽減させるために、接触熱抵抗を効率的に設定する方法が提案されている。特許文献１には、簡単な操作で部品と部品の接触部の状態に応じた接触熱抵抗を設定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１６０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、接触熱抵抗を決定するパラメータの一つに接触圧力があげられる。接触圧力が高いと、２つの部品は接触面をわずかに変形させて密に接触するため、接触熱抵抗は小さくなる。そのため締結されている箇所は、図１２のように、締結部品によって大きな接触圧力を受ける締結部近傍と、締結部品による接触圧力をあまり受けない、締結部から離れた箇所とでは、接触熱抵抗の値は異なる。そのため、二つの部品が互いに接触する箇所では、接触熱抵抗の値を場所によって変えることが好ましい。
しかしながら、従来の手法では、ビス締結の接触面に対して接触熱抵抗の値を１つしか設定しないため、実現象と解析モデルとの誤差が大きくなってしまう。
【０００７】
そこで本発明は、熱解析モデルの精度を向上させつつ、熱解析モデルの作成を効率化することを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る情報処理装置は、部品を表す部品モデルを複数含む熱解析モデルを作成するための情報処理装置であって、前記部品モデルを表す部品データを入力する入力部と、前記部品データに基づき、締結部品により前記複数の部品が締結され互いに接触する接触面を抽出する抽出部と、前記部品データに基づき、前記抽出した接触面のうち、前記締結部品により加圧される領域と該領域以外の領域とに異なる熱抵抗値を割り当てる割り当て手段とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱解析モデルの精度を向上させつつ、熱解析モデルの作成を効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例に係る情報処理装置の構成を説明する図である。
【図２】熱抵抗設定の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】締結部の抽出方法を示す図である。
【図４】締結部の接触面を示す図である。
【図５】締結部品の寸法情報を保持したデータベースの一例を示す図である。
【図６】加圧領域を特定する方法を示す図である。
【図７】加圧領域を調整する画面の一例を示す図である。
【図８】拡大した加圧領域を特定する方法を示す図である。
【図９】接触面分割の様子を示す図である。
【図１０】接触熱抵抗情報を保持するデータベースの一例を示す図である。
【図１１】サーフェスＩＤに割り当てられた接触熱抵抗リストの一例を示す図である。
【図１２】締結部での接触圧力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施例に係る情報処理を、図面と共に説明する。なお、同一の構成については、同じ符号を付して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、情報処理装置の構成を示すブロック図である。情報処理装置は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）が装置全体の制御を行い、図示しない読み出し専用記憶装置（ＲＯＭ）や、計算処理時にＣＰＵが一時的な読み書きを行う記憶装置（ＲＡＭ）などを含む。
【００１３】
解析データ生成部１０１は、複数の、部品を表す部品モデル（以下、単に部品とも表記する。）を含む３Ｄ設計データ１０２を入力する。３Ｄ設計データは、部品モデルを表す部品データとして、形状モデル、モデルの属性情報、モデルの幾何情報などを含む。なお、部品データは複数の部品各々に対応するデータであってもよく、複数の部品全体に対応する１つのデータであってもよく、データの構造は問われない。また、以降、単に設計データとも呼ぶ。解析データ生成部１０１は、適宜、記憶部１０７とデータの入出力を行い、入力した設計データから、解析実行部１０８で熱解析処理を行うための解析データを生成する。解析データ生成部１０１は、以降で詳述する、接触面抽出部１０３、加圧領域特定部１０４、接触面分割部１０５、熱抵抗割り当て部１０６を有する。
【００１４】
接触面抽出部１０３は、３Ｄ設計データから、締結部品であるビスにより複数（例えば２つ）の部品が締結される締結箇所を特定し、締結部で２つの部品が互いに接触する接触面を抽出する。
【００１５】
加圧領域特定部１０４は、ビス穴の寸法を記憶部１０７に入力し、記憶部１０７から出力されるビスの頭部分の寸法情報を取得する。そして、この寸法に基づき定まる締結部の領域をビスによって加圧される領域（加圧領域）として特定する。
【００１６】
接触面分割部１０５は、設計データに基づき、加圧領域を用いて接触面を加圧領域と加圧されない非加圧領域とに分割する。
【００１７】
熱抵抗割り当て部１０６は、分割された接触面にそれぞれ異なる（接触）熱抵抗値を割り当てる。
【００１８】
記憶部１０７は、ビスの寸法情報がビスの種類ごとに対応付けられて、あらかじめ格納されている。また、部品の材料の組み合わせと加圧状態ごとに割り当てられる熱抵抗の情報とが対応付けられて、あらかじめ格納されている。さらに、接触面に割り当てた熱抵抗値を、例えばリスト化して保存する。これにより、熱抵抗を自動的に割り当てることが可能となる。
【００１９】
解析実行部１０８は、解析データ生成部１０１によって生成された解析データと、記憶部１０７に保存された、解析データに対応する熱抵抗の情報とを入力し、熱解析用のモデル（以下、熱解析モデルとも表記する）に熱流体解析を実行する。なお、記憶部１０７は、解析データ生成部１０１に内蔵されていてもよい。
【００２０】
以下、図２を用いて、情報処理装置の処理の流れを説明する。各処理および各処理の制御は、情報処理装置のＣＰＵにより行われる。
【００２１】
まず、解析データ生成部１０１は、設計対象のＣＡＤモデルの設計データ１０２を入力する（ステップＳ２０１）。なお、ＣＡＤモデルの設計データは、ネットワークで接続された他のコンピュータシステムから入力しても、情報処理装置の外部の記憶媒体から入力してもよい。
【００２２】
次に、接触面抽出部１０３は、ステップＳ２０１で入力した設計データから得られる、複数の部品モデルで構成されているＣＡＤモデルについて、二つの部品がビスで締結されている締結部を抽出する（ステップＳ２０２）。ここで、締結部を抽出する方法の一例を図３に示す。ここでは、部品に存在する穴の幾何情報をもとにビス締結部を抽出している。具体的には、まず、図３（ａ）のように穴の中心点間の最小距離があらかじめ決められた閾値以下となる穴のペアを抽出する。更に、図３（ｂ）のように抽出した穴のペアの直径の差も閾値以下となる穴の組み合わせをビス締結部として抽出している。これにより、単なる穴と締結部とをより正確に区別できる。なお、締結部を抽出する方法は、これに限らず、モデル化されているビスの位置情報からビス締結部を抽出する方法でもよいし、締結部をユーザが指定する方法でもよい。
【００２３】
次に、接触面抽出部１０３は、抽出した締結部において、２つの部品が互いに接触する接触面を抽出する（ステップＳ２０３）。ここで、接触面を抽出する方法の一例を図４に示す。ここではビス穴のエッジを含むサーフェス同士が互いに接触している範囲４０１を接触面として抽出する。
【００２４】
次に、加圧領域特定部１０４は、ステップＳ２０２で抽出したビス穴の径を記憶する（ステップＳ２０４）。
【００２５】
更に、データベースにステップＳ２０４で記憶したビス穴の径を入力することでビス頭の径情報を取得する（ステップＳ２０５）。ここで、データベースは記憶部１０７において、図５のように、代表的なビスの呼び径５０２とビス頭の径５０３をあらかじめ対応付けて格納している。このデータベースは、ビス穴の径を入力すると、ビスの呼び径を参照し、ビス穴の径に一致するビスの呼び径が有る場合はこの呼び径を、ビス穴の径に一致するビスの呼び径が無い場合はビス穴の径に最も近い値をビスの呼び径とする。以上により、設定されたビスの呼び径に対応したビス頭の径を取得することができる。なお、ここでのデータベースは、ビスの呼び径とビス頭部分の径の代表的な寸法情報を対応付けて格納しているが、より詳細に、ビス頭の形状の種類ごとに呼び径、頭部分の径の情報をさらに対応付けて格納してもよい。この場合、設計データの幾何情報からビス頭の形状の種類を特定することで、特定した頭部分の径の情報が得られる。これにより、より正確に加圧領域を特定できる。また、接触面にワッシャーが存在する場合のために、ビス頭部分の径の代表的な寸法情報とワッシャーとを対応付けておき、ビスの呼び径に対応するワッシャーの外径を加圧領域としてもよい。ただし、この場合、締結部ごとにビスの種類、ワッシャーの有無をユーザが指定するか、あらかじめ部品情報を別途保持する部品情報保持部からビスの種類、ワッシャー有無を取得する。
【００２６】
次に、図６に示すように、ステップＳ２０５で取得した径で作成された円筒６０１と、ステップ２０３で抽出した接触面とが交差する領域を特定し、加圧領域６０２と設定する（ステップＳ２０６）。なお、加圧領域を特定する方法はこれに限らない。例えば、ビスの頭部分の範囲よりも加圧領域が広がることも考慮するために、ビス頭部分の径に任意の係数をかけて加圧領域を調整する手段を設けてもよい。加圧領域の調整画面の一例を図７に示す。加圧領域の調整画面７０１では、係数入力欄７０２に任意の値を入力することで、加圧領域の調整係数を設定する。ここで、加圧領域の径は以下の式によって算出される。
【００２７】
Ｒ＝Ａ×Ｒｂ
ここで、Ｒ：加圧領域の径、  Ａ：調整係数、  Ｒｂ：ビス頭の径、である。
【００２８】
ボタン７０３を選択すると、設定された調整係数が決定され、ボタン７０４が選択されると設定された調整係数がキャンセルされる。この例によると図８のように、ビス頭の径を任意の係数で拡大した値を径とする円の範囲８０１が加圧領域と特定される。
【００２９】
なお加圧領域の広がり方は、加圧状態すなわち、締結部品の種類、締結される部品の厚み、材質を含む各要素の組み合わせによっても複雑に変わってくるため、本実施例ではユーザが任意の係数で拡大するという方法を例として挙げている。しかし、あらかじめ実験や解析により加圧領域拡大の傾向を取得することで、ビスの種類、締結される部品の厚み、材質などをパラメータとして保持しておき、自動で係数を適用して加圧領域を設定してもよい。なお、精度の低下を許容する場合は、ビス穴の径より大きい所定大きさを加圧領域としてもよい。その際は、ステップＳ２０５は省略可能である。
【００３０】
次に、接触面分割部１０５は、ステップＳ２０６で特定した加圧領域で接触面を分割する。分割された接触面の様子を図９に示す。加圧領域として設定した円で接触面を分割することで当該面は、主要加圧面９０１と、非加圧面９０２とに分割される（ステップＳ２０７）。
【００３１】
さらに、主要加圧面９０１と、非加圧面９０２とのそれぞれに対してサーフェスのＩＤを示すサーフェスＩＤを付与して、記憶部１０７に記憶する。（ステップ２０８）
次に、熱抵抗割り当て部１０６は、互いに接触している部品の材料情報を３Ｄ設計データから取得する（ステップＳ２０９）。
【００３２】
次に、ステップＳ２０９で取得した材料情報を記憶部１０７内のデータベースに入力し、記憶部１０７から出力される、入力した材料の組み合わせにおける、加圧状態での接触熱抵抗と非加圧状態での接触熱抵抗を取得する（ステップＳ２１０）。ここで、データベースの一例を図１０に示す。図１０に示すように、このデータベースでは実験や計算によって取得した、各材料の組み合わせにおけるそれぞれ異なる熱抵抗情報を保持している。更に、この熱抵抗情報は加圧状態での値と非加圧状態での値とを各材料の組み合わせと対応付けて保持している。なお、取得する熱抵抗値は、必要な情報をユーザが入力し計算によって算出して取得してもよい。また、精度の低下を許容する場合は、材料を考慮しなくともよい。その際は、ステップＳ２０９は省略可能である。
【００３３】
次に、熱抵抗割り当て部１０６は、ステップＳ２０８で記憶した主要加圧面９０１、非加圧面９０２のサーフェスＩＤに、ステップＳ２１０で取得した熱抵抗値を割り当てて対応付け、その情報をリスト化し、記憶部１０７に格納する（ステップＳ２１１）。リスト化した熱抵抗情報リストの一例を図１１に示す。
【００３４】
以上の処理により熱抵抗の割り当てが完了する。そして、上記で熱抵抗が割り当てられた新たなＣＡＤモデルが熱解析モデルとして使用される。すなわち、解析実行部１０８は、この解析モデルと熱抵抗情報リストとを入力し、熱解析処理を実行する。なお、熱解析処理には、解析、評価、最適化等が含まれてもよい。また、熱解析のみが行われても、熱解析及び評価が行われても、熱解析と評価と最適化が行われてもよい。
【００３５】
上述した実施例では、締結部品としてビスの例を示したが、ボルトとナットや、ねじ、ピンなどでもよい。
【００３６】
また、本発明は、上述した実施例の機能（例えば、上記のフローチャートにより示される機能）を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても実現できる。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）がコンピュータが読み取り可能に記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することにより、上述した実施例の機能を実現する。
【００３７】
以上によれば、締結部における接触圧力を考慮した熱抵抗値を割り当てる作業を自動で行うため、手動による熱抵抗を設定する場合の目視による締結部の特定、熱抵抗の値算出の時間が削減され、効率的に高精度の解析モデルが作成できる。
【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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