(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象となる連続体を多数の有限要素に分割するとともに、それら分割した有限要素及びその節点に基づいて数値解析されたモデルについてその評価を支援する解析モデルの評価支援方法において、
前記連続体の評価の対象となる面に対し同面に属する全ての節点を用いてその膜要素を膜要素生成手段によって生成するとともに、前記分割した有限要素及びその節点に関する解析データのうち、この生成した膜要素に接する有限要素及び同膜要素に属する節点に関する解析データを面データとして面データ生成手段によって生成し、この生成した面データを前記評価のための情報として出力手段によって表示する
ことを特徴とする解析モデルの評価支援方法。
【請求項２】
解析対象となる連続体を多数の有限要素に分割するとともに、それら分割した有限要素及びその節点に基づいて数値解析されたモデルについてその評価を支援する解析モデルの評価支援方法において、
前記連続体の評価の対象となる面に対し同面に属する全ての節点を用いてその膜要素を膜要素生成手段によって生成するとともに、前記分割した有限要素及びその節点に関する解析データのうち、この生成した膜要素に接する有限要素及び同膜要素に属する節点に関する解析データを面データとして面データ生成手段によって生成し、この生成された面データに基づいて所定の物理特性を評価処理手段によって演算評価し、その評価結果を出力手段によって表示する
ことを特徴とする解析モデルの評価支援方法。
【請求項３】
前記所定の物理特性の演算評価が、前記面データに含まれる解析データ各々の強度評価要素が許容領域にあるか否かを演算する強度評価として前記評価処理手段によって行われる
請求項２記載の解析モデルの評価支援方法。
【請求項４】
前記膜要素生成手段によって生成される面が、同連続体の自由表面、及び異材質界面、及び接触界面、及び内部空隙内面、及び亀裂内面、及び割れ目内面の少なくとも１つである
請求項１〜３のいずれかに記載の解析モデルの評価支援方法。
【請求項５】
前記膜要素に接する有限要素に関する解析データは、同膜要素内の対応する節点の解析データに関連付けする手段によって関連付けされ、前記面データは、前記関連付けする手段によって関連付けされた解析データを含めて、前記膜要素に属する節点に関する解析データによって生成される
請求項４記載の解析モデルの評価支援方法。
【請求項６】
前記関連付けが、前記膜要素に接する有限要素に関する解析データを各々対応する節点について平均化したデータを、それら対応する節点に付与することで前記関連付けする手段によって行われる
請求項５記載の解析モデルの評価支援方法。
【請求項７】
前記連続体の前記評価の対象となる面として前記膜要素の生成される面が前記異材質界面及び前記接触界面のいずれかの界面であるとき、前記膜要素はそれら界面の両面に前記膜要素生成手段によって生成され、それら膜要素に接する有限要素に関する解析データは、それら各膜要素内の対応する節点の解析データに前記関連付けする手段によって各別に関連付けされる
請求項５又は６記載の解析モデルの評価支援方法。
【請求項８】
解析対象となる連続体を多数の有限要素に分割するとともに、それら分割した有限要素及びその節点に基づいて数値解析されたモデルについてその評価を支援する解析モデルの評価支援装置において、
前記連続体の評価の対象となる面に対し同面に属する全ての節点を用いてその膜要素を生成する膜要素生成手段と、
前記分割した有限要素及びその節点に関する解析データのうち、前記生成された膜要素に接する有限要素及び同膜要素に属する節点に関する解析データを面データとして生成する面データ生成手段と、
前記生成された面データを前記評価のための情報として可視出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする解析モデルの評価支援装置。
【請求項９】
解析対象となる連続体を多数の有限要素に分割するとともに、それら分割した有限要素及びその節点に基づいて数値解析されたモデルについてその評価を支援する解析モデルの評価支援装置において、
前記連続体の評価の対象となる面に対し同面に属する全ての節点を用いてその膜要素を生成する膜要素生成手段と、
前記分割した有限要素及びその節点に関する解析データのうち、前記生成された膜要素に接する有限要素及び同膜要素に属する節点に関する解析データを面データとして生成する面データ生成手段と、
前記生成された面データに基づいて所定の物理特性を演算評価する評価処理手段と、
この評価処理手段による評価結果を可視出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする解析モデルの評価支援装置。
【請求項１０】
前記評価処理手段は、前記面データに含まれる解析データ各々の強度評価要素が許容領域にあるか否かを演算評価するものである
請求項９記載の解析モデルの評価支援装置。
【請求項１１】
前記面データ生成手段は、前記膜要素に接する有限要素に関する解析データを同膜要素内の対応する節点の解析データに関連付けする手段を備え、この関連付けされた解析データを含めて前記膜要素に属する節点に関する解析データを前記面データとして生成する
請求項８〜１０のいずれかに記載の解析モデルの評価支援装置。
【請求項１２】
前記関連付けする手段は、前記膜要素に接する有限要素に関する解析データを各々対応する節点について平均化し、この平均化したデータをそれら対応する節点に付与するものである
請求項１１記載の解析モデルの評価支援装置。
【請求項１３】
前記連続体の前記評価の対象となる面が異材質界面及び接触界面のいずれかの界面であるとき、前記膜要素生成手段は、それら界面の両面に前記膜要素を生成し、前記関連付けする手段は、それら膜要素に接する有限要素に関する解析データを、それら各膜要素内の対応する節点の解析データに各別に関連付けする
請求項１１又は１２記載の解析モデルの評価支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有限要素法による解析モデルの評価を支援する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造解析や、熱伝導解析、波動解析、電磁気解析等の解析手法の１つとして、有限要素法が知られている。この有限要素法は、解析対象となる連続体を要素（有限要素）に分割し、これら各要素間の物理的関係を数値解析する手法である。このように、解析対象を有限要素に分割することで、連続体を多体系化することができ、ひいてはコンピュータなどを用いた解析装置によって解析することが可能となる。
【０００３】
ところで、この有限要素法を用いて解析を行う際には、解析対象をいかなる態様で有限要素に分割するかによって、その解析精度が大きく左右される。一般には、解析対象をより細かい有限要素に分割した方が、より精度の高い解析結果を得ることができる。ただし、あまり細かい有限要素に分割すると要素数が飛躍的に増大し、ひいては上記解析装置によるデータ処理に支障をきたすようにもなる。すなわち、同装置による解析結果の出力までに膨大な時間を要するようになる。
【０００４】
そこで、従来は例えば特開平９−３０５６５１号公報に見られるように、上記有限要素法によって得られた解析結果モデルのデータをより粗い、すなわちより解像度の低いデータに変換して表示する装置なども提案されるに至っている。このようなデータ変換を行って表示装置による表示を行うことで、解析モデルの表示がより高速に行われ、ひいてはその評価に要する時間も短縮されるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来の装置、あるいはその表示方法によれば、解析モデルの表示速度は確かに改善される。しかし、上述の態様でより解像度（分解能）の低いデータに変換した場合、その表示される解析モデルから必ずしも評価のための意図した情報が的確に得られるとは限らない。すなわち、上記有限要素法によるモデル解析にあっては本来、その評価の意図に応じて有限要素への分割態様、換言すればその分解能を決定し、この決定した分解能においてそれら各要素に対する評価を行いたいとする要求が強い。そして、このような要求は、解析対象が例えば内燃機関等の複雑な構造物であればあるほど、より強いものとなる。この点、上記従来の装置、あるいはその表示方法の場合、その表示速度から、評価時間の短縮には寄与することができても、肝心の評価のための情報となると、解析モデル中の注目したい要素部分においてその分解能が不要に低下していることがあるなど、必ずしも上記要求を満たしたものとはなっていない。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、有限要素法による解析モデルの評価に際し、同モデルのデータ量を削減してその処理速度の向上を図りつつも評価のための情報についてはより忠実にその再現を図ることのできる解析モデルの評価支援方法及び評価支援装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、解析対象となる連続体を多数の有限要素に分割するとともに、それら分割した有限要素及びその節点に基づいて数値解析されたモデルについてその評価を支援する解析モデルの評価支援方法において、前記連続体の評価の対象となる面に対し同面に属する全ての節点を用いてその膜要素を膜要素生成手段によって生成するとともに、前記分割した有限要素及びその節点に関する解析データのうち、この生成した膜要素に接する有限要素及び同膜要素に属する節点に関する解析データを面データとして面データ生成手段によって生成し、この生成した面データを前記評価のための情報として出力手段によって表示することをその要旨とする。
【０００８】
一般に、所望とする解析精度に応じて有限要素への分割を行い、同分割された有限要素に基づいて解析を行ったとしても、同解析結果の評価に際しては、それら全ての解析データが必ずしも用いられるわけではない。この点、上記方法によれば、評価対象となる面上のデータを出力手段によって表示することで、その処理するデータ量を削減しつつも同評価を的確に支援することができるようになる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、解析対象となる連続体を多数の有限要素に分割するとともに、それら分割した有限要素及びその節点に基づいて数値解析されたモデルについてその評価を支援する解析モデルの評価支援方法において、前記連続体の評価の対象となる面に対し同面に属する全ての節点を用いてその膜要素を膜要素生成手段によって生成するとともに、前記分割した有限要素及びその節点に関する解析データのうち、この生成した膜要素に接する有限要素及び同膜要素に属する節点に関する解析データを面データとして面データ生成手段によって生成し、この生成された面データに基づいて所定の物理特性を評価処理手段によって演算評価し、その評価結果を出力手段によって表示することをその要旨とする。
【００１０】
一般に、所望とする解析精度に応じて有限要素への分割を行い、同分割された有限要素に基づいて解析を行ったとしても、同解析結果の評価に際しては、それら全ての解析データが必ずしも用いられるわけではない。この点、上記方法によれば、評価対象となる面上のデータを演算対象としてその物理的特性を評価処理手段によって演算評価し、その評価結果を出力手段によって表示することで、その処理するデータ量を削減しつつも解析データの評価を的確に支援することができるようになる。
【００１１】
この請求項２記載の発明における演算評価は、請求項３記載の発明によるように、前記面データに含まれる解析データ各々の強度評価要素が許容領域にあるか否かを演算する強度評価として前記評価処理手段によって行うようにしてもよい。
【００１２】
また、これら各請求項１〜３のいずれかに記載の発明は、請求項４記載の発明によるように、前記膜要素生成手段によって生成される面が、同連続体の自由表面、及び異材質界面、及び接触界面、及び内部空隙内面、及び亀裂内面、及び割れ目内面の少なくとも１つであるようにすることが望ましい。
【００１３】
上記態様にて評価対象膜要素を生成することで、同評価対象膜要素に属する解析結果データを評価処理手段によって評価することで、有限要素解析によって得られる解析結果データを好適に評価することができるようになる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記膜要素に接する有限要素に関する解析データは、同膜要素内の対応する節点の解析データに関連付けする手段によって関連付けされ、前記面データは、前記関連付けする手段によって関連付けされた解析データを含めて、前記膜要素に属する節点に関する解析データによって生成されることをその要旨とする。
【００１５】
上記方法では、可視出力される評価対象データが、面データに属する節点に付与されたデータとすることで、データの精度をほぼそのまま維持しつつも、出力にかかる処理を容易にすることができるようになる。しかも、膜要素に接する有限要素に関する解析データは、同膜要素内の対応する節点の解析データに関連付けする手段によって関連付けされるため、この有限要素に属する解析データについてもこれを評価支援することができる。
【００１６】
なお、この請求項５記載の発明における関連づけは、請求項６記載の発明によるように、前記膜要素に接する有限要素に関する解析データを各々対応する節点について平均化したデータを、それら対応する節点に付与することで前記関連付けする手段によって行われるようにしてもよい。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の発明において、前記連続体の前記評価の対象となる面として前記膜要素の生成される面が前記異材質界面及び前記接触界面のいずれかの界面であるとき、前記膜要素はそれら界面の両面に前記膜要素生成手段によって生成され、それら膜要素に接する有限要素に関する解析データは、それら各膜要素内の対応する節点の解析データに前記関連付けする手段によって各別に関連付けされることをその要旨とする。
【００１８】
上記方法によれば、界面において部材毎に膜要素を膜要素生成手段によって生成し、同膜要素に接する有限要素の有する解析データに関しては部材毎にその有する解析データを対応する膜要素の節点に関連付けする手段によって関連づけすることで、各部材毎に解析結果を評価することができるようになる。
【００１９】
請求項８記載の発明は、解析対象となる連続体を多数の有限要素に分割するとともに、それら分割した有限要素及びその節点に基づいて数値解析されたモデルについてその評価を支援する解析モデルの評価支援装置において、前記連続体の評価の対象となる面に対し同面に属する全ての節点を用いてその膜要素を生成する膜要素生成手段と、前記分割した有限要素及びその節点に関する解析データのうち、前記生成された膜要素に接する有限要素及び同膜要素に属する節点に関する解析データを面データとして生成する面データ生成手段と、前記生成された面データを前記評価のための情報として可視出力する出力手段と、を備えることをその要旨とする。
【００２０】
一般に、所望とする解析精度に応じて有限要素への分割を行い、同分割された有限要素に基づいて解析を行ったとしても、同解析結果の評価に際しては、それら全ての解析データが必ずしも用いられるわけではない。この点、上記構成によれば、膜要素に属するデータが面データとして生成されるとともに、この面データが可視出力されるために、その処理するデータ量を削減しつつも同評価を的確に支援することができるようになる。
【００２１】
請求項９記載の発明は、解析対象となる連続体を多数の有限要素に分割するとともに、それら分割した有限要素及びその節点に基づいて数値解析されたモデルについてその評価を支援する解析モデルの評価支援装置において、前記連続体の評価の対象となる面に対し同面に属する全ての節点を用いてその膜要素を生成する膜要素生成手段と、前記分割した有限要素及びその節点に関する解析データのうち、前記生成された膜要素に接する有限要素及び同膜要素に属する節点に関する解析データを面データとして生成する面データ生成手段と、前記生成された面データに基づいて所定の物理特性を演算評価する評価処理手段と、この評価処理手段による評価結果を可視出力する出力手段とを備えることをその要旨とする。
【００２２】
一般に、所望とする解析精度に応じて有限要素への分割を行い、同分割された有限要素に基づいて解析を行ったとしても、同解析結果の評価に際しては、それら全ての解析データが必ずしも用いられるわけではない。この点、上記構成によれば、膜要素に属するデータが面データとして生成されるとともに、この面データが演算評価されるために、その処理するデータ量を削減しつつも同評価を的確に支援することができるようになる。
【００２３】
なお、この請求項９記載の発明の評価処理手段は、、請求項１０記載の発明によるように、前記面データに含まれる解析データ各々の強度評価要素が許容領域にあるか否かを演算評価するものとしてもよい。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、前記面データ生成手段は、前記膜要素に接する有限要素に関する解析データを同膜要素内の対応する節点の解析データに関連付けする手段を備え、この関連付けされた解析データを含めて前記膜要素に属する節点に関する解析データを前記面データとして生成することをその要旨とする。
【００２５】
上記構成では、面データを膜要素に属する節点に付与されたデータとすることで、同データの精度をほぼそのまま維持しつつも、評価処理を容易にすることができるようになる。しかも、膜要素に接する有限要素に関する解析データを同膜要素内の対応する節点の解析データに関連付けする手段を備えることで、同有限要素に属する解析データについてもこれを評価支援することができるようになる。
【００２６】
この請求項１１記載の発明は、請求項１２記載の発明によるように、前記関連付けする手段は、前記膜要素に接する有限要素に関する解析データを各々対応する節点について平均化し、この平均化したデータをそれら対応する節点に付与するものである構成としてもよい。
【００２７】
請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２記載の発明において、前記連続体の前記評価の対象となる面が異材質界面及び接触界面のいずれかの界面であるとき、前記膜要素生成手段は、それら界面の両面に前記膜要素を生成し、前記関連付けする手段は、それら膜要素に接する有限要素に関する解析データを、それら各膜要素内の対応する節点の解析データに各別に関連付けすることをその要旨とする。
【００２８】
上記構成によれば、界面において部材毎に膜要素を生成し、同膜要素に接する有限要素の有する解析データに関しては部材毎にその有する解析データを対応する膜要素の節点に関連づけすることで、各部材毎に解析結果を評価することができるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる解析モデルの評価支援方法及び評価支援装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態にかかる評価支援装置全体の機能的なブロック構成を示すブロック図である。
この評価支援装置は、例えば内燃機関のシリンダヘッドやシリンダブロック等、解析対象となる連続体を有限要素に分割し、同分割した有限要素に基づいて数値解析を行う部分と、この解析モデルを評価支援する部分とを備えている。
【００３１】
ここで、有限要素解析を行う部分は、本実施形態では、それぞれ以下のような機能を有するＣＡＤ（Computer Aided Design）１０やモデル定義部２０、ＦＥＭ（Finite Element Method）解析部３０によって構成されている。
【００３２】
まず、ＣＡＤ１０は、解析対象となる連続体の３次元モデルの設計を支援する部分であり、ここでは、当該連続体についての入力データに所定の処理を施すことで、３次元の形状データを生成する。
【００３３】
また、モデル定義部２０は、上記ＣＡＤ１０によって生成された形状データを有限要素法を用いた解析に必要なＦＥＭモデルデータに変換する部分である。
すなわち、このモデル定義部２０では、所望とする解析精度が外部から指定されることで、例えば図２に例示する態様で、上記形状データを所定の大きさのメッシュ（有限要素）に分割する。この分割された各要素には、それらのアドレス情報として節点ＩＤ及び要素ＩＤが付与される。また、こうして形状データを有限要素に分割した後、同モデル定義部２０には、当該解析対象となる連続体の材質特性等、モデル用条件データが入力される。これらデータの入力は、例えば、表示装置によって表示された形状データの各有限要素に対する外部からの手入力などによって行われる。なお、このモデル用条件データは、ヤング率や線膨張率、熱伝導係数などの材質特性等、所望とする有限要素解析に必要なデータである。モデル定義部２０では、このようにして解析対象となる連続体を有限要素に分割するとともに、それら分割した有限要素の節点座標やそれら節点と要素との結合関係、更にはそれら要素の材質特性等からなるＦＥＭモデルデータを生成する。
【００３４】
そして、ＦＥＭ解析部３０は、こうして生成されたＦＥＭモデルデータを有限要素解析する部分である。なお、このＦＥＭ解析部３０には、上記ＦＥＭモデルデータとともに、有限要素法を用いた解析に必要な解析用条件データが併せて入力される。
【００３５】
例えば、解析対象が上述した内燃機関のシリンダヘッドやシリンダブロックである場合には、下記の想定される環境や運転条件等がこの解析用条件データとなる。
・支持条件（直接には解析対象とならない部材によるシリンダブロック等の支持態様）
・熱境界条件（冷却水によるシリンダヘッドやシリンダブロックの冷却条件等）・シリンダヘッドやシリンダブロックの配設にかかる荷重条件（シリンダヘッドやシリンダブロックの締結に用いられるボルトの軸力や軸受荷重等）
・シリンダヘッドやシリンダブロックに想定される運転条件毎の荷重条件（吸気・圧縮・爆発・排気の各サイクルにおいて想定される筒内圧等）
・シリンダヘッドやシリンダブロックに想定される亀裂、割れ目等の条件（これはそれらシリンダヘッドやシリンダブロックのロバスト性等を試すために予め想定される）
ＦＥＭ解析部３０では、これら解析用条件データに基づいて上記ＦＥＭモデルデータを有限要素法によって解析し、同解析に基づくＦＥＭ結果データを生成する。すなわち、上記の例では、所定に配設された内燃機関が吸気・圧縮・爆発・排気の各サイクルにかかる運転状態にあって且つ、燃焼によって生じた熱を冷却すべく冷却水による冷却がなされているという想定の下、上記シリンダヘッドやシリンダブロックの各箇所で生じる変位や力、温度、応力、歪、熱流束等をＦＥＭ結果データとして生成する。なお、このＦＥＭ結果データとしての変位や力、温度、応力、歪、熱流束等の解析結果は、有限要素解析において設定される所定時間単位の時系列データである。また、このＦＥＭ結果データのうち、上記変位、力、温度等に関する解析結果については、上記有限要素の各節点毎に、また上記応力、歪、熱流束等に関する解析結果については上記有限要素毎に、それぞれ特定の時刻毎のデータとして与えられる。
【００３６】
ところで、上記有限要素法を用いて生成されたＦＥＭ結果データのデータ量は膨大な量となる。したがって、これらＦＥＭ結果データを評価すべく、その解析結果をそのまま表示装置等に表示しようとすると、その表示のためのデータ処理だけでも膨大な時間を要するようになる。
【００３７】
そこで、本実施形態の評価支援装置では、上記解析モデルを評価支援する部分として、解析対象となる連続体（上記の例では内燃機関のシリンダヘッドやシリンダブロック）の評価の対象となる面に対して同面に属する全ての節点を用いて擬似的に膜要素を生成する膜要素生成部４０を備え、上記ＦＥＭ結果データのうちこの生成された膜要素に属するデータのみを解析結果の評価支援に用いることとする。
【００３８】
そして、本実施形態においては、この膜要素を、応力や熱流束等、上記解析にかかる内燃機関の様々な物理的特性が顕著となる部分に対して生成する。詳しくは、上記シリンダヘッド及びシリンダブロックの自由界面や異材質界面、接触界面、内部空隙内面、亀裂内面、割れ目内面に対してこの膜要素を生成する。こうすることで、例えば応力に許容範囲を設けた場合には、上記生成された膜要素上において応力がこの許容範囲内に収まっていることをもって、膜要素以外の箇所にあっても、応力が許容範囲内にあると判断することができるようになる。図３に、先の図２に例示したＦＥＭモデルに対応して生成される同膜要素の一例を示す。
【００３９】
以下、上記膜要素生成部４０による膜要素の生成処理について、図４に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
この膜要素生成部４０で生成される膜要素は、基本的には、上記モデル定義部２０によって定義された有限要素の各節点を用いて定義される。すなわち、自由表面や内部空隙内面、亀裂内面、割れ目内面に関しては、隣接する要素の存在しない要素についてその節点を選択することで、この膜要素を定義することができる（ステップ１００）。一方、異材質界面に関しては、各要素毎に定義された材質に関するデータを参照して同界面に属する節点を選択することで、同膜要素を定義することができる（ステップ１１０）。また、接触界面に関しては、上記モデル定義部２０に供給されたモデル用解析データの中の各部材の接触部を設定するデータを用いて同界面に属する節点を選択することで、同膜要素を定義することができる（ステップ１１０）。
【００４０】
ここで、上記異材質界面や接触界面については、それぞれ異材質や接触する各部材毎に膜要素を生成すべく、同界面上の各１つの節点から材質毎の２つの節点を生成する。これは、図５に示す態様にて行われる。
【００４１】
すなわち図５において、図５（ａ）は、それぞれ材質の異なる２つの部材（図中、材質Ａ及びＢと表記）が節点１１、１２、１３、２１、３１等を含む面（図中、斜線で表記）を界面として接している場合について例示したものであり、ここでは、この界面上の各節点から、図５（ｂ）に示す態様で、材質毎の２つの節点を生成する。具体的には、例えば図５（ａ）における節点１１から図５（ｂ）に示す節点１１ａ及び１１ｂを、また図５（ａ）における節点１２から図５（ｂ）に示す節点１２ａ及び１２ｂをそれぞれ生成する。
【００４２】
なお、実際には、上記モデル定義部２０で定義された節点ＩＤを基本的に維持して膜要素を生成する。これにより、同膜要素が３次元形状を有するデータのどこに位置するかを容易に把握することができる。またこのとき、上記異材質界面や接触界面等、節点を新たに生成して膜要素を２つ生成する場合には、その一方の膜要素に対しては、上記モデル定義部２０によって定義された節点ＩＤをそのまま用い、もう一方の膜要素に対しては、節点ＩＤを新たに定義する。
【００４３】
以上の態様にて膜要素を定義することで、膜要素上の節点の有する変位、力、温度等の解析結果を評価することができるようになる。また、本実施形態では、応力、歪、熱流束等、要素に備えられる解析結果については、これを対応する節点に関連付けする処理を行う（ステップ１２０）。これによって、同解析結果についても節点の有する解析結果として評価することができるようになる。ここで、要素の有する解析結果を対応する節点に関連付けする処理について、図６を用いて説明する。
【００４４】
図６（ａ）は、内燃機関のシリンダボア上部を模式的に示したものである。さて、このシリンダボアの内周面を膜要素として取り上げると、その一部（図６（ｂ））は、図６（ｃ）に示されるように、複数の節点や要素を含むようになる。そして、これら各節点１１、２１、３１、１２…にはそれぞれ変位や力、温度等の解析結果が保持されている。一方、要素Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２には、応力や歪、熱流束等の解析結果が保持されている。なお、要素Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２は、図６（ｃ）には平面として図示されているが、実際には立体である。
【００４５】
そしてここでは、上記各要素Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２に保持されている解析結果を、同要素に属する上記膜要素上の節点に関連付けする。例えば、節点２２は要素Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２の全てに属するため、同節点２２には、これら各要素の保持する解析結果を関連づけする。この例では、節点２２に対して各要素Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２は、対称な関係にあるため、これら各要素の保持する解析結果の平均値を節点２２に付与する。なお、特定の節点と複数の要素との関係が対称ではない場合には、各要素の保持する解析結果の値にそれぞれ所定の重みづけをしてこれらを加えたものを同節点に付与するようにしてもよい。
【００４６】
ただし、上記異材質界面や接触界面においては、対応する膜要素に属する有限要素上の解析結果のみが当該節点に付与される。例えば、先の図５（ｂ）においては、節点１１ａ、１２ａ、１３ａ、２１ａ…には、それぞれ対応する材質Ａ側の要素の解析結果のみが付与されることとなる。
【００４７】
本実施形態の膜要素生成部４０では、このような態様で膜要素の生成を行い、この生成した膜要素に関する解析結果を面データとして保存する。そして、本実施形態において、この保存された面データは、操作部７０を通じて任意の時刻が指定されることで、その指定された時刻における解析結果として表示装置５０によって表示される。この表示装置５０では、上記所定の時刻の面データに基づいて、例えば温度分布等を等高線表示したり、色分け表示をするなどすることで、ＦＥＭ解析部３０によって解析された解析結果を可視表示する。
【００４８】
また、本実施形態の評価支援装置は、上記保存された面データを用いて、例えば強度評価等、解析結果の評価支援演算を行う評価処理部６０を更に備えている。この評価処理部６０は、上記面データを用いてその強度解析を行うことで、同面データに基づく前記解析モデルの強度評価を更に的確ならしめる処理を行う部分である。
【００４９】
以下、この評価処理部６０での強度評価処理について、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。
上記各節点に保持される応力データは、有限要素解析時に想定された燃焼サイクル等に起因して、例えば図８に示すような振動を有するデータとなる。そこで本実施形態では、その振動成分と平均成分とを用いて同データの強度評価を行う。
【００５０】
すなわち、この強度評価処理としては、まず、各節点毎に、応力テンソルとして与えられる応力データから、主応力又はミーゼス応力などを取ることでスカラー化した応力データを生成する。ここでは、上記有限要素解析時において用いられる時間間隔毎のデータの応力テンソルを、各別にスカラー化する（ステップ２００〜２２０）。
【００５１】
次に、このスカラー化した応力の時系列データから、最大Ｓｍａｘと最小Ｓｍｉｎとなる組み合わせを捜す（ステップ２３０）。ここでは、先の図８に示した時系列データの山と谷となる値から最大値（図中ｍａｘ）と最小値（図中ｍｉｎ）とを取り出す。こうして取り出された最大Ｓｍａｘと最小Ｓｍｉｎが発生するそれぞれの時刻の応力テンソルの平均（Ｓ平均）と応力テンソルの振幅（Ｓ振幅）とを算出する（ステップ２４０）。
【００５２】
一方、上記評価処理部６０には、予め図９に示すように、応力振幅と平均応力とで定義される２次元面上に斜線で示す許容応力線が定義されており、応力として許容できる領域（許容領域）と、許容できない領域（非許容領域）とがそれぞれ設定されている。なお、この許容応力線は、図１に示した評価処理部６０に評価条件データとして許容応力に関するデータを入力することで定義される。そして、ステップ２５０において応力振幅と応力平均とが算出された節点について、図９に示す許容領域に入るか、非許容領域に入るかを判定し、許容／非許容判定データを評価データとして生成する（ステップ２５０）。
【００５３】
また、評価データとして、上記許容応力を発生した応力で除算した値である強度安全率や、各節点がどれだけ先の図９に示した許容応力線から外れているか、或いはどれだけ許容応力線まで余裕があるかを示す応力余裕に関するデータも併せて生成する（ステップ２５０）。この応力余裕は、例えば、非許容領域にある点Ｎ１や許容領域にある点Ｋ１ついて、その平均応力成分及び応力振幅成分について許容応力線からいくら離れているかを示すデータである。
【００５４】
評価処理部６０によるこうした評価データも、操作部７０の操作を通じて表示装置５０に選択的にあるいは同時に表示される。なお、この評価結果の表示に関しては、例えば上記ＣＡＤ１０によって生成された形状データとしての３次元形状を保ちつつ、図１０に例示するように、ある節点の応力データが上記非許容領域に入る等、物理的特性として予め設定される許容範囲を超えた場合にこれを識別可能に表示する（図中、星印にて例示）。こうすることで、物理的に許容範囲を超えた節点を容易に確認することができるようになる。また、評価処理部６０では、同節点の指定操作等を通じて上記強度安全率や応力余裕等の解析結果データを上記表示装置５０に表示する処理も併せて行う。
【００５５】
すなわち、上記操作部７０にある図示しないポインティングデバイス等によって、表示装置５０に表示された節点のいずれかが指定されると、評価処理部６０では、同指定された節点に関して、上記生成した強度安全率や応力余裕等の情報を表示装置５０に表示する。この際、例えば応力余裕に関する情報を図９に例示した態様で表示する等、グラフ化して表示するようにしてもよい。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に列記する多くの効果が得られるようになる。
（１）有限要素法を用いた解析モデルに対して解像度の等価な膜要素を生成し、ＦＥＭ結果データのうち同膜要素に関連するデータのみを評価対象とした。これにより、評価にかかるデータ量を大幅に削減して、その処理速度の向上を図りつつも、評価のための情報については、より忠実にその再現を図ることができるようになる。
【００５７】
（２）しかも、この評価のための情報は、各節点の備えるデータに関してはＦＥＭ結果データをそのまま用い、また、各有限要素の備えるデータに関しては対応する節点に関連付けすることにした。このため、評価の段階でＦＥＭ結果データの精度をほぼそのまま維持することができるようになるとともに、評価対象となる膜要素は節点に関する情報のみを保持すればよくなり、同膜要素の設定も容易となる。また、表示装置５０によって面データを表示する際にも、節点の有するデータのみを用いればよいことから、例えば等温曲線等の生成も容易となる。
【００５８】
（３）自由表面や異材質界面、接触界面、内部空隙内面、亀裂内面、割れ目内面にのみ膜要素を生成する構成とした。これにより、データを削減しつつも有限要素法による解析結果を的確に評価することができるようになる。
【００５９】
（４）膜要素の生成に際して、節点ＩＤをそのまま保持することで、評価に用いられる膜要素の空間的な配置を容易に把握することもできる。
（５）評価処理部６０を備えることで、時系列に関する評価等、面データを表示するのみでは行うことの困難な評価を好適に支援することができるようになる。
【００６０】
（６）形状データの有する３次元形状を維持した態様で膜要素上の面データを表示装置５０に表示することにしたことにより、解析結果データをその空間的な配置とともに的確に把握することができるようになる。
【００６１】
（７）応力等、評価の対象とする所定の特性が許容範囲にない節点については、図６に例示したように識別可能に表示するようにした。このため、いずれの節点に問題があるか等をも的確に把握することができるようになる。
【００６２】
（８）更に、操作部７０を介してのこれら節点の指定に基づき同節点に関する個別のデータ表示を更に要求することができる構成としたことで、解析結果をいっそう迅速且つ詳細に把握することもできる。
【００６３】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態においては、自由表面や異材質界面、接触界面、内部空隙内面、亀裂内面、割れ目内面に対して膜要素を生成することとしたが、必ずしもこれら全てに膜要素を生成する必要はなく、解析の目的に応じてそれら各面の少なくとも１つに膜要素を生成することとしてもよい。
【００６４】
・また、同膜要素の生成箇所についても、上記実施形態のものにも限られることはなく、他に評価を所望する箇所があれば、その箇所に沿って上記膜要素を生成することとしてもよい。
【００６５】
・上記実施形態においては、応力、歪、熱流束等についての、有限要素の有するデータについてはこれを対応する節点に関連付けすることとした。しかし、それら有限要素の有するデータを有限要素解析によって得られた解析データのまま評価することが望まれる場合には、これらデータのうち膜要素に接する要素のデータをその対応する節点に関連付けすることなくそのまま評価するようにしてもよい。
【００６６】
・ＦＥＭ結果データや評価データに関しては、上記実施形態で例示したものにも限らず、解析や評価を所望する対象に応じて適宜変更することもできる。
・強度評価処理についても、上記実施形態で例示したものにも限られず、例えば応力の絶対値のみを評価したり、応力のテンソル成分をスカラー化することなくテンソル成分毎に評価したりしてもよい。
【００６７】
・評価支援装置は、必ずしも面データ及び評価データの両方を用いて評価支援する構成に限らない。例えば等温曲線に関する情報のみを所望する場合には面データを用いてこれを表示装置５０で表示する構成に、また強度評価処理のみを望む場合には評価処理部６０の評価データのみが表示装置５０に供給される構成にそれぞれするなど所望とする評価に応じて適宜変更してよい。
【００６８】
・面データや強度評価データの出力は、表示装置５０に対して行うものに限らず、他に例えば図示しないプリンタやプロッタ等に対して行う構成としてもよい。
【００６９】
・更に、評価処理部６０は強度評価をするものにも限らず、有限要素解析によって得られた解析結果を評価する際に、何らかの演算を行うことで、その評価を支援するものであればよい。
【００７０】
・また、図１に例示した評価支援装置を構成するコンピュータシステムとしての構成も任意である。もっとも、ＣＡＤ１０は別として、モデル定義部２０，ＦＥＭ解析部３０、あるいは膜要素生成部４０を構成するコンピュータとしては、ある程度処理能力の高いものが要求される。しかし、本発明の適用により、表示装置５０も含めて、膜要素生成部４０の中でも膜要素が生成された後の処理に使用される部分、あるいは評価処理部６０としては、処理能力の低いコンピュータでも十分に対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる解析モデルの評価支援装置の一実施形態についてその全体の機能的構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態における解析対象の有限要素への分割態様を示す図。
【図３】同実施形態において生成される膜要素を示す図。
【図４】同実施形態の膜要素生成処理の手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態における評価対象面での節点の設定態様を説明する図。
【図６】同実施形態における要素の備える解析結果データを節点に付与する仕方を説明する図。
【図７】同実施形態における強度評価処理の手順を示すフローチャート。
【図８】解析データの応力変化を示すタイムチャート。
【図９】同実施形態における強度評価態様を説明する図。
【図１０】同実施形態の解析結果の評価支援態様の一例を示す図。
【符号の説明】
１０…ＣＡＤ、２０…モデル定義部、３０…ＦＥＭ解析部、４０…膜要素生成部、５０…表示装置、６０…評価処理部、７０…操作部。
【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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