(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物について作成した、多数の要素からなる第１解析モデルにおいて該構造物の所定部位に相当する部分にある該各要素に、該所定部位に接する、該構造物とは別の物体について、上記第１解析モデルとは解析手法を異にして作成した、多数の要素からなる第２解析モデルのデータを付与する、コンピュータによるデータマッピング方法であって、
上記コンピュータは、演算処理を行う演算処理部を有するものであり、
上記演算処理部が、上記第１解析モデルから上記構造物の所定部位に相当する部分にある全要素を抽出する抽出ステップと、
上記演算処理部が、上記第１及び第２解析モデルについて共通の３次元座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）を設定して、該３次元座標軸で定義される空間において上記第１及び第２解析モデルが、上記構造物及び上記物体と同じ位置関係になるようにする座標軸設定ステップと、
上記演算処理部が、上記３次元座標軸で定義される、上記第１解析モデルが存在する空間を、該第１解析モデルにおいて上記抽出ステップで抽出した要素で構成される部分が複数の第１解析側領域に跨るように、該複数の第１解析側領域に分割する第１分割ステップと、
上記演算処理部が、上記３次元座標軸で定義される、上記第２解析モデルが存在する空間を、上記複数の第１解析側領域にそれぞれ対応するように複数の第２解析側領域に分割する第２分割ステップと、
上記演算処理部が、上記第２解析モデルにおいて上記物体における上記所定部位に接する面に相当する部分にある要素である境界要素の中から、上記抽出ステップで抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素を特定する特定ステップと、
上記演算処理部が、上記抽出ステップで抽出した要素に、上記特定ステップで特定した要素のデータを付与するデータ付与ステップとを含み、
上記特定ステップは、上記演算処理部が、上記抽出ステップで抽出した要素が属する第１解析側領域に対応する第２解析側領域内にある上記第２解析モデルの上記境界要素の中から、当該抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素を特定するステップであることを特徴とするデータマッピング方法。
【請求項２】
請求項１記載のデータマッピング方法において、
上記特定ステップは、上記演算処理部が、上記抽出ステップで抽出した要素毎に、該要素の座標位置と該要素が属する第１解析側領域に対応する第２解析側領域内にある上記第２解析モデルの全境界要素の座標位置とを比較することで、上記抽出した要素の座標位置に最も近い座標位置にある第２解析モデルの境界要素を選択して、該選択した境界要素を、当該抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素として特定するステップであることを特徴とするデータマッピング方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のデータマッピング方法において、
上記第１分割ステップは、上記演算処理部が、上記第１解析モデルにおいて上記抽出ステップで抽出した要素で構成される部分の中心を求めて、上記第１解析モデルが存在する空間を、該中心に対して、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある第一の第１解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある第二の第１解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある第三の第１解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある第四の第１解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある第五の第１解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある第六の第１解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある第七の第１解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある第八の第１解析側領域との８つの第１解析側領域に分割するステップであり、
上記第２分割ステップは、上記演算処理部が、上記第２解析モデルにおいて表面の要素で構成される部分の中心を求めて、上記第２解析モデルが存在する空間を、該中心に対して、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある、上記第一の第１解析側領域に対応する第一の第２解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある、上記第二の第１解析側領域に対応する第二の第２解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある、上記第三の第１解析側領域に対応する第三の第２解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある、上記第四の第１解析側領域に対応する第四の第２解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある、上記第五の第１解析側領域に対応する第五の第２解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある、上記第六の第１解析側領域に対応する第六の第２解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある、上記第七の第１解析側領域に対応する第七の第２解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある、上記第八の第１解析側領域に対応する第八の第２解析側領域との８つの第２解析側領域に分割するステップであることを特徴とするデータマッピング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば流体が流通する内部空間を有する構造物について作成した構造解析モデル等のような第１解析モデルに、該構造物とは別の物体について該第１解析モデルとは解析手法を異にして作成した第２解析モデル（例えば上記内部空間の流体について作成した流体解析モデル）のデータを付与するデータマッピング方法に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばエンジンのシリンダヘッドでは、シリンダヘッドの３次元設計データから、多数の要素（メッシュ）からなる構造解析モデルを作成するとともに、シリンダヘッドの内部空間を流れる冷却水等の流体について、多数の要素（メッシュ）からなる流体解析モデルを作成し、上記構造解析モデルにおいてシリンダヘッドの上記流体と熱のやり取りを行う面（つまり内部空間（流体）に接する面）に相当する部分にある各要素に、流体解析モデル表面の要素（流体解析モデルにおいて流体のシリンダヘッドに接する面に相当する部分にある要素である境界要素）のデータ（温度及び熱伝達率）を付与（データマッピング）して、その構造解析モデルで伝熱計算や応力計算を行い、これによりシリンダヘッドの熱伝導解析や熱応力解析を行うようにしている。
【０００３】
上記のようなデータマッピングの作業は、例えば特許文献１に示されているように、コンピュータで自動で行うことができ、作業者が手動で行う場合に比べて短時間に行うことができる。
【特許文献１】特開２００１−８２３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記シリンダヘッドのような内部空間を有する構造物について作成した構造解析モデルに、該内部空間の流体について作成した流体解析モデルのデータを付与する場合、その構造解析モデルにおいて上記構造物の内部空間に接する面に相当する部分にある要素を抽出して、その抽出した要素に対して、該要素に対応する流体解析モデルの要素のデータを付与する。ここで、上記構造解析モデルにおける上記内部空間に相当する部分と上記流体解析モデルとは同じ形状をなしており、該部分に流体解析モデルを重ねたときに流体解析モデル表面における上記抽出した各要素に接する要素が、該抽出した要素に対応する流体解析モデルの要素となる。
【０００５】
上記構造解析モデルから抽出した各要素に対応する流体解析モデルの要素の特定は、コンピュータで自動で行うことができる。すなわち、上記構造解析モデルにおける上記内部空間に相当する部分と上記流体解析モデルとの同じ部分が同じ座標となるように、該両モデルについて共通の３次元座標軸を設定しておき、上記抽出した要素毎に、該要素の座標位置と上記流体解析モデル表面の全境界要素の座標位置とを比較することで、上記抽出した要素の座標位置に近い座標位置にある境界要素を選択して、該選択した境界要素を、上記抽出した要素に対応する流体解析モデルの要素として特定する。
【０００６】
しかし、上記の特定方法では、上記抽出した要素毎に、該要素の座標位置と流体解析モデル表面における全境界要素の座標位置とを比較する必要があるため、その作業に時間がかかるという問題がある。特に近年では要素数が多くなる傾向にあり、このため、特定作業をコンピュータで自動で行うにしても、その作業時間がかなり長くなってしまう。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記構造解析モデル及び流体解析モデルのように解析手法が互いに異なる第１及び第２解析モデルを作成して、第１解析モデルにおいて構造物の所定部位に相当する部分にある要素（データを付与すべき要素）に第２解析モデルのデータを付与する際に、第１解析モデルにおける上記所定部位に相当する部分にある要素に対応する第２解析モデルの要素（境界要素）を短時間で特定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明では、コンピュータの制御演算部が、第１解析モデルから構造物の所定部位に相当する部分にある全要素（データを付与すべき要素）を抽出し、第１及び第２解析モデルについて共通の３次元座標軸を設定し、この３次元座標軸で定義される、第１解析モデルが存在する空間を、該第１解析モデルにおいて上記抽出した要素で構成される部分が複数の第１解析側領域に跨るように、該複数の第１解析側領域に分割し、上記３次元座標軸で定義される、第２解析モデルが存在する空間を、上記複数の第１解析側領域にそれぞれ対応するように複数の第２解析側領域に分割し、上記抽出した要素が属する第１解析側領域に対応する第２解析側領域内にある第２解析モデルの境界要素の中から、当該抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素を特定するようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、構造物について作成した、多数の要素からなる第１解析モデルにおいて該構造物の所定部位に相当する部分にある該各要素に、該所定部位に接する、該構造物とは別の物体について、上記第１解析モデルとは解析手法を異にして作成した、多数の要素からなる第２解析モデルのデータを付与する、コンピュータによるデータマッピング方法を対象とする。
【００１０】
そして、上記コンピュータは、演算処理を行う演算処理部を有するものであり、上記演算処理部が、上記第１解析モデルから上記構造物の所定部位に相当する部分にある全要素を抽出する抽出ステップと、上記演算処理部が、上記第１及び第２解析モデルについて共通の３次元座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）を設定して、該３次元座標軸で定義される空間において上記第１及び第２解析モデルが、上記構造物及び上記物体と同じ位置関係になるようにする座標軸設定ステップと、上記演算処理部が、上記３次元座標軸で定義される、上記第１解析モデルが存在する空間を、該第１解析モデルにおいて上記抽出ステップで抽出した要素で構成される部分が複数の第１解析側領域に跨るように、該複数の第１解析側領域に分割する第１分割ステップと、上記演算処理部が、上記３次元座標軸で定義される、上記第２解析モデルが存在する空間を、上記複数の第１解析側領域にそれぞれ対応するように複数の第２解析側領域に分割する第２分割ステップと、上記演算処理部が、上記第２解析モデルにおいて上記物体における上記所定部位に接する面に相当する部分にある要素である境界要素の中から、上記抽出ステップで抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素を特定する特定ステップと、上記演算処理部が、上記抽出ステップで抽出した要素に、上記特定ステップで特定した要素のデータを付与するデータ付与ステップとを含み、上記特定ステップは、上記演算処理部が、上記抽出ステップで抽出した要素が属する第１解析側領域に対応する第２解析側領域内にある上記第２解析モデルの上記境界要素の中から、当該抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素を特定するステップであるものとする。
【００１１】
上記のデータマッピング方法により、抽出ステップで、第１解析モデルから構造物の所定部位に相当する部分にある全要素、つまり第２解析モデルのデータを付与すべき要素が抽出され、座標軸設定ステップで、両モデルについて共通の３次元座標軸が設定され、第１分割ステップで、上記３次元座標軸で定義される、第１解析モデルが存在する空間が、複数の第１解析側領域に分割され、第２分割ステップで、上記３次元座標軸で定義される、第２解析モデルが存在する空間が、上記複数の第１解析側領域にそれぞれ対応するように複数の第２解析側領域に分割される。そして、特定ステップで、上記第２解析モデルの境界要素の中から、上記抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素が特定され、データ付与ステップで、上記抽出した要素に、上記特定した要素のデータが付与される。
【００１２】
上記特定ステップにおいては、上記抽出した要素が属する第１解析側領域に対応する第２解析側領域内にある第２解析モデルの境界要素の中から、当該抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素が特定される。この結果、上記抽出した要素の座標位置と第２解析モデルの全境界要素の座標位置とを比較する必要はなくなり、上記抽出した１つの要素の比較対象要素数を低減することができる。したがって、第１解析モデルから抽出した、データを付与すべき要素に対応する第２解析モデルの要素を短時間で特定することができるようになり、延いては、データマッピング全体の作業時間を短縮することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記特定ステップは、上記演算処理部が、上記抽出ステップで抽出した要素毎に、該要素の座標位置と該要素が属する第１解析側領域に対応する第２解析側領域内にある上記第２解析モデルの全境界要素の座標位置とを比較することで、上記抽出した要素の座標位置に最も近い座標位置にある第２解析モデルの境界要素を選択して、該選択した境界要素を、当該抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素として特定するステップであるものとする。
【００１４】
すなわち、第２解析モデルの要素の大きさが第１解析モデルの要素よりも小さくて、第１解析モデルから抽出した各要素に対応する第２解析モデルの要素が複数ある場合には、これら複数の要素のデータを平均する等して当該抽出した要素に付与することも考えられが、このようにすると、平均する等の余分な作業時間がかかる。しかし、本発明では、上記抽出した要素の座標位置に最も近い座標位置にある１つの境界要素のみを、当該抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素として特定するので、複数の要素のデータを平均する等といった余分な作業時間がかかることはなく、また、抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素の特定も容易になる。よって、データマッピング全体の作業時間をより一層短縮することができる。一方、上記抽出した各要素に、１つの要素のデータしか付与しない場合であっても、例えば構造物の熱伝導解析や熱応力解析の結果に大きな影響を与えることはなく、大きな問題は生じない。
【００１５】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、上記第１分割ステップは、上記演算処理部が、上記第１解析モデルにおいて上記抽出ステップで抽出した要素で構成される部分の中心を求めて、上記第１解析モデルが存在する空間を、該中心に対して、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある第一の第１解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある第二の第１解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある第三の第１解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある第四の第１解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある第五の第１解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある第六の第１解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある第七の第１解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある第八の第１解析側領域との８つの第１解析側領域に分割するステップであり、上記第２分割ステップは、上記演算処理部が、上記第２解析モデルにおいて表面の要素で構成される部分の中心を求めて、上記第２解析モデルが存在する空間を、該中心に対して、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある、上記第一の第１解析側領域に対応する第一の第２解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある、上記第二の第１解析側領域に対応する第二の第２解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある、上記第三の第１解析側領域に対応する第三の第２解析側領域と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある、上記第四の第１解析側領域に対応する第四の第２解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある、上記第五の第１解析側領域に対応する第五の第２解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある、上記第六の第１解析側領域に対応する第六の第２解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある、上記第七の第１解析側領域に対応する第七の第２解析側領域と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある、上記第八の第１解析側領域に対応する第八の第２解析側領域との８つの第２解析側領域に分割するステップであるものとする。
【００１６】
このことにより、各第２解析側領域にある第２解析モデルの境界要素数を略均一にすることができ、抽出したいずれの要素についても比較対象要素数を、第２解析モデルの全境界要素と比較する場合の約１／８に減らすことができる。また、第１及び第２解析モデルが存在する空間の分割を容易に行うことができる。よって、分割時間の増加を抑制しつつ、抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素の特定作業にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明のデータマッピング方法によると、コンピュータの制御演算部が、第１及び第２解析モデルについて設定した共通の３次元座標軸で定義される、第１及び第２解析モデルが存在する空間を、互いに対応する複数の第１及び第２解析側領域にそれぞれ分割して、第１解析モデルから抽出した要素が属する第１解析側領域に対応する第２解析側領域内にある第２解析モデルの境界要素の中から、当該抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素を特定するようにしたことにより、抽出した要素に対応する第２解析モデルの要素の特定作業にかかる時間を短縮することができ、延いては、データマッピング全体の作業時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、第１解析モデルを、流体が流通する内部空間を有する構造物について作成した構造解析モデルとし、第２解析モデルを、該構造物の内部空間の流体（構造物の所定部位としての内部空間に接する面に接する、該構造物とは別の物体）について作成した流体解析モデルとし、上記構造物の熱伝導解析や熱応力解析を行うようにする。
【００１９】
図１は、上記構造物の熱伝導解析や熱応力解析を行う場合の作業手順を示す。本実施形態では、上記内部空間は、構造物の外部に開放する開放部を有しており、この開放部を通じて内部空間に上記流体が流入出するようになっているが、この内部空間は閉塞されたものであってもよい。尚、以下の各フローチャートのステップは、基本的にはコンピュータが行う処理であるが、作業者が行う処理も含まれており、作業者が行う場合には、その旨を明示する。
【００２０】
最初に、流体が流通する内部空間を有する構造物の３次元（３Ｄ）設計データ（例えばＣＡＤデータ）を、該３次元設計データを記憶した記憶装置から入力する（ステップＳ１）。
【００２１】
続いて、上記３Ｄ設計データから、上記内部空間の流体について、多数の要素（テトラメッシュやヘキサメッシュ等）からなる流体解析モデルを作成する（ステップＳ２）。この流体解析モデルの作成は、既存の有限要素法汎用ソフトを用いて行う。そして、作業者が、上記流体の境界条件を設定して（ステップＳ３）、上記流体解析モデル及び境界条件に基づいて流体計算（熱流体解析）を実行し（ステップＳ４）、その計算結果である各要素毎のデータ（温度及び熱伝達率）を出力するポスト処理を行う（ステップＳ５）。
【００２２】
一方、上記流体についての熱流体解析と並行して、上記３Ｄ設計データから、上記構造物について、多数の要素（テトラメッシュやヘキサメッシュ等）からなる構造解析モデルを作成する（ステップＳ６）。この構造解析モデルも、流体解析モデルと同様に、既存の有限要素法汎用ソフトを用いて行う。尚、構造解析モデルの要素の大きさは、流体解析モデルの要素の大きさよりも大きい。
【００２３】
続いて、上記構造解析モデルから上記構造物の内部空間に接する面に相当する部分にある全要素、つまり上記流体解析モデルのデータを付与すべき要素（以下、境界条件設定対象要素という）を抽出し（ステップＳ７）、その抽出した全境界条件設定対象要素（後述の基準要素を含む）を出力する（ステップＳ８）。
【００２４】
次いで、上記抽出した境界条件設定対象要素に、上記流体解析モデルのデータを付与する（流体解析モデルのデータを境界条件として設定する）データマッピングを行い（ステップＳ９）、構造解析モデルにおいて上記付与されたデータを、伝熱計算（又は熱応力計算）のための入力ファイルに取り込み（ステップＳ１０）、構造解析モデルにおいて伝熱計算（又は熱応力計算）を実行し（ステップＳ１１）、その計算結果である各要素毎のデータ（温度又は熱応力）を出力するポスト処理を行う（ステップＳ１２）。
【００２５】
本実施形態では、上記ステップＳ７における境界条件設定対象要素の抽出は、具体的には、図２のフローチャートの如く行う。
【００２６】
すなわち、最初に、作業者が、上記構造解析モデルにおいて上記構造物の外表面に相当する部分にある要素（つまり構造解析モデルの外表面にある要素）を指定し（ステップＳ２１）、続いて、作業者が、上記構造解析モデルにおいて上記構造物の内部空間に接する面に相当する部分にある全要素の中から、上記開放部近傍に相当する部分にある任意の要素（作業者が目視可能な要素）を基準要素として設定する（ステップＳ２２）。この基準要素は、上記境界条件設定対象要素となるものである。
【００２７】
そして、上記構造解析モデルにおいて上記基準要素を核にして、それに次々に隣接する、上記内部空間に接する面に相当する部分にある要素を境界条件設定対象要素として抽出する。具体的には、上記基準要素（後述のステップＳ２８から戻ってきたときには、後述のステップＳ２５で抽出した境界条件設定対象要素）に隣接する、上記構造物の表面（外表面及び内部空間に接する面）に相当する部分にある要素を選択し（ステップＳ２３）、その選択した要素が、上記ステップＳ２１で指定した、構造物の外表面に相当する部分にある要素であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００２８】
上記選択した要素が、外表面に相当する部分にある要素でない、つまり内部空間に接する面に相当する部分にある要素であるとき（ステップＳ２４の判定がＮＯであるとき）には、上記選択した要素を境界条件設定対象要素として抽出して（ステップＳ２５）、その後に、境界条件設定対象要素の数をカウントアップし（ステップＳ２６）、しかる後にステップＳ２８に進む。
【００２９】
一方、上記選択した要素が、外表面に相当する部分にある要素であるとき（ステップＳ２４の判定がＹＥＳであるとき）には、上記選択した要素を境界条件設定対象要素として抽出しないで（ステップＳ２７）、ステップＳ２８に進む。
【００３０】
上記ステップＳ２８では、境界条件設定対象要素のカウント数がアップするか否かを判定して（ステップＳ２８）、カウント数がアップするとき（ステップＳ２８の判定がＹＥＳであるとき）には、上記ステップＳ２３に戻って、今度は、上記抽出した境界条件設定対象要素に隣接する要素を選択して、上記ステップＳ２４〜Ｓ２８の処理を繰り返す。一方、カウント数がアップしないとき（ステップＳ２８の判定がＮＯであるとき）、すなわち、全ての境界条件設定対象要素の抽出が完了して、外表面に相当する部分にある要素しか選択されなくなったときには、境界条件設定対象要素の抽出処理を中止する。
【００３１】
尚、上記境界条件設定対象要素として抽出した要素は、コンピュータの記憶装置に記憶するが、本実施形態では、処理を簡単にするために、上記選択した要素であって境界条件設定対象要素として抽出しない要素は記憶しないようにしている。このため、上記境界条件設定対象要素として抽出した要素は再度選択されることはないが、一度選択されても境界条件設定対象要素として抽出されなかった要素は、再度選択される可能性がある。このようにしても境界条件設定対象要素として抽出されることはないので、問題はない。
【００３２】
上記の抽出方法では、構造解析モデルにおいて構造物の内部空間に接する面に相当する部分にある要素を容易にかつ短時間で抽出することができる。すなわち、構造物の内部空間に接する面に相当する部分にある要素は、外表面に相当する部分にある要素とは異なり、構造解析モデルの内側にあるため、その内側にある要素を抽出するためには、構造解析モデルにおいて外表面の要素から順次取り除く等して抽出する必要がある。一方、上記基準要素は、内部空間に接する面に相当する部分にある要素ではあるが、開放部近傍に相当する部分にある要素であるので、作業者が目視可能な要素であり、基準要素の設定は、作業者自身が構造解析モデルを見ながら指定することによって容易にできる。そして、上記基準要素に隣接する、構造物の表面に相当する部分にある要素（要素の少なくとも１つの面が他の要素と接していない要素）は、コンピュータで自動で抽出することができる。ここで、上記基準要素は、構造解析モデルにおいて内部空間に接する面に相当する部分にある要素であるので、その基準要素に次々に隣接する、構造物の表面に相当する部分にある要素は、通常、内部空間に接する面に相当する部分にある要素であるが、構造物の外表面に相当する部分にある要素である可能性もある。このような外表面に相当する部分にある要素は容易に特定することができるので、外表面に相当する部分にある要素であるか否かの判定を行い、構造物の外表面に相当する部分にある要素でなければ、内部空間に接する面に相当する部分にある要素であると判断することができ、上記の如く、その要素を抽出し、構造物の外表面に相当する部分にある要素は抽出しないようにする。このようにして、構造解析モデルにおいて構造物の内部空間に接する面に相当する部分にある要素を容易にかつ短時間で抽出することができる。
【００３３】
ここで、上記基準要素は、１つであっても複数であってもよく、特に開放部が複数設けられている場合に複数の基準要素を設定することが好ましい。この場合、複数の基準要素が、構造解析モデルにおいて互いに異なる開放部の近傍に相当する部分にそれぞれある要素とするのがよい。こうすれば、境界条件設定対象要素の抽出処理をより短時間で終了させることができる。
【００３４】
尚、上記内部空間が、構造物の外部に開放する開放部を有していない場合（内部空間が閉塞されている場合）には、上記抽出方法を用いることができないので、構造解析モデルにおいて外表面の要素から順次取り除く等して抽出する方法を用いればよい。また、本実施形態のように内部空間が開放部が有している場合であっても、外表面の要素から順次取り除く等して抽出する方法を用いてもよい。
【００３５】
上記ステップＳ９におけるデータマッピングは、具体的には、図３のフローチャートの如く行う。
【００３６】
最初に、上記構造解析モデルにおける上記内部空間に相当する部分と上記流体解析モデルとの同じ部分が同じ座標となるように、該両モデルについて共通の３次元座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）を設定する（ステップＳ５１）。すなわち、その３次元座標軸で定義される空間において、上記両モデルの位置関係が、上記構造物及び上記流体の位置関係と同じになるようにする。ここで、構造解析モデルにおける内部空間に相当する部分は、流体解析モデルと同じ形状をなしており、上記３次元座標軸で定義される空間において、構造解析モデルにおける内部空間に相当する部分に流体解析モデルが丁度重なる。
【００３７】
続いて、上記３次元座標軸で定義される、上記構造解析モデルが存在する空間を、該構造解析モデルにおいて上記境界条件設定対象要素で構成される部分が複数の構造解析側領域（第１解析側領域）に跨るように、該複数の構造解析側領域に分割する。本実施形態では、先ず、上記構造解析モデルにおいて上記境界条件設定対象要素で構成される部分の中心（以下、構造解析モデル中心という）の、上記３次元座標軸による座標を求める（ステップＳ５２）。具体的には、上記各境界条件設定対象要素の中心座標データの中から、Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標のそれぞれの最大値と最小値とを抽出して、Ｘ座標の最大値と最小値との平均値を、構造解析モデル中心のＸ座標とし、Ｙ座標の最大値と最小値との平均値を、構造解析モデル中心のＹ座標とし、Ｚ座標の最大値と最小値との平均値を、構造解析モデル中心のＺ座標とする。
【００３８】
そして、上記構造解析モデルが存在する空間を、上記構造解析モデル中心に対して、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある第一の構造解析側領域Ｆ１と、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある第二の構造解析側領域Ｆ２と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある第三の構造解析側領域Ｆ３と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある第四の構造解析側領域Ｆ４と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある第五の構造解析側領域Ｆ５と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある第六の構造解析側領域Ｆ６と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある第七の構造解析側領域Ｆ７と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある第八の構造解析側領域Ｆ８との８つの構造解析側領域に分割する（ステップＳ５３）。これにより、構造解析モデルにおいて上記境界条件設定対象要素で構成される部分が複数（本実施形態では、８つ）の構造解析側領域に跨ることになる。
【００３９】
上記分割の後、上記境界条件設定対象要素をＦ１〜Ｆ８の各構造解析側領域に分類する（ステップＳ５４）。
【００４０】
次に、上記３次元座標軸で定義される、上記流体解析モデルが存在する空間を、上記複数の構造解析側領域（Ｆ１〜Ｆ８）にそれぞれ対応するように複数の流体解析側領域（第２解析側領域）に分割する。本実施形態では、先ず、上記流体解析モデルにおいて表面の要素で構成される部分の中心（以下、流体解析モデル中心という）の、上記３次元座標軸による座標を求める（ステップＳ５５）。具体的には、上記流体解析モデルの各要素の中心座標データの中から、Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標のそれぞれの最大値と最小値とを抽出して、Ｘ座標の最大値と最小値との平均値を、流体解析モデル中心のＸ座標とし、Ｙ座標の最大値と最小値との平均値を、流体解析モデル中心のＹ座標とし、Ｚ座標の最大値と最小値との平均値を、流体解析モデル中心のＺ座標とする。
【００４１】
そして、上記流体解析モデルが存在する空間を、流体解析モデル中心に対して、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある、上記第一の構造解析側領域Ｆ１に対応する第一の流体解析側領域Ｃ１と、Ｘ軸正側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある、上記第二の構造解析側領域Ｆ２に対応する第二の流体解析側領域Ｃ２と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある、上記第三の構造解析側領域Ｆ３に対応する第三の流体解析側領域Ｃ３と、Ｘ軸正側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある、上記第四の構造解析側領域Ｆ４に対応する第四の流体解析側領域Ｃ４と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸正側にある、上記第五の構造解析側領域Ｆ５に対応する第五の流体解析側領域Ｃ５と、Ｘ軸負側、Ｙ軸正側及びＺ軸負側にある、上記第六の構造解析側領域Ｆ６に対応する第六の流体解析側領域Ｃ６と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸正側にある、上記第七の構造解析側領域Ｆ７に対応する第七の流体解析側領域Ｃ７と、Ｘ軸負側、Ｙ軸負側及びＺ軸負側にある、上記第八の構造解析側領域Ｆ８に対応する第八の流体解析側領域Ｃ８との８つの流体解析側領域に分割する（ステップＳ５６）。
【００４２】
上記構造解析モデル中心の座標と流体解析モデル中心の座標とは、基本的には同じであり（本実施形態では、上記の如く各境界条件設定対象要素の中心座標のデータ及び流体解析モデルの各要素の中心座標のデータの最大値と最小値との平均値としていることから、僅かにずれる可能性はある）、互いに対応する構造解析側領域及び流体解析側領域同士は、上記３次元座標軸で定義される空間において同じ部分に位置することになる。
【００４３】
上記分割の後、上記流体解析モデルの要素をＣ１〜Ｃ８の各流体解析側領域に分類する（ステップＳ５７）。
【００４４】
次いで、流体解析モデル表面の要素（上記流体における上記所定部位に接する面に相当する部分にある要素）である境界要素の中から、上記境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素を特定する。
【００４５】
具体的には、上記境界条件設定対象要素が属する構造解析側領域に対応する流体解析側領域内にある上記流体解析モデル表面の要素（境界要素）の中から、当該境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素を特定する。
【００４６】
本実施形態では、先ず、第１構造解析側領域Ｆ１内の境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素を特定する（ステップＳ５８，Ｓ５９）。すなわち、第１構造解析側領域Ｆ１に対応する第１流体解析側領域Ｃ１内にある上記流体解析モデル表面の要素の中から、当該境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素を特定する。具体的には、第１構造解析側領域Ｆ１内の境界条件設定対象要素毎に、該境界条件設定対象要素の座標位置と第１流体解析側領域Ｃ１内にある上記流体解析モデル表面の全要素の座標位置とを比較することで、該境界条件設定対象要素の座標位置に最も近い座標位置にある流体解析モデル表面の要素（つまり、上記３次元座標軸で定義される空間において、構造解析モデルにおける内部空間に相当する部分に流体解析モデルを重ねたときに、境界条件設定対象要素に接する流体解析モデル表面の要素）を選択して、該選択した要素を、当該境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素として特定する。
【００４７】
続いて、上記第１構造解析側領域Ｆ１内の各境界条件設定対象要素に、上記特定した流体解析モデル表面の要素のデータ（温度及び熱伝達率）をそれぞれ付与する（ステップＳ６０）。そして、次の第２構造解析側領域Ｆ２内の境界条件設定対象要素についても、同様にして、当該境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素を特定して、第２構造解析側領域Ｆ２内の境界条件設定対象要素に、該特定した流体解析モデル表面の要素のデータを付与する。これを第８構造解析側領域Ｆ８まで繰り返して（ステップＳ５９〜Ｓ６２）、全ての構造解析側領域内の境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデル表面の要素を特定して、該境界条件設定対象要素に、該特定した流体解析モデル表面の要素のデータを付与する。
【００４８】
尚、上記データの付与は、流体解析モデル表面の要素を特定する毎に行ってもよく、全ての構造解析側領域内の境界条件設定対象要素について、対応する流体解析モデル表面の要素を特定した後に、まとめて行ってもよい。
【００４９】
次いで、上記境界条件設定対象要素に付与されたデータを、上記ステップＳ１０において伝熱計算（又は熱応力計算）のための入力ファイルに取り込むために、構造解析用のフォーマットで出力する（ステップＳ６３）。
【００５０】
尚、上記構造解析側領域及び流体解析側領域としては、Ｆ１〜Ｆ８及びＣ１〜Ｃ８に限るものではなく、構造解析モデルにおいて境界条件設定対象要素で構成される部分が複数の構造解析側領域に跨っていれば、構造解析側領域の数や形状はどのようなものであってもよく、流体解析側領域は、構造解析側領域に対応して３次元座標軸で定義される空間において同じ部分に位置していればよい。
【００５１】
ここで、一例として構造物がエンジンのシリンダヘッドである場合を示す。
【００５２】
図４は、上記シリンダヘッドについて作成した、多数の要素（本例では、テトラメッシュ）からなる構造解析モデルＭ１を示し、１は、ウォータジャケットへの冷却水入口に相当する部分である。上記冷却水入口は、シリンダヘッドにおけるシリンダブロックとの接触面に設けられており、冷却水がシリンダブロックからウォータジャケットへ流入するようになっている。また、図４では見えていないが、構造解析モデルＭ１における図４の左側の側面に、冷却水出口に相当する部分がある（図６において、冷却水出口に相当する部分に符号２を付している）。このようにシリンダヘッドは、冷却水（流体）が流通する内部空間としてのウォータジャケットを有し、このウォータジャケットには、シリンダヘッド外部に開放する開放部としての冷却水入口及び出口が設けられており、該冷却水入口及び出口を通じて冷却水がウォータジャケットへ流入出するようになっている。
【００５３】
上記構造解析モデルＭ１から境界条件設定対象要素（ウォータジャケットに接する面に相当する部分にある要素）を抽出するに際して、作業者が、図４に示すような構造解析モデルＭ１を見ながら、ウォータジャケットに接する面に相当する部分にある全要素の中から、目視可能な要素である、上記冷却水入口近傍に相当する部分にある要素（例えば、図４の構造解析モデルにおける冷却水入口に相当する部分を拡大した図５に示す要素Ｅ１）を、基準要素として設定する。尚、構造解析モデルＭ１の向きを、作業者が上記冷却水出口の側が見えるように変更することができ、こうすれば、上記冷却水出口近傍に相当する部分にある要素を、基準要素として設定することができる。
【００５４】
こうして設定した基準要素を核にして、それに次々に隣接する、ウォータジャケットに接する面に相当する部分にある要素を境界条件設定対象要素として自動で抽出する。ここで、冷却水入口が設けられているシリンダブロック接触面に相当する部分にある要素（例えば図５に示す要素Ｅ２）や、冷却水出口が設けられている側面に相当する部分にある要素が、やがて選択されることになる（上記ステップＳ２３参照）が、これらの要素は、作業者が予め指定した、シリンダヘッドの外表面に相当する部分にある要素であるので、境界条件設定対象要素として抽出されることはない。そして、ウォータジャケットに接する面に相当する部分にある要素全てを抽出して、抽出される要素がなくなる（シリンダヘッドの外表面に相当する部分にある要素（要素Ｅ２等）の選択はなされる）と、抽出処理が終了する。
【００５５】
図６は、上記構造解析モデルＭ１において上記抽出した境界条件設定対象要素で構成される部分を示している。尚、図６は、図４とは見る方向が異なっており、冷却水出口に相当する部分２が見えている。
【００５６】
図７は、上記シリンダヘッドのウォータジャケットを流れる流体である冷却水について作成した、多数の要素（本例では、ヘキサメッシュ）からなる流体解析モデルＭ２において表面にある要素（境界要素）で構成される部分を示している。尚、図６及び図７では、上記構造解析モデルＭ１及び流体解析モデルＭ２について共通の３次元座標軸（Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸）を設定している。
【００５７】
上記３次元座標軸で定義される空間において、構造解析モデルＭ１における内部空間に相当する部分に流体解析モデルＭ２を重ねたときに、構造解析モデルＭ１において上記抽出した境界条件設定対象要素で構成される部分と流体解析モデルＭ２表面とは、丁度接する。流体解析モデルＭ２表面の要素の数は約１１万個であるのに対し、上記構造解析モデルＭ１から抽出した境界条件設定対象要素の数は、約８万個である。これは、構造解析モデルＭ１の要素の大きさが流体解析モデルＭ２の要素の大きさよりも大きいためである。このため、１つの境界条件設定対象要素に接する流体解析モデルＭ２表面の要素（境界要素）は複数あるが、本実施形態では、１つの境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルＭ２の要素としては、１つの要素（境界条件設定対象要素の座標位置に最も近い座標位置にある要素）しか特定しない。このようにしても、シリンダヘッドの熱伝導解析や熱応力解析の結果に大きな影響を与えることはなく、大きな問題は生じない。
【００５８】
尚、１つの境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルＭ２の要素として複数の要素を特定するようにしてもよい。この場合、例えば、境界条件設定対象要素の座標位置から所定距離以内の座標位置にある流体解析モデルＭ２表面の要素（複数）を、該境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルＭ２の要素として特定し、これら複数の要素のデータを平均する等して当該境界条件設定対象要素に付与すればよい。
【００５９】
本実施形態では、境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルＭ２の要素の特定に際して、境界条件設定対象要素の座標位置と流体解析モデルＭ２表面の全ての要素の座標位置とを比較するのではなくて、上記３次元座標軸で定義される、構造解析モデルＭ１及び流体解析モデルＭ２が存在する空間を、互いに対応する８つの構造解析側領域Ｆ１〜Ｆ８及び流体解析側領域Ｃ１〜Ｃ８にそれぞれ分割して、境界条件設定対象要素の座標位置と該境界条件設定対象要素が属する構造解析側領域に対応する流体解析側領域内にある流体解析モデルＭ２表面の座標位置とを比較するようにするので、１つの境界条件設定対象要素の比較対象要素数を、流体解析モデルＭ２表面の全要素と比較する場合の約１／８（１１万／８個）に減らすことができる。
【００６０】
したがって、本実施形態では、構造解析モデルから構造物の内部空間に接する面に相当する部分にある全要素を境界条件設定対象要素として抽出し、該両モデルについて共通の３次元座標軸を設定し、この３次元座標軸で定義される、上記構造解析モデルが存在する空間を、該構造解析モデルにおいて上記境界条件設定対象要素で構成される部分が複数の構造解析側領域に跨るように、該複数の構造解析側領域に分割し、上記３次元座標軸で定義される、上記流体解析モデルが存在する空間を、上記複数の構造解析側領域にそれぞれ対応するように複数の流体解析側領域に分割し、上記境界条件設定対象要素が属する構造解析側領域に対応する流体解析側領域内にある流体解析モデル表面の要素（境界要素）の中から、当該境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素を特定するようにしたので、境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素を短時間で特定することができるようになり、延いては、データマッピング全体の作業時間を短縮することができる。
【００６１】
また、境界条件設定対象要素の座標位置に最も近い座標位置にある要素を、当該境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素として特定するようにしたので、複数の要素のデータを平均する等といった余分な作業時間がかかることはなく、また、境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素の特定を容易に行うことができ、データマッピング全体の作業時間をより一層短縮することができる。
【００６２】
さらに、上記３次元座標軸で定義される、構造解析モデルが存在する空間を上記８つの構造解析側領域Ｆ１〜Ｆ８に分割し、上記３次元座標軸で定義される、流体解析モデルが存在する空間を上記８つの流体解析側領域Ｃ１〜Ｃ８に分割したので、各流体解析側領域にある流体解析モデル表面の要素数を略均一にすることができ、いずれの境界条件設定対象要素についても比較対象要素数を、流体解析モデル表面の全要素と比較する場合の約１／８に減らすことができるとともに、構造解析モデル及び流体解析モデルが存在する空間の分割を容易に行うことができる。よって、分割時間の増加を抑制しつつ、境界条件設定対象要素に対応する流体解析モデルの要素の特定作業にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【００６３】
尚、上記実施形態では、構造物の内部空間に流体が流通する場合について説明したが、構造物の外表面等の所定部位に流体が接して流れる場合であっても本発明を適用することができる。また、第２解析モデルは流体解析モデルには限らず、構造物とは別の物体について作成した解析モデルであればよい。例えば、構造物の内部空間に粉体が流通する場合には、その粉体についての粉体解析モデルを作成して、構造物について作成した構造解析モデルに、その粉体解析モデルのデータを付与するようにすればよい。さらに、第１解析モデルは構造解析モデルには限られず、第１及び第２解析モデルは、互いに解析手法が異なる解析モデルであればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、構造物について作成した第１解析モデルにおいて該構造物の所定部位に相当する部分にある該各要素に、該所定部位に接する、該構造物とは別の物体について、上記第１解析モデルとは解析手法を異にして作成した第２解析モデルのデータを付与するデータマッピング方法に有用であり、特に、流体が流通する内部空間を有する構造物について作成した構造解析モデルに、該内部空間の流体について作成した流体解析モデルのデータを付与するデータマッピング方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】流体が流通する内部空間を有する構造物の熱伝導解析や熱応力解析を行う場合の作業手順を示すフローチャートである。
【図２】境界条件設定対象要素の抽出の詳細手順を示すフローチャートである。
【図３】データマッピングの詳細手順を示すフローチャートである。
【図４】シリンダヘッドについて作成した構造解析モデルを示す斜視図である。
【図５】図４の構造解析モデルにおける冷却水入口に相当する部分を拡大して示す図である。
【図６】図４の構造解析モデルにおいて境界条件設定対象要素で構成される部分を示す斜視図である。
【図７】流体解析モデルにおいて表面にある要素で構成される部分を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６６】
１      構造解析モデルにおける冷却水入口に相当する部分
２      構造解析モデルにおける冷却水出口に相当する部分
Ｅ１    構造解析モデルにおいてウォータジャケットに接する面における冷却水入口近傍に相当する部分にある要素
Ｅ２    構造解析モデルにおけるシリンダヘッド外表面に相当する部分にある要素
【図１】
0005045347.tif 000002
【図２】
0005045347.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005045347.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005045347.tif 000007
【図７】
0005045347.tif 000008