(57)【要約】【課題】変形挙動を算出するための計算負荷を低減させた解析装置、解析プログラム、解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供する。【解決手段】各々が形状データと位置データと材質データとによって規定された複数の解析モデルを記憶する記憶装置１０７−１を備え、各材質データは、解析モデルが対象とする被解析物の弾性および塑性の少なくともいずれかに関する情報を含み、位置データに基づいて各解析モデルにおける他の解析モデルとの予想接触箇所を算出する算出手段１０５−２と、材質データに基づいて予想接触箇所の近傍に要素サイズ変更領域を設定する設定手段１０５−３と、要素サイズ変更領域における要素を分割する分割手段１０５−５と、分割された要素に基づいて解析モデルの変形挙動を算出して出力する出力手段１０５−６とをさらに備える。【選択図】図３
2009122845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のサイズの要素に分割された解析モデルの変形挙動を算出する解析装置であって、
各々が対象とする被解析物の形状データと位置データと材質データとによって規定された複数の解析モデルを記憶する記憶装置を備え、
各前記材質データは、前記被解析物の弾性および塑性の少なくともいずれかに関する情報を含み、
前記位置データに基づいて前記解析モデルにおける他の解析モデルとの予想接触箇所を算出する算出手段と、
前記予想接触箇所を含む、前記情報に基づいた大きさの要素サイズ変更領域を設定する設定手段と、
前記要素サイズ変更領域を前記所定のサイズより小さな要素サイズの要素に分割する分割手段と、
前記分割された要素に基づいて前記解析モデルの変形挙動を算出して出力する出力手段とをさらに備える、解析装置。
【請求項２】
前記情報に基づいて前記要素サイズを決定する決定手段をさらに備え、
前記分割手段は、前記要素サイズ変更領域を前記要素サイズの要素に分割する、請求項１に記載の解析装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記位置データと前記形状データとに基づいて前記解析モデル間の離間距離を算出し、前記離間距離に基づいて前記予想接触箇所を決定する、請求項２に記載の解析装置。
【請求項４】
前記情報は、前記被解析物のヤング率を含み、
前記設定手段は、前記ヤング率が小さいものほど前記要素サイズ変更領域を広く設定する、請求項２または３に記載の解析装置。
【請求項５】
前記決定手段は、前記ヤング率が小さいものほど前記要素サイズを小さく決定する、請求項４に記載の解析装置。
【請求項６】
コンピュータに所定のサイズの要素に分割された解析モデルの変形挙動を算出させるための解析プログラムであって、
前記コンピュータは、
記憶装置と、
制御装置とを備え、
前記プログラムは、前記制御装置に、
各々が対象とする被解析物の形状データと位置データと材質データとによって規定された複数の解析モデルを記憶させるステップを実行させ、
各前記材質データは、前記被解析物の弾性および塑性の少なくともいずれかに関する情報を含み、
前記プログラムは、前記制御装置に、
前記位置データに基づいて前記解析モデルにおける他の解析モデルとの予想接触箇所を算出するステップと、
前記予想接触箇所を含む、前記情報に基づいた大きさの要素サイズ変更領域を設定するステップと、
前記要素サイズ変更領域を前記所定のサイズより小さな要素サイズの要素に分割するステップと、
前記分割された要素に基づいて前記解析モデルの変形挙動を算出して出力するステップとをさらに実行させる、解析プログラム。
【請求項７】
コンピュータに所定のサイズの要素に分割された解析モデルの変形挙動を算出させるための解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
前記コンピュータは、
記憶装置と、
制御装置とを備え、
前記プログラムは、前記制御装置に、
各々が対象とする被解析物の形状データと位置データと材質データとによって規定された複数の解析モデルを記憶させるステップを実行させ、
各前記材質データは、前記被解析物の弾性および塑性の少なくともいずれかに関する情報を含み、
前記プログラムは、前記制御装置に、
前記位置データに基づいて前記解析モデルにおける他の解析モデルとの予想接触箇所を算出するステップと、
前記予想接触箇所を含む、前記情報に基づいた大きさの要素サイズ変更領域を設定するステップと、
前記要素サイズ変更領域を前記所定のサイズより小さな要素サイズの要素に分割するステップと、
前記分割された要素に基づいて前記解析モデルの変形挙動を算出して出力するステップとをさらに実行させる、コンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析モデル同士の接触によって生じる変形挙動をシミュレーションする解析装置、解析プログラム、解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の形状モデルを有するアセンブリモデルに対して曲げやねじりを行わせることによって生じる各形状モデルの接触変形挙動の解析や、鍛造、射出成形により部品を製造するときの各形状モデルの変形形態の解析には、主に有限要素法が用いられている。上記のアセンブリモデルは複数の形状モデルから構成されるものである。より詳細には、アセンブリデータは、解析対象となる複数の部品の形状を特定するそれぞれの形状モデルを特定するための情報や、それらの形状モデル同士の位置関係を特定する情報などを有している。
【０００３】
有限要素法は、解析対象の形状を特定する形状モデルに基づき当該形状モデルを多数の要素に分割するものであって、そのように分割して作成された要素モデルを用いて解析を行う方法である。有限要素法においては、要素モデル同士が接触することによって大きく変形する箇所、たとえば金型などを対象とする要素モデルと被加工品を対象とする要素モデルとが接触することによって大きく変形する箇所においては、それらの要素モデルを構成する個々の要素がつぶれてしまう場合がある。当該要素がつぶれてしまうと、要素モデルの変形挙動を正しくシミュレーションできなくなる。
【０００４】
大きく変形するような箇所において、要素がつぶれてしまうことを防止するためには、要素モデルを細かい要素に分割してモデル化することが有効である。すなわち、要素が細かい箇所は変形量が大きくなっても要素がつぶれ難いため、変形挙動の解析計算結果がエラーになり難い。
【０００５】
そこで、たとえば、特開平１１−２７２８８７号公報（特許文献１）では、塑性変形解析に用いる、多数の節点およびこれら節点を三つ以上含む多角形形状の要素を多数有する、材料モデルと金型モデルとからなる塑性変形解析用モデルの要素再分割方法が開示されている。この要素再分割方法においては、前記金型モデルの輪郭部の内、最も複雑な形状を有する部位と接触する、前記材料モデルの部位およびその近傍での前記材料モデルの要素の密度を相対的に高くするように要素の再分割を行う。
【特許文献１】特開平１１−２７２８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開平１１−２７２８８７号公報（特許文献１）が開示している要素再分割方法においては、モデル同士の接触が発生しそうな箇所の要素に対して、計算のステップごとに接触判定処理や要素細分割処理などの要素再分割評価を行っている。そのため、コンピュータにおける当該要素再分割評価の計算のための負荷が大きくなり、計算解を得るまでに長い時間を要する。
【０００７】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の主たる目的は、変形挙動を算出するための計算負荷を低減させた解析装置、解析プログラム、解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従えば、所定のサイズの要素に分割された解析モデルの変形挙動を算出する解析装置であって、各々が対象とする被解析物の形状データと位置データと材質データとによって規定された複数の解析モデルを記憶する記憶装置を備える。各材質データは、被解析物の弾性および塑性の少なくともいずれかに関する情報を含む。解析装置は、位置データに基づいて解析モデルにおける他の解析モデルとの予想接触箇所を算出する算出手段と、予想接触箇所を含む、情報に基づいた大きさの要素サイズ変更領域を設定する設定手段と、要素サイズ変更領域を所定のサイズより小さな要素サイズの要素に分割する分割手段と、分割された要素に基づいて解析モデルの変形挙動を算出して出力する出力手段とをさらに備える。
【０００９】
この局面によれば、解析モデルにおける接触しやすい箇所を予め認識しておき、材質に応じて、仮に接触した場合における変形量を考慮した要素サイズによって要素分割を行う。そのため、変形挙動を計算する途中で、繰り返し要素再分割の計算を行うことなく、解析モデルの変形挙動を算出するための計算負荷を低減することが可能になる。換言すれば、解析モデルの変形挙動を算出するための計算時間が短縮される。
【００１０】
好ましくは、情報に基づいて要素サイズを決定する決定手段をさらに備え、分割手段は、要素サイズ変更領域を要素サイズの要素に分割する。
【００１１】
好ましくは、算出手段は、位置データと形状データとに基づいて解析モデル間の離間距離を算出し、離間距離に基づいて予想接触箇所を決定する。
【００１２】
好ましくは、情報は、被解析物のヤング率を含み、設定手段は、ヤング率が小さいものほど要素サイズ変更領域を広く設定する。
【００１３】
好ましくは、決定手段は、ヤング率が小さいものほど要素サイズを小さく決定する。
この発明の別の局面に従えば、コンピュータに所定のサイズの要素に分割された解析モデルの変形挙動を算出させるための解析プログラムであって、コンピュータは、記憶装置と、制御装置とを備える。プログラムは、制御装置に、各々が対象とする被解析物の形状データと位置データと材質データとによって規定された複数の解析モデルを記憶させるステップを実行させる。各材質データは、被解析物の弾性および塑性の少なくともいずれかに関する情報を含む。プログラムは、制御装置に、位置データに基づいて解析モデルにおける他の解析モデルとの予想接触箇所を算出するステップと、予想接触箇所を含む、情報に基づいた大きさの要素サイズ変更領域を設定するステップと、要素サイズ変更領域を所定のサイズより小さな要素サイズの要素に分割するステップと、分割された要素に基づいて解析モデルの変形挙動を算出して出力するステップとをさらに実行させる。
【００１４】
この発明のさらに別の局面に従えば、コンピュータに所定のサイズの要素に分割された解析モデルの変形挙動を算出させるための解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、コンピュータは、記憶装置と、制御装置とを備える。プログラムは、制御装置に、各々が対象とする被解析物の形状データと位置データと材質データとによって規定された複数の解析モデルを記憶させるステップを実行させる。各材質データは、被解析物の弾性および塑性の少なくともいずれかに関する情報を含む。プログラムは、制御装置に、位置データに基づいて解析モデルにおける他の解析モデルとの予想接触箇所を算出するステップと、予想接触箇所を含む、情報に基づいた大きさの要素サイズ変更領域を設定するステップと、要素サイズ変更領域を所定のサイズより小さな要素サイズの要素に分割するステップと、分割された要素に基づいて解析モデルの変形挙動を算出して出力するステップとをさらに実行させる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、この発明によれば、解析モデルの変形挙動を算出するための計算負荷が低減された解析装置、解析プログラム、解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお以下の説明では、同一の部品については同一の符号を付すものとし、前記部品の名称や機能が同一である場合には、前記部品についての詳細な説明は繰り返さない。
【００１７】
＜全体構成＞
まず、本実施の形態に係る解析装置の全体構成について説明する。本実施の形態に係る解析装置は、要素モデルを介すことによって、解析対象となる金型や被加工物などの変形挙動を解析するための装置であって、代表的に、パーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータなどによって実現される。そして、当該解析装置によって行われる解析処理は、代表的に、パーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータ上で実行されるソフトウェアによって実現される。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る解析装置の一例であるコンピュータ１を示す斜視図である。図１に示すように、このコンピュータ１は、ＦＤ（Flexible Disk）駆動装置１１１およびＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory)駆動装置１１３を備えたコンピュータ本体１０１と、モニタ１０２と、キーボード１０３と、マウス１０４とを含む。
【００１９】
＜ハードウェア構成＞
図２は、本実施の形態に係る解析装置の一例であるコンピュータ１のハードウェア構成を示す制御ブロック図である。図２に示すように、コンピュータ本体１０１は、上記したＦＤ駆動装置１１１およびＣＤ−ＲＯＭ駆動装置１１３に加えて、相互に内部バス１０８で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５と、メモリ１０６と、固定ディスク１０７と、通信インターフェイス１０９とを含む。ＦＤ駆動装置１１１にはＦＤ１１２が装着される。ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置１１３にはＣＤ−ＲＯＭ１１４が装着される。
【００２０】
モニタ１０２は、液晶パネルやＣＲＴから構成されるものであって、ＣＰＵ１０５が出力した情報を表示する。キーボード１０３は、キー入力により、ユーザから情報を受付ける。マウス１０４は、クリックされたりやスライドされることによって、ユーザから情報を受付ける。メモリ１０６は、各種の情報を記憶するものであって、たとえば、ＣＰＵ１０５でのプログラムの実行に必要なデータを一時的に記憶する。固定ディスク１０７は、ＣＰＵ１０５が実行するプログラムやデータベースを記憶する。
【００２１】
ＣＰＵ１０５は、コンピュータ１の各要素を制御するものであって、各種の演算を実施する装置である。また、ＣＰＵ１０５は、後述するように、固定ディスク１０７から各種の制御プログラムを読み出してメモリ１０６に記憶し、当該制御プログラムを実行することによって各種の演算処理を行い、当該処理結果を内部バス１０８を介してモニタ１０２などに出力する。
【００２２】
通信インターフェイス１０９は、ＣＰＵ１０５が出力した情報を電気信号へと変換するものであって、ＣＰＵ１０５が出力した情報をその他の装置が利用できる信号へと変換する装置でもある。また、通信インターフェイス１０９は、本実施の形態に係るコンピュータ１の外部から入力された情報を受信して、ＣＰＵ１０５が利用できる情報に変換する装置でもある。また、コンピュータ１には、必要に応じて、プリンタなどモニタ１０２以外の他の出力装置が接続され得る。
【００２３】
既に述べたように、本実施の形態に係る解析装置および解析処理は、コンピュータ１などのハードウェアと、制御プログラムなどのソフトウェアとによって実現される。一般的にこうしたソフトウェアは、ＦＤ１１２やＣＤ−ＲＯＭ１１４などの記録媒体に格納されて、もしくはネットワークなどを介して流通する。そして、前記ソフトウェアは、ＦＤ駆動装置１１１やＣＤ−ＲＯＭ駆動装置１１３などにより前記記録媒体から読取られて、若しくは通信インターフェイス１０９にて受信されて、固定ディスク１０７に格納される。そして、前記ソフトウェアは、固定ディスク１０７からメモリ１０６に読出されて、ＣＰＵ１０５により実行される。つまり、図１および図２に示したコンピュータ１のハードウェア自体は一般的なものである。したがって、本発明の最も本質的な部分は、ＦＤ１１２、ＣＤ−ＲＯＭ１１４、固定ディスク１０７などの記録媒体に記録された、もしくはネットワークを通じて提供されるソフトウェアである。
【００２４】
＜機能構成＞
次に、本実施例に係る解析装置が有する各機能について説明する。ここで、「解析モデル」とは、「形状モデル」、「接触候補モデル」、「要素モデル」を総称して表わすものであって、要素分割がされる前後のモデルを含む概念である。
【００２５】
図３は、本実施の形態に係る解析装置の機能構成を示す機能ブロック図である。図３に示される各機能は、ＣＰＵ１０５がＲＯＭ１０７や固定ディスク１０７などに記憶されるプログラムを実行して図１および図２に示される各ハードウェアを制御することによって発揮される機能である。本実施の形態においては、各種の解析処理のための機能が、パーソナルコンピュータまたはワークステーションなどのコンピュータ１と、当該コンピュータ１上で実行されるソフトウェアと、によって実現される構成としているが、各ブロックの機能や各ステップの処理をソフトウェアによって実現する代わりに、各々を専用のハードウェア回路等によって実現してもよい。
【００２６】
図３に示すように、本実施の形態に係る解析装置は、算出部１０５−２と、設定部１０５−３と、決定部１０５−４と、分割部１０５−５と、出力部１０５−６と、形状モデルデータベース１０７−２と、要素サイズデータベース１０７−３と、要素モデルデータベース１０７−４と、表示部１０２−１とを含む。ここで、算出部１０５−２と、設定部１０５−３と、決定部１０５−４と、分割部１０５−５と、出力部１０５−６とは、制御装置１０５−１によって実現される機能である。制御装置１０５−１は、たとえばＣＰＵ１０５などの演算処理装置によって実現されるものであって、制御装置１０５−１に含まれる各機能を実現するための制御プログラムとによって実現されるものであって、他の構成要素と信号線を介して接続されるものである。形状モデルデータベース１０７−２と、要素サイズデータベース１０７−３と、要素モデルデータベース１０７−４とは、記憶装置１０７−１に含まれる。
【００２７】
以下、各機能について説明する。まず、記憶装置１０７−１は、たとえば固定ディスク１０７やメモリ１０６などによって実現されるものである。記憶装置１０７−１は、形状モデルデータベース１０７−２を記憶しており、形状モデルデータベース１０７−２は各々が形状データと位置データと材質データとによって規定された複数の解析モデルに関する情報を格納する。ここで、材質データは、解析モデルが対象とする被解析物の弾性および塑性の少なくともいずれかに関する情報を含む。当該材質データとしては、たとえば、ヤング率や、引張強度や、降伏応力や、せん断弾性率などが挙げられる。換言すれば、材質データとは、解析モデルが対象とする被解析物の変形し難さ（あるいは変形し易さ）を示す値である。
【００２８】
より詳細には、形状モデルデータベース１０７−２は、アセンブリモデルを構成する複数の形状モデルの形状情報、位置情報（配置情報）、ヤング率を格納する。要素サイズデータベース１０７−３は、各選択候補モデルの要素サイズ変更領域と、要素サイズとを格納する。要素モデルデータベース１０７−４は、要素サイズにて分割後の要素モデルを格納する。
【００２９】
算出部１０５−２と、設定部１０５−３と、決定部１０５−４と、分割部１０５−５と、出力部１０５−６とは、たとえば固定ディスク１０７もしくはＲＯＭ１０７からメモリ１０６へと読み出されたプログラムがＣＰＵ１０５上で実行されることによって実現される。つまり、固定ディスク１０７もしくはＲＯＭ１０７に記憶されたプログラムが一旦メモリ１０６へと読み出されて、ＣＰＵ１０５がメモリ１０６からプログラムを読み出しながら順次実行することによって、以下の解析処理などの機能が実現される。
【００３０】
このようにして、算出部１０５−２は、形状モデルデータベース１０７−２から位置データを読み出して、各形状モデルにおける他の形状モデルとの予想接触箇所を算出する。つまり、算出部１０５−２は、複数の形状モデルを有するアセンブリモデルの中から、形状モデル同士の接触が予想される接触候補モデルを抽出する。算出部１０５−２は、当該接触候補モデルにおける他の接触候補モデルとの接触が予想される箇所の位置情報を算出する。算出部１０５−２は、接触候補モデルの材質データ、たとえば、ヤング率を読み出す。
【００３１】
より詳細には、算出部１０５−２は、前記位置データと前記形状データとに基づいて形状モデル（解析モデル）間の離間距離を算出し、前記離間距離に基づいて前記予想接触箇所を決定する。当該離間距離は、算出部１０５−２が、たとえば複数の形状モデルによって構成されるアセンブリモデルにおいて共通の３次元座標系における１の形状モデルに含まれる頂点座標と他の形状モデルに含まれる頂点座標との距離を算出することによって求める。そして、当該１の形状モデルに含まれる頂点座標と他の形状モデルに含まれる頂点座標との距離のうち、最も短い距離を離間距離とする。
【００３２】
図４は、２つの解析モデルにおける要素サイズ変更領域を示すイメージ図である。より詳細には、図４（ａ）は接触している２つの解析モデル１２１，１２２を示すイメージ図であって、図４（ｂ）は距離ａ離間している２つの解析モデル１２３，１２４を示すイメージ図である。算出部１０５−２は、複数の形状モデルを有するアセンブリモデルの中から、順番に形状モデルを２つずつ読み出す。算出部１０５は、読み出した形状モデル同士の離間距離ａを算出する。そして、形状モデル同士が接触している形状モデル１２１，１２２や、形状モデル同士の離間距離ａが所定の距離未満である形状モデル１２３，１２４を接触候補モデルとして抽出する。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、算出部１０５−２は、１対の接触候補モデルにおいて最も短い離間距離ａを算出する際の始点および終点を、それぞれの接触候補モデルにおける予想接触箇所１２１Ａ，１２２Ａ，１２３Ａ，１２４Ａに設定する。そして、当該始点および終点（予想接触箇所１２１Ａ，１２２Ａ，１２３Ａ，１２４Ａ）を含む面を、それぞれの接触候補モデルにおける予想接触面に設定する。
【００３３】
このようにして、算出部１０５−２は、接触が予想される接触候補モデルを抽出し、当該接触候補モデルにおける接触が予想される箇所の位置情報や接触候補モデルの材質データ、たとえば、ヤング率を取得する。より詳細には、算出部１０５−２は、前記位置データと前記形状データとに基づいて形状モデル（接触候補モデル）間の離間距離ａを算出し、前記離間距離ａに基づいて予想接触箇所や予想接触面を決定する。
【００３４】
設定部１０５−３は、材質データに基づいて予想接触箇所や予想接触面の近傍に要素サイズ変更領域を設定する。より詳細には、設定部１０５−３は、前記ヤング率が小さい形状モデル（接触候補モデル）ほど前記要素サイズ変更領域を広く設定する。つまり、設定部１０５−３は、解析モデルの変形によって要素がつぶれてしまわないように、接触候補モデルが対象としている被解析物がやわらかい材質であるほど（ヤング率が小さいほど）、接触候補モデルにおける要素サイズ変更領域が広範囲となるように設定する。
【００３５】
決定部１０５−４は、材質データに基づいて形状モデル（接触候補モデル）の要素サイズを決定する。より詳細には、決定部１０５−４は、前記ヤング率が小さい形状モデル（接触候補モデル）ほど前記要素サイズを小さく決定する。すなわち、設定部１０５−３と決定部１０５−４とが、取得したヤング率に基づいて接触候補モデルを分類し、その分類に応じた要素分割方法を設定する。すなわち、設定部１０５−３と決定部１０５−４とが、当該設定した情報を要素サイズデータベース１０７−３に格納する。
【００３６】
分割部１０５−５は、各形状モデル（接触候補モデル）の要素サイズ変更領域における要素を要素サイズの大きさに分割する。より詳細には、分割部１０５−５は、前記要素サイズ変更領域については設定した要素サイズにて要素分割を行い、その他の領域については基準要素サイズで要素分割を行って、要素モデルを作成する。ここで、基準要素サイズとは、前記材質データに基づいて決定される要素サイズよりも大きいサイズであることが好ましい。
【００３７】
図５は、３つの解析モデルにおける要素サイズ変更領域を示すイメージ図である。図５に示すように、樹脂である被解析物の解析モデル１２６と、金属である被解析物の解析モデル１２５と、ゴムである被解析物の解析モデル１２７とが近接している場合について説明する。より詳細には、樹脂である被解析物の解析モデル１２６と、金属である被解析物の解析モデル１２５との離間距離ｂが接触候補判定距離未満であって、金属である被解析物の解析モデル１２５とゴムである被解析物の解析モデル１２７との離間距離ｃが所定未満である場合について説明する。
【００３８】
図５に示すように、設定部１０５−３は、取得したヤング率に基づいて接触候補モデル１２５，１２６，１２７を分類する。設定部１０５−３による分類方法としては、ヤング率が第１の所定値（たとえば、３×１０４ＭＰａ）以上の被解析物を第１の分類（たとえば、金属類など）とし、第１の所定値未満かつ第２の所定値（たとえば、１０３ＭＰａ）以上の被解析物を第２の分類（たとえば、樹脂類など）とし、第２の所定値未満の被解析物を第３の分類（たとえば、ゴム類など）として、接触候補モデル１２５，１２６，１２７を分類する。
【００３９】
本実施の形態においては、接触候補モデルが対象とする被解析物のヤング率に基づいて、接触候補モデルが分類される。そして、当該分類に基づいて、要素サイズ変更領域の範囲（大きさ）や、要素サイズが決定される。しかし、被解析物のヤング率ではなく、他の弾性もしくは塑性に関する情報が入力される構成であって、当該情報に基づいて接触候補モデルの分類を行う構成であってもよい。また、材料の種類が入力される構成であって、当該材料の種類に基づいて、直接に接触候補モデルを分類する構成や、直接に要素サイズ変更領域の大きさや要素サイズを決定する構成であってもよい。
【００４０】
設定部１０５−３は、ヤング率が３×１０４ＭＰａ以上の接触候補モデル１２５については、金属類に応じた要素サイズを変更するための広範囲の変更領域を設定する。たとえば、設定部１０５−３は、予想接触箇所１２５Ａ，１２５Ｂを含む面から厚み方向へ向かって、表面の一層分(基準要素サイズ)あるいは２層分（基準要素サイズの倍）を変更領域として設定する。決定部１０５−４が、当該変更領域における要素サイズを大サイズに決定する。分割部１０５−５が、接触候補モデル１２５を金属類に応じた大サイズの要素に分割する。
【００４１】
そして、設定部１０５−３は、ヤング率が３×１０４ＭＰａ未満かつ１０３ＭＰａ以上の接触候補モデル１２６については、樹脂類に応じた要素サイズを変更するため中範囲の変更領域を設定する（Ｓ１０７）。たとえば、設定部１０５−３は、予想接触箇所１２６Ａを含む面から厚み方向へ向かって、厚みの１／２を変更領域として設定する。決定部１０５−４が、当該変更領域における要素サイズを中サイズに決定する。分割部１０５−５が、接触候補モデル１２６を樹脂類に応じた中サイズの要素に分割する。
【００４２】
そして、設定部１０５−３は、ヤング率が１０３ＭＰａ未満の接触候補モデル１２７については、ゴム類に応じた要素サイズを変更するための小範囲の変更領域を設定する。たとえば、設定部１０５−３は、予想接触箇所１２７Ａを含む面から厚み方向へ向かって、全ての厚みを変更領域として設定する。決定部１０５−４が、当該変更領域における要素サイズを小サイズに決定する。分割部１０５−５が、接触候補モデル１２７をゴム類に応じた小サイズの要素に分割する。
【００４３】
このように、上記のように、設定部１０５−３は、接触候補モデル１２５，１２６，１２７が対象としている被解析物がやわらかい材質であるほど（ヤング率が小さいほど）、接触候補モデルにおける要素サイズ変更領域が広範囲となるように設定する。図５に示すように、分類されたモデルの変更領域の設定方法としては、変形量が少ない金属類の変更領域は形状モデルの表面の１または数層分(基準要素サイズ)、樹脂類の変更領域は形状モデルの厚さ方向の半分まで、ゴム類の変更領域は形状モデルの厚さ方向の全部とする。
【００４４】
上記のように、決定部１０５−４は、相対的にヤング率の小さい接触候補モデルほど要素サイズが細かくなるように決定する。たとえば、設定値としては、ゴム類を基準要素サイズとして、樹脂類の要素サイズを基準要素サイズの１．５倍とし、金属類の要素サイズを基準要素サイズの２倍とする。換言すれば、金属類を基準要素サイズとし、樹脂類の要素サイズを基準要素サイズの０．７５倍、ゴム類の要素サイズを基準要素サイズの０．５倍とする。
【００４５】
出力部１０５−６は、分割された要素に基づいて解析モデルの変形挙動を算出して出力する。ここで、「出力」とは、表示や印刷だけでなく、データや信号を他のプログラムや装置に与える動作も含む概念である。すなわち、出力部１０５−６は、算出された変形挙動（解析結果）を表示するものであってもよいし、印刷するものであってもよいし、データや信号を他のプログラムや装置に与えるものであってもよい。すなわち、分割部１０５−５と出力部１０５−６とが、設定された要素サイズに基づいて要素分割を行い、要素分割後の要素モデルを用いて接触解析を行う。
【００４６】
表示部１０２−１は、たとえばモニタ１０２によって実現され、ＣＰＵ１０５から出力される様々な情報（たとえば、解析結果など）をユーザに表示する。より詳細には、表示部１０２−１は、コンピュータ本体１０１と別体の、当該コンピュータ本体１０１と接続されているモニタ１０２（ディスプレイ）などによって実現されてもよいし、ノート型のパーソナルコンピュータのように、表示部１０２−１がコンピュータ本体１０１と一体的に構成されているモニタ（ディスプレイ）などによって実現されてもよい。
【００４７】
＜解析処理＞
図６は、解析装置における解析処理の処理手順を示すフローチャートである。図６を参照して、まず、算出部１０５−２として機能するＣＰＵ１０５は、記憶装置１０７−１として機能する固定ディスク１０７の形状モデルデータベース１０７−２に格納されているアセンブリモデルの形状モデルの位置情報から、図４（ａ）に示した形状モデル同士が接触しているような形状モデル同士、あるいは図４（ｂ）に示した形状モデル間の離間距離ａが接触候補判定距離以内の形状モデル同士を１対の接触候補モデルとして抽出する（ステップ１０１、以下ステップをＳと略す。）。このとき、ＣＰＵ１０５は、接触が予想される箇所の情報、たとえば形状モデルを特定するための形状モデルの名称や形状モデルに関するデータが格納されているアドレス、予想接触箇所の座標値、予想接触面を特定するための面の名称や面データが格納されているアドレスなどを取得する。ここでは、複数の接触候補モデルが抽出される。
【００４８】
以下、Ｓ１０２〜Ｓ１１２までの処理は、取得した複数の接触候補モデルから順に選択された接触候補モデルについて実行される処理である。すなわち、まず、ＣＰＵ１０５は、取得した複数の接触候補モデルの各々のヤング率を形状モデルデータベース１０７−２から読み出す（Ｓ１０２）。これらＳ１０１、Ｓ１０２のステップをまとめて「接触情報取得工程」という。
【００４９】
ＣＰＵ１０５は、取得したヤング率に基づいて各接触候補モデルを分類する（Ｓ１０３〜Ｓ１０５）。本実施の形態においては、上述したように、分類方法として、ヤング率が３×１０４ＭＰａ（第１の所定値）以上のものを金属類、３×１０４ＭＰａ未満かつ１０３ＭＰａ（第２の所定値）以上のものを樹脂類、１０３ＭＰａ未満のものをゴム類として分類する。
【００５０】
図５および図６を参照して、具体的には、まず、ＣＰＵ１０５は、形状モデルデータベース１０７−１から読み出したヤング率が３×１０４ＭＰａ以上であるか否かを判断する（Ｓ１０３）。ヤング率が３×１０４ＭＰａ以上である場合（Ｓ１０３にてＹＥＳの場合）、ＣＰＵ１０５は接触候補モデルが対象とする被解析物を金属類であると判断し、金属類に応じた要素サイズを変更するための変更領域を設定する（Ｓ１０５）。そして、当該変更領域において接触候補モデルを金属類に応じた要素サイズに分割する（Ｓ１０６）。
【００５１】
一方、ヤング率が３×１０４ＭＰａ未満である場合（Ｓ１０３にてＮＯの場合）、ＣＰＵ１０５はヤング率が１０３ＭＰａ以上であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。ヤング率が１０３ＭＰａ以上である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳの場合）、ＣＰＵ１０５は接触候補モデルが対象とする被解析物を樹脂類であると判断し、樹脂類に応じた要素サイズを変更するための変更領域を設定する（Ｓ１０７）。そして、当該変更領域において接触候補モデルを樹脂類に応じた要素サイズに分割する（Ｓ１０８）。
【００５２】
一方、ヤング率が１０３ＭＰａ未満である場合（Ｓ１０４にてＮＯの場合）、ＣＰＵ１０５は接触候補モデルが対象とする被解析物をゴム類であると判断し、ゴム類に応じた要素サイズを変更するための変更領域を設定する（Ｓ１０９）。そして、当該変更領域において接触候補モデルをゴム類に応じた要素サイズに分割する（Ｓ１１０）。
【００５３】
上記のように、本実施の形態に係るＣＰＵ１０５は、接触候補モデルが対象としている被解析物がやわらかい材質であるほど（ヤング率が小さいほど）、接触候補モデルにおける変更領域が広範囲となるように設定する。分類されたモデルの変更領域の設定方法としては、図５に示すように、変形量が少ない金属類の変更領域は形状モデルの表面の一層分(基準要素サイズ)、樹脂類の変更領域は形状モデルの厚さ方向の半分まで、ゴム類の変更領域は形状モデルの厚さ方向の全部とする。
【００５４】
上記のように、本実施の形態に係るＣＰＵ１０５は、相対的にヤング率の小さい接触候補モデルほど要素サイズが細かくなるように設定する。たとえば、設定値としては、ゴム類を基準要素サイズとして、樹脂類の要素サイズを基準要素サイズの１．５倍とし、金属類の要素サイズを基準要素サイズの２倍とする。換言すれば、金属類を基準要素サイズとし、樹脂類の要素サイズを基準要素サイズの０．７５倍、ゴム類の要素サイズを基準要素サイズの０．５倍とする。
【００５５】
ＣＰＵ１０５は、Ｓ１０５，Ｓ１０７，１０９にて設定された要素サイズ変更領域と、Ｓ１０６，Ｓ１０８，Ｓ１１０にて設定された要素サイズとを固定ディスク１０７の要素サイズデータベース１０７−３へと格納する。これらＳ１０３〜Ｓ１１０のステップをまとめて「要素変更情報設定工程」という。
【００５６】
ＣＰＵ１０５は、要素サイズデータベース１０７−３に格納されている要素サイズ変更領域と要素サイズとを読み出して接触候補モデルに対して要素分割をおこない、要素モデルを作成する（Ｓ１１１）。ＣＰＵ１０５は、作成した要素モデルを固定ディスク１０７の要素モデルデータベース１０７−４に一旦格納する。そして、ＣＰＵ１０５は、すべての接触候補モデルについてＳ１０２〜Ｓ１１１までの要素分割処理が終了したか否かを判断する（Ｓ１１２）。
【００５７】
未だＳ１０２〜Ｓ１１１までの要素分割処理が終了していない接触候補モデルが存在する場合（Ｓ１１２にてＮＯの場合）、当該接触候補モデルについてＳ１０２〜Ｓ１１１の処理を実行する。一方、すべての接触候補モデルについてＳ１０２〜Ｓ１１１までの要素分割処理が終了している場合（Ｓ１１２にてＹＥＳの場合）、要素モデルデータベース１０７−４に格納された要素モデルを読み出して接触解析を行う（Ｓ１１３）。これらＳ１１１〜Ｓ１１３のステップをまとめて「接触解析工程」という。
【００５８】
以上で説明したように、本実施の形態に係る解析装置および解析処理によって、形状モデルの変形が大きいために要素がつぶれそうな領域を、変形前に予め材質に応じたより細かい要素に分割しておくことが可能になり、精度が高い解析結果を得ることができるようになる。
【００５９】
また、接触候補モデルの抽出において、形状モデルの変形方向と形状モデル間の距離に基づいて接触候補を抽出することにより、高い精度で接触候補が抽出可能となる。
【００６０】
また、要素サイズを変更する要素サイズ変更領域を設定する際において、接触候補モデルの構成材料からヤング率の大きさに基づいて段階的に（たとえば３つに）分類し、接触により大きく変形する、すなわちヤング率の小さい材料ほど要素サイズを変更する領域を広範囲に取ることにより、精度の高い解析結果を得ることが可能になる。
【００６１】
加えて、要素サイズの設定において、変形量の大きい、すなわちヤング率の小さい材料ほど要素サイズを小さくすることで、変形による要素つぶれを低減でき、精度の高い解析結果を得ることが可能になる。
【００６２】
＜その他の実施の形態＞
本発明は、システム或いは装置にプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることはいうまでもない。そして、本発明を達成するためのソフトウェアによって表されるプログラムを格納した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、本発明の効果を享受することが可能となる。
【００６３】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００６４】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード（ＩＣメモリカード）、ＲＯＭ（マスクＲＯＭ、フラッシュＥＥＰＲＯＭなど）などを用いることができる。
【００６５】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００６６】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００６７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施の形態に係る解析装置の一例であるコンピュータを示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る解析装置の一例であるコンピュータのハードウェア構成を示す制御ブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る解析装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図４】２つの解析モデルにおける要素サイズ変更領域を示すイメージ図である。
【図５】３つの解析モデルにおける要素サイズ変更領域を示すイメージ図である。
【図６】解析装置における解析処理の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１  コンピュータ、１０１  コンピュータ本体、１０２  モニタ、１０２−１  表示部、１０３  キーボード、１０４  マウス、１０５  ＣＰＵ、１０５−１  制御装置、１０５−２  算出部、１０５−３  設定部、１０５−４  決定部、１０５−５  分割部、１０５−６  出力部、１０６  メモリ、１０７  固定ディスク、１０７−１  記憶装置、１０７−２  形状モデルデータベース、１０７−３  要素サイズデータベース、１０７−４  要素モデルデータベース、１０８  内部バス、１０９  通信インターフェイス。
【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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