(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象形状モデルを入力する手段と、
少なくとも１つの既作成の形状モデルと前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルを対応付けて登録するデータベースと、
前記解析対象形状モデルと前記少なくとも１つの既作成の形状モデルとを照合する手段と、
照合結果に従い前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成手段と、
作成された少なくとも１つの解析対象形状モデルに対応する解析モデルのメッシュ品質の評価値を計算するメッシュ品質評価手段と、
解析対象形状モデルとともに解析計算の情報を示す解析モデル情報を入力するモデル入力手段と、
入力された解析モデル情報に応じてメッシュ品質の評価値計算式を変更する手段とからなる解析モデル作成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の解析モデル作成装置において、
作成された解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルと解析モデルのメッシュ品質評価値とを画面に表示し利用する解析モデルをユーザに選択させる入出力装置を備えることを特徴とする解析モデル作成装置。
【請求項３】
解析対象形状モデルを入力する手段と、
少なくとも１つの既作成の形状モデルと前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルを対応付けて登録するデータベースと、
前記解析対象形状モデルと前記少なくとも１つの既作成の形状モデルとの近似度を計算する近似度計算手段と、
近似度に従い前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成手段と、
作成された少なくとも１つの解析対象形状モデルに対応する解析モデルのメッシュ品質の評価値を計算するメッシュ品質評価手段と、
解析対象形状モデルとともに解析計算の情報を示す解析モデル情報を入力するモデル入力手段と、
入力された解析モデル情報に応じてメッシュ品質の評価値計算式を変更する手段とからなる解析モデル作成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の解析モデル作成装置において、
作成された解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルと解析モデルのメッシュ品質評価値とを画面に表示し利用する解析モデルをユーザに選択させる入出力装置を備えることを特徴とする解析モデル作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数値解析シミュレーションにより設計業務を合理化するＣＡＥ(Computer Aided Engineering)において、数値解析用メッシュに解析条件を付与した解析モデルを作成する解析モデル作成装置に係り、特に、類似形状の解析モデルをテンプレートとして利用し、解析対象形状モデルの解析モデルを効率よく作成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
類似形状の解析モデルをテンプレートとして使用し、解析対象形状モデルの解析メッシュを生成する従来技術としては、次のような方法がある。
【０００３】
特開２０００−１５５８５９号公報は、ユーザがデータベースに予め登録されたテンプレートを対話的に指定し、前記テンプレートに登録されたメッシュ作成情報に基づき、解析対象形状モデルの解析メッシュを生成する解析モデル作成装置を示している。また、テンプレートのメッシュ作成情報を用いると、テンプレートに登録された解析メッシュと同等品質の解析メッシュを効率よく作成できると記載している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のメッシュ生成技術を実装した解析モデル作成装置には、次のような課題があった。従来の解析モデル作成装置においては、ユーザが、テンプレートを対話的に指定する必要がある。例えば、データベースに複数の形状が登録されている場合、適切なテンプレートを選択する作業には、手間と時間がかかる。
【０００５】
また、同じ解析対象形状モデルであっても、解析すべき物理現象(すなわち、応力強度特性，振動特性などの解析分野)によって、精度よく物理現象を再現できる解析メッシュの形状が異なる。
【０００６】
したがって、解析分野まで考慮に入れて適切なテンプレートを選択する必要がある。このテンプレートの選択には、解析の経験およびノウハウが必要なので、従来の解析モデル作成装置は、だれにでも容易に使いこなせ、解析メッシュを効率よく作成できるシステムではなかった。
【０００７】
本発明の目的は、解析モデル作成に際し、既作成の複数のテンプレートから適切なテンプレートを選択して提示しユーザのテンプレート選択作業を省力化する手段を備えた解析モデル作成方法および解析モデル作成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、解析対象形状モデルを入力し、前記解析対象形状モデルと記憶装置に記憶されている少なくとも１つの既作成の形状モデルとを照合し、照合結果に従い前記既作成の形状モデルに対応付けて記憶装置に登録されている解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成方法を提案する。
【０００９】
本発明は、また、解析対象形状モデルを入力し、前記解析対象形状モデルと記憶装置に記憶されている少なくとも１つの既作成の形状モデルとを照合し、照合結果に従い前記既作成の形状モデルに対応付けて記憶装置に登録されている解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成し、作成された少なくとも１つの解析モデルのメッシュ品質の評価値を計算し最適な解析モデルを選別するために表示する解析モデル作成方法を提案する。
【００１０】
上記解析モデル作成方法において、解析計算の情報を示す解析モデル情報を入力し、解析モデル情報に応じてメッシュ品質の評価値の計算方式を変更することができる。
【００１１】
本発明は、さらに、解析対象形状モデルを入力し、前記解析対象形状モデルと記憶装置に記憶されている少なくとも１つの既作成の形状モデルとの近似度を計算し、近似度に従い前記既作成の形状モデルに対応付けて記憶装置に登録されている解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成方法を提案する。
【００１２】
本発明は、解析対象形状モデルを入力し、前記解析対象形状モデルと記憶装置に記憶されている少なくとも１つの既作成の形状モデルとの近似度を計算し、近似度に従い前記既作成の形状モデルに対応付けて記憶装置に登録されている解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成し、作成された少なくとも１つの解析モデルのメッシュ品質の評価値を計算し最適な解析モデルを選別するために表示する解析モデル作成方法を提案する。
【００１３】
上記解析モデル作成方法において、解析計算の情報を示す解析モデル情報を入力し、解析モデル情報に応じてメッシュ品質の評価値の計算方式を変更することもできる。
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するために、解析対象形状モデルを入力する手段と、少なくとも１つの既作成の形状モデルと前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルを対応付けて登録するデータベースと、前記解析対象形状モデルと前記少なくとも１つの既作成の形状モデルとを照合する手段と、照合結果に従い前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成手段とからなる解析モデル作成装置を提案する。
【００１５】
本発明は、また、解析対象形状モデルを入力する手段と、少なくとも１つの既作成の形状モデルと前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルを対応付けて登録するデータベースと、前記解析対象形状モデルと前記少なくとも１つの既作成の形状モデルとを照合する手段と、照合結果に従い前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成手段と、作成された少なくとも１つの解析対象形状モデルに対応する解析モデルのメッシュ品質の評価値を計算するメッシュ品質評価手段とからなる解析モデル作成装置を提案する。
【００１６】
上記解析モデル作成装置において、作成された解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルと解析モデルのメッシュ品質評価値とを画面に表示し利用する解析モデルをユーザに選択させる入出力装置を備えることができる。
【００１７】
本発明は、さらに、解析対象形状モデルを入力する手段と、少なくとも１つの既作成の形状モデルと前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルを対応付けて登録するデータベースと、前記解析対象形状モデルと前記少なくとも１つの既作成の形状モデルとを照合する手段と、照合結果に従い前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成手段と、作成された少なくとも１つの解析対象形状モデルに対応する解析モデルのメッシュ品質の評価値を計算するメッシュ品質評価手段と、解析対象形状モデルとともに解析計算の情報を示す解析モデル情報を入力するモデル入力手段と、入力された解析モデル情報に応じてメッシュ品質の評価値計算式を変更する手段とからなる解析モデル作成装置を提案する。
【００１８】
上記解析モデル作成装置において、作成された解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルと解析モデルのメッシュ品質評価値とを画面に表示し利用する解析モデルをユーザに選択させる入出力装置を備えてもよい。
【００１９】
本発明は、解析対象形状モデルを入力する手段と、少なくとも１つの既作成の形状モデルと前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルを対応付けて登録するデータベースと、前記解析対象形状モデルと前記少なくとも１つの既作成の形状モデルとの近似度を計算する近似度計算手段と、近似度に従い前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成手段とからなる解析モデル作成装置を提案する。
【００２０】
本発明は、また、解析対象形状モデルを入力する手段と、少なくとも１つの既作成の形状モデルと前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルを対応付けて登録するデータベースと、前記解析対象形状モデルと前記少なくとも１つの既作成の形状モデルとの近似度を計算する近似度計算手段と、近似度に従い前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成手段と、作成された少なくとも１つの解析対象形状モデルに対応する解析モデルのメッシュ品質の評価値を計算するメッシュ品質評価手段とからなる解析モデル作成装置を提案する。
【００２１】
上記解析モデル作成装置において、作成された解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルと解析モデルのメッシュ品質評価値とを画面に表示し利用する解析モデルをユーザに選択させる入出力装置を備えることが可能である。
【００２２】
本発明は、さらに、解析対象形状モデルを入力する手段と、少なくとも１つの既作成の形状モデルと前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルを対応付けて登録するデータベースと、前記解析対象形状モデルと前記少なくとも１つの既作成の形状モデルとの近似度を計算する近似度計算手段と、近似度に従い前記既作成の形状モデルに対して作成された解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成する解析モデル作成手段と、作成された少なくとも１つの解析対象形状モデルに対応する解析モデルのメッシュ品質の評価値を計算するメッシュ品質評価手段と、解析対象形状モデルとともに解析計算の情報を示す解析モデル情報を入力するモデル入力手段と、入力された解析モデル情報に応じてメッシュ品質の評価値計算式を変更する手段とからなる解析モデル作成装置を提案する。
【００２３】
上記解析モデル作成装置において、作成された解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルと解析モデルのメッシュ品質評価値とを画面に表示し利用する解析モデルをユーザに選択させる入出力装置を備えることができる。
【００２４】
本発明においては、解析対象形状モデルを入力し、前記解析対象形状モデルと記憶装置に記憶されている少なくとも１つの既作成の形状モデルとを照合し、照合結果に従い前記既作成の形状モデルに対応付けて記憶装置に登録されている解析モデルの作成情報を利用して前記解析対象形状モデルに対応する少なくとも１つの解析モデルを作成し、入力された解析対象形状モデルに対して、データベースに登録された複数のテンプレートから適切なテンプレートを選択してユーザに提示するので、テンプレート選択作業が省力化される。
【００２５】
また、適切なテンプレートが提供されるので、精度よく解析可能なメッシュをさらに効率よく作成できるとともに、解析条件を付与する手数を削減できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図２１を参照して、本発明による解析モデル作成装置の実施形態を説明する。以下の実施形態の説明において、テンプレートとは、解析モデル情報と、形状モデルと、前記形状モデルに対して作成した解析モデルとを対応付けて登録したデータである。解析モデル情報とは、モデル名称，モデル分類，解析分野など、解析計算の種類を特定するための情報である。解析モデルとは、解析メッシュと、前記解析メッシュを作成するためのメッシュ作成条件(メッシュの種類，メッシュサイズ，メッシュパターン，粗密情報など)と、解析条件(材料条件，荷重条件，拘束条件)とを対応付けて登録したデータである。
【００２７】
１．本発明による解析モデル作成装置の概要
図１は、本発明による解析モデル作成装置の一実施形態の系統構成を示すブロック図である。本実施形態の解析モデル作成装置は、解析対象形状モデルや解析モデル情報を本装置に入出力するための入出力手段１００と、少なくとも１つのテンプレートを登録できるテンプレートデータベース１０１と、解析対象形状モデルや解析モデル情報を本装置に登録するモデル入力手段１０２と、解析対象形状モデルとテンプレートに登録された形状モデルとの近似度を計算しディスプレイ１００ａに結果を出力する近似度計算手段１０３と、テンプレートを用いて解析対象形状モデルの解析モデルを作成する解析モデル作成手段１０４と、解析モデルを修正する解析モデル修正手段１０５と、少なくとも１つのメッシュ品質評価パラメータを登録できる評価パラメータデータベース１０７と、メッシュ評価パラメータに基づきメッシュ品質を評価するメッシュ評価手段１０６とで構成される。  入出力手段１００は、ディスプレイ１００ａ，キーボード１００ｂ，マウス１００ｃを含んでいる。
【００２８】
図２は、本発明の解析モデル作成装置による解析モデル作成の処理手順を示すフローチャートである。図中の太線で囲んだ処理は、対話処理を示す。また、処理の左側には、当該処理を実行する処理手段の名称を記載してある。
【００２９】
本実施形態の解析モデル作成装置は、ユーザに解析対象の形状モデルと解析モデル情報とを入力させ、解析モデル情報に応じて所望の解析モデルを効率よく生成できるような少なくとも１つのテンプレートを表示し、ユーザに所望のテンプレートを選択させ、選択された各テンプレートに登録された解析モデルの作成条件や解析条件に基づき解析対象形状モデルの解析モデルを作成し、ユーザに選択させ、解析モデルを作成する。このように候補となるテンプレートを表示する手順によって、テンプレート選択の煩雑な手間を削減できる。また、テンプレートに登録された解析条件を継承すると、煩雑な解析条件入力の手間を削減できる。
【００３０】
２．各構成手段の作用
本節では、図２の解析モデル作成処理手順に従い、各構成手段の作用について説明する。
【００３１】
２．１  テンプレートデータベース１０１
テンプレートデータベース１０１は、少なくとも１つのテンプレートを登録できるデータベースである。
【００３２】
図３は、テンプレートのデータ構造の概念を示す図である。１つのテンプレートには、テンプレートデータベース１０１内で固有のテンプレート番号，解析対象のモデル名称，モデルの分類，解析分野など解析計算の情報を示す解析モデル情報と、解析対象の形状モデルと、形状モデルに対して作成した解析モデルとが対応付けて登録される。
【００３３】
形状モデルデータの表現として、ここでは境界表現を用いてある。境界表現では、形状モデルデータは、境界面のつながりを表す位相(トポロジ)データと、境界面の形状を表す幾何データ(ジオメトリ)とで表現される。また形状モデルを構成する立体,面，線分,点などの形状要素は、形状モデル内で固有の識別子として立体番号，面番号，線番号、点番号を持つ。
【００３４】
図４は、境界表現による形状モデルデータの構造(位相データ表現方法)の一例を示す図である。境界表現では、立体は、これに属する少なくとも１つの連続した境界面番号の集合を所有し、面は、これに属する少なくとも１つの線分番号群を所有し、線分は、その始点および終点の点番号を所有するというデータ構造をとる。また、点は、その幾何データとして３次元座標値を持つ。線や面の幾何データの表現方法には、様々な種類があり、どれを用いてもよい。ここでは、３次元ＣＡＤなどでの形状表現に広く用いられているＮＵＲＢＳ関数を用いる。ＮＵＲＢＳによるＫ×Ｌ次の面の定義関数は、数式(１)で表される。
【００３５】
【数１】
0003796658.tif 000002
数式(１)において、制御点の数は、(ｎ＋１)×(ｍ＋１)であり、Ｎｉ,Ｋ(ｕ),Ｍｊ,Ｌ(ｖ)は、ｕ,ｖパラメータ方向の基底関数であり、ｗｉｊは、各制御点の重みである。またノットベクトルは、[ｘ０ｘ１・・・ｘｐ] [ｙ０ｙ１・・・ｙｑ]であり、ｐ＝ｎ＋Ｋ＋１，ｑ＝ｍ＋Ｌ＋１である。
【００３６】
解析モデルデータとしては、解析メッシュデータおよび前記解析メッシュを作成するためのメッシュ作成条件、解析条件を対応付けて登録したデータが登録される。
【００３７】
図５は、解析メッシュデータのうち節点データおよび要素データの例を示す図である。解析メッシュデータとしては、図５に示すように、節点データ(総節点数、節点座標値)、要素データ(総要素数、要素を構成する節点の数、節点の番号)が登録される。
【００３８】
メッシュ作成条件としては、四面体や六面体など要素のタイプ，要素の大きさを表す要素サイズ，粗密情報，分割数，割り当て方向など、メッシュの形状やメッシュ数を規定する情報が登録される。メッシュの形状やメッシュ数は、解析精度や解析時間などに大きな影響を与えるため、計算効率と精度に優れた解析モデルを作成するには、適切なメッシュ作成条件が必要となる。これらメッシュ形状を規定する情報は、形状モデルを構成する頂点，稜線，面，立体に対する属性値として定義される。
【００３９】
図６は、要素タイプ，要素サイズのデータ構造を示す図である。形状要素の番号，形状要素の種類，要素タイプ，要素サイズが登録される。
【００４０】
図７は、粗密情報のデータ構造の一例およびそのデータに基づき構造四面体メッシュを作成した例を示す図である。図７(ａ)は、粗密情報のデータ構造の一例を示す図である。形状要素の番号，形状要素の種類，ローカル要素サイズ，要素サイズ変化率を対応付けて登録する。粗密情報を設定した形状要素に対しては、局所的に指定したローカル要素サイズのメッシュが生成され、そこを基準に設定した要素サイズ変化率に従って要素サイズを基本情報の要素サイズまで滑らかに変化させたメッシュを生成できる。ユーザは、粗密情報を対話的に設定することにより、解析問題上重要な部分のみのメッシュを細かくできるので、メッシュ数の増加すなわち解析計算時間の増加を極力少なくして、解の精度を局所的に高めることができる。図７(ｂ)は、全体を要素サイズ２.０として、図７(ａ)に示した粗密情報に基づき四面体メッシュを作成した例である。
【００４１】
図８は、分割数情報のデータ構造の一例を示す図である。線番号に対して分割数を対応付けて登録する。ユーザは、入出力装置１００を用いて、対話的に解析対象の形状モデルの稜線を指定し、これに対する分割数を入力して生成するメッシュの数や形状を調整できる。
【００４２】
図９は、割り当て方向情報のデータ構造の一例を示す図である。割り当て方向は、写像法による六面体メッシュ生成時に作成される中間モデル(写像モデル)の形状を規定する。
【００４３】
図１０は、写像法による六面体メッシュ生成方法を説明する図である。写像法による六面体メッシュ生成方法は、特開平１−３１１３７３号公報にも記載されている。
【００４４】
写像法によるメッシュ生成法では、入力された形状モデル１００１から、形状モデルの稜線長，稜線間角度などの形状の幾何パラメータに基づき、形状モデルを構成する各稜線を座標軸に対し平行に配置した後、立方格子に分割した写像モデル１００２を生成する。最後にBoundary−fit法を用いて、写像モデル１００２の格子点を形状モデル１００１に写像して、六面体メッシュ１００３を生成する。写像モデルの形状は、稜線の配置された方向(割り当て方向)と稜線の分割数によって規定され、稜線の割り当て方向は、生成されるメッシュパターンを決定し、稜線の分割数は、メッシュの粗密を決定する。したがって、ユーザは、自動決定された稜線の割り当て方向や稜線の分割数を対話的に変更し、生成するメッシュの形状を制御できる。
【００４５】
解析条件としては、材料条件，荷重条件，拘束条件，幾何条件など解析計算を実行する際の物理的な条件を登録する。これら解析条件も、形状モデルを構成する頂点，稜線，面，立体に対する属性値として定義され、解析メッシュ作成後に形状とメッシュとの対応関係に基づき、メッシュの属性に変換される。
【００４６】
図１１は、荷重条件の変換例を示す図である。立体１１０１にハッチングで示す面番号１の面１１０２に、荷重１１００３を付与し、六面体メッシュ１１０４を生成した。ここでは、面１１０２に付与された荷重１１００３が、六面体メッシュ１１０４において面番号１の面上に位置する要素面１１０５に対して荷重条件が付与されるよう変換される。
【００４７】
テンプレートには、解析対象のモデルや解析分野に応じて適切な形状のメッシュを作成できるように、メッシュ分割条件，解析条件が登録されている。これらの条件は、全て形状モデルを構成する形状要素の属性として定義される。したがって、解析対象形状モデルとテンプレートに登録された形状モデルの形状要素とを適切に関連付け、関連付けられたテンプレートの形状要素の属性を解析対象形状モデルの形状要素に複写すれば、解析対象形状モデルに対して、テンプレートに登録された解析モデルと同様な品質のよい解析モデルを効率よく生成できる。
【００４８】
２．２  モデル入力手段１０２
モデル入力手段１０２は、解析計算の種類を特定するために、解析対象形状モデル，モデル名称，モデル分類，解析分野などの解析モデル情報の入力をユーザに促す。これに応じて、ユーザは、入出力装置１００から解析対象の形状モデルや解析モデル情報を入力する。
【００４９】
図１２は、解析モデル登録手段１０２が表示する解析条件入力ウインドの一例を示す図である。解析条件入力ウインドには、例えば製品形式を示す形状モデル名称入力欄１２０１と、モデル分類入力欄１２０２と、解析分野入力欄１２０３と、本装置での解析モデル作成を開始するためのＰＲＥＶＩＥＷボタン１２０４およびＥＸＥＣＵＴＥボタン１２０５と、近似度しきい値入力欄１２０６とがある。
【００５０】
ＰＲＥＶＩＥＷボタン１２０４が操作されると、モデルの近似度を計算した時点で処理を一時中断し、テンプレートに登録されたモデルおよび近似度をディスプレイ１００ａに表示する。ＥＸＥＣＵＴＥボタン１２０５が操作されると、近似度計算後に、近似度しきい値入力欄１２０６に入力されたしきい値以上の近時度を有するテンプレートについて、続けて解析モデルを作成し、メッシュ品質を評価する。モデル名称，モデル分類，解析分野の入力は、各項目単位で省略することも可能である。
【００５１】
２．３  近似度計算手段１０３
図１３は、解析対象の形状モデルと各テンプレートに登録された形状モデルとの近似度を計算する場合の表示例を示す図である。
【００５２】
近似度計算手段１０３は、解析対象の形状モデルと各テンプレートに登録された形状モデルとの近似度を計算する。近似度は、解析対象形状モデルの解析モデル作成時に、各テンプレートの適用可否の度合いを表す数値であり、解析対象形状モデルを構成する形状要素がテンプレートに登録された形状要素と関連付けられる割合で表せる。
【００５３】
【数２】
0003796658.tif 000003
近似度は、０から１の実数値であり、近似度が大きいテンプレートであるほど解析対象形状モデルの解析モデル作成に効果的であるといえる。
【００５４】
解析対象形状モデルとテンプレートに登録された形状モデルの形状要素との関連付け方法について説明する。関連付けは、以下の三つの方法で実行し、その中から最大の値をテンプレートの近似度とする。
【００５５】
方法１：テンプレートと解析対象形状モデルのモデル名称とが等しい場合は、形状要素が持つ固有の識別子を用いて形状要素を関連付ける。すなわち、解析対象の形状モデルとテンプレートの形状モデルとにおいて、同一識別子を持つ形状要素を関連付ける。この方法１は、形状モデルの寸法をパラメトリックに変更して新たな形状モデルを作成した場合には、変更の前後において形状要素の識別子が不変であるという特徴を利用する。
【００５６】
方法２：テンプレートと解析対象形状モデルとの位相情報を用いて形状要素を関連付ける。両形状モデルの位相が等しい場合には、位相的に対応する形状要素を関連付ける。
【００５７】
方法３：テンプレートと解析対象形状モデルとの座標値を用いて形状要素を関連付ける。両モデルにおいて、座標値が等しい頂点，始点，終点の座標値がそれぞれ等しい稜線，面を構成する全ての頂点の座標値が等しい面をそれぞれ関連付ける。
【００５８】
なお、近似度計算対象のテンプレートは、モデル入力手段でモデル分類に値が入力されている場合には、同じモデル分類を持つテンプレートのみとし、モデル分類が入力されていない場合には、全てのテンプレートについて計算を実行することにする。モデル入力手段でモデル分類を入力しておくと、モデル分類から類似度の高いテンプレートを推定し、近似度計算対象のテンプレートを限定できるので、計算を効率よく実行できる。
【００５９】
ユーザがモデル入力手段でＰＲＥＶＩＥＷボタンを選択した場合には、例えば図１３のように、近似度計算手段は、近似度計算終了後にテンプレート１３０２と近似度１３０３を解析対象形状モデル１３０１とともに、表示画面１００ａに近似度の大きい順に表示する。この際、両形状モデル形状モデルにおいて関連付けられた形状要素を同色で表示する、また関連付けられなかった形状要素をハイライト表示するなどすると、ユーザは、近似度計算の結果を把握しやすい。
【００６０】
図１３は、解析対象形状モデル１３０１において関連付けられなかった形状要素を太線で表示した例を示す図である。ユーザは、表示されたテンプレートを解析モデル作成に用いる場合には、ユーザは、入力装置を用いて使用ボタン１３０４をチェックし、テンプレートを用いない場合には、チェックのない状態にする。また本画面において前モデルボタン１３０６、次モデルボタン１３０７を選択すると、画面上に表示されている解析モデルの上位近似度モデル、下位近似度モデルを画面表示する。また解析モデル作成ボタン１３０５を選択すると、次のステップである解析モデル作成に移行する。
【００６１】
２．４  解析モデル作成手段１０４
解析モデル作成手段１０４は、テンプレートに登録された解析モデルのうちメッシュ作成条件、解析条件を活用して、解析対象形状モデルに対応する解析モデルを作成する。モデル入力手段１０２でＰＲＥＶＩＥＷを選択した場合には、近似度計算手段でチェックを加えたテンプレートのみを、ＥＸＥＣＵＴＥを選択した場合には、近似度しきい値を超える近似度を有するテンプレートのみを用いて解析対象形状モデルの解析モデルを作成する。すなわち解析モデル作成手段１０４は、１つの解析対象形状モデルに対して、使用するテンプレートの数と同じ種類の解析モデルを作成する。
【００６２】
図１４は、解析モデル作成手段１０４の解析モデル作成の処理手順を示すフローチャートである。
【００６３】
step１４０１  テンプレートに登録された形状モデルと解析対象形状モデルを構成する形状要素とを関連付ける。形状要素の関連付けは、近似度計算手段での処理と同様である。
【００６４】
step１４０２  解析対象形状モデルの形状要素のうち、テンプレート形状モデルの形状要素と関連付けられているものに関して、テンプレートに登録されたメッシュ作成条件を解析対象形状モデルに複写する。例えば、解析対象形状モデルの稜線番号１番の稜線が、テンプレートの稜線番号３の稜線に関連付けられており、テンプレートの前記稜線の属性として分割数７，割り当て方向＋ｙが登録されている場合、解析対象形状モデルを構成する稜線番号１の稜線の属性として、分割数７，割り当て方向＋ｙを登録する。
【００６５】
step１４０３  メッシュ作成条件と同様に、解析条件を複写する。
【００６６】
step１４０４  作成するメッシュの要素タイプをチェックする。四面体や四角形などのメッシュは、ほとんどの形状モデルに対して自動でメッシュを作成できるのに対し、六面体メッシュは、解析対象の形状によっては自動でメッシュを作成できない場合があるためである。
【００６７】
step１４０５  作成する要素タイプが六面体の場合、解析対象形状モデルの全稜線がテンプレートの形状要素と関連付けられているか否かを確認する。全稜線が関連付けられている場合は、解析対象形状モデルの写像モデルは、テンプレートモデルと同一形状となるため、テンプレートモデルを用いて六面体メッシュを生成する。
【００６８】
step１４０６  関連付けられていない稜線が存在する場合には、稜線の始点および終点の座標値から割り当て方向を決定する。始点から終点に向かうベクトルのｘ，ｙ，ｚの各成分を求め、絶対値が最大の軸方向を稜線の割り当て軸方向とし、割り当て軸方向のベクトル成分の正負を確認する。成分が正の場合には、割り当て軸方向の正方向をその稜線の割り当て方向とし、成分が負の場合には、割り当て軸方向の負方向を割り当て方向とする。例えば、始点から終点に向かうベクトルが(ｘ，ｙ，ｚ)＝(０.２，−０.８，０.２)の場合、割り当て軸方向はｙ方向であり、ｙ方向の成分が負であるため、割り当て方向は−ｙとなる。
【００６９】
step１４０７  割り当て方向を確認し、写像モデル作成の可否を確認する。稜線の配置方向の組み合わせが、
[条件１]ループを構成する稜線の配置方向をたどると始終点が一致する
[条件２]ループ内でいずれの隣接する２稜線も同軸逆方向でない
という写像モデルが成り立つためのルールを満足するか否かを確認する。
【００７０】
図１５は、割り当て方向を確認し、写像モデル作成の可否を確認する例を示す図である。
【００７１】
条件１，条件２の成立，不成立の例を図１５の(ａ)から(ｄ)に示す。
【００７２】
ルールを満足するときには、稜線の配置方向に基づいて面の配置方向を決定する。面の配置方向は、ループを構成する２稜線の外積の方向で与えられる。全ての面の配置方向を決定した後、面の配置方向の組み合わせが、
[条件３]立体内に３座標軸正負方向それぞれに配置された面が少なくとも１つ存在する
[条件４]立体内でいずれの隣接する２面も同軸逆方向でない
という写像モデルが成り立つためのルールを満足するか否かを確認する。
【００７３】
条件３，条件４の成立，不成立の例を図１５の(ｅ)から(ｈ)に示す。
【００７４】
step１４０８  写像モデルを作成可能な場合には、step１４０９に向かう。作成不可の場合には、処理を終了する。ここでは、写像モデル作成不可の場合は、処理終了とするが、特開平１−３１１３７３号公報にも記載されているように、メンバシップ関数を用いて割り当て方向を修正し、割り当て方向を繰り返しチェックしてもよい。
【００７５】
step１４０９  写像モデルを作成可能な場合には、形状の稜線間のつながりを保つように分割数を決定し、写像モデルを完成させる。
【００７６】
step１４１０  写像法によるメッシュ生成方法に従い、写像モデルの格子点をBoundary−fit法により形状モデルに写像し、六面体メッシュを作成する。
【００７７】
step１４１１  四面体，四辺形など作成する要素対応に応じた自動メッシュ作成プログラムにより解析メッシュを作成する。
【００７８】
step１４１２  解析対象形状モデルに設定されている解析条件を解析メッシュの属性に変換する。
【００７９】
上記手順によれば、解析対象形状モデルにおいてテンプレート形状モデルと関連付けられた形状要素に関しては、テンプレートに登録されたメッシュ作成情報および解析モデル情報が継承されるので、テンプレートに近い品質のメッシュおよび近い解析条件を有する解析モデルを自動生成できる。
【００８０】
２．５  解析モデル修正手段１０５
図１６は、解析モデル修正手段１０５の出力画面の一例を示す図である。テンプレート１６０２と前記テンプレートを用いて作成された解析モデル１６０１とを画面上に表示し、ユーザに解析モデルの修正を促す。
【００８１】
修正する必要があれば、ユーザは、メッシュ作成条件変更ボタン１６０３や解析条件変更ボタン１６０４を選択した後に、解析モデル１６０１の形状要素をマウス１００ｃのポインタ１６０５で指定し、メッシュ作成条件や解析条件を追加しまたは削除できる。
【００８２】
メッシュ作成条件変更において、稜線の割り当て方向を変更した場合には、解析モデル作成手段１０４において表記したstep１４０７以降の処理を実行し、写像モデルが生成可能な場合には、写像モデルを完成させ、六面体メッシュを生成する。
【００８３】
他のメッシュ作成条件を変更した場合には、作成する要素のタイプに応じてstep１４１０またはstep１４１１以降の処理を実行し、メッシュを再度作成する。
解析条件を変更した場合には、step１４１２の処理を再度実行する。
【００８４】
図１６の画面において、前モデルボタン１６０７，次モデルボタン１６０８を選択すると、画面上に表示されている解析モデルの上位近似度モデル，下位近似度モデルを画面に表示する。
【００８５】
メッシュ品質評価ボタン１６０６を選択すると、解析モデルの修正を終了し、次のステップであるメッシュ品質評価に移行する。
【００８６】
２．６  メッシュ品質評価手段１０６
メッシュ品質評価手段１０６は、解析モデル作成手段１０５が作成した複数の解析モデルに登録されたメッシュの品質を評価する。ここで、メッシュ品質の評価方法について説明する。
【００８７】
メッシュ品質評価手段１０６は、モデル入力手段１０２で入力されたモデル分野，解析分野に基づき、評価パラメータデータベース１０７に登録された少なくとも１つのメッシュ品質評価パラメータから１つの評価パラメータを選択し、解析モデルのメッシュ品質を計算する。
【００８８】
メッシュ品質のチェック項目としては、例えば、ディストーション値，ストレッチ値，要素辺角度，要素面反りなどがある。ディストーション値は、要素の歪みを評価する数値であり、０.０〜１.０の間の値をとり、値が大きいほど形状歪みの少ない要素である。ストレッチ値は、要素の伸びを評価する数値であり、０.０〜１.０の間の値をとり、値が大きいほど伸びの少ない要素である。要素辺角度は、要素を構成する要素辺間のなす角度の最大値であり、値が小さいほど歪みの少ない要素である。要素面反りは、要素の各要素面における二つの三角形における法線ベクトルのなす角度の最大値であり、値が小さいほど歪みの少ない要素である。
【００８９】
メッシュ品質の評価とは、上記各チェック項目に対してしきい値を設け、しきい値を上回る品質の要素の数が全要素数に占める割合を求めることであり、メッシュ品質が良いほど評価値が高くなる。したがって、メッシュ品質の評価値をＷ，解析メッシュを構成する要素の数をＮ，要素番号ｉのディストーション値をdsi(i)，ストレッチ値をstr(i)，要素辺角度をang(i)，要素面反りをwrp(i)，ディストーション値のしきい値をＤth，ストレッチ値のしきい値をＳth，要素辺角度のしきい値をＡth，要素面反りのしきい値をＷth，関数ｆ(ｘ)をｘが真のときに１，偽のときに０を返す関数とすると、評価式は、数式(３)で定義できる。
【００９０】
【数３】
0003796658.tif 000004
図１７は、評価パラメータデータベース１０７のデータ構造の一例を示す図である。解析モデルに要求されるメッシュ品質は、解析分野，解析対象モデルによって異なる。そこで、評価パラメータデータベース１０７は、図１７に示すように、解析分野，モデル分類に応じて、各チェック項目のしきい値を登録したデータ構造を持つ。図１７にＮＯ＿ＵＳＥの記載がある項目は、チェック対象外であることを意味し、その項目は、上記評価式の項目から除外される。
【００９１】
評価パラメータデータベース１０７に、モデル分類，解析分野ともに合致する条件がない場合は、解析分野が合致しモデル分野にデフォルトが記載されている条件を選択し、画面上に「モデル分野が合致する条件無し。デフォルト値を使用。」というメッセージを表示する。
【００９２】
前記二つの手順で条件が選択されない場合には、解析分野，モデル分類ともにデフォルトが記載されている条件を選択し、画面上に「解析分野，モデル分類が合致する条件無し。デフォルト値を使用。」というメッセージを表示する。
【００９３】
評価パラメータが、図１７に示す表形式で画面上に表示されると、ユーザは、評価パラメータを変更，追加，削除できる。
【００９４】
なお、ここでは、しきい値を上回る要素の数が全要素数に占める割合をメッシュ評価値としたが、しきい値を下回る要素の数をメッシュ評価値としてもよい。この場合、評価値が小さいほど、品質が良いメッシュといえる。
【００９５】
また、しきい値を下回る要素が互いに面で接する場合、それらの要素をグループとして扱い、しきい値を下回る要素グループの数をメッシュ評価値としてもよい。この場合も、評価値が小さいほど、品質が良いメッシュといえる。この際、要素グループ毎に画面上に色を変えて要素を表示すると、ユーザは、要素品質の悪い部分を確認しやすい。
【００９６】
図１８は、メッシュ品質評価結果の表示画面の一例を示す図である。メッシュ品質評価手段は、メッシュ品質の評価値計算が終了したら、解析モデル１８０１，メッシュ品質評価値１８０２，評価順位１８０３，要素数１８０４，節点数１８０５を表示画面１００ａに表示する。この際、メッシュ品質評価値が高い順に解析モデルを表示し、メッシュ品質評価値が等しい場合には節点数の少ない順に解析モデルを表示すると、適切な解析モデルを効率よく選択できる。
【００９７】
この画面で、ユーザにより解析モデル決定ボタン１８０６が選択されると、画面上に表示されている解析モデルをファイルに出力するとともに、モデル入力手段１０２から入力された解析モデル情報と解析対象形状モデルと解析モデルとを対応付けて、テンプレートデータベース１０１に登録する。
【００９８】
前モデルボタン１８０７，次モデルボタン１８０８を選択すると、画面上に表示されている解析モデルの上位評価モデル，下位評価モデルを画面に表示する。
【００９９】
３．本解析モデル作成装置による解析モデル作成例
本解析モデル作成装置による解析モデル作成例を示す。
【０１００】
図１９は、解析対象形状モデルの解析モデル情報を入力するための画面の一例を示す図である。ここでは、図１９に示す軸カバーモデル１９０１のメッシュを作成する。
【０１０１】
初めに、ユーザは、図１９の解析モデル情報入力ウインドウ１９０２に解析対象形状モデルの解析モデル情報を入力する。本モデルの名称はＣＯＶ００１、モデル分類は軸カバー、解析分野は応力解析である。
【０１０２】
続いて、ユーザは、ＰＲＥＶＩＥＷボタンを選択して、解析モデルの作成を開始する。これに応じて、解析モデル作成装置は、解析対象形状モデルとテンプレートデータベースに登録されたテンプレートとの近似度を計算する。
【０１０３】
図２０は、テンプレートデータベースの登録内容の例を示す図である。なお、図２０においては、要素タイプ以外のメッシュ作成条件および解析条件に関する記載は、図示を省略してある。ここで、テンプレートデータベースには、例えば、４つのモデルが登録されているとする。
【０１０４】
解析対象形状モデルのモデル分野は、軸カバーであるから、テンプレートデータベースに登録されているテンプレートのうち、モデル分類が軸カバーである番号２と３のテンプレートについてのみ、近似度を計算する。
【０１０５】
入力した解析対象形状モデル１９０１は、テンプレートデータベースの番号２および３の奥行き方向の穴径をパラメトリックに変更して作成した形状モデルである。したがって、両モデルとも解析対象形状モデルとモデル名称が一致するので、形状要素が持つ固有の識別子を用いて形状要素を関連付ける。
【０１０６】
関連付けの結果、両テンプレートとも近似度は、１.０となる。近似度計算が終了したら、図１３に示すような画面形式で、ユーザに結果を表示する。ユーザは、画面上で選択されたテンプレートの形状を確認し、テンプレートとして利用するか否かを判断し、画面上にチェックをつける。ここでは、番号２と３両方のテンプレートを利用するため、ユーザは、両テンプレートにチェックマークをつけた後、解析モデル作成ボタンを選択する。
【０１０７】
これに応じて、解析モデル作成装置は、各テンプレートモデルを利用して、図１４のフローチャートに従い、解析モデルを作成する。ここでは、両テンプレートにおいて、要素タイプは、六面体であり、全ての稜線が関連付けられているため、六面体メッシュが自動生成できる。
【０１０８】
続いて、解析モデル作成装置は、作成した各解析モデルのメッシュの品質を評価する。メッシュ品質評価のパラメータとしては、図１７に示す評価パラメータデータベースを解析分野＝応力解析、モデル分野＝軸カバーで検索すると、ディストーションしきい値が０.３、要素辺角度しきい値が１５０.０、他のチェック項目は、未使用と決定できる。
【０１０９】
このパラメータを用いてメッシュ品質を評価すると、テンプレート番号２に基づき作成した解析モデルの評価値は、１.００であり、テンプレート番号３に基づき作成した解析モデルの評価値は、０.９９となる。
【０１１０】
最後に、解析モデル作成装置は、評価値順に作成された解析モデルを画面に表示し、ユーザに解析モデルの選択を促す。
【０１１１】
図２１は、ユーザに提示されるメッシュ品質表示画面の初期状態を示す図である。評価値の高いテンプレート番号２に基づき作成した解析モデルと評価値，要素数，節点数などの情報とが表示される。ユーザは、初期状態で表示される最も評価値の高い解析モデルを選択してもよいし、次モデルボタンを選択し、他の解析モデルを確認した後、解析モデルを選択することもできる。
【０１１２】
なお、ここでは、ＰＲＥＶＩＥＷボタンを選択して、解析モデルの作成を開始した例について説明したが、ＥＸＥＣＵＴＥボタンを選択すれば、近似度計算終了後のテンプレート選択作業を省略して、同様の解析モデルが得られる。
【０１１３】
このように、テンプレートデータベースに登録された複数のテンプレートに基づいて解析モデルを作成し、作成した解析モデルのメッシュ品質を評価し、解析モデルとメッシュ品質評価値とを画面に出力し、利用する解析モデルをユーザに選択させると、精度の良い解析を実行するための解析モデルを効率よく作成できる。
【発明の効果】
本発明によれば、入力された解析対象形状モデルに対して、データベースに登録された複数のテンプレートから適切なテンプレートを選択してユーザに提示するので、テンプレート選択作業が省力化される。
【０１１４】
また、適切なテンプレートが提供されるので、精度よく解析可能なメッシュをさらに効率よく作成できるとともに、解析条件を付与する手数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による解析モデル作成装置の一実施形態の系統構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の解析モデル作成装置による解析モデル作成の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】テンプレートのデータ構造の概念を示す図である。
【図４】境界表現による形状モデルデータの構造(位相データ表現方法)の一例を示す図である。
【図５】解析メッシュデータのうち節点データおよび要素データの例を示す図である。
【図６】要素タイプ，要素サイズのデータ構造を示す図である。
【図７】粗密情報のデータ構造の一例およびそのデータに基づき構造四面体メッシュを作成した例を示す図である。
【図８】分割数情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図９】割り当て方向情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図１０】写像法による六面体メッシュ生成方法を説明する図である。
【図１１】荷重条件の変換例を示す図である。
【図１２】解析モデル登録手段１０２が表示する解析条件入力ウインドウの一例を示す図である。
【図１３】近似度計算手段１０３が解析対象の形状モデルと各テンプレートに登録された形状モデルとの近似度を計算する場合の表示画面の一例を示す図である。
【図１４】解析モデル作成手段１０４の解析モデル作成の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】割り当て方向を確認し、写像モデル作成の可否を確認する例を示す図である。
【図１６】解析モデル修正手段１０５の出力画面の一例を示す図である。
【図１７】評価パラメータデータベース１０７のデータ構造の一例を示す図である。
【図１８】メッシュ品質評価手段１０６のメッシュ品質評価結果の表示画面の一例を示す図である。
【図１９】解析対象形状モデルの解析モデル情報を入力するための画面の一例を示す図である。
【図２０】テンプレートデータベースの登録内容の例を示す図である。
【図２１】ユーザに提示されるメッシュ品質表示画面の初期状態を示す図である。
【符号の説明】
１００  入出力手段
１００ａ  ディスプレイ
１００ｂ  キーボード
１００ｃ  マウス
１０１  テンプレートデータベース
１０２  モデル入力手段
１０３  近似度計算手段
１０４  解析モデル作成手段
１０５  解析モデル修正手段
１０６  メッシュ品質評価手段
１０７  評価パラメータデータベース
１００１  形状モデル
１００２  写像モデル
１００３  六面体メッシュ
１１０１  立体
１１０２  面番号１の面
１１０３  荷重
１１０４  六面体メッシュ
１１０５  要素面
１２０１  形状モデル名称入力欄
１２０２  モデル分類入力欄
１２０３  解析分野入力欄
１２０４  ＰＲＥＶＩＥＷボタン
１２０５  ＥＸＥＣＵＴＥボタン
１２０６  近似度しきい値入力欄
１３０１  解析対象形状モデル
１３０２  テンプレート
１３０３  近似度
１３０４  使用ボタン
１３０５  解析モデル作成ボタン
１３０６  前モデルボタン
１３０７  次モデルボタン
１６０１  解析モデル
１６０２  テンプレート
１６０３  メッシュ作成条件変更ボタン
１６０４  解析条件変更ボタン
１６０５  マウスポインタ
１６０６  メッシュ品質評価ボタン
１６０７  前モデルボタン
１６０８  次モデルボタン
１８０１  解析モデル
１８０２  メッシュ品質評価値
１８０３  評価順位
１８０４  要素数
１８０５  節点数
１８０６  解析モデル決定ボタン
１８０７  前モデルボタン
１８０８  次モデルボタン
１９０１  軸カバーモデル
１９０２  解析モデル情報入力ウインドウ
【図１】
0003796658.tif 000005
【図２】
0003796658.tif 000006
【図３】
0003796658.tif 000007
【図４】
0003796658.tif 000008
【図５】
0003796658.tif 000009
【図６】
0003796658.tif 000010
【図７】
0003796658.tif 000011
【図８】
0003796658.tif 000012
【図９】
0003796658.tif 000013
【図１０】
0003796658.tif 000014
【図１１】
0003796658.tif 000015
【図１２】
0003796658.tif 000016
【図１３】
0003796658.tif 000017
【図１４】
0003796658.tif 000018
【図１５】
0003796658.tif 000019
【図１６】
0003796658.tif 000020
【図１７】
0003796658.tif 000021
【図１８】
0003796658.tif 000022
【図１９】
0003796658.tif 000023
【図２０】
0003796658.tif 000024
【図２１】
0003796658.tif 000025