JP2000231579A - Three-dimensional cad/cae link system - Google Patents
Three-dimensional cad/cae link systemInfo
- Publication number
- JP2000231579A JP2000231579A JP11032589A JP3258999A JP2000231579A JP 2000231579 A JP2000231579 A JP 2000231579A JP 11032589 A JP11032589 A JP 11032589A JP 3258999 A JP3258999 A JP 3258999A JP 2000231579 A JP2000231579 A JP 2000231579A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laminated
- dimensional cad
- dimensional
- shell element
- cae
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、３次元ＣＡＤ（Ｃ
ｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）／ＣＡＥ
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ
ｎｇ）連成システムに関するものであり、例えばＡｕｔ
ｏ ＣＡＤ（Ａｕｔｏ Ｄｅｓｋ社）などの３次元ＣＡ
Ｄを用いて設計された３次元形状データをＩＧＥＳ（Ｉ
ｎｉｔｉａｌ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ
Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）やＤＸＦ（Ｄｒａｗｉｎ
ｇ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ Ｆｉｌｅ）、ＳＴＥＰ
（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｔｈｅ Ｅｘｃｈａｎｇ
ｅ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｍｏｄｅｌ Ｄａｔａ）などの中
間ファイル形式で出力し、そのファイルをＰｒｅ／Ｐｏ
ｓｔプロセッサーで読み込むことにより、ＣＡＥ解析に
おいて用いられるＣＡＥ用有限要素法（Ｆｉｎｉｔｅ
Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ ： ＦＥＭ）モデル作
成のための形状データ（点やカーブで定義されたＳｕｒ
ｆａｃｅと呼ばれる領域のデータ）を自動生成させ、モ
デル化に要する時間を削減することができる３次元ＣＡ
Ｄ／ＣＡＥ連成システムにおいて、特に接着層により積
層された積層構造体を対象とする３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ
連成システムを実現するものである。The present invention relates to a three-dimensional CAD (C
Omputer Aided Design) / CAE
(Computer Aided Engineeri
ng) Coupling system, for example,
o 3D CA such as CAD (Auto Desk)
3D shape data designed by using IGES (I
natural Graphics Exchange
Specification) and DXF (Drawin)
g Interchange File), STEP
(Standard for The Exchange
e Product Model Data) and output the file in Pre / Po
The finite element method for CAE used in CAE analysis (Finite
Element Method: FEM) Shape data for model creation (Sur defined by points and curves)
3D CA that can automatically generate data of an area called “face” and reduce the time required for modeling.
In a D / CAE coupled system, in particular, a three-dimensional CAD / CAE for a laminated structure laminated by an adhesive layer
This is to realize a coupled system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に３次元形状物のＦＥＭ解析を行な
う場合、対象物を有限要素（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅ
ｎｔ）と呼ばれる有限の領域に離散化する必要がある。
有限要素の作成には、一般にＰｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッ
サー（例えば、ＳＤＲＣ社製Ｉ−ＤｅａｓやＥＳＰ社製
ＦＥＭＡＰなど）と呼ばれるソフトウェアが用いられ
る。図１７にＰｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーにおけるモ
デル化の流れを示す。図１７において、１はカーブ、２
は点、３は領域平面、４は（有限）要素、５は節点（ノ
ード）であり、Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーを用いて
要素４を生成させるには、モデル化対象における要素生
成領域を定義する必要がある。要素生成領域は、２次元
平面の場合、点２、カーブ１で定義された領域平面３
（Ｓｕｒｆａｃｅと呼ぶことにする）、３次元立体の場
合、Ｓｕｒｆａｃｅ３で定義された立体（Ｖｏｌｕｍｅ
と呼ぶことにする）が必要となる。図１７においては、
まず、ステップＳ１で各点２の座標を入力し、ステップ
Ｓ２〜Ｓ４で対象物が２次元平面の場合、点２、カーブ
１で定義された領域平面３、３次元立体の場合、Ｓｕｒ
ｆａｃｅ３で定義された立体を生成する。次に、ステッ
プＳ５、Ｓ６では要素４の材料特性および形状特性を定
義し、さらにステップＳ７では要素分割数を定義して、
ステップＳ８で要素を生成する。このようにして得られ
た要素に対して、境界条件を設定して解析を実行する
（ステップＳ９、Ｓ１０）。2. Description of the Related Art Generally, when performing FEM analysis of a three-dimensionally shaped object, a target object is defined as a finite element (Finite Element).
nt) must be discretized into a finite area.
Software generally called a Pre / Post processor (for example, I-Deas manufactured by SDRC or FEMAP manufactured by ESP) is used to create the finite element. FIG. 17 shows the flow of modeling in the Pre / Post processor. In FIG. 17, 1 is a curve, 2
Is a point, 3 is a region plane, 4 is a (finite) element, 5 is a node (node), and in order to generate the element 4 using the Pre / Post processor, it is necessary to define an element generation area in the modeling object There is. In the case of a two-dimensional plane, the element generation area is an area plane 3 defined by a point 2 and a curve 1
In the case of a three-dimensional solid (referred to as Surface), the solid defined by Surface 3 (Volume
Is required). In FIG.
First, in step S1, the coordinates of each point 2 are input. In steps S2 to S4, when the object is a two-dimensional plane, the point 2, the area plane 3 defined by the curve 1, and the three-dimensional solid are Sur.
Generate the solid defined by face3. Next, in steps S5 and S6, the material properties and shape properties of the element 4 are defined, and in step S7, the number of element divisions is defined.
In step S8, an element is generated. The boundary condition is set for the element thus obtained, and the analysis is performed (steps S9 and S10).
【０００３】これらのステップを実行するにあたり、こ
れまでは設計図面から座標を作業者が読み取り、手入力
していたが、近年の３次元ＣＡＤの普及により、自動生
成させることが可能となっている。例えばＡｕｔｏ Ｃ
ＡＤ（Ａｕｔｏ Ｄｅｓｋ社）などの３次元ＣＡＤを用
いて設計されたものの３次元形状データをＩＧＥＳやＤ
ＸＦなどの中間ファイルに出力し、そのファイルをＰｒ
ｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーで読み込むことができる。読
み込まれたデータは、図１８にその一例を示すように、
設計された製品をポイント、カーブで定義した３次元形
状データ（マスターモデル）が含まれている。図１８に
示す３次元形状データ（マスターモデル）をもとに、有
限要素を自動生成したものが図１９である。最近のＰｒ
ｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーにおいては、図１９に示すよ
うに、３次元ＣＡＤデータから読み取ったＶｏｌｕｍｅ
内に四面体要素６を生成させる機能を有しており、従来
手作業で行なっていた図１７中のステップＳ１〜Ｓ４、
およびステップＳ８を自動で行なえる。[0003] In executing these steps, the operator has conventionally read and manually input coordinates from a design drawing, but with the recent spread of three-dimensional CAD, it has become possible to automatically generate coordinates. . For example, Auto C
The three-dimensional shape data of the one designed using three-dimensional CAD such as AD (Auto Desk) is converted to IGES or D
Output to an intermediate file such as XF and copy the file to Pr
Can be read by e / Post processor. The read data is, as shown in FIG.
3D shape data (master model) in which the designed product is defined by points and curves is included. FIG. 19 shows a finite element automatically generated based on the three-dimensional shape data (master model) shown in FIG. Recent Pr
In the e / Post processor, as shown in FIG. 19, the Volume read from the three-dimensional CAD data.
Has a function of generating a tetrahedral element 6 therein, and steps S1 to S4 in FIG.
And step S8 can be performed automatically.
【０００４】一方、薄板構造物などのモデル化対象物に
おいて、平面応力状態（Ｐｌａｎｅｓｔｒｅｓｓ）が仮
定できる場合、対象物を２次元平面応力要素（シェル要
素）で離散化（モデル化）できる。シェル要素は通常、
板厚の中間に位置する面（中立面）を作成してメッシュ
を作成する。薄板構造物であれば、十分な精度が得られ
る。板厚方向のモデル化が不要なためメッシュが簡略化
でき、解析時間を短縮できる。On the other hand, when a plane stress state (Planestress) can be assumed in a modeling object such as a thin plate structure, the object can be discretized (modeled) by a two-dimensional plane stress element (shell element). Shell elements are usually
Create a mesh by creating a surface (neutral surface) located in the middle of the plate thickness. In the case of a thin plate structure, sufficient accuracy can be obtained. Since modeling in the thickness direction is unnecessary, the mesh can be simplified, and the analysis time can be reduced.
【０００５】３次元ＣＡＤからＰｒｅ／Ｐｏｓｔプロセ
ッサーへ渡された３次元形状データ（マスターモデル）
より、中立面を自動的に抽出する方法は、例えば日経メ
カニカル（１９９６．３．４ Ｎｏ．４７５ ｐ．６
３）に公開されている。図２０、２１に示すように、薄
板構造のマスターモデル９において、断面７に対して円
を描写し、その中心を線でつなぐことで中立軸８を抽出
する（円描写法と称する）。このようにして３次元薄板
構造物に対し、円描写法により抽出した中立面１０が図
２１である。[0005] Three-dimensional shape data (master model) passed from the three-dimensional CAD to the Pre / Post processor
For example, a method of automatically extracting a neutral plane is described in, for example, Nikkei Mechanical (1996.3.4 No.475 p.6).
It is published in 3). As shown in FIGS. 20 and 21, in the master model 9 having a thin plate structure, a circle is drawn with respect to the cross section 7, and the center of the circle is connected with a line to extract the neutral axis 8 (referred to as a circle drawing method). FIG. 21 shows the neutral plane 10 extracted by the circle drawing method for the three-dimensional thin plate structure in this manner.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の３次元ＣＡＤ／
ＣＡＥ連成システムは以上のようにしてＣＡＥとの連成
を行っていた。次に、薄板構造物において接着層により
積層された接着接合部を含む構造体を対象とする場合の
３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムについて説明する。
上記構造体を３次元ＣＡＤで設計する場合、図２２
（ｂ）に示すように、極薄である接着層１２は図面化し
ない場合が多く、Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーで読み
込んだマスターモデルに接着層がない形で読み込まれ
る。なお、図２２（ａ）は設計対象である薄板接着継手
であり、図２２（ｂ）は３次元ＣＡＤデータ、図２２
（ｃ）はＰｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーで読み込んだマ
スターモデルである。また、図２２において、１１は被
着体Ａ、１２は接着層、１３は被着体Ｂ、１４は３次元
ＣＡＤデータから読み取ったカーブ、１５ ３次元ＣＡ
Ｄデータから読み取ったポイントである。SUMMARY OF THE INVENTION Conventional three-dimensional CAD /
The CAE coupling system performed coupling with the CAE as described above. Next, a three-dimensional CAD / CAE coupling system in a case where a structure including an adhesive joint portion laminated by an adhesive layer in a thin plate structure is targeted will be described.
When the above structure is designed by three-dimensional CAD, FIG.
As shown in (b), the ultra-thin adhesive layer 12 is often not illustrated, and is read without the adhesive layer in the master model read by the Pre / Post processor. FIG. 22A shows a thin plate adhesive joint to be designed, FIG. 22B shows three-dimensional CAD data, and FIG.
(C) is a master model read by the Pre / Post processor. In FIG. 22, reference numeral 11 denotes an adherend A, 12 denotes an adhesive layer, 13 denotes an adherend B, 14 denotes a curve read from three-dimensional CAD data, and 15 denotes three-dimensional CA.
This is the point read from the D data.
【０００７】図２３は、Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサー
で読み込んだ上記マスターモデルに対して、上下被着体
Ａ、Ｂの中立面を円描写法で抽出し、シェル要素１６、
１７を生成したものであるが、図２３に示すように、従
来の積層構造体を対象とした３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ連成
システムでは、接着されていることをモデル化できず、
接着継手であることを考慮した解析が不可能である。[0007] FIG. 23 is a diagram for extracting the neutral planes of the upper and lower adherends A and B from the master model read by the Pre / Post processor by a circular depiction method.
However, as shown in FIG. 23, in the conventional three-dimensional CAD / CAE coupling system for the laminated structure, it cannot be modeled that the bonding is performed.
It is impossible to analyze considering that the joint is an adhesive joint.
【０００８】仮に、図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよ
うに、接着層１２を３次元ＣＡＤで図面化し、Ｐｒｅ／
Ｐｏｓｔプロセッサーへ読み込めば、接着層１８がマス
ターモデルに含まれた状態となる。このようなマスター
モデルに対し、図２５（ａ）に示すように、３次元立体
要素１９を生成させることで、接着層を考慮したモデル
化および有限要素解析が可能になる。なお、図２５
（ｂ）は立体要素を用いたシングルラップ接着継手モデ
ルの端部に引張荷重２０を負荷した場合の変形状態解析
結果を示した図である。As shown in FIGS. 24 (a), 24 (b) and 24 (c), the adhesive layer 12 is made into a drawing by three-dimensional CAD, and Pre /
When read into the Post processor, the adhesive layer 18 is included in the master model. By generating a three-dimensional element 19 for such a master model as shown in FIG. 25A, modeling and finite element analysis in consideration of the adhesive layer can be performed. FIG. 25
(B) is a figure which showed the deformation state analysis result at the time of applying the tensile load 20 to the edge part of the single lap adhesive joint model using a three-dimensional element.
【０００９】しかしながら、上記のような方法によりモ
デル化し、有限要素解析を行った場合、極薄である接着
層の厚さが要素分割度合いの基準となるため、解析精度
上大きな縦横比の要素を許容できない立体要素によるモ
デル化では、要素数の膨大化を招き、実製品などの複雑
３次元形状物に適用する場合、計算時間が長くなるばか
りでなく、計算機の容量オーバーにより解析不能になる
ケースが多発する。However, when the finite element analysis is performed by modeling using the method described above, the thickness of the adhesive layer, which is extremely thin, is a criterion for the degree of element division. Modeling with unacceptable three-dimensional elements leads to an enormous increase in the number of elements, and when applied to complex three-dimensional objects such as actual products, not only the calculation time becomes longer, but also the analysis becomes impossible due to excessive computer capacity. Frequently occur.
【００１０】一方、図２４（ｃ）に示されるマスターモ
デルに対し、図２６に示すように、上下被着体１１、１
３および接着層に円描写法を適用し、シェル要素により
モデル化することで、計算量の削減は可能となるが、被
着体１１、１３の中立面上に生成したシェル要素１６、
１７、および接着層の中立面上に生成したシェル要素２
１間の結合がなされず、接着されていることをモデル化
することができないという問題がある。On the other hand, as shown in FIG. 26, the upper and lower adherends 11, 1 are different from the master model shown in FIG.
By applying the circular depiction method to the adhesive layer 3 and the adhesive layer and modeling the shell elements, the amount of calculation can be reduced, but the shell elements 16, 13 generated on the neutral surfaces of the adherends 11, 13 can be reduced.
17, and shell element 2 formed on the neutral surface of the adhesive layer
There is a problem that the connection between the two is not made, and it cannot be modeled that they are bonded.
【００１１】上記問題点を解決できる有限要素モデリン
グ方法として、“積層シェル要素モデル”が提案されて
いる。図２７に示すように、接合部を、被着体１１、接
着層１２、被着体１３の積層板ととらえることにより、
積層理論（ＬａｍｉｎａｔｅＴｈｅｏｒｙ）が適用で
き、積層板としての等価弾性特性（弾性率や線膨張係数
など）を求め、要素特性として与えることでシェル要素
（積層シェル要素と呼ぶことにする）でモデル化（離散
化）することができる。即ち、積層板としてとらえられ
た接合部に対し、円描写法で抽出された面上に積層シェ
ル要素２５を生成することにより、接合部を積層シェル
要素化し、非接合部に対しては被着体１１、１３の中立
面にシェル要素２２、２３を生成し、積層シェル要素２
５との間に生じたギャップは、節点間の剛体リンク２６
で結合する。As a finite element modeling method capable of solving the above problems, a "laminated shell element model" has been proposed. As shown in FIG. 27, by treating the bonding portion as a laminate of the adherend 11, the adhesive layer 12, and the adherend 13,
Lamination theory (Laminate Theory) can be applied, and equivalent elastic characteristics (elastic modulus, coefficient of linear expansion, etc.) as a laminated plate are obtained, and given as element characteristics, modeling with a shell element (called a laminated shell element) ( Discretization). That is, by forming the laminated shell element 25 on the surface extracted by the circular depiction method for the bonded portion regarded as a laminated plate, the bonded portion is converted into a laminated shell element, and the non-bonded portion is adhered. Shell elements 22 and 23 are generated on the neutral plane of the bodies 11 and 13 and the laminated shell element 2
The gap formed between the rigid link 26 and the rigid link 26 between the nodes
To join.
【００１２】しかしながら、こような方法によりモデル
化し、有限要素解析を行った場合、接合部に対し、円描
写法で抽出した中立面の位置は、接合部すべての板厚の
１／２の位置（すなわち図心）となるが、被着体１１、
１３の材質および板厚が同一でない限り、接合部の真の
中立面２４は図心を通らない。そのため、円描写法で抽
出した位置に積層シェル要素２５を生成させた場合、真
の中立面２４との間にずれが生じ、正確な有限要素解析
が不可能であるという問題があった。However, when modeling is performed by such a method and finite element analysis is performed, the position of the neutral plane extracted by the circular depiction method with respect to the joint is half of the thickness of all the joints. Position (that is, centroid).
Unless the material and the thickness of 13 are the same, the true neutral surface 24 of the joint does not pass through the center of gravity. Therefore, when the laminated shell element 25 is generated at the position extracted by the circular depiction method, a deviation occurs from the true neutral plane 24, and there has been a problem that accurate finite element analysis is impossible.
【００１３】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたものであり、接着層により積層された接
合部を有する積層構造体に対しても正確かつ迅速な有限
要素解析が可能な３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムを
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and enables accurate and quick finite element analysis even for a laminated structure having a joint portion laminated by an adhesive layer. An object is to provide a three-dimensional CAD / CAE coupling system.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】この発明の第１の構成に
よる３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムは、３次元形状
物の３次元ＣＡＤデータを、中間ファイル形式で出力す
る手段、上記中間ファイルをＰｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッ
サで読み込む手段、上記Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサで
自動生成されたマスターモデルにおいて、接着層により
積層された接合部における中立面を積層梁理論を用いて
抽出する手段、上記接合部の中立面抽出位置に積層シェ
ル要素を生成させる手段、および上記積層シェル要素を
用いて有限要素モデルを生成する手段を備えたものであ
る。A three-dimensional CAD / CAE coupling system according to a first configuration of the present invention is a means for outputting three-dimensional CAD data of a three-dimensional object in an intermediate file format. Means for reading by a Pre / Post processor, means for extracting a neutral surface in a joint portion laminated by an adhesive layer using a laminated beam theory in a master model automatically generated by the Pre / Post processor, Means for generating a laminated shell element at an elevation extraction position, and means for generating a finite element model using the laminated shell element are provided.
【００１５】また、この発明の第２の構成による３次元
ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムは、３次元形状物の３次元
ＣＡＤデータより、接着層により積層された接合部にお
ける中立面を積層梁理論を用いて抽出する手段、上記中
立面抽出位置を含む３次元ＣＡＤデータを中間ファイル
形式で出力する手段、上記中間ファイルをＰｒｅ／Ｐｏ
ｓｔプロセッサで読み込む手段、および上記Ｐｒｅ／Ｐ
ｏｓｔプロセッサで自動生成されたマスターモデルにお
いて、上記接合部の中立面抽出位置に積層シェル要素を
生成させる手段、および上記積層シェル要素を用いて有
限要素モデルを生成する手段を備えたものである。Further, the three-dimensional CAD / CAE coupling system according to the second configuration of the present invention uses the three-dimensional CAD data of the three-dimensionally shaped object to determine the neutral plane at the joint portion laminated by the adhesive layer using the laminated beam theory. Means for extracting the three-dimensional CAD data including the neutral plane extraction position in an intermediate file format, and means for outputting the intermediate file to Pre / Po
means for reading by the st processor, and the Pre / P
The master model automatically generated by the ost processor includes means for generating a laminated shell element at the neutral plane extraction position of the joint, and means for generating a finite element model using the laminated shell element. .
【００１６】また、この発明の第３の構成による３次元
ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムは、第１または第２の構成
において、接合部の中立面抽出位置に積層シェル要素を
生成させるとともに、非接合部の中立面抽出位置にシェ
ル要素を生成させる手段、および上記接合部と上記非接
合部の中立面のずれを該当するシェル要素に対して定義
し、有限要素モデルを生成する手段を備えたものであ
る。Further, in the three-dimensional CAD / CAE coupling system according to the third configuration of the present invention, in the first or second configuration, a laminated shell element is generated at a neutral surface extraction position of a joint portion, and a non-stacked shell element is formed. Means for generating a shell element at the neutral plane extraction position of the joint, and means for defining a shift of the neutral plane of the joint and the non-joint for the corresponding shell element, and generating a finite element model. It is provided.
【００１７】また、この発明の第４の構成による３次元
ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムは、第１ないし第３のいず
れかの構成において、生成した有限要素モデルを用いて
有限要素解析を行う手段を備えたものである。Further, the three-dimensional CAD / CAE coupling system according to the fourth configuration of the present invention, in any one of the first to third configurations, includes means for performing a finite element analysis using the generated finite element model. It is provided.
【００１８】また、この発明の第５の構成による３次元
ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムは、第１ないし第４のいず
れかの構成において、３次元形状物が、繊維強化プラス
チックよりなる積層構造を有する構造体であるものであ
る。Further, in the three-dimensional CAD / CAE coupling system according to the fifth configuration of the present invention, in any one of the first to fourth configurations, the three-dimensional object has a laminated structure made of fiber reinforced plastic. It is a structure.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】実施の形態１．前述したように、
積層構造体における構造解析において、均一材の場合
は、接合部における中立面は断面の図心を通るが、通常
の積層板の場合、対称積層など特殊な積層構成を除き、
図心を通らない。そのため、従来のように円描写法で中
立面を求めることができない。本発明では積層梁理論に
より中立面を抽出して、積層シェル要素生成位置を正確
に決定するとともに、このような積層シェル要素モデル
を用いて、３次元ＣＡＤを用いた設計からＣＡＥによる
構造解析シミュレーション（線形および非線形応力解析
や熱応力解析など）までを正確かつ迅速に、自動で実施
可能とするものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 As previously mentioned,
In the structural analysis of the laminated structure, in the case of a uniform material, the neutral plane at the joint passes through the centroid of the cross section, but in the case of a normal laminated plate, except for a special laminated configuration such as symmetrical lamination,
I don't go through my heart. Therefore, the neutral plane cannot be obtained by the circle drawing method as in the related art. In the present invention, a neutral plane is extracted by the laminated beam theory to accurately determine a position where a laminated shell element is generated, and a structural analysis by CAE is performed from a design using three-dimensional CAD using such a laminated shell element model. It is possible to automatically and accurately perform simulations (such as linear and nonlinear stress analysis and thermal stress analysis) accurately and quickly.
【００２０】以下に本発明の実施の形態を説明する。図
１は積層梁理論による中立面について説明する説明図で
あり、ｎ層からなる積層板の断面に対し、任意の軸ｙ、
ｚをとったものである。図１において、２７ａは１層目
の積層、２７ｂは２層目の積層、２７ｃはｎ層目の積
層、２８は積層板の中立面であり、例えば文献「ＦＲＰ
構造強度計算の実際」（植村益次著、Ｐ．５８、１９８
４）に記載されるように、各層の、弾性率、厚さをそれ
ぞれＥｘｉ、Ａｉとすると、積層板の中立面２８の位置
はAn embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory view for explaining a neutral plane based on the laminated beam theory.
z. In FIG. 1, reference numeral 27a denotes a first layer, 27b denotes a second layer, 27c denotes an nth layer, and 28 denotes a neutral plane of the laminated plate.
Practice of structural strength calculation ”(Masuji Uemura, p.58, 198)
As described in 4), assuming that the elastic modulus and the thickness of each layer are Exi and Ai, respectively, the position of the neutral plane 28 of the laminate is
【００２１】[0021]
【数１】 (Equation 1)
【００２２】として与えられる。従来の円描写法ではな
く、上記式（１）を用いて積層板の中立面の位置を決定
することにより、真の積層シェル要素２４生成位置を決
定することができる。[0022] By determining the position of the neutral plane of the laminated board using the above equation (1) instead of the conventional circular depiction method, it is possible to determine the position where the true laminated shell element 24 is generated.
【００２３】図２に、本発明の実施の形態１による３次
元ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムのフローチャートを示
す。本実施の形態では、図２２に示すようなシングルラ
ップ接着継手への適用例を示す。ステップＳ１２におい
て対象物を３次元ＣＡＤで設計し、ＩＧＥＳ、ＤＸＦな
どの中間ファイルを出力（ステップＳ１３）した後、Ｐ
ｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーへ中間ファイルを読み込む
（ステップＳ１４）と、図２２（ｃ）のようにポイント
およびカーブで定義した形状データを受け渡すことがで
きる。このようにして得られたマスターモデルにおける
接合部に対し、前述の積層梁理論を適用して中立面の位
置を決定する（ステップＳ１５）。例えば、板厚３．２
ｍｍの鋼鈑（弾性率２１０００ｋｇｆ／ｍｍ2）と板厚
１．６ｍｍのアルミニウム板（弾性率７０００ｋｇｆ／
ｍｍ2）を０．２ｍｍ厚の接着剤（弾性率１０３ｋｇｆ
／ｍｍ2）で接合した場合、式（１）より、中立面の位
置は、１．９７ｍｍとなる。仮に円描写法で抽出する
と、２．５ｍｍとなり、誤差が生じる。接合部には、抽
出した位置に積層板としての等価剛性を有した積層シェ
ル要素を、非接合部には、従来と同様の方法により中立
面を決定し、被着体の材料定数を有したシェル要素を生
成させる（それぞれステップＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１
８）。さらに、被着体Ａ、Ｂの中立面と接合部の中立面
とのずれをシェル要素中立面のオフセットとして定義す
る（ステップＳ１９）。これにより図３に示すような有
限要素モデルが作成できる。図３において、２９はグリ
ップ部、３０はモデルに負荷した引張荷重である。この
モデルに拘束条件および例えば荷重などの境界条件を定
義（ステップＳ２０）し、有限要素解析を行なう（ステ
ップＳ２１）。有限要素解析は、例えばＭＳＣ／ＮＡＳ
ＴＲＡＮやＡＤＩＮＡ、ＣＯＳＭＯＳ、ＡＮＳＹＳなど
の汎用構造解析プログラムが利用できる。解析結果とし
て、例えば要素応力や節点変位などをＰｒｅ／Ｐｏｓｔ
プロセッサーで読み込み（ステップＳ２２）、例えば応
力分布図や変形図の表示により解析結果の可視化を行な
う（ステップＳ２３）。FIG. 2 shows a flowchart of the three-dimensional CAD / CAE coupling system according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, an example of application to a single wrap adhesive joint as shown in FIG. 22 will be described. In step S12, the object is designed by three-dimensional CAD, and an intermediate file such as IGES or DXF is output (step S13).
When the intermediate file is read into the re / Post processor (step S14), shape data defined by points and curves can be transferred as shown in FIG. The position of the neutral plane is determined by applying the above-described laminated beam theory to the joints in the master model obtained in this manner (step S15). For example, a plate thickness of 3.2
mm steel plate (elastic modulus 21000 kgf / mm 2 ) and 1.6 mm thick aluminum plate (elastic modulus 7000 kgf / mm 2 ).
mm 2 ) with a 0.2 mm thick adhesive (elastic modulus 103 kgf)
/ Mm 2 ), the position of the neutral plane is 1.97 mm from equation (1). If the image is extracted by the circular drawing method, the distance becomes 2.5 mm, and an error occurs. A laminated shell element having the equivalent rigidity of the laminated plate at the extracted position is determined for the joint, and a neutral surface is determined for the non-joined part by the same method as before, and the material constant of the adherend is determined. (Steps S16, S17, S1 respectively)
8). Further, a deviation between the neutral plane of the adherends A and B and the neutral plane of the joint is defined as an offset of the shell element neutral plane (step S19). Thus, a finite element model as shown in FIG. 3 can be created. In FIG. 3, 29 is a grip portion, and 30 is a tensile load applied to the model. A constraint condition and a boundary condition such as a load are defined for this model (step S20), and a finite element analysis is performed (step S21). Finite element analysis, for example, MSC / NAS
General-purpose structural analysis programs such as TRAN, ADINA, COSMOS, and ANSYS can be used. As an analysis result, for example, the element stress, the nodal displacement, etc.
The result is read by the processor (step S22), and the analysis result is visualized by, for example, displaying a stress distribution diagram or a deformation diagram (step S23).
【００２４】図４に、シングルラップ接着継手の端部を
拘束し、他端に引張荷重を負荷した際の、変形状態解析
結果を示す。接合されていることにより上下被着体の中
立面のずれが生じ、その結果曲げモーメントによる曲げ
変形が生じていることをシェル要素単層で解析できてい
る。接合部においては、要素歪から歪−応力変換を用い
て各層面内の応力を求めることができるため、接着層面
内のみの応力分布図の作成も可能である（図５）。FIG. 4 shows an analysis result of the deformation state when the end of the single wrap adhesive joint is restrained and a tensile load is applied to the other end. It can be analyzed with a single layer of the shell element that the neutral surface of the upper and lower adherends is displaced due to the joining, and as a result, bending deformation due to the bending moment occurs. At the joint, since the stress in each layer surface can be obtained from the element strain by using the strain-stress conversion, a stress distribution diagram only in the adhesive layer surface can be created (FIG. 5).
【００２５】図６、図７は本実施の形態に係わる積層シ
ェル要素モデルによる解析結果と従来の立体要素モデル
による解析結果とを比較した図である。図６に示すよう
に、変形量を従来の立体要素モデル解析結果と比較して
もほぼ同様の結果が得られている。一方、図７に示すよ
うに、計算時間は、立体要素モデルに対し、約１／２０
０の短縮が可能である。この計算量の削減により、複雑
三次元形状を呈する実機形状での接着構造体の有限要素
解析が可能となる。FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams comparing the analysis result by the laminated shell element model according to the present embodiment with the analysis result by the conventional three-dimensional element model. As shown in FIG. 6, almost the same results are obtained when the deformation amount is compared with the conventional three-dimensional element model analysis result. On the other hand, as shown in FIG. 7, the calculation time is about 1/20 that of the three-dimensional element model.
0 can be shortened. This reduction in the amount of calculation enables a finite element analysis of the bonded structure in an actual machine shape exhibiting a complicated three-dimensional shape.
【００２６】なお、本実施の形態において、被着体１
１、１３は金属材料を積層したものを対象としたが、例
えば一方向カーボン繊維やガラス繊維、アラミド繊維な
どで強化されたプラスチック積層板の場合でも適用可能
である。In the present embodiment, the adherend 1
Although the targets 1 and 13 are formed by laminating metal materials, the present invention can be applied to, for example, a plastic laminate reinforced with one-way carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, or the like.
【００２７】実施の形態２．図８は本発明の実施の形態
２による３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムのフローチ
ャートである。本実施の形態では、ステップＳ１２にお
いて対象物を３次元ＣＡＤで設計した後、構成部材の接
合部に対し、前述の積層梁理論を適用して中立面を抽出
する（ステップＳ１５）。即ち、図２２（ａ）に示すよ
うなシングルラップ接着継手の場合、図２２（ｂ）に示
される３次元ＣＡＤデータの接合部に対して、積層梁理
論を適用して中立面を抽出する。その後、接合部の中立
面抽出位置を含む３次元ＣＡＤデータを、ＩＧＥＳ、Ｄ
ＸＦなどの中間ファイル形式で出力し（ステップＳ１
３）、Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーへ中間ファイルを
読み込む（ステップＳ１４）と、ポイントおよびカーブ
で定義した形状データを受け渡すことができる。上記接
合部の中立面抽出位置は、正しい位置で定義されたポイ
ントおよびカーブとしてＰｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサー
上にとりこまれる。このようにして得られたマスターモ
デルに対し、接合部には、前述の中立面抽出位置に積層
板としての等価剛性を有した積層シェル要素を、非接合
部には、被着体の材料定数を有したシェル要素を生成さ
せる（それぞれステップＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１８）。さ
らに、被着体Ａ、Ｂの中立面と接合部の中立面とのずれ
をシェル要素中立面のオフセットとして定義する（ステ
ップＳ１９）。これにより実施の形態１と同様の有限要
素モデルが作成できる。このモデルに実施の形態１と同
様、拘束条件および例えば荷重などの境界条件を定義
（ステップＳ２０）し、有限要素解析を行なう（ステッ
プＳ２１〜Ｓ２３）。Embodiment 2 FIG. FIG. 8 is a flowchart of the three-dimensional CAD / CAE coupling system according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, after designing the object by three-dimensional CAD in step S12, the above-described laminated beam theory is applied to the joint of the constituent members to extract the neutral plane (step S15). That is, in the case of a single-wrap adhesive joint as shown in FIG. 22A, a neutral plane is extracted by applying the laminated beam theory to the joint of the three-dimensional CAD data shown in FIG. . After that, the three-dimensional CAD data including the neutral plane extraction position of the joint is transferred to IGES, D
Output in an intermediate file format such as XF (Step S1
3) When the intermediate file is read into the Pre / Post processor (step S14), shape data defined by points and curves can be transferred. The neutral plane extraction locations of the junction are captured on the Pre / Post processor as points and curves defined at the correct locations. With respect to the master model obtained in this way, a laminated shell element having an equivalent rigidity as a laminated plate at the above-described neutral plane extraction position is provided at the joint portion, and a material of the adherend is provided at the non-joined portion. A shell element having a constant is generated (steps S16, S17, S18, respectively). Further, a deviation between the neutral plane of the adherends A and B and the neutral plane of the joint is defined as an offset of the shell element neutral plane (step S19). Thereby, a finite element model similar to that of the first embodiment can be created. Similar to the first embodiment, constraint conditions and boundary conditions such as loads are defined for this model (step S20), and finite element analysis is performed (steps S21 to S23).
【００２８】本実施の形態２による解析結果は、実施の
形態１と同様、従来の立体要素モデル解析結果とほぼ同
様の結果となり、計算時間も著しく短縮する。The analysis result according to the second embodiment is substantially the same as the conventional three-dimensional element model analysis result, as in the first embodiment, and the calculation time is significantly reduced.
【００２９】実施の形態３．本実施の形態では、上記実
施の形態１または２のシステムを用いて、ハット型補強
を接着した構造パネルの解析事例を示す。図９はハット
型補強を接着した構造パネルの３次元ＣＡＤによる設計
においてその形状を示した図であり、ハット型補強と構
造パネル間が接着接合されている。図９では対称性を利
用して１／２に分割している。図において、３１は接着
接合部、３２は構造パネル、３３はハット型補強、３４
はＬ字型補強である。図１０はハット型補強を接着した
構造パネルの解析において接着部を示した図であり、接
着部には積層シェル要素を生成させ、その他は、パネル
材の機械的特性を有したシェル要素を生成させる。図１
１は生成した有限要素モデルである。Embodiment 3 In the present embodiment, an analysis example of a structural panel to which a hat-shaped reinforcement is adhered using the system of Embodiment 1 or 2 will be described. FIG. 9 is a view showing the shape of a structural panel to which hat-shaped reinforcement is bonded in a three-dimensional CAD design. The hat-shaped reinforcement and the structural panel are bonded to each other. In FIG. 9, the data is divided into し て using symmetry. In the figure, 31 is an adhesive joint, 32 is a structural panel, 33 is a hat-shaped reinforcement, 34
Is L-shaped reinforcement. FIG. 10 is a view showing a bonded portion in an analysis of a structural panel to which a hat-shaped reinforcement is bonded. In the bonded portion, a laminated shell element is generated, and in other cases, a shell element having mechanical properties of the panel material is generated. Let it. FIG.
1 is a generated finite element model.
【００３０】本モデルにより、接着接合された構造パネ
ルの剛性や接合部の強度評価など、仮想試作が正確かつ
迅速に実施できるとともに低コストで実施できる。According to the present model, virtual prototypes such as evaluation of the rigidity of the bonded structural panel and the strength of the joint can be performed accurately and quickly, and at low cost.
【００３１】なお、本実施の形態において、構造パネル
が、例えば一方向カーボン繊維やガラス繊維、アラミド
繊維などで強化されたプラスチック積層板の場合でも適
用可能である。In this embodiment, the present invention can be applied to a case where the structural panel is a plastic laminate reinforced with, for example, unidirectional carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, or the like.
【００３２】実施の形態４．本実施の形態では、上記実
施の形態１のシステムを用いて、接着接合を適用して組
み立てられた制御盤への適用事例を示す。３次元ＣＡＤ
で設計された制御盤の各部品を、ＩＧＥＳ形式の中間フ
ァイルを通して、例えばＦＥＭＡＰ（ＥＳＰ社）などの
Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーで読み込んだ状態を図１
２および図１３に示す。図１４は底板と側板の接合部を
示す。これら３次元形状データをマスターモデルとして
作成した有限要素モデルを図１５（ａ）に示す。図１５
（ｂ）は図１５（ａ）において、接合部（積層シェル要
素）と非接合部（シェル要素）の領域を色分けで示した
図であるり、３５は積層シェル要素領域、３６は非接合
部領域である。図１６は本発明によるシステムを用いて
制御盤の変形解析を行った解析結果を示した図であり、
３７は変形前、３８は変形後の状態を示す。複雑３次元
形状である接着構造体をシェル要素単層でモデル化でき
ていることがわかる。Embodiment 4 FIG. In the present embodiment, an example of application to a control panel assembled by applying adhesive bonding using the system of the first embodiment will be described. 3D CAD
FIG. 1 shows a state in which each part of the control panel designed in the above is read by a Pre / Post processor such as FEMAP (ESP) through an intermediate file in the IGES format.
2 and FIG. FIG. 14 shows a joint between the bottom plate and the side plate. A finite element model created using these three-dimensional shape data as a master model is shown in FIG. FIG.
FIG. 15B is a diagram in which the region of the joint portion (laminated shell element) and the region of the non-joined portion (shell element) in FIG. 15A are color-coded, 35 is a laminated shell element region, and 36 is a non-joined portion. Area. FIG. 16 is a diagram showing an analysis result obtained by performing a deformation analysis of a control panel using the system according to the present invention.
37 indicates a state before deformation and 38 indicates a state after deformation. It can be seen that the bonded structure having a complicated three-dimensional shape can be modeled with a single layer of the shell element.
【００３３】本モデルにより、接着接合された制御盤の
剛性や接合部の強度評価など、仮想試作が正確かつ迅速
に実施できるとともに低コストで実施できる。According to the present model, virtual trial production such as evaluation of the rigidity of a control panel bonded and bonded and the strength of a bonded portion can be performed accurately and quickly, and at a low cost.
【００３４】なお、本実施の形態において、制御盤の各
部品が、例えば一方向カーボン繊維やガラス繊維、アラ
ミド繊維などで強化されたプラスチック積層板で構成さ
れる場合でも適用可能である。The present embodiment can be applied to a case where each component of the control panel is formed of a plastic laminate reinforced with, for example, unidirectional carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, or the like.
【００３５】[0035]
【発明の効果】この発明の第１の構成による３次元ＣＡ
Ｄ／ＣＡＥ連成システムによれば、３次元形状物の３次
元ＣＡＤデータを、中間ファイル形式で出力する手段、
上記中間ファイルをＰｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサで読み
込む手段、上記Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサで自動生成
されたマスターモデルにおいて、接着層により積層され
た接合部における中立面を積層梁理論を用いて抽出する
手段、上記接合部の中立面抽出位置に積層シェル要素を
生成させる手段、および上記積層シェル要素を用いて有
限要素モデルを生成する手段を備えたので、３次元ＣＡ
Ｄデータから正確な積層シェル要素モデルが作成でき、
このモデルを用いて有限要素解析（応力解析、熱伝導解
析、熱応力解析、固有値解析、動解析など）を行うこと
により、コンピュータ上での仮想試作を正確かつ迅速に
行えるとともに、低コストで行うことができる。特に、
通常の立体要素モデルでは計算量の膨大化を招く複雑３
次元形状を示す実機等の接着構造体や積層板に対して
も、正確かつ迅速な有限要素解析が可能となる。The three-dimensional CA according to the first configuration of the present invention.
According to the D / CAE coupling system, means for outputting three-dimensional CAD data of a three-dimensional object in an intermediate file format,
A means for reading the intermediate file by a Pre / Post processor, a means for extracting a neutral surface of a joint portion laminated by an adhesive layer using a laminated beam theory in the master model automatically generated by the Pre / Post processor, Since a means for generating a laminated shell element at the neutral plane extraction position of the joint and a means for generating a finite element model using the laminated shell element are provided, the three-dimensional CA
Accurate laminated shell element model can be created from D data,
By performing finite element analysis (stress analysis, thermal conduction analysis, thermal stress analysis, eigenvalue analysis, dynamic analysis, etc.) using this model, virtual prototypes can be accurately and quickly performed on a computer, and at low cost. be able to. In particular,
A complex 3D model that would lead to an enormous amount of calculation with a normal 3D element model
Accurate and quick finite element analysis can be performed even on an adhesive structure such as a real machine or a laminated plate having a dimensional shape.
【００３６】この発明の第２の構成による３次元ＣＡＤ
／ＣＡＥ連成システムによれば、３次元形状物の３次元
ＣＡＤデータより、接着層により積層された接合部にお
ける中立面を積層梁理論を用いて抽出する手段、上記中
立面抽出位置を含む３次元ＣＡＤデータを中間ファイル
形式で出力する手段、上記中間ファイルをＰｒｅ／Ｐｏ
ｓｔプロセッサで読み込む手段、上記Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔ
プロセッサで自動生成されたマスターモデルにおいて、
上記接合部の中立面抽出位置に積層シェル要素を生成さ
せる手段、および上記積層シェル要素を用いて有限要素
モデルを生成する手段を備えたので、第１の構成による
３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システムと同様の効果があ
る。Three-dimensional CAD according to the second configuration of the present invention
According to the / CAE coupling system, a means for extracting the neutral plane at the joint portion laminated by the adhesive layer from the three-dimensional CAD data of the three-dimensional object using the laminated beam theory, Means for outputting three-dimensional CAD data including intermediate files in an intermediate file format;
means for reading by the st processor, Pre / Post
In the master model automatically generated by the processor,
Since a means for generating a laminated shell element at the neutral plane extraction position of the joint and a means for generating a finite element model using the laminated shell element are provided, the three-dimensional CAD / CAE coupling according to the first configuration is provided. It has the same effect as the system.
【００３７】この発明の第３の構成による３次元ＣＡＤ
／ＣＡＥ連成システムによれば、第１または第２の構成
において、接合部の中立面抽出位置に積層シェル要素を
生成させるとともに、非接合部の中立面抽出位置にシェ
ル要素を生成させる手段、および上記接合部と上記非接
合部の中立面のずれを該当するシェル要素に対して定義
し、有限要素モデルを生成する手段を備えたので、接合
部と非接合部とで構成される複雑な３次元形状物に対し
ても、正確かつ迅速な有限要素解析が可能となる。Three-dimensional CAD according to the third configuration of the present invention
According to the / CAE coupling system, in the first or second configuration, the laminated shell element is generated at the neutral plane extracting position of the joint, and the shell element is generated at the neutral plane extracting position of the non-joining section. Means, and a means for defining a shift of the neutral surface of the joint and the non-joint with respect to the corresponding shell element, and a means for generating a finite element model, comprising a joint and a non-joint It is possible to perform accurate and quick finite element analysis even for complex three-dimensional objects.
【００３８】この発明の第４の構成による３次元ＣＡＤ
／ＣＡＥ連成システムによれば、第１ないし第３のいず
れかの構成において、生成した有限要素モデルを用いて
有限要素解析を行う手段を備えたので、正確かつ迅速な
有限要素解析が可能となる。Three-dimensional CAD according to the fourth configuration of the present invention
According to the / CAE coupling system, in any one of the first to third configurations, a means for performing a finite element analysis using the generated finite element model is provided, so that accurate and quick finite element analysis can be performed. Become.
【００３９】この発明の第５の構成による３次元ＣＡＤ
／ＣＡＥ連成システムによれば、３次元形状物が、繊維
強化プラスチックよりなる積層構造を有する構造体であ
るので、上記構造体において正確かつ迅速な有限要素解
析が可能となる。Three-dimensional CAD according to the fifth configuration of the present invention
According to the / CAE coupling system, since the three-dimensional object is a structure having a laminated structure made of fiber reinforced plastic, accurate and rapid finite element analysis can be performed on the structure.
【図１】 本発明の実施の形態１に係わる積層梁理論に
おける中立面を説明する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a neutral plane in a laminated beam theory according to Embodiment 1 of the present invention.
【図２】 本発明の実施の形態１による３次元ＣＡＤ／
ＣＡＥ連成システムにおけるフローチャートを示す図で
ある。FIG. 2 shows three-dimensional CAD /
It is a figure showing the flow chart in a CAE coupling system.
【図３】 本発明の実施の形態１による３次元ＣＡＤ／
ＣＡＥ連成システムにより作成した有限要素モデルを示
す図である。FIG. 3 shows a three-dimensional CAD /
It is a figure showing the finite element model created by the CAE coupling system.
【図４】 本発明の実施の形態１による３次元ＣＡＤ／
ＣＡＥ連成システムにおける変形状態の解析結果を示す
図である。FIG. 4 shows a three-dimensional CAD / image according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure showing the analysis result of the deformation state in the CAE coupling system.
【図５】 本発明の実施の形態１による３次元ＣＡＤ／
ＣＡＥ連成システムにおける変形状態の解析結果を示す
図であり、接着層面内の最大主応力分布を示す図であ
る。FIG. 5 shows a three-dimensional CAD / image according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the analysis result of the deformation state in a CAE coupling system, and is a figure which shows the maximum principal stress distribution in the adhesive layer surface.
【図６】 本発明の実施の形態１に係わる積層シェル要
素モデルによる解析結果と従来の立体要素モデルによる
解析結果とを比較した図である。FIG. 6 is a diagram comparing the analysis result by the laminated shell element model according to the first embodiment of the present invention with the analysis result by the conventional three-dimensional element model.
【図７】 本発明の実施の形態１に係わる積層シェル要
素モデルによる解析時間と従来の立体要素モデルによる
解析時間とを比較した図である。FIG. 7 is a diagram comparing the analysis time by the laminated shell element model according to the first embodiment of the present invention with the analysis time by the conventional three-dimensional element model.
【図８】 本発明の実施の形態２による３次元ＣＡＤ／
ＣＡＥ連成システムにおけるフローチャートを示す図で
ある。FIG. 8 shows a three-dimensional CAD /
It is a figure showing the flow chart in a CAE coupling system.
【図９】 本発明の実施の形態３に係わるハット型補強
を接着した構造パネルの３次元ＣＡＤによる設計におい
てその形状を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a shape of a structural panel to which a hat-shaped reinforcement according to Embodiment 3 of the present invention is adhered in a three-dimensional CAD design.
【図１０】 本発明の実施の形態３に係わるハット型補
強を接着した構造パネルの解析において接着部を示す図
である。FIG. 10 is a view showing a bonded portion in an analysis of a structural panel to which hat-shaped reinforcement according to Embodiment 3 of the present invention is bonded.
【図１１】 本発明の実施の形態３に係わるハット型補
強を接着した構造パネルの有限要素モデルを示す図であ
る。FIG. 11 is a view showing a finite element model of a structural panel to which hat-shaped reinforcement according to Embodiment 3 of the present invention is bonded.
【図１２】 本発明の実施の形態４に係わる接着接合を
適用した制御盤の３次元ＣＡＤ設計データのうち、底板
のデータを中間ファイルで出力し、Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプ
ロセッサーで読み込んだ状態を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a state in which data of a bottom plate is output as an intermediate file from among three-dimensional CAD design data of a control panel to which an adhesive bonding according to a fourth embodiment of the present invention is applied, and is read by a Pre / Post processor. It is.
【図１３】 本発明の実施の形態４に係わる接着接合を
適用した制御盤の３次元ＣＡＤ設計データのうち、底板
および側板のデータを中間ファイルで出力し、Ｐｒｅ／
Ｐｏｓｔプロセッサーで読み込んだ状態を示す図であ
る。FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which data of a bottom plate and a side plate among three-dimensional CAD design data of a control panel to which adhesive bonding according to a fourth embodiment of the present invention is applied is output as an intermediate file;
It is a figure showing the state where it read with a Post processor.
【図１４】 本発明の実施の形態４に係わる接着接合を
適用した制御盤の３次元ＣＡＤ設計データのうち、底板
および側板のデータを中間ファイルで出力し、Ｐｒｅ／
Ｐｏｓｔプロセッサーで読み込んだ状態において、接合
部を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of outputting three-dimensional CAD design data of a bottom panel and a side panel of a control panel to which adhesive bonding according to a fourth embodiment of the present invention is applied as an intermediate file.
It is a figure which shows a junction part in the state read by the Post processor.
【図１５】 本発明の実施の形態４に係わる接着接合を
適用した制御盤の有限要素モデルを示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a finite element model of a control panel to which adhesive bonding according to Embodiment 4 of the present invention is applied.
【図１６】 本発明の実施の形態４に係わる制御盤の変
形解析の結果を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a result of a deformation analysis of the control panel according to the fourth embodiment of the present invention.
【図１７】 Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーにおけるモ
デル化の流れを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a flow of modeling in a Pre / Post processor.
【図１８】 ３次元ＣＡＤの出力である中間ファイルを
Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーで読み込んだ状態を示す
図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a state in which an intermediate file that is an output of a three-dimensional CAD is read by a Pre / Post processor.
【図１９】 Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーで読み込ま
れた３次元形状データに基づいて生成された有限要素を
示す図である。FIG. 19 is a diagram showing finite elements generated based on three-dimensional shape data read by a Pre / Post processor.
【図２０】 円描写法による中立面の抽出を説明する図
である。FIG. 20 is a diagram illustrating extraction of a neutral plane by a circle drawing method.
【図２１】 ３次元薄板構造物の中立面を円描写法によ
り抽出した事例を示す図である。FIG. 21 is a diagram illustrating an example in which a neutral plane of a three-dimensional thin plate structure is extracted by a circular drawing method.
【図２２】 薄板構造物において接着層により積層され
た接着接合部を含む構造体において、接着層が図面化さ
れていない３次元ＣＡＤによる設計とＰｒｅ／Ｐｏｓｔ
プロセッサーへ読み込んだ状態を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a structure including three-dimensional CAD, in which an adhesive layer is not drawn, and Pre / Post in a structure including an adhesive joint laminated by an adhesive layer in a thin plate structure.
FIG. 11 is a diagram illustrating a state where the data is read into a processor.
【図２３】 Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーに読み込ま
れた３次元形状データに対して円描写法により抽出した
中立面上にシェル要素を生成させた図である。FIG. 23 is a diagram in which shell elements are generated on a neutral plane extracted by a circular drawing method for three-dimensional shape data read into a Pre / Post processor.
【図２４】 薄板構造物において接着層により積層され
た接着接合部を含む構造体において、接着層が図面化さ
れている３次元ＣＡＤによる設計とＰｒｅ／Ｐｏｓｔプ
ロセッサーへ読み込んだ状態を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a state in which the adhesive layer is designed by drawing three-dimensional CAD and read into a Pre / Post processor in a structure including an adhesive joint laminated by an adhesive layer in a thin plate structure. .
【図２５】 Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサーに読み込ま
れた３次元形状データ中に立体要素を生成させて作成し
た有限要素モデル、および変形状態解析結果を示す図で
ある。FIG. 25 is a diagram illustrating a finite element model created by generating a three-dimensional element in the three-dimensional shape data read into the Pre / Post processor, and a deformation state analysis result.
【図２６】 薄板構造物において接着層により積層され
た接着接合部を含む構造体において、接着層が図面化さ
れている３次元ＣＡＤによる出力ファイルをＰｒｅ／Ｐ
ｏｓｔプロセッサーへ読み込み、円描写法により、被着
体および接着層の中立面を抽出し、それぞれにシェル要
素を生成させた図である。FIG. 26 is a diagram illustrating an output file by a three-dimensional CAD in which a bonding layer is drawn in a structure including a bonding portion laminated by an bonding layer in a thin plate structure;
FIG. 4 is a diagram in which a neutral element is extracted from an adherend and an adhesive layer by a circular drawing method, and shell elements are generated for each of them by reading into an ost processor.
【図２７】 円描写法により得られる中立面の位置と接
合部の真の中立面とのずれを示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a deviation between the position of the neutral plane obtained by the circular depiction method and the true neutral plane of the joint.
１ カーブ、２ 点、３ Ｓｕｒｆａｃｅ、４ （有
限）要素、５ 節点（ノード）、６ 四面体立体要素、
７ 断面、８ 中立軸、９ マスターモデル、１０ 円
描写法により抽出した中立面、１１ 被着体Ａ、１２
接着層、１３ 被着体Ｂ、１４ ３次元ＣＡＤデータか
ら読み取ったカーブ、１５ ３次元ＣＡＤデータから読
み取ったポイント、１６ 被着体Ａの中立面上に生成し
たシェル要素（平面応力要素）、１７ 被着体Ｂの中立
面上に生成したシェル要素（平面応力要素）、１８ ３
次元ＣＡＤから読み込まれた接着層、１９ Ｖｏｌｕｍ
ｅ内に生成した立体要素、２０ モデルに負荷した引張
荷重、２１ 接着層の中立面上に生成したシェル要素
（平面応力要素）、２２ 積層部の中立面上に生成され
た被着体Ａ側非接合部のシェル要素（平面応力要素）、
２３ 積層部の中立面上に生成された被着体Ｂ側非接合
部のシェル要素（平面応力要素）、２４ 接合部の真の
中立面、２５ 円描写法で抽出された面上に生成された
積層シェル要素、２６ 節点間の剛体リンク、２７ａ
１層目の積層、２７ｂ ２層目の積層、２７ｃ ｎ層目
の積層、２８ 積層板の中立面、２９ グリップ部、３
０ モデルに負荷した引張荷重、３１ 接着接合部、３
２ 構造パネル、３３ ハット型補強、３４ Ｌ字型補
強、３５ 積層シェル要素領域、３６ 非接合部領域、
３７変形前、３８ 変形後。1 curve, 2 points, 3 Surface, 4 (finite) elements, 5 nodes (nodes), 6 tetrahedral solid elements,
7 cross section, 8 neutral axis, 9 master model, 10 neutral plane extracted by the circular depiction method, 11 adherend A, 12
Adhesive layer, 13 adherend B, 14 curve read from 3D CAD data, 15 points read from 3D CAD data, 16 shell element (plane stress element) generated on neutral surface of adherend A, 17 shell element (plane stress element) generated on the neutral surface of adherend B, 183
Adhesive layer read from dimensional CAD, 19 Volume
e, three-dimensional element generated in e, 20 tensile load applied to model, 21 shell element (plane stress element) generated on neutral surface of adhesive layer, 22 adherend generated on neutral surface of laminated portion Shell element (plane stress element) of A side non-joined part,
23 shell element (plane stress element) of the non-bonded part on the adherend B side generated on the neutral plane of the laminated part, 24 true neutral plane of the bonded part, 25 on the plane extracted by the circle depiction method Generated laminated shell element, 26 rigid links between nodes, 27a
1st layer stack, 27b 2nd layer stack, 27c nth layer stack, 28 neutral plane of laminate, 29 grip, 3
0 Tensile load applied to the model, 31 adhesive joints, 3
2 structural panel, 33 hat-shaped reinforcement, 34 L-shaped reinforcement, 35 laminated shell element area, 36 non-joined area,
37 before deformation, 38 after deformation.
Claims (5)
中間ファイル形式で出力する手段、上記中間ファイルを
Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサで読み込む手段、上記Ｐｒ
ｅ／Ｐｏｓｔプロセッサで自動生成された３次元形状デ
ータよりなるマスターモデルにおいて、接着層により積
層された接合部における中立面を積層梁理論を用いて抽
出する手段、上記接合部の中立面抽出位置に積層シェル
要素を生成させる手段、および上記積層シェル要素を用
いて有限要素モデルを生成する手段を備えたことを特徴
とする３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ連成システム。1. A three-dimensional CAD data of a three-dimensional object is
Means for outputting in an intermediate file format, means for reading the intermediate file by a Pre / Post processor,
Means for extracting a neutral surface at a joint portion laminated by an adhesive layer using a laminated beam theory in a master model composed of three-dimensional shape data automatically generated by an e / Post processor, extracting a neutral surface of the joint portion A coupled three-dimensional CAD / CAE system, comprising: means for generating a laminated shell element at a position; and means for generating a finite element model using the laminated shell element.
り、接着層により積層された接合部における中立面を積
層梁理論を用いて抽出する手段、上記中立面抽出位置を
含む３次元ＣＡＤデータを中間ファイル形式で出力する
手段、上記中間ファイルをＰｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサ
で読み込む手段、上記Ｐｒｅ／Ｐｏｓｔプロセッサで自
動生成されたマスターモデルにおいて、上記接合部の中
立面抽出位置に積層シェル要素を生成させる手段、およ
び上記積層シェル要素を用いて有限要素モデルを生成す
る手段を備えたことを特徴とする３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ
連成システム。2. A means for extracting a neutral surface at a joint portion laminated by an adhesive layer from three-dimensional CAD data of a three-dimensional object using a laminated beam theory, and a three-dimensional CAD including the neutral surface extracting position. Means for outputting data in the form of an intermediate file, means for reading the intermediate file with a Pre / Post processor, and a master model automatically generated by the Pre / Post processor. Generating means for generating a finite element model using the laminated shell element, and a three-dimensional CAD / CAE.
Coupling system.
素を生成させるとともに、非接合部の中立面抽出位置に
シェル要素を生成させる手段、および上記接合部と上記
非接合部の中立面のずれを該当するシェル要素に対して
定義し、有限要素モデルを生成する手段を備えたことを
特徴とする請求項１または２記載の３次元ＣＡＤ／ＣＡ
Ｅ連成システム。3. A means for generating a laminated shell element at a neutral surface extraction position of a joint portion and generating a shell element at a neutral surface extraction position of a non-joint portion, and means for generating a shell element at the neutral surface extraction position of the non-joint portion. 3. The three-dimensional CAD / CA according to claim 1, further comprising means for defining a deviation of the elevation surface with respect to a corresponding shell element and generating a finite element model.
E coupled system.
素解析を行う手段を備えたことを特徴とする請求項１な
いし３のいずれかに記載の３次元ＣＡＤ／ＣＡＥ連成シ
ステム。4. The three-dimensional CAD / CAE coupling system according to claim 1, further comprising means for performing a finite element analysis using the generated finite element model.
よりなる積層構造を有する構造体であることを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれかに記載の３次元ＣＡＤ／
ＣＡＥ連成システム。5. The three-dimensional CAD / compact according to claim 1, wherein the three-dimensional object is a structure having a laminated structure made of fiber reinforced plastic.
CAE coupling system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032589A JP2000231579A (en) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | Three-dimensional cad/cae link system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032589A JP2000231579A (en) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | Three-dimensional cad/cae link system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000231579A true JP2000231579A (en) | 2000-08-22 |
Family
ID=12363064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11032589A Pending JP2000231579A (en) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | Three-dimensional cad/cae link system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000231579A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004157724A (en) * | 2002-11-06 | 2004-06-03 | Canon Inc | Analytic model conversion method |
| WO2004109413A2 (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-16 | Daimlerchrysler Ag | Method for recognizing connectable surfaces |
| JP2006209629A (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Fujitsu Ltd | Structural analysis method using finite element method |
| US7996196B2 (en) | 2007-03-07 | 2011-08-09 | Fujitsu Limited | Structural analysis of a printed wiring substrate |
| CN110096772A (en) * | 2019-04-17 | 2019-08-06 | 大连理工大学 | A kind of shape position error feature database method for building up of Aviation space flight shell structure |
| CN112052514A (en) * | 2020-07-31 | 2020-12-08 | 东风延锋汽车饰件***有限公司 | Performance analysis method and system for automotive interior structure |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP11032589A patent/JP2000231579A/en active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004157724A (en) * | 2002-11-06 | 2004-06-03 | Canon Inc | Analytic model conversion method |
| WO2004109413A2 (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-16 | Daimlerchrysler Ag | Method for recognizing connectable surfaces |
| WO2004109413A3 (en) * | 2003-06-11 | 2005-06-16 | Daimler Chrysler Ag | Method for recognizing connectable surfaces |
| JP2006209629A (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Fujitsu Ltd | Structural analysis method using finite element method |
| US7730444B2 (en) | 2005-01-31 | 2010-06-01 | Fujitsu Limited | Structural analysis method employing finite element method |
| JP4597691B2 (en) * | 2005-01-31 | 2010-12-15 | 富士通株式会社 | Structural analysis method using finite element method |
| US7996196B2 (en) | 2007-03-07 | 2011-08-09 | Fujitsu Limited | Structural analysis of a printed wiring substrate |
| CN110096772A (en) * | 2019-04-17 | 2019-08-06 | 大连理工大学 | A kind of shape position error feature database method for building up of Aviation space flight shell structure |
| CN110096772B (en) * | 2019-04-17 | 2022-10-25 | 大连理工大学 | Method for establishing shape and position deviation feature library for aerospace thin shell structure |
| CN112052514A (en) * | 2020-07-31 | 2020-12-08 | 东风延锋汽车饰件***有限公司 | Performance analysis method and system for automotive interior structure |
| CN112052514B (en) * | 2020-07-31 | 2023-10-13 | 东风延锋汽车饰件***有限公司 | Performance analysis method and system for automotive interior structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7483818B2 (en) | Structural analysis program, a structural analysis method, a structural analysis apparatus, and a production process of a semiconductor integrated circuit | |
| CN107562976B (en) | Finite element modeling and analysis of crack propagation in multiple planes of a structure | |
| Bogdanovich et al. | Three-dimensional finite element analysis of double-lap composite adhesive bonded joint using submodeling approach | |
| Grover et al. | Analytical and finite element modeling of laminated composite and sandwich plates: An assessment of a new shear deformation theory for free vibration response | |
| Setoodeh et al. | Static, free vibration and buckling analysis of anisotropic thick laminated composite plates on distributed and point elastic supports using a 3-D layer-wise FEM | |
| Xiang et al. | Exact buckling and vibration solutions for stepped rectangular plates | |
| US20060080069A1 (en) | System for analyzing fastener loads | |
| JP6497426B1 (en) | Shape optimization analysis method and apparatus for laminated composite member | |
| JP5954301B2 (en) | CAE analysis method and CAE analysis apparatus | |
| Sønstabø et al. | Macroscopic modelling of flow-drill screw connections in thin-walled aluminium structures | |
| Castagnetti et al. | Standard finite element techniques for efficient stress analysis of adhesive joints | |
| JP2000231579A (en) | Three-dimensional cad/cae link system | |
| KR100945272B1 (en) | 3 dimensional computer modeling method for steel frame structure and computer readable recording medium storing program performing the method | |
| CN106295024B (en) | A kind of compound material bolt connection load distribution calculation method considering gap and frictional influence | |
| Stapleton et al. | Adaptive shape functions and internal mesh adaptation for modeling progressive failure in adhesively bonded joints | |
| JP6876640B2 (en) | Contact judgment device and contact judgment method for CAE analysis | |
| JP4179095B2 (en) | Interlaminar stress calculation method in laminated materials | |
| JP2008108242A (en) | Finite element analysis model generation method, generation device, program and recording medium | |
| US20170024491A1 (en) | Design and fabrication of composite material components | |
| Jaśkowiec et al. | Three-dimensional numerical modelling of multi-layered shell structures using two-dimensional plane mesh | |
| Topkaya et al. | Development of computational software for analysis of curved girders under construction loads | |
| Ranjbar et al. | Mixed‐mode delamination of layered structures modeled as Timoshenko beams with linked interpolation | |
| Yamakawa et al. | Quad-layer: layered quadrilateral meshing of narrow two-dimensional domains by bubble packing and chordal axis transformation | |
| Castagnetti et al. | Assessment of the Cohesive Contact method for the analysis of thin-walled bonded structures | |
| Engelstad et al. | Development of p-Version handbook solutions for analysis of composite bonded joints |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090803 Year of fee payment: 15 |