JP2003167927A - 要素分割装置、要素分割方法、要素分割プログラムおよび要素分割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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 解析精度を向上させるとともに、解析時間を
短縮すること。 【解決手段】 有限要素法を用いた構造解析に用いられ
る解析用要素データを作成する要素分割装置であって、
構造解析の対象とする形状モデルを入力する対象物形状
入力手段（Ｓ０１）と、入力された形状モデルを構成す
る形状要素のうち、要素品質の悪化する形状要素を簡略
化して解析用モデルを作成する解析用モデル作成手段
（Ｓ０５）と、解析用モデルを用いて解析用要素データ
を作成する自動要素分割手段（Ｓ０８）とを備える。要
素品質の悪化する形状要素が簡略化されるので、解析用
要素データの品質が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、要素分割装置、
要素分割方法、要素分割プログラムおよび要素分割プロ
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
し、特に、有限要素法による構造解析に用いられる解析
用要素データを作成する要素分割装置、要素分割方法、
要素分割プログラムおよび要素分割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。

【０００２】

【従来の技術】近年、偏微分方程式によって表わされる
工学的問題を解くために、有限要素解析に代表される数
値解析が計算機支援設計（ＣＡＤ）ツールとして広く使
用されている。この解析では、物体を有限な要素に分割
した有限要素分割モデルを使用する。特開平１０−９１
８１３号公報には、解析対象物の各種解析を行なう場合
の自動要素分割方法が記載されている。この自動要素分
割方法は、解析上重要となる領域（たとえば、応力の変
化が急激となる領域）の有限要素は小さく、解析上重要
とならない領域（たとえば、応力の変化が緩やかな領
域）の有限要素は大きくするための有限要素粗密付けを
行なう。このため、一旦、粗に要素分割しておき、解析
の結果得られる応力の値により粗密付けを行なって再
度、再要素分割を行ない、改めて計算をし直すものであ
る。この自動要素分割方法を用いると、解析精度の向上
と計算コスト削減の両立を図ることができる。この方法
は、アダプティブメッシュ解析と呼ばれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−９１８１３号公報に記載の技術は、微小の領域を
持つ形状要素の場合には粗に要素分割を行なうことがで
きないために、解析の重要性と無関係に微小な領域を持
つ形状付近において密に要素分割を行なわなければなら
ないという問題があった。

【０００４】また、粗密度関数の設定においては、自動
的に行なわれた粗密度関数による要素分割により、自動
設定された要素サイズが形状要素より大きい場合、要素
形状がいびつとなる。このため、単一要素内の最大辺と
最小辺の比が大きくなることによる計算誤差の増大を招
くといった問題がある。さらに、微小な領域を持つ形状
付近で要素数が増大するため、計算機の記憶領域を使い
果たして計算ができなくなったり、実効性のある時間内
に計算が終らないといった問題があった。

【０００５】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたもので、解析精度を向上させるとともに、解析
時間を短縮することが可能な要素分割装置、要素分割方
法、要素分割プログラムおよび要素分割プログラムを記
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めこの発明のある局面によれば、要素分割装置は、有限
要素法を用いた構造解析に用いられる解析用要素データ
を作成する要素分割装置であって、構造解析の対象とす
る形状モデルを入力する対象物形状入力手段と、入力さ
れた形状モデルを構成する形状要素のうち、要素品質の
悪化する形状要素を簡略化して解析用モデルを作成する
解析用モデル作成手段と、解析用モデルを用いて解析用
要素データを作成する自動要素分割手段とを備える。

【０００７】この発明に従えば、入力された形状モデル
を構成する形状要素のうち、要素品質が悪化する形状要
素が簡略化される。このため、解析用要素データの品質
が向上する。その結果、解析精度を向上させるととも
に、解析時間を短縮することが可能な要素分割装置を提
供することができる。

【０００８】好ましくは、解析用モデル作成手段は、形
状モデルから特徴となる形状要素を選択する形状要素選
択手段と、選択された形状要素が所定のサイズより小さ
いときに、形状要素を簡略化する簡略化手段とを含む。

【０００９】この発明に従えば、形状モデルから選択さ
れた特徴となる形状要素が所定のサイズより小さいとき
に、形状要素が簡略化される。所定のサイズより小さい
形状要素が簡略化されるので、不必要に小さな解析用要
素データや潰れた形状の解析要素データが作成されな
い。

【００１０】好ましくは、所定のサイズを入力するため
のサイズ指定手段と、サイズ指定手段によるサイズの入
力に応じて、解析用モデルを表示する表示手段とをさら
に備える。

【００１１】この発明に従えば、サイズが入力されると
解析モデルが表示されるので、所望の解析モデルを視覚
で認識しながらサイズを変更することが可能となる。

【００１２】この発明の他の局面によれば、要素分割方
法は、有限要素法を用いた構造解析に用いられる解析用
要素データを作成する要素分割方法であって、構造解析
の対象とする形状モデルを入力するステップと、入力さ
れた形状モデルを構成する形状要素のうち、要素品質の
悪化する形状要素を簡略化して解析用モデルを作成する
ステップと、解析用モデルを用いて解析用要素データを
作成するステップとを含む。

【００１３】この発明に従えば、入力された形状モデル
を構成する形状要素のうち、要素品質の悪化する形状要
素が簡略化される。このため、解析用要素データの品質
が向上する。その結果、解析精度を向上させるととも
に、解析時間を短縮することが可能な要素分割方法を提
供することができる。

【００１４】この発明のさらに他の局面によれば、要素
分割プログラムは、有限要素法を用いた構造解析に用い
られる解析用要素データをコンピュータに作成させる要
素分割プログラムであって、構造解析の対象とする形状
モデルの入力を受付けるステップと、入力された形状モ
デルを構成する形状要素のうち、要素品質の悪化する形
状要素を簡略化して解析用モデルを作成するステップ
と、解析用モデルを用いて解析用要素データを作成する
ステップとをコンピュータに実行させる。

【００１５】この発明に従えば、解析精度を向上させる
とともに、解析時間を短縮することが可能な要素分割プ
ログラムおよび要素分割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。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、図中同一符号は同一
または相当する部材を示し、重複する説明は繰返さな
い。

【００１７】図１は、本発明の実施の形態の１つにおけ
る要素分割装置の概略構成を示す図である。要素分割装
置１００は、コンピュータ等で構成される。図１を参照
して、要素分割装置１００は、要素分割装置１００の全
体を制御するための制御部１０１と、表示部１０２と、
入力部１０４と、記憶部１０３とを含む。

【００１８】制御部１０１は、中央演算装置（ＣＰＵ）
と、ＣＰＵで実行するプログラムを記憶するための読出
専用メモリ（ＲＯＭ）と、ＣＰＵでプログラムを実行す
る際に変数等を記憶するために作業エリアとして用いら
れるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とを含む。

【００１９】入力部１０４は、キーボードまたはマウス
等である。表示部１０２は、液晶表示装置または陰極線
管（ＣＲＴ）である。表示部１０２は、制御部１０１か
らの指示に基づき、所定の情報を表示する。記憶部１０
３は、磁気ディスク、光磁気ディスク等の記憶装置であ
る。

【００２０】要素分割装置１００は、外部記憶装置１０
５と接続される。外部記憶装置１０５は、記録媒体１０
６に記録されたプログラムやデータを読込み、制御部１
０１に送信する。制御部１０１では、外部記憶装置１０
５で読込まれたプログラムを実行することが可能であ
る。記録媒体１０６に要素分割プログラムが記録されて
いる場合には、記録媒体１０６に記録された要素分割プ
ログラムが外部記憶装置１０５で読取られ、制御部１０
１で実行されることになる。

【００２１】記録媒体１０６としては、磁気テープやカ
セットテープ等のテープ系、フロッピー（Ｒ）ディスク
やハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ／Ｍ
Ｏ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスク、ＩＣカード（メモリ
カードを含む）、光カード等のカード系、あるいは、マ
スクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲ
ＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラム
を担持する媒体であってもよい。また、要素分割装置１
００をインターネットを含む通信ネットワークと接続可
能とし、通信ネットワークからプログラムをダウンロー
ドするように流動的にプログラムを担持する媒体として
もよい。

【００２２】図２は、本実施の形態における要素分割装
置１００の機能の概略を示すブロック図である。図２を
参照して、要素分割装置１００は、対象物の形状を入力
するための対象物形状入力部１１３と、入力された対象
物の形状から解析用モデルを作成するための解析用モデ
ル作成部１１０と、解析用モデルを作成するためのしき
い値となる微小領域関数を設定するための微小領域関数
設定部１１５と、作成された解析用モデルを用いて要素
分割を行ない解析用要素データを作成する自動要素分割
部１１７とを含む。

【００２３】解析用モデル作成部１１０は、入力された
対象物の形状に基づいて、特徴のある形状要素を自動的
に選択するための形状要素自動選択部１１１と、選択さ
れた形状要素と微小領域関数設定部１１５で設定された
微小領域関数とを比較し、微小領域と判定された形状要
素を簡略化するための形状要素簡略化部１１２とを含
む。

【００２４】微小領域関数設定部１１５は、形状要素を
微小領域と判定するためのサイズを設定する。微小領域
と判定するためのサイズは、微小領域関数で表される。
微小領域関数は、たとえば、０〜０．５の間の係数とし
て表わされる。

【００２５】対象物形状入力部１１３は、対象物の形状
を入力する。対象物とは、構造解析の対象をいう。この
対象物の形状は、入力部１０４のキーボードまたはマウ
ス等の入力装置を用いて入力される。また、別途ＣＡＤ
ソフトウェアを用いて作成された形状データをそのまま
入力する構成としてもよい。

【００２６】形状要素自動選択部１１１は、対象物の形
状を形状要素に分割して、分割した形状要素を特徴ある
基本形状と比較して抽出する。対象物の形状を形状要素
に分割する方法には、多くの方法が知られているが、こ
こでは、次の方法を用いて分割する。なお、分割の方法
は、次に示す方法に限定されることなく、基本形状を用
いて対象物形状を形状要素に分割できれば、他の方法を
用いることができる。

【００２７】まず、基本形状を複数用意しておき、対象
物の形状から基本形状を減算していく方法である。減算
された基本形状が形状要素を構成する。分割の条件は、
形状要素の形状は基本形状を最大の大きさで含む形状と
する、および、分割後の形状要素の数が最小となること
である。

【００２８】基本形状は、直方体、円筒、三角錐、球等
の基本的な形状をいい、予め記憶部１０３に記憶されて
いる。したがって、形状要素の形状は、この基本形状の
いずれかに該当する。

【００２９】形状要素自動選択部１１１は、分割により
求められた形状要素を特徴ある基本形状と比較して、特
徴ある基本形状と同じ種類の形状要素を抽出する。抽出
された形状要素は、識別番号が付されて制御部１０１の
ＲＡＭに記憶される。ここでは、識別番号を、抽出され
た順に付される連続する整数とする。

【００３０】特徴ある基本形状とは、後述する自動要素
分割部１１７で行なわれる要素分割に影響する基本形状
をいう。

【００３１】なお、分割により求められた形状要素を特
徴ある基本形状と比較して、特徴ある基本形状と同じ種
類の形状要素を抽出するのに代えて、所定の属性の形状
要素を抽出するようにしてもよい。

【００３２】微小領域関数設定部１１５は、形状要素簡
略化部１１２で簡略化する形状要素を選択するためのサ
イズを設定する。

【００３３】形状要素簡略化部１１２は、形状要素自動
選択部１１１で選択された形状要素のうち、微小領域関
数設定部１１５で設定されたサイズに満たない形状要素
を微小領域として認識し、形状要素を簡略化する。簡略
化により解析用モデルが作成される。作成された解析用
モデルは、自動要素分割部１１７に送信される。

【００３４】簡略化は、たとえば、段差、突起などの第
１の属性の形状要素を削除する処理、または、穴、亀裂
などの空間を示す第２の属性の形状要素を埋める処理で
ある。

【００３５】自動要素分割部１１７は、形状要素簡略化
部１１２より受信した解析用モデルを要素分割して、解
析用要素分割データを生成する。解析用要素分割データ
は、記憶部１０３に記憶される。

【００３６】次に、微小領域関数設定部１１５の具体例
について説明する。図３は、微小領域関数設定部の具体
例の１つを示す図である。図３を参照して、微小領域関
数設定部１１５は、表示部１０２のディスプレイ１０２
Ａと、入力部１０４のマウス１０４Ａとで構成される。
ディスプレイ１０２Ａは、表示領域１４０と、スライド
バー１２０とが表示される。マウス１０４Ａは、ポイン
ティングデバイスであり、ディスプレイ１０２Ａ上の任
意の位置をポインタで指定することが可能である。操作
者がマウス１０４Ａを用いて、マーク１２１をスライド
バー１２０の左端の「小」の位置まで動かすと、微小領
域関数に「０」が設定される。また逆に、マーク１２１
をスライドバー１２０の右端の「大」の位置まで動かす
と、微小領域関数に「０．５」が設定される。マーク１
２１が、スライドバー１２０の右端または左端以外の中
間の位置にある場合には、マーク１２１のスライドバー
１２０中の位置と微小領域関数とがリニアに対応して
「微小領域関数＝位置情報」となる。また、リニアに対
応させるのではなく、「微小領域関数＝位置情報×位置
情報」とし、微小領域関数を位置情報の変化に応じて曲
線的に変化させるようにしてもよい。

【００３７】このようにして、微小領域関数設定部で設
定される微小領域関数が、形状要素簡略化部１１２で簡
略化する形状要素を決定するためのサイズを定義する。

【００３８】次に、対象物形状の分割処理の一例を示
す。図４は、対象物形状入力部１１３で入力される対象
物の形状の一例を示す図である。図５は、図４に示した
対象物形状１３０を分割する処理を説明するための図で
ある。ここでの分割処理は、記憶部１０３に予め記憶さ
れた直方体、円筒、三角錐、球等の基本形状と、同じ種
類の形状の形状要素を分割する。形状要素の分割は、分
割する形状要素の形状を基本形状を最大の大きさで含む
形状とし、分割後の形状要素の数が最小となることを条
件に行なう。また、対象物形状から基本形状を引算した
後の形状でも、引算する前の形状が存在したことを記憶
し続けておき、次に引算するときの分割線として利用さ
れる。

【００３９】図４および図５を参照して、対象物形状１
３０から、直方体の基本形状と同じ直方体の形状要素１
３１が分割される（図５（Ａ））。次に、直方体の形状
要素１３２が分割される（図５（Ｂ））。さらに、直方
体の形状要素１３３が分割される（図５（Ｃ））。この
ようにして、形状要素が順に分割され、最終的には図５
（Ｄ）に示すように、７つの形状要素１３１〜１３７に
分割される。

【００４０】形状要素１３７は凹部であり、属性が穴で
ある。形状要素１３６は、形状要素１３５と形状要素１
３７との間に位置し、その突出量が微小であるため段差
であると判断され、属性は直方体である。それらの他の
形状要素１３１〜１３５は、属性が直方体である。

【００４１】図６は、本実施の形態における要素分割装
置１００で実行される要素分割処理の流れを示すフロー
チャートである。図６を参照して、要素分割処理では、
まず、対象物の形状が対象物形状入力部１１３より入力
される（ステップＳ０１）。入力部１０４のキーボード
等の入力装置から入力するようにしてもよいし、別途Ｃ
ＡＤソフトウェアを用いて作成した形状データをそのま
ま入力するようにしてもよい。

【００４２】次のステップＳ０２では、入力された対象
物形状が形状要素に分割される。分割された形状要素
は、記憶部１０３に記憶される。

【００４３】次に、記憶部１０３に予め記憶されている
特徴となる基本形状と同じ種類の形状の形状要素を、記
憶部１０３に記憶されている形状要素の中から自動的に
選択する（ステップＳ０３）。

【００４４】そして、微小領域関数設定部１１５によ
り、微小領域関数の設定が行なわれる（ステップＳ０
４）。次のステップＳ０５では、ステップＳ０３で選択
された形状要素が、ステップＳ０４で設定された微小領
域関数と比較され、微小領域とされた形状要素を簡略化
する処理が行なわれる。簡略化処理は、たとえば、突起
または段差等の第１の属性の形状要素を削除し、穴、亀
裂等の空間を示す第２の属性の形状要素を埋めることに
より行なわれる。対象物形状に対して、形状要素の簡略
化処理が行なわれると、解析用モデルが作成される。

【００４５】ステップＳ０６では、作成された解析用モ
デルを、表示部１０２のディスプレイ１０２Ａの領域１
４０に表示する。これにより、スライドバー１２０のマ
ーク１２１を任意の位置に移動させるごとに、領域１４
０に形状要素の簡略化処理が行なわれた解析用モデルが
表示される。このため、操作者は、解析用モデルを見な
がら、微小領域関数を設定することが可能となる。

【００４６】次のステップＳ０７では、操作者が解析用
モデルを見て、微小領域関数が所望の値に設定されたか
否かが判断される。この判断は、操作者が、たとえばキ
ーボードのエンターキー等を押下することにより行なわ
れる。

【００４７】ステップＳ０７で、たとえばエンターキー
が押下されることにより入力されるＯＫを示す信号が入
力された場合には、ステップＳ０８に進み、そうでない
場合にはステップＳ０４に戻る。

【００４８】ステップＳ０８では、解析用モデルに対し
て、自動要素分割部１１７で要素の分割処理が行なわれ
る。要素分割処理が行なわれると、解析用モデルから解
析用要素データが生成され、記憶部１０３に記憶される
（ステップＳ０９）。

【００４９】図７は、本実施の形態における要素分割装
置１００で用いられる特徴ある形状要素の一例を示す図
である。図７（Ａ）は、第１の形状要素例を示し、図７
（Ｂ）は、第２の形状要素例を示す。図７（Ａ）を参照
して、第１の形状要素例は、直方体１５０が示されてい
る。図７（Ｂ）を参照して、第２の形状要素例として円
筒１５１が示されている。なお、特徴ある形状要素は、
要素分割に影響のある形状であれば、これらに限定され
ることはない。

【００５０】図８は、図６のステップＳ０３で実行され
る形状要素の選択処理の流れを示すフローチャートであ
る。図８を参照して、形状要素の選択処理では、まず、
変数ｉに「０」が代入される（ステップＳ１１）。変数
ｉは、対象物の形状分割処理により分割されることによ
り生成された形状要素を特定するための変数である。対
象物の分割処理により、対象物の形状が複数の形状要素
に分割され、それぞれ識別番号が付されて記憶部１０３
に記憶されていた。変数ｉは、この識別番号を特定する
ための変数である。

【００５１】次のステップＳ１２では、変数ｉが、解析
対象物の形状要素数を超えたか否かが判断される。解析
対象物の形状要素数とは、記憶部１０３に記憶された形
状要素の数をいう。すなわち、記憶部１０３に記憶され
た形状要素のすべてに対して以下のステップが実行され
たか否かが判断されることになる。変数ｉが解析対象物
の形状要素数を超えたと判断された場合には処理を終了
し、そうでない場合にはステップＳ１３に進む。

【００５２】ステップＳ１３では、形状要素の識別番号
がｉ番の形状要素が、第１の形状要素例と同じ種類の形
状か否かが判断される。同じ種類の形状と判断された場
合にはステップＳ１５へ進み、そうでない場合にはステ
ップＳ１４へ進む。

【００５３】第１の形状要素例は、直方体１５０であっ
た。したがって、ｉ番の形状要素が、直方体か否かが判
断される。直方体と判断された場合にはステップＳ１５
へ進み、そうでない場合にはステップＳ１４へ進む。

【００５４】次のステップＳ１４では、識別番号がｉ番
の形状要素が、第２の形状要素例と同じ種類の形状か否
かが判断される。同じ種類の形状と判断された場合には
ステップＳ１５へ進み、そうでない場合にはステップＳ
１６へ進む。第２の形状要素例は、円筒１５１であっ
た。したがって、識別番号がｉ番の形状要素が円筒の場
合にはステップＳ１５へ進み、そうでない場合にはステ
ップＳ１６へ進む。

【００５５】ステップＳ１５では、識別番号がｉ番の形
状要素を、記憶部１０３に記憶する。ステップＳ１４で
記憶する際に、選択された形状要素に対して、新たな識
別番号が登録された順に付される。

【００５６】ステップＳ１６では、変数ｉに「１」を加
算する。そして、ステップＳ１２へ進む。

【００５７】形状要素の選択処理においては、対象物の
形状を分割して得られた形状要素のすべてに対して、記
憶部１０３に記憶された特徴ある形状要素、ここでは第
１の形状要素例および第２の形状要素例と同じ種類の形
状か否かが判断される。特徴ある形状要素と同じ種類に
形状要素が、記憶部１０３に新たに登録される。

【００５８】図４に示した対象物の形状に対して、図５
に示した対象物の形状要素が分割された場合には、すべ
ての形状要素１３１〜１３７は、直方体であるため、第
１の形状要素例の直方体１５０と同じ種類の形状であ
る。したがって、すべての形状要素１３１〜１３７が選
択されて、記憶部１０３に記憶されることになる。

【００５９】図９は、図６のステップＳ０５で実行され
る形状要素の簡略化処理の流れを示すフローチャートで
ある。図９を参照して、まず、変数ｉに「０」が代入さ
れる（ステップＳ２１）。変数ｉは、形状要素の選択処
理で記憶部１０３に記憶された形状要素を特定するため
の変数である。形状要素の選択処理においては、特徴あ
る形状要素、すなわち第１の形状要素例および第２の形
状要素例と同じ種類の形状の形状要素に番号が付されて
記憶部１０３に記憶されていた。変数ｉは、この形状要
素に付された番号を示す。

【００６０】次のステップＳ２２では、変数ｉが、記憶
部１０３に登録された形状要素の総数を超えたか否かが
判断される。この処理は、形状要素の選択処理で選択さ
れた形状要素のすべてに対して以降の処理を実行するた
めである。変数ｉが形状要素の総数を超えたとされた場
合には処理を終了し、そうでない場合にはステップＳ２
３へ進む。

【００６１】ステップＳ２３では、記憶部１０３に登録
された変数ｉに該当する形状要素が記憶部１０３より呼
出される。そして、次のステップＳ２４で、微小領域関
数に設定されたサイズよりも、呼出された形状要素のサ
イズが大きいか否かが判断される。小さいとされた場合
にはステップＳ２５へ進み、そうでない場合にはステッ
プＳ２６へ進む。

【００６２】ステップＳ２４では、対象物形状入力部１
１３で入力された対象物形状の最大高さ、最大幅、最大
奥行および微小領域関数に設定された値に基づきしきい
値を計算する。このしきい値は、次式により求められ
る。

【００６３】 しきい値＝（最大高さ＋最大幅＋最大奥行）÷３×微小領域関数の値…（１） たとえば、対象物形状の最大高さを１０ｍｍ、最大幅を
４０ｍｍ、最大奥行を３０ｍｍとし、微小領域関数に設
定された値を、０．１とした場合、しきい値は、（１）
式より、（１０＋４０＋３０）÷３×０．１≒２．７
（ｍｍ）となる。

【００６４】そして、ステップＳ２４では、ｉ番の形状
要素の特徴寸法である板厚や直径が、２．７ｍｍよりも
小さければ、ステップＳ２５へ進み、そうでない場合に
はステップＳ２６へ進む。

【００６５】ステップＳ２５では、ｉ番の形状要素が簡
略化される。形状要素の簡略化は、形状要素の属性が突
起の属性の場合には、その形状要素を削除する処理を行
なう。また、形状要素の属性が穴の属性の場合には、空
間を埋める処理を行なう。

【００６６】ステップＳ２６では、変数ｉに「１」が加
算され、ステップＳ２２へ進む。図４に示した対象物の
形状に対して、図５に示した形状要素に分割された場
合、すべての形状要素１３１〜１３７が形状要素の選択
処理において選択され、記憶部１３１に記憶された。形
状要素の簡略化処理においては、記憶部１０３に記憶さ
れたすべての形状要素１３１〜１３７に対して、それぞ
れの形状要素の特徴寸法である板厚、幅または高さが、
２．７ｍｍよりも小さいか否かが判断され、小さいとさ
れた場合には簡略化処理が行なわれる。ここでは、形状
要素１３６が、板厚が２．７ｍｍよりも小さいものとす
ると、形状要素１３６の属性が突起であるため、形状要
素１３６が削除されることになる。

【００６７】そして、解析の対象となる対象物形状１３
０より形状要素１３６が削除された形状が、解析用モデ
ルとして記憶部１０３に記憶される。

【００６８】ステップＳ２６では、変数ｉに「１」が加
算され、ステップＳ２２へ戻る。図１０は、形状要素の
簡略化処理が行なわれた解析用モデルを要素分割した例
を示す図である。図１０を参照して、段差である微小形
状とされた形状要素１３６を削除することにより、正六
面体に近い形状の要素に分割されている。要素分割によ
り分割される要素は、正方形、正三角形、正六面体、正
四面体に近づけるように分割される。

【００６９】図１０を参照して、分割された要素が、正
方形に近い形状で分割されているので、単一要素内の最
大辺と最小辺との比が大きくなることによる計算誤差の
増大を防止することができる。また、微小な領域を持つ
形状付近で要素数が増大しないため、計算機の記憶領域
を使い果たしたりすることなく、実効性のある時間内に
構造解析を行なうことができる。

【００７０】図１１は、形状要素の簡略化処理を行なわ
ずに対象物の形状を要素分割した例を示す図である。図
１１を参照して、形状要素１３６が削除されていないた
め、段差である形状要素１３６の付近で、微小な段差を
分割するためにサイズの小さな要素に分割されている。
このため、不必要に小さな要素や形状の潰れた要素に分
割されるため、解析精度が低下するとともに、計算時間
が長くなってしまう。

【００７１】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て特許請求
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】

【図１】 本発明の実施の形態の１つにおける要素分割
装置の概略構成を示す図である。

【図２】 本実施の形態における要素分割装置の機能の
概略を示すブロック図である。

【図３】 微小領域関数設定部の具体例の１つを示す図
である。

【図４】 対象物形状入力部で入力される対象物の形状
の一例を示す図である。

【図５】 図４に示した対象物形状を分割する処理を説
明するための図である。

【図６】 本実施の形態における要素分割装置で実行さ
れる要素分割処理の流れを示すフローチャートである。

【図７】 本実施の形態における要素分割装置で用いら
れる特徴ある形状要素の一例を示す図である。

【図８】 図６のステップＳ０３で実行される形状要素
の選択処理の流れを示すフローチャートである。

【図９】 図６のステップＳ０５で実行される形状要素
の簡略化処理の流れを示すフローチャートである。

【図１０】 形状要素の簡略化処理が行なわれた解析用
モデルを要素分割した例を示す図である。

【図１１】 形状要素の簡略化処理を行なわずに対象物
の形状を要素分割した例を示す図である。

【符号の説明】

１００ 要素分割装置、１０１ 制御部、１０２ 表示
部、１０２Ａ ディスプレイ、１０３ 記憶部、１０４
Ａ マウス、１０４ 入力部、１０５ 外部記憶装置、
１０６ 記録媒体、１１０ 解析用モデル作成部、１１
１ 形状要素自動選択部、１１２ 形状要素簡略化部、
１１３ 対象物形状入力部、１１５ 微小領域関数設定
部、１１７ 自動要素分割部、１２０ スライドバー、
１２１マーク。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有限要素法を用いた構造解析に用いられ
   る解析用要素データを作成する要素分割装置であって、 構造解析の対象とする形状モデルを入力する対象物形状
   入力手段と、 入力された前記形状モデルを構成する形状要素のうち、
   要素品質の悪化する形状要素を簡略化して解析用モデル
   を作成する解析用モデル作成手段と、 前記解析用モデルを用いて解析用要素データを作成する
   自動要素分割手段とを備えた、要素分割装置。
2. 【請求項２】 前記解析用モデル作成手段は、前記形状
   モデルから特徴となる形状要素を選択する形状要素選択
   手段と、 選択された前記形状要素が所定のサイズより小さいとき
   に、前記形状要素を簡略化する簡略化手段とを含む、請
   求項１に記載の要素分割装置。
3. 【請求項３】 前記所定のサイズを入力するためのサイ
   ズ指定手段と、 前記サイズ指定手段によるサイズの入力に応じて、前記
   解析用モデルを表示する表示手段とをさらに備えた、請
   求項１に記載の要素分割装置。
4. 【請求項４】 有限要素法を用いた構造解析に用いられ
   る解析用要素データを作成する要素分割方法であって、 構造解析の対象とする形状モデルを入力するステップ
   と、 入力された前記形状モデルを構成する形状要素のうち、
   要素品質の悪化する形状要素を簡略化して解析用モデル
   を作成するステップと、 前記解析用モデルを用いて解析用要素データを作成する
   ステップとを含む、要素分割方法。
5. 【請求項５】 有限要素法を用いた構造解析に用いられ
   る解析用要素データをコンピュータに作成させる要素分
   割プログラムであって、 構造解析の対象とする形状モデルの入力を受付けるステ
   ップと、 入力された前記形状モデルを構成する形状要素のうち、
   要素品質の悪化する形状要素を簡略化して解析用モデル
   を作成するステップと、 前記解析用モデルを用いて解析用要素データを作成する
   ステップとをコンピュータに実行させる、要素分割プロ
   グラム。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の要素分割プログラムを
   記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。