JP2009042805A - 立体画像処理の隠線表示方法および隠線表示装置 - Google Patents
立体画像処理の隠線表示方法および隠線表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
ソリッド要素のベクトルデータおよびテンソルデータを外挿や内挿による平均化や錯覚による誤認識をせずに隠線表示方法および隠線表示装置を提供すること。
【解決手段】
複数のソリッド要素で構成する解析要素のベクトルデータまたはテンソルデータを隠線処理して結果表示する際に、ソリッド要素の各面にベクトルデータまたはテンソルデータを表示する。さらに好ましくは、ソリッド要素の各面にベクトルデータまたはテンソルデータを投影して、表示する。
【選択図】 図1
Description
一方、図4Bは、応力発生分布についてテンソル表示させた図の一例とその応力を低減させるための対策(肉厚を厚くする)の一例である。図4Bにおいて、37は平板、39は平板に発生する応力を低減させるための対策として設けられる補強部材(リブ)をそれぞれ示している。図4Bのように応力をベクトルやテンソルなどの向きを持った値として表示すれば、主応力方向に補強部材を取り付けるなど、より効果的な対策ができる。すなわち、詳細な評価を行う場合は、スカラーデータとして等高線表示するのではなく、ベクトルやテンソル表示(大きさと向き)で評価する方が効果的である。
その場合でも、材料物性をスカラーデータとして評価することもできるが、安全の観点から、機械的物性が弱い方向の材料強度を用いて評価せざるを得えない。その結果、安全率を過大にしてしまい、必要以上に肉厚を大きくする、または補強部材を加えるなど、コスト増大につながってしまう。従って、コスト低減のためには、材料物性の異方性を考慮した解析を行い、異方性材料の方向ごとの強度と主応力の発生方向とを比較する検討の方が有効である。このような場合も、図3Aのような材料物性をスカラーデータによる等高線表示ではなく、図3Cや図3Dのようなベクトルやテンソル表示(大きさと方向)により図示したほうがわかりやすい。
v’=<v1,v2,v3>T−(a・v1+b・v2+c・v3)・<a,b,c>T
= v−nT・v・n ・・・(式1)
これらの投影処理について、図9Aを例に説明する。例えば、要素の面データについて、要素E1_1の場合、構成節点がN1、N2、N6、N5であるため、面内にある任意の独立なベクトルデータとして、N1からN2方向のベクトル<0、1、0>T、とN1からN5方向のベクトル<−1、0、1>Tから外積により法線ベクトルを<1、0、−1>Tと算出できる。なお、単位ベクトルに変換し、法線ベクトルは<0.71、0、0.71>Tとしてデータとして保存する。
V’=<0.21、0.96、0.21>T―(0.71×0.21+0×0.9+0.71×0.21)・<0.71、0、0.71>T=<0、0.96、0>T
・・・(式2)
すべての表要素について同様の処理を行う。表7に要素の面の法線ベクトルデータ、表8に投影した要素の面のベクトルデータを示す。
u’= v−nT・u・n
v’= v−nT・v・n
w’= v−nT・w・n ・・・(式3)
一例として、式4に対称テンソル行列の投影処理の例を示す。まず、対称テンソル行列から、3つの固有値、3つの直交する固有ベクトルを導出する。3つの固有ベクトルについて、それぞれベクトルで行った計算と同様な処理を行うことで、テンソルデータについても投影処理を行うことができる。
[実施例1]
図13Aにコネクタ形状(節点数424510、要素数377100)の解析モデルを示す。図13Aに示すコネクタについて、汎用射出成形解析ソフト3D TIMON(東レ株式会社の登録商標)を用いて、62を樹脂充填位置(ゲート)として、樹脂充填解析、繊維配向解析を実施し、繊維配向解析結果(各ソリッド要素のベクトルデータ)をソリッド要素のそれぞれの面に投影を行わず、それぞれ面の重心位置に間引き処理を行った上で表示させたところ、図13Bのようになった。その際、立体画像処理を行うために必要な画像処理時間は1.8秒であった。
[実施例2]
実施例1と同一の解析モデル、同一の繊維配向結果を、ソリッド要素のそれぞれ面への投影を行わずに、それぞれの面の重心位置についてフリーフェースのみについて、間引き処理を行った上で表示させたところ、実施例1と全く同様のベクトル図(図13B)になった。その際、立体画像処理を行うために必要な画像処理時間は1.1秒であった。
[実施例3]
実施例1と同一の解析モデル、同一の繊維配向結果を、ソリッド要素のそれぞれの面への投影を行って、それぞれの面の重心位置についてフリーフェースのみについて、間引き処理を行った上で表示させたところ、図13Cのようになった。その際、立体画像処理を行うために必要な画像処理時間は1.3秒であった。
[比較例1]
実施例1と同一の解析モデル、同一の繊維配向結果について、隠線処理を行わず、要素重心にベクトル表示させたところ、図13Dのようにベクトルが重なり合って表示された。また、立体画像処理を行うために必要な画像処理時間は1.3秒であった。
[比較例2]
実施例1と同一の解析モデル、同一の繊維配向結果について、隠線処理を行った上で要素重心にベクトル表示させたところ、図13Eのように、要素重心位置のベクトルは隠線処理によって隠れてしまった。また、立体画像処理を行うために必要な画像処理時間は1.5秒であった。
[比較例3]
実施例1と同一の解析モデル、同一の繊維配向結果について、要素データから外挿により節点データに変換し、間引き処理を行った上で節点に表示させたところ、図13Fのようになった。立体画像処理を行うために必要な画像処理時間は2.0秒であった。
[まとめ]
比較例1は、ベクトルが重なり合っているため、結果の把握が困難である。
2 表示装置
3 主記憶手段
4 記録媒体
5 入力手段
6 形状表示算出部
7 面のベクトルデータまたはテンソルデータ算出部
9 フリーフェース算出部
10 基準位置算出部
11 投影算出部
12 法線ベクトル算出部
13 隠線処理部
14 間引き計算部
15 コンピュータ(立体モデル表示装置)
36 ソリッド要素
37 平板
38 補強部材(肉盛)
39 補強部材(リブ)
41 ソリッド要素(ワイヤーフレーム表示)
42 ソリッド要素(隠線表示)
43 ソリッド要素(隠線表示、稜線のみ)
44 4面体(テトラ要素)
45 5面体(ウェッジ要素)
46 6面体(ヘキサ要素)
47 ソリッド要素
48 節点
49 フリーフェースの面
50 非フリーフェースの面
51 投影面
52 投影面の法線ベクトル
53 平行光線
54 投影するベクトル
55 投影後のベクトル
61 コネクタ
62 ゲート(樹脂充填位置)
63 リブ(A矢視)
Claims (8)
- プログラムされたコンピュータによってベクトルデータまたはテンソルデータを有する複数のソリッド要素で構成する立体モデルの各部のベクトルデータまたはテンソルデータを隠線処理して結果表示する立体モデル表示方法であって、前記複数のソリッド要素が有するベクトルデータまたはテンソルデータを前記複数のソリッド要素のそれぞれの面のベクトルデータまたはテンソルデータとして算出し、前記複数のソリッド要素のそれぞれの面のベクトルデータまたはテンソルデータの基準位置を決定し、該基準位置に基づいて前記複数のソリッド要素が有するベクトルデータまたはテンソルデータを前記複数のソリッド要素のそれぞれの面にベクトル表示またはテンソル表示することを特徴とする立体モデル表示方法。
- 前記複数のソリッド要素が有するベクトルデータまたはテンソルデータを前記複数のソリッド要素のフリーフェースのみにベクトル表示またはテンソル表示することを特徴とする請求項1に記載の立体モデル方法。
- 前記各面に表示するベクトルデータまたはテンソルデータとして、ソリッド要素のベクトルデータを前記それぞれの面に投影したベクトルデータ、またはソリッド要素のテンソルデータを前記それぞれの面に投影したテンソルデータを用いることを特徴とする請求項1または2に記載の立体モデル表示方法。
- プログラムされたコンピュータによってベクトルデータまたはテンソルデータを有する複数のソリッド要素で構成する解析モデルのベクトルデータまたはテンソルデータを隠線処理して結果表示する立体画像処理の隠線表示装置であって、前記複数のソリッド要素が有するベクトルデータまたはテンソルデータを前記複数のソリッド要素のそれぞれの面のベクトルデータまたはテンソルデータとして算出するデータ算出手段と、前記複数のソリッド要素のそれぞれの面のベクトルデータまたはテンソルデータの基準位置を決定する基準位置決定手段と、前記複数のソリッド要素のそれぞれの面のベクトルデータまたはテンソルデータをベクトル表示またはテンソル表示する表示手段とを有することを特徴とする立体モデル表示装置。
- 前記表示手段は、前記複数のソリッド要素が有するベクトルデータまたはテンソルデータを前記複数のソリッド要素のフリーフェースのみにベクトル表示またはテンソル表示するものであることを特徴とする請求項4に記載の立体モデル表示装置。
- 前記それぞれの面に表示するベクトルデータまたはテンソルデータがソリッド要素のベクトルデータを前記それぞれの面に投影したベクトルデータまたはソリッド要素のテンソルデータを各面に投影したテンソルデータとなるような投影算出部を有することを特徴とする請求項4または5に記載の立体モデル表示装置。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の立体画像処理の隠線表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項7に記載のプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
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2007
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