JP3289230B2 - 有限要素メッシュ粗密分布の生成装置 - Google Patents
有限要素メッシュ粗密分布の生成装置Info
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Description
シミュレーションを実行するための解析入力データ作成
方法に係わり、特に、解析精度を向上させるための有限
要素メッシュ粗密分布の指定方法に関する。
布指定方法には、次の2つの方法がある。一つの方法
は、解析対象の形状を予め六面体などのブロックに分割
して計算機に入力し、該ブロックの稜線の分割数と分割
比を指定して有限要素メッシュモデルの粗密を制御する
方法である。例えば、部分的に細かいメッシュを発生さ
せる場合には、その領域を予めブロックとして定義し、
稜線の分割数を大きく指定することにより細かいメッシ
ュを生成する。立方体を対象にする場合、縦,横,高さ
の三つの稜線に対してそれぞれ分割数を指定することに
より、3方向の分割面の交点で定義される節点が該立方
体内にちりばめられ、このちりばめられた節点をもとに
メッシュ分割が行われる。
モデルとして計算機に入力し、自動メッシングにより有
限要素メッシュモデルを発生させるシステムにおいて、
基準となる要素寸法(節点の間隔)と稜線の分割数(あ
るいは、稜線上の要素寸法)を指定し、有限要素メッシ
ュモデルの粗密を制御する方法である。
密分布の指定方法に関しては、例えば機械系統合プリ/
ポストプロセッサHICAD/CADAS/Wコマンド
マニュアル(日立製作所,1990年2月)に記載され
ている。
布の指定方法では、メッシュの粗密を指定する領域を予
め六面体などのブロックに分割する必要があり、ユーザ
は解析対象形状のブロック分割やブロックの入力作業に
多大な労力を費やしているのみならず、意図するとおり
のメッシュ分割を行うのは困難であった。また、メッシ
ュの粗密を変更する場合には、再度ブロック分割を行な
わなければならない。
素メッシュモデルを作成する場合においては、メッシュ
の粗密を指定できる対象が形状モデルの稜線や頂点に限
られており、ユーザの意図する有限要素メッシュモデル
が自由に作成できないという問題があった。
メッシュモデルが的確に生成できるようなメッシュ粗密
分布の指定方法を提供することにある。
に、解析対象の形状モデルを構成する頂点、稜線、面、
立体部(以下、これらを形状要素と呼ぶ)に対して、形
状要素からの距離と節点の分布密度との関数(以下、こ
の関数をメッシュ粗密分布関数と呼ぶ)を指定し、指定
されたメッシュ粗密分布関数に基づいて形状モデルの表
面及びまたは内部の節点を定義する。これにより、形状
要素自身だけでなく形状要素の近傍に対しても要素サイ
ズの制御が容易になる。
ーザはマウスなどの入力装置を用いてディスプレイに表
示された解析対象の形状モデルから形状要素を選択し、
選択された形状要素に対してメッシュ粗密分布関数を入
力する。次に、ユーザがメッシュ分割コマンドを入力す
ると、形状要素に対して指定されたメッシュ粗密分布関
数により、形状モデル内及びまたは表面に節点を発生さ
せる。そして、互いの要素が重複しないように有限要素
を構成する節点を抽出し、有限要素メッシュモデルを自
動的に生成する。
説明する。図1は解析対象形状が単一の形状ブロックで
表現される場合の形状定義からメッシュ生成までの概略
操作手順、図2は解析対象形状が複数の形状ブロックの
重ね合わせで表現される場合の形状定義からメッシュ生
成までの概略操作手順を示す。
の実施例)について説明する。ユーザはキーボードやマ
ウス等のデータ入力装置を用いて解析対象の形状モデル
(この場合、単一の形状ブロック)を計算機に入力する
と、ディスプレイ上には入力された形状モデルが表示さ
れる(101)。次に、ディスプレイ上に表示された形
状モデルの形状要素を指示(102)して、メッシュ粗
密分布関数を入力する(103)。具体的には図3に示
すように形状モデルの形状要素(この場合稜線)をマウ
スを使って指示すると(301)、縦軸に節点の分布密
度ρ,横軸に指定された形状要素からの距離をとって該
形状要素に関するメッシュ粗密分布関数を表示するグラ
フがディスプレイ上に表示され(302)、指定された
形状要素からの距離と節点の分布密度との組み合わせを
入力すると(302)、入力された組合せで表される点
を連ねるメッシュ粗密分布関数が表示される(30
3)。図3の303では、入力された組合せの点が黒丸
印で表示されている。その際、既に他の形状要素に対し
て指定(入力)されているメッシュ粗密分布関数がある
場合、そのメッシュ粗密分布関数に対して今回入力され
るメッシュ粗密分布関数の優先順序を指定する。この優
先順序により、メッシュ粗密分布関数が重なり合った領
域のメッシュ粗密分布関数が決定される。ブロック内の
メッシュ粗密分布の指定が完了したかどうかを判断(1
04)し、未完了であれば、手順102〜104を繰り
返す。ブロック内のメッシュ粗密分布の指定が完了した
ら、ユーザのメッシュ生成の指示により、指定されたメ
ッシュ粗密分布関数に基づいて形状ブロックに節点が発
生され(105)、発生された節点に基づいて形状モデ
ルから有限要素メッシュモデルが自動的に生成される
(106)。
に示すように形状ブロック定義からメッシュ粗密分布指
定までの操作を、重ね合わせるブロックの数分だけ(す
なわち、定義される各形状ブロックに対して)繰り返す
(201、202、203、204)。そして、形状ブ
ロックの定義と定義された形状ブロックへのメッシュ粗
密分布指定が終わったら(205)、形状ブロックの位
置を重ね合わせる(206)ことにより、複数の形状モ
デルの組合せで形成される形状モデルとしてのメッシュ
粗密の指定を行なう。その際、重複した形状ブロックの
メッシュ粗密分布関数を足し合わせるか、あるいは、ど
ちらかの形状ブロックのメッシュ粗密分布関数を優先さ
せるか、を指定する。最後に、メッシュ生成の指示(2
07)により、形状モデル内に節点を発生(208)さ
せ、有限要素メッシュモデルを自動生成させる(20
9)。
メッシュの自動生成について詳細に説明する。
などの形状要素の集合で構成される。そして、メッシュ
粗密分布関数は形状要素毎に指定が可能である。図4〜
図7には形状要素とメッシュ粗密分布関数との関係を示
す。例えば、図4に示す参考例のように形状要素が点p
の場合には点pからの距離rと点pを中心とする半径r
の球面上の節点の分布密度(あるいは要素寸法つまり節
点の間隔)とを指定する。形状要素が線、面、立体の場
合にも同様に、形状要素からの距離と形状要素からの距
離が等しい閉曲面上の節点の分布密度(あるいは要素寸
法)とを指定する。メッシュ粗密分布関数を表すデータ
構造の例を図8に示す。図8のデータテーブルの一行分
が一つの形状要素に対するメッシュ粗密分布関数を表
す。また、各メッシュ粗密分布関数には優先順序が付い
ており、重複する領域に対しては優先順序の高いメッシ
ュ粗密分布関数が採用される。優先順序が同じ場合に
は、両方のメッシュ粗密分布関数を足し合わせてメッシ
ュ粗密分布関数を決定するか、いずれか一方を選択す
る。
デルから有限要素メッシュモデルを生成する処理のアル
ゴリズムを図9に示す。まず、形状ブロックごとに各々
のメッシュ粗密分布関数にしたがって節点を発生させ
(901)、要素分割となる形状モデルの外部に位置す
る節点を除去する(902)。例えば、図10に示すよ
うにメッシュ粗密分布関数(1001)が線(100
2)に対して定義されている場合には、線上にはh0の
間隔、線からr1離れた位置にはh1の間隔、線からr2
離れた位置にはh2の間隔で節点を発生させる。次に、
メッシュ粗密分布関数が重複する領域が存在する場合に
は、メッシュ粗密分布関数の優先順序にしたがって節点
を除去する(903)。
メッシュ粗密分布関数から発生した節点をそのまま残す
か、一方のメッシュ粗密分布関数から発生した節点だけ
を残すかの選択を行う。図11は形状ブロック2の方が
形状ブロック1よりメッシュ粗密分布関数の優先順序が
高い場合の節点の発生を表している。一方、図12は形
状ブロック1と形状ブロック2との分布関数の優先順序
が同じ場合、両方の形状ブロックのメッシュ粗密分布関
数から発生した節点をそのまま残す選択をしたときの節
点の発生を表す。最後に、デラウニー法などを用いて節
点を結合し有限要素メッシュを生成する(904)。
と有限要素メッシュ生成処理により、解析上特にメッシ
ュ粗密制御が必要となる形状要素の近傍付近に対して
も、メッシュ粗密分布の指定が容易に行なえるようにな
る。
状モデルに対して形状要素の指示とメッシュ粗密分布関
数の入力をするだけで、有限要素メッシュモデルのメッ
シュ粗密の制御が自由に行なえる。これにより、従来は
メッシュの粗密を制御するために予め形状をブロックに
分割する必要があったが、これらの手間と時間を大幅に
削減できる。また、形状モデルの重ね合わせによりメッ
シュ粗密分布の指定が行なえるため、メッシュ粗密の変
更も容易に行なえる。さらに、メッシュ粗密分布関数で
形状要素からの距離に応じて節点の分布が指定されるの
で、形状要素の近傍に対しても正確なメッシュ粗密の制
御が可能になる。
定方法の説明図である。
密分布指定方法の点におけるメッシュ粗密分布制御領域
を示す斜視図である。
定方法の線におけるメッシュ粗密分布制御領域を示す斜
視図である。
定方法の面におけるメッシュ粗密分布制御領域を示す斜
視図である。
定方法の立体におけるメッシュ粗密分布制御領域を示す
斜視図である。
タ構造の例を示す図である。
ズムを示すフローチャートである。
節点発生方法の説明図である。
なる場合の節点発生例を示す平面図である。
じ場合の節点発生例を示す平面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 解析対象の形状モデルを入力し、該形状
モデル内に節点を定義し、定義された前記節点を用いて
該形状モデルから有限要素メッシュモデルを自動生成す
るコンピュータを用いた解析用入力データ作成装置にお
いて、該形状モデルの形状要素である稜線、面、立体の
うちのいずれかを指示し、指示された形状要素からの距
離と節点の分布密度との関数を対話的に入力するメッシ
ュ粗密情報入力部と、入力されたメッシュ粗密情報から
該形状モデル内に節点を定義する節点生成部とを備えた
ことを特徴とする有限要素メッシュ粗密分布の生成装
置。 - 【請求項2】 請求項1で記載した有限要素メッシュ粗
密分布の生成装置を備え、該装置によって入力されたメ
ッシュ粗密情報に基づいて生成された節点群から、該形
状モデルの有限要素メッシュモデルを自動生成すること
を特徴とした解析用入力データ作成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27844393A JP3289230B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 有限要素メッシュ粗密分布の生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27844393A JP3289230B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 有限要素メッシュ粗密分布の生成装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001229891A Division JP3632127B2 (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 有限要素メッシュの生成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07129634A JPH07129634A (ja) | 1995-05-19 |
JP3289230B2 true JP3289230B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=17597416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27844393A Expired - Lifetime JP3289230B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 有限要素メッシュ粗密分布の生成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3289230B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3561732B2 (ja) * | 1997-05-27 | 2004-09-02 | トヨタ自動車株式会社 | 有限要素分割方法 |
JP4078666B2 (ja) * | 2002-12-19 | 2008-04-23 | 株式会社日立製作所 | 数値解析メッシュ生成装置 |
-
1993
- 1993-11-08 JP JP27844393A patent/JP3289230B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
A.Fernandez et al.,A Simple Adaptive Mesh Generator for 2−D Finite Element Calculations,IEEE Transactions on magnetics,米国,vol.29,no.2,March 1993,p1882−1885 |
Y.C.Lin et al.,An expert system for forming quadrilateral finite elements,Engineering Computations,英国,Pineridge Press,vol.7,no.3,September 1990,p249−257 |
大坪英臣ほか,日本造船学会誌,有限要素法の最近の動向(その4)2次元自動要素分割アルゴリズムとプリプロセッシング,日本,702号 昭和62年12月,819−830頁 |
永井英幹ほか,任意分布乱数の技法を用いた順応型自動要素分割(乱数を用いることの有効性),日本機械学会第70期全国大会講演論文集 A分冊,日本,1992年9月30日,208−210頁 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07129634A (ja) | 1995-05-19 |
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