JP4364133B2 - Local coordinate system determination program - Google Patents

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Description

本発明は、局所座標系決定プログラムに係り、特に基準座標系とは別の局所座標系を決定する局所座標系決定プログラムに関する。   The present invention relates to a local coordinate system determination program, and more particularly to a local coordinate system determination program for determining a local coordinate system different from a reference coordinate system.

構造解析は、構造物の強度解析，振動解析，衝撃／落下解析などを行なうものである。例えば構造物の強度解析では、構造物のある場所に荷重を与えた時の変形（歪み）や内部に発生する応力を算出できる。構造解析では、有限要素法が主に使用されている。   The structural analysis performs structural strength analysis, vibration analysis, impact / drop analysis, and the like. For example, in the strength analysis of a structure, it is possible to calculate deformation (strain) and stress generated inside when a load is applied to a place where the structure is located. In structural analysis, the finite element method is mainly used.

従来、骨組構造物（ラーメン構造）を有限要素法による構造解析ソフト等で解析する為には、基準座標系とは別の局所座標系（要素座標系または部材の座標系など）を決定する必要があった。特許文献１には、部品ごとにローカル座標系を決定する内容が開示されている。
特開平９−８１７７５号公報 Conventionally, in order to analyze a frame structure (ramen structure) with structural analysis software using the finite element method, it is necessary to determine a local coordinate system (element coordinate system or member coordinate system, etc.) different from the reference coordinate system. was there. Patent Document 1 discloses the contents for determining a local coordinate system for each part.
JP-A-9-81775

局所座標系を決定する操作は、ユーザが解析対象の構造物に対してベクトルを定義するものである。ベクトルの定義は、様々（無限）に行なうことができるので、非常に分かり難く煩雑であるという問題があった。これまで、局所座標系を自動的に決定するツールは存在していない。したがって、従来の構造解析ソフト等は局所座標系を決定する操作が難しい為、容易に構造解析ができないという問題があった。   In the operation of determining the local coordinate system, the user defines a vector for the structure to be analyzed. Since the definition of the vector can be performed in various ways (infinite), there is a problem that it is very difficult to understand and complicated. Until now, there is no tool for automatically determining the local coordinate system. Therefore, conventional structural analysis software and the like have a problem that the structural analysis cannot be easily performed because the operation of determining the local coordinate system is difficult.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、基準座標系とは別の局所座標系を自動的かつ簡単に決定できる局所座標系決定プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a local coordinate system determination program that can automatically and easily determine a local coordinate system different from the reference coordinate system.

上記の課題を解決するため、本発明は、コンピュータに、解析対象の部材の中心軸であるエッジを繋げた幾何形状の定義をユーザから受付ける第一のステップと、前記受付けた幾何形状に外接する直方体を定義する第二のステップと、前記直方体の基準座標系の軸に基づいて、該直方体の投影面に該エッジおよび該直方体の中心点を投影し、投影エッジおよび投影中心点を演算する第三のステップと、前記演算した投影エッジおよび前記投影中心点に基づいて、前記基準座標系とは別の局所座標系の１軸をエッジごとに決定する第四のステップと、前記決定した局所座標系の前記１軸に基づいて、前記局所座標系の２軸を決定する第五のステップと、前記決定した局所座標系の前記１軸及び２軸に基づいて、前記局所座標系の３軸を決定する第六のステップとを実行させるための局所座標系決定プログラムであることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a computer with a first step of receiving a definition of a geometric shape connecting edges that are central axes of members to be analyzed from a user, and circumscribing the received geometric shape. A second step of defining a rectangular parallelepiped, and a step of projecting the edge and the central point of the rectangular parallelepiped onto a projection surface of the rectangular parallelepiped based on an axis of a reference coordinate system of the rectangular parallelepiped, and calculating a projection edge and a projection central point A third step, a fourth step of determining, for each edge , one axis of a local coordinate system different from the reference coordinate system based on the calculated projection edge and the projection center point, and the determined local coordinates based on the first axis of the system, and a fifth step of determining the two axes of the local coordinate system, based on the first axis and two axes of the local coordinate system with the determined, the three axes of the local coordinate system decision to Characterized in that it is a local coordinate system determining program for executing the sixth step.

本発明の局所座標系決定プログラムでは、基準座標系とは別の局所座標系をエッジ毎に自動的かつ簡単に決定できる。例えば構造解析ソフト等に本発明を適用すれば、局所座標系を決定する操作が自動的かつ簡単になる為、初めて構造解析を行なうような一般設計者であっても構造解析を容易に行うことができる。 In the local coordinate system determination program of the present invention, a local coordinate system different from the reference coordinate system can be automatically and easily determined for each edge . For example, if the present invention is applied to structural analysis software, etc., the operation of determining the local coordinate system becomes automatic and simple. Therefore, even a general designer who performs the structural analysis for the first time can easily perform the structural analysis. Can do.

上述の如く、本発明によれば、基準座標系とは別の局所座標系を自動的かつ簡単に決定できる局所座標系決定プログラムを提供可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a local coordinate system determination program that can automatically and easily determine a local coordinate system different from the reference coordinate system.

次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明していく。まず、本発明の局所座標系決定プログラムを実行するコンピュータシステムの一例について説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the following embodiments with reference to the drawings. First, an example of a computer system that executes the local coordinate system determination program of the present invention will be described.

図１は、コンピュータシステムの一例のハードウェア構成図である。コンピュータシステムは、それぞれバスＢで相互に接続されている入力装置１１，出力装置１２，ドライブ装置１３，補助記憶装置１４，メモリ装置１５，演算処理装置１６，インターフェース装置１７を有するように構成される。なお、コンピュータシステムを構成する各種デバイスは１つの筐体に収容してもよいし、複数の筐体に分散して収容してもよい。   FIG. 1 is a hardware configuration diagram of an example of a computer system. The computer system is configured to include an input device 11, an output device 12, a drive device 13, an auxiliary storage device 14, a memory device 15, an arithmetic processing device 16, and an interface device 17 that are mutually connected by a bus B. . Various devices constituting the computer system may be housed in a single housing or may be housed in a plurality of housings.

入力装置１１はキーボード，マウスなどで構成され、様々な操作指示を入力するために用いられる。出力装置１２はディスプレイなどで構成され、操作に必要な各種ウインドウやデータ等を表示する。また、インターフェース装置１７は他の装置やシステム，ネットワーク等に接続する為のインターフェースである。   The input device 11 includes a keyboard, a mouse, and the like, and is used for inputting various operation instructions. The output device 12 includes a display and displays various windows and data necessary for operation. The interface device 17 is an interface for connecting to other devices, systems, networks, and the like.

局所座標系決定プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体１８によって提供される。記録媒体１８は、ドライブ装置１３にセットされる。局所座標系決定プログラムは、記録媒体１８からドライブ装置１３を介して補助記憶装置１４にインストールされる。なお、記録媒体１８は、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク（ＭＯ）等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、又はＲＯＭやフラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることが可能である。   The local coordinate system determination program is provided by a recording medium 18 such as a CD-ROM. The recording medium 18 is set in the drive device 13. The local coordinate system determination program is installed in the auxiliary storage device 14 from the recording medium 18 via the drive device 13. The recording medium 18 is a recording medium that records information optically, electrically, or magnetically such as a CD-ROM, flexible disk, magneto-optical disk (MO), or information such as a ROM or flash memory. It is possible to use various types of recording media such as a semiconductor memory that electrically records data.

また、局所座標系決定プログラムはネットワーク（図示せず）を介して接続される他のコンピュータの記録媒体等に記録されているものも含まれる。他のコンピュータの記録媒体等に記録されている局所座標系決定プログラムは、ネットワークを介してダウンロードされて補助記憶装置１４にインストールされる。補助記憶装置１４は、インストールされた局所座標系決定プログラムと、その局所座標系決定プログラムの処理に必要な各種ファイル等を格納する。   The local coordinate system determination program includes a program recorded on a recording medium of another computer connected via a network (not shown). The local coordinate system determination program recorded in a recording medium of another computer is downloaded via the network and installed in the auxiliary storage device 14. The auxiliary storage device 14 stores the installed local coordinate system determination program and various files necessary for the processing of the local coordinate system determination program.

メモリ装置１５は、補助記憶装置１４から局所座標系決定プログラムを読み出して格納する。演算処理装置１６は、メモリ装置１５に格納された局所座標系決定プログラムに従ってコンピュータシステムの各種デバイスを制御する。以下、本発明の局所座標系決定プログラムの処理について順次説明していく。   The memory device 15 reads and stores the local coordinate system determination program from the auxiliary storage device 14. The arithmetic processing unit 16 controls various devices of the computer system according to a local coordinate system determination program stored in the memory device 15. Hereinafter, the processing of the local coordinate system determination program of the present invention will be described sequentially.

骨組構造物を有限要素法による構造解析ソフト等で解析する為には、基準座標系とは別の局所座標系を決定する必要がある。本発明の局所座標系決定プログラムは、局所座標系を自動的かつ簡単に決定するものである。ここで、局所座標系とは部材を配置する向きを決定するための座標系であり、有限要素法における要素座標系など部材の座標系を言う。   In order to analyze the frame structure with structural analysis software using the finite element method, it is necessary to determine a local coordinate system different from the reference coordinate system. The local coordinate system determination program of the present invention automatically and easily determines a local coordinate system. Here, the local coordinate system is a coordinate system for determining the direction in which the member is arranged, and refers to a member coordinate system such as an element coordinate system in the finite element method.

図２は、局所座標系決定プログラムの処理を表したフローチャートである。ステップＳ
１に進み、演算処理装置１６は解析対象である構造物の幾何形状の定義を後述するように行なう。ステップＳ２に進み、演算処理装置１６は局所座標系の１軸の自動決定を後述するように行なう。ステップＳ３に進み、演算処理装置１６は局所座標系の２軸，３軸の自動決定を後述するように行なう。 FIG. 2 is a flowchart showing the processing of the local coordinate system determination program. Step S
Proceeding to 1, the arithmetic processing unit 16 defines the geometric shape of the structure to be analyzed as will be described later. In step S2, the arithmetic processing unit 16 performs automatic determination of one axis of the local coordinate system as described later. In step S3, the arithmetic processing unit 16 performs automatic determination of the 2-axis and 3-axis of the local coordinate system as described later.

図３は、幾何形状の定義を行なう処理を表したフローチャートである。ステップＳ１１に進み、ユーザはＣＡＤなどを用いて図４のような解析対象の構造物をワイヤーフレームモデル（各部材の中心軸を線で繋げたモデル）で定義する。図４は、ワイヤーフレームモデルの一例のイメージ図である。   FIG. 3 is a flowchart showing processing for defining a geometric shape. In step S11, the user defines the structure to be analyzed as shown in FIG. 4 using a wire frame model (a model in which the central axes of the members are connected by lines) using CAD or the like. FIG. 4 is an image diagram of an example of a wire frame model.

ステップＳ１２に進み、演算処理装置１６は定義されたワイヤーフレームモデルに外接する図５のような直方体（直交空間）Ａを定義する。直方体Ａは、図５に表すように基準座標系をとる。また、直方体Ａは中心を点ａとし、各面をＸ０面，Ｘ１面，Ｙ０面，Ｙ１面，Ｚ０面，Ｚ１面とする。   In step S12, the arithmetic processing unit 16 defines a rectangular parallelepiped (orthogonal space) A as shown in FIG. 5 that circumscribes the defined wire frame model. The rectangular parallelepiped A has a reference coordinate system as shown in FIG. Further, the rectangular parallelepiped A has a center at a point a, and each surface is defined as an X0 plane, an X1 plane, a Y0 plane, a Y1 plane, a Z0 plane, and a Z1 plane.

図６は、局所座標系の１軸を決定する処理を表したフローチャートである。図７は、局所座標系の１軸を決定する処理を表したイメージ図である。ステップＳ２１に進み、演算処理装置１６は、エッジを投影する基準座標系の軸の優先順位付けを行なう。   FIG. 6 is a flowchart showing processing for determining one axis of the local coordinate system. FIG. 7 is an image diagram showing processing for determining one axis of the local coordinate system. Proceeding to step S21, the arithmetic processing unit 16 prioritizes the axes of the reference coordinate system for projecting the edges.

例えばエッジの投影は、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向の３種類で行われる。エッジが投影される面は、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向で２面（例えば、Ｘ軸方向の場合、Ｘ０面，Ｘ１面）となる。演算処理装置１６は、投影可能なエッジの数が多い順番に投影方向の優先順位付けを行なう。   For example, the projection of the edge is performed in three types, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. The surfaces on which the edges are projected are two surfaces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction (for example, the X0 surface and the X1 surface in the case of the X-axis direction). The arithmetic processing unit 16 prioritizes the projection direction in the order of the largest number of edges that can be projected.

具体的にワイヤーフレームモデルを構成する全エッジ数が１００であり、Ｘ軸方向に投影可能なエッジ数が９５（Ｘ０面に５０，Ｘ１面に４５）、Ｙ軸方向に投影可能なエッジ数が９０（Ｙ０面に４０，Ｙ１面に４５）、Ｚ軸方向に投影可能なエッジ数が９３（Ｚ０面に４３，Ｚ１面に５０）である場合、投影方向の優先順位はＸ軸，Ｚ軸，Ｙ軸の順となる。   Specifically, the total number of edges constituting the wire frame model is 100, the number of edges that can be projected in the X-axis direction is 95 (50 on the X0 plane, 45 on the X1 plane), and the number of edges that can be projected in the Y-axis direction is 90 (40 on the Y0 plane, 45 on the Y1 plane), and the number of edges that can be projected in the Z-axis direction is 93 (43 on the Z0 plane and 50 on the Z1 plane), the priority in the projection direction is the X-axis and the Z-axis. , Y-axis order.

その他、直方体Ａの辺の長い順、短い順、基準座標系のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の順など、様々な方法によりエッジを投影する基準座標系の軸の優先順位付けを行なうことができる。   In addition, it is possible to prioritize the axes of the reference coordinate system for projecting edges by various methods, such as the longest side of the rectangular parallelepiped A, the shortest order, the order of the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the reference coordinate system. it can.

ステップＳ２２に進み、演算処理装置１６は図７（ａ）に示すようなエッジおよび点ａを図７（ｂ）に示すように、直方体Ａの面に投影する。以下の説明では、直方体Ａの面に投影された面（投影面）上のエッジを投影エッジと呼び、投影面上の点ａ′を投影中心点と呼ぶ。   Proceeding to step S22, the arithmetic processing unit 16 projects the edge and point a as shown in FIG. 7A onto the surface of the rectangular parallelepiped A as shown in FIG. 7B. In the following description, an edge on a plane (projection plane) projected onto the plane of the rectangular parallelepiped A is called a projection edge, and a point a ′ on the projection plane is called a projection center point.

ここで、投影の方向はエッジと平行でない（または、なす角が所定値以上の）基準座標系の軸方向とし、ステップＳ２１で行った基準座標系の軸の優先順位付けに基づいて決定される。例えばＸ軸方向に投影する場合、投影面はＸ０面及びＸ１面の２つあるが、エッジ（の中央の点）に近い方の面にエッジが投影される。即ち、直方体Ａにおけるエッジの位置により投影面は変化する。図７では、基準座標系のＸ軸方向を投影の方向として決定している。また、直方体ＡのＸ１面を投影面として決定している。   Here, the projection direction is determined to be the axial direction of the reference coordinate system that is not parallel to the edge (or the angle formed is equal to or greater than a predetermined value), and is determined based on the prioritization of the axes of the reference coordinate system performed in step S21. . For example, when projecting in the X-axis direction, there are two projection planes, the X0 plane and the X1 plane, but the edge is projected on the plane closer to the edge (the center point thereof). That is, the projection plane changes depending on the position of the edge in the rectangular parallelepiped A. In FIG. 7, the X-axis direction of the reference coordinate system is determined as the projection direction. Further, the X1 plane of the rectangular parallelepiped A is determined as the projection plane.

ステップＳ２３に進み、演算処理装置１６は図７（ｃ）に表すように、直方体Ａの中心である点ａから投影面を見て、投影面上の点ａ′に対して時計回り（又は反時計回り）となるように、投影エッジに向きを付ける。ステップＳ２４に進み、演算処理装置１６は図７（ｄ）に表すように、ステップＳ２３で付けた投影エッジの向きに対応する元のエッジの向き（ベクトル）を、そのエッジの局所座標系の１軸として決定する。なお、局所座標系の１軸の原点はエッジの端点とする。   Proceeding to step S23, as shown in FIG. 7C, the arithmetic processing unit 16 sees the projection plane from the point a which is the center of the rectangular parallelepiped A, and rotates clockwise (or counterclockwise with respect to the point a ′ on the projection plane. Orient the projection edge so that it is clockwise. Proceeding to step S24, as shown in FIG. 7D, the arithmetic processing unit 16 sets the original edge direction (vector) corresponding to the projection edge direction attached in step S23 to 1 in the local coordinate system of the edge. Determine as axis. Note that the origin of one axis in the local coordinate system is the end point of the edge.

図６のフローチャートに表す処理はワイヤーフレームモデルを構成する各エッジに対して行われる。演算処理装置１６は、図６のフローチャートに表す処理により、ワイヤーフレームモデルを構成する各エッジの局所座標系の１軸を自動的に決定できる。   The process shown in the flowchart of FIG. 6 is performed for each edge constituting the wire frame model. The arithmetic processing unit 16 can automatically determine one axis of the local coordinate system of each edge constituting the wire frame model by the process shown in the flowchart of FIG.

図８は、局所座標系の２，３軸を決定する処理を表したフローチャートである。図９は局所座標系の２軸を決定する処理を表したイメージ図である。ステップＳ３１に進み、演算処理装置１６は図９（ａ）に示すように、前述した投影エッジの始点（局所座標系の１軸の原点に相当する点）から投影中心点である点ａ′に向かうベクトル（または逆向きのベクトル）をＶベクトルの方向ベクトルとして決定する。なお、Ｖベクトルの方向ベクトルは投影面内のベクトルである。   FIG. 8 is a flowchart showing processing for determining the second and third axes of the local coordinate system. FIG. 9 is an image diagram showing processing for determining two axes in the local coordinate system. Proceeding to step S31, as shown in FIG. 9A, the arithmetic processing unit 16 changes from the projection edge start point (a point corresponding to the origin of one axis of the local coordinate system) to the point a ′ which is the projection center point. The going vector (or the reverse vector) is determined as the direction vector of the V vector. The direction vector of the V vector is a vector in the projection plane.

ステップＳ３２に進み、演算処理装置１６は図９（ｂ）に表すように、Ｖベクトルの方向ベクトルから各エッジの局所座標系の２軸を決定する。具体的に、演算処理装置１６はＶベクトルの方向ベクトルの原点と局所座標系の１軸の原点とを一致させて、各エッジの局所座標系の２軸を決定する。なお、Ｖベクトルは局所座標系の１軸および２軸を含む面内のベクトルである。ステップＳ３３に進み、演算処理装置１６は、軸の位置関係を表す例えば右手系により局所座標系の１軸および２軸から各エッジの局所座標系の３軸を決定する。   Proceeding to step S32, the arithmetic processing unit 16 determines the two axes of the local coordinate system of each edge from the direction vector of the V vector, as shown in FIG. 9B. Specifically, the arithmetic processing unit 16 determines the two axes of the local coordinate system of each edge by matching the origin of the direction vector of the V vector with the origin of one axis of the local coordinate system. The V vector is an in-plane vector including one axis and two axes of the local coordinate system. Proceeding to step S33, the arithmetic processing unit 16 determines three axes of the local coordinate system of each edge from one axis and two axes of the local coordinate system using, for example, the right-hand system representing the positional relationship of the axes.

図８のフローチャートに表す処理はワイヤーフレームモデルを構成する各エッジに対して行われる。演算処理装置１６は、図８のフローチャートに表す処理により、ワイヤーフレームモデルを構成する各エッジの局所座標系の２軸，３軸を自動的に決定できる。以上のように本発明の局所座標系決定プログラムによれば、局所座標系を自動的かつ簡単に決定することができる。   The processing shown in the flowchart of FIG. 8 is performed for each edge constituting the wire frame model. The arithmetic processing unit 16 can automatically determine the two and three axes of the local coordinate system of each edge constituting the wire frame model by the process shown in the flowchart of FIG. As described above, according to the local coordinate system determination program of the present invention, the local coordinate system can be determined automatically and easily.

図１０は、局所座標系決定プログラムの処理を表したフローチャートである。ステップＳ１００に進み、演算処理装置１６は解析対象である構造物を前述したステップＳ１と同様に、ワイヤーフレームモデルで定義する。ステップＳ１０１に進み、演算処理装置１６は局所座標系の１軸の自動決定を前述したステップＳ２と同様に行なう。   FIG. 10 is a flowchart showing the processing of the local coordinate system determination program. Proceeding to step S100, the arithmetic processing unit 16 defines a structure to be analyzed by a wire frame model as in step S1 described above. In step S101, the arithmetic processing unit 16 performs automatic determination of one axis of the local coordinate system in the same manner as in step S2 described above.

なお、ステップＳ１０１の処理は、前述したステップＳ２の他、エッジの両端点のうち直方体Ａの中心である点ａに近い（又は遠い）端点から遠い（又は近い）端点に向かうベクトルを局所座標系の１軸としてもよい。また、ステップＳ１０１の処理はエッジとなす角が最小の基準座標系の軸方向にエッジの向きを決め、エッジの向きのベクトルを局所座標系の１軸としてもよい。さらに、ステップＳ１０１の処理はエッジの始点から終点に向かうベクトルを局所座標系の１軸としてもよい。例えばエッジの始点および終点は、ＣＡＤなどを用いて線を引くときの始点および終点に応じて決定できる。   In addition to the above-described step S2, the process of step S101 includes a vector from the end point close to (or far from) the center a of the rectangular parallelepiped A to the end point far from (or close to) the local coordinate system. It is good also as one axis. Further, the processing of step S101 may determine the direction of the edge in the axial direction of the reference coordinate system having the smallest angle with the edge, and use the edge direction vector as one axis of the local coordinate system. Further, the processing in step S101 may use a vector from the start point of the edge to the end point as one axis of the local coordinate system. For example, the start point and end point of an edge can be determined according to the start point and end point when a line is drawn using CAD or the like.

ステップＳ１０２に進み、演算処理装置１６はステップＳ１０１でエッジ毎に決定した局所座標系の１軸の修正をユーザから受け付ける。例えば演算処理装置１６は、ステップＳ１０１でエッジ毎に決定した局所座標系の１軸の向きを、エッジと共にシンボル等で出力装置１２に表示する。ユーザは、入力装置１１を操作して修正（局所座標系の１軸の向きの反転）の必要があるエッジを選択し、そのエッジの局所座標系の１軸の向きの反転を指示する。演算処理装置１６は、ユーザからの指示に応じて、エッジの局所座標系の１軸の向きを反転する。   Proceeding to step S102, the arithmetic processing unit 16 accepts from the user one axis correction of the local coordinate system determined for each edge in step S101. For example, the arithmetic processing unit 16 displays the orientation of one axis of the local coordinate system determined for each edge in step S101 on the output device 12 by using a symbol or the like together with the edge. The user operates the input device 11 to select an edge that needs to be corrected (inversion of the direction of one axis of the local coordinate system), and instructs to invert the direction of the one axis of the local coordinate system of the edge. The arithmetic processing unit 16 reverses the direction of one axis of the local coordinate system of the edge in accordance with an instruction from the user.

ステップＳ１０３に進み、演算処理装置１６は局所座標系の２軸，３軸の自動決定を前述したステップＳ３と同様に行なう。なお、ステップＳ１０３の処理は、前述したステップＳ３の他、各エッジについて局所座標系の１軸の始点（原点）から点ａに向かうベクトル（または逆向きのベクトル）をＶベクトルとして、各エッジの局所座標系の２軸を決定してもよい。また、ステップＳ１０３の処理は、各エッジについて基準座標系の基準ベクトルのうち局所座標系の１軸となす角が最大の基準ベクトルをＶベクトルの方向として局所座標系の２軸を決定してもよい。そして、演算処理装置１６は前述した右手系により局所座標系の１軸および２軸から各エッジの局所座標系の３軸を決定する。   Proceeding to step S103, the arithmetic processing unit 16 performs automatic determination of the two axes and three axes of the local coordinate system in the same manner as step S3 described above. In addition to the above-described step S3, the processing in step S103 is performed by using a vector (or a vector in the opposite direction) from the starting point (origin) of one axis of the local coordinate system to the point a for each edge as a V vector. Two axes of the local coordinate system may be determined. Further, the process of step S103 may determine two axes of the local coordinate system with the reference vector having the maximum angle formed with one axis of the local coordinate system among the reference vectors of the reference coordinate system for each edge as the V vector direction. Good. Then, the arithmetic processing unit 16 determines three axes of the local coordinate system of each edge from one axis and two axes of the local coordinate system by the right hand system described above.

ステップＳ１０４に進み、演算処理装置１６はステップＳ１０３でエッジ毎に決定した局所座標系の２軸，３軸の修正をユーザから受け付ける。例えば演算処理装置１６は、ステップＳ１０３でエッジ毎に決定した局所座標系の２軸，３軸の向きを、エッジ（または局所座標系の１軸）と共にシンボル等で出力装置１２に表示する。なお、局所座標系を表示する変わりに実際の部材の断面形状などを表示するようにしてもよい。   Proceeding to step S104, the arithmetic processing unit 16 receives from the user the correction of the 2-axis and 3-axis of the local coordinate system determined for each edge in step S103. For example, the arithmetic processing unit 16 displays the orientations of the two and three axes of the local coordinate system determined for each edge in step S103 on the output device 12 with symbols and the like together with the edges (or one axis of the local coordinate system). Instead of displaying the local coordinate system, the actual cross-sectional shape of the member may be displayed.

ユーザは、入力装置１１を操作して修正（局所座標系の２軸，３軸の回転）の必要があるエッジを選択し、そのエッジの局所座標系の２軸，３軸の向きを図１１に示すように局所座標系の２−３軸面内で回転角を指定して回転を指示する。図１１は、局所座標系の２軸，３軸の修正を表した一例のイメージ図である。演算処理装置１６は、ユーザからの指示に応じて、エッジの局所座標系の２軸，３軸の向きを回転する。   The user operates the input device 11 to select an edge that needs to be corrected (rotation of two or three axes in the local coordinate system), and the orientation of the two or three axes in the local coordinate system of the edge is shown in FIG. As shown, the rotation angle is specified in the 2-3 axis plane of the local coordinate system to instruct the rotation. FIG. 11 is an image diagram of an example showing correction of two axes and three axes of the local coordinate system. The arithmetic processing unit 16 rotates the directions of the two and three axes of the edge local coordinate system in accordance with an instruction from the user.

ステップＳ１０５に進み、演算処理装置１６はエッジ毎に決定した局所座標系の１〜３軸の最終的な修正をユーザから受け付ける。例えば演算処理装置１６は、各エッジ毎に決定した局所座標系の１〜３軸の向きを、エッジと共にシンボル等で出力装置１２に表示する。なお、局所座標系を表示する変わりに実際の部材の形状を表示するようにしてもよい。   Proceeding to step S105, the arithmetic processing unit 16 receives from the user the final correction of the first to third axes of the local coordinate system determined for each edge. For example, the arithmetic processing unit 16 displays the directions of the 1st to 3rd axes of the local coordinate system determined for each edge on the output device 12 together with the edge with a symbol or the like. In addition, you may make it display the shape of an actual member instead of displaying a local coordinate system.

ユーザは、入力装置１１を操作して修正の必要があるエッジを選択する。ユーザは、選択したエッジの局所座標系をマウスのクリック等の操作により、例えば以下のように変更できる。まず、１〜３回目の操作により、演算処理装置１６は選択されたエッジの局所座標系を２−３軸面内で９０度回転（時計回り又は反時計回り）する。続いて４回目の操作により、演算処理装置１６は局所座標系の１軸の向きを反転する。さらに、５〜７回目の操作により、演算処理装置１６は選択されたエッジの局所座標系を２−３軸面内で９０度回転（時計回り又は反時計回り）する。   The user operates the input device 11 to select an edge that needs to be corrected. The user can change the local coordinate system of the selected edge by an operation such as clicking the mouse as follows, for example. First, by the first to third operations, the arithmetic processing unit 16 rotates the local coordinate system of the selected edge 90 degrees (clockwise or counterclockwise) in the 2-3 axis plane. Subsequently, by the fourth operation, the arithmetic processing unit 16 reverses the direction of one axis of the local coordinate system. Further, by the fifth to seventh operations, the arithmetic processing unit 16 rotates the local coordinate system of the selected edge by 90 degrees (clockwise or counterclockwise) in the 2-3 axis plane.

このような手順で局所座標系の１〜３軸の最終的な修正を行えば、最大７回目の操作により意図した向きに局所座標系を変更可能である。なお、有限要素法の場合、要素分割後の各要素の始点（第１節点）を原点として各要素の要素座標系を決定する。   If the 1st to 3rd axes of the local coordinate system are finally corrected in such a procedure, the local coordinate system can be changed to the intended direction by the seventh operation at the maximum. In the case of the finite element method, the element coordinate system of each element is determined with the starting point (first node) of each element after element division as the origin.

ステップＳ１０５では、更に別な方法として、演算処理装置１６が局所座標系の１軸の向きの反転操作と、局所座標系の２−３軸面内での回転操作とを独立して任意の順番で行い、局所座標系の１〜３軸の最終的な修正を行なうようにしてもよい。   In step S105, as yet another method, the arithmetic processing unit 16 independently performs the reversing operation of the direction of one axis of the local coordinate system and the rotating operation in the 2-3 axis plane of the local coordinate system in any order. And the final correction of the first to third axes of the local coordinate system may be performed.

演算処理装置１６は、図１０のフローチャートに表す処理により、ワイヤーフレームモデルを構成する各エッジの局所座標系の１〜３軸を自動的に決定したあと、局所座標系の１〜３軸を必要に応じて修正できる。なお、図１０のフローチャートにおけるステップＳ１０２，Ｓ１０４及びＳ１０５の処理は、適宜省略可能である。以上、本発明の局所座標系決定プログラムによれば、局所座標系を自動的かつ簡単に決定することができる。   The arithmetic processing unit 16 automatically determines 1 to 3 axes of the local coordinate system of each edge constituting the wire frame model by the process shown in the flowchart of FIG. 10, and then requires 1 to 3 axes of the local coordinate system. Can be modified according to Note that the processes of steps S102, S104, and S105 in the flowchart of FIG. 10 can be omitted as appropriate. As described above, according to the local coordinate system determination program of the present invention, the local coordinate system can be determined automatically and easily.

実施例１及び２に示した局所座標系決定プログラムは、骨組構造物のＣＡＤによるソリッドモデル作成方法への応用が可能である。本発明の局所座標系決定プログラムは、例えばソリッドモデル作成プログラムや設計支援（ＣＡＤ）プログラムなどに応用することが可能である。   The local coordinate system determination program shown in the first and second embodiments can be applied to a solid model creation method by CAD of a frame structure. The local coordinate system determination program of the present invention can be applied to, for example, a solid model creation program or a design support (CAD) program.

図１２は、ソリッドモデル作成方法の手順を表す一例のフローチャートである。ステップＳ２００に進み、演算処理装置１６はユーザからの指示に基づき、骨組構造物の中立軸でのワイヤーフレームモデルを作成する。ステップＳ２０１に進み、演算処理装置１６は前述した実施例１又は２に示した本発明の局所座標系決定プログラムの処理により、ワイヤーフレームモデルを構成する各エッジ（部材）の局所座標系の定義を行なう。ステップＳ２０２に進み、演算処理装置１６はユーザからの指示に基づき、エッジ（部材）の断面形状を定義する。   FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of the procedure of the solid model creation method. In step S200, the arithmetic processing unit 16 creates a wire frame model on the neutral axis of the frame structure based on an instruction from the user. In step S201, the arithmetic processing unit 16 defines the local coordinate system of each edge (member) constituting the wire frame model by the processing of the local coordinate system determination program of the present invention described in the first or second embodiment. Do. In step S202, the arithmetic processing unit 16 defines the cross-sectional shape of the edge (member) based on an instruction from the user.

そして、ステップＳ２０３に進み、演算処理装置１６はステップＳ２０２で定義した断面形状をワイヤーフレームモデルに配置（展開）し、ソリッドモデルを作成する。演算処理装置１６は図１２のフローチャートに表す処理により、実施例１及び２に示した局所座標系決定プログラムを骨組構造物のＣＡＤによるソリッドモデル作成方法へ応用できる。したがって、ソリッドモデル作成プログラムや設計支援プログラムにおいて、局所座標系を自動的かつ簡単に決定することができる。   In step S203, the arithmetic processing unit 16 arranges (deploys) the cross-sectional shape defined in step S202 in the wire frame model, and creates a solid model. The arithmetic processing unit 16 can apply the local coordinate system determination program shown in the first and second embodiments to the solid model creation method by CAD of the frame structure by the processing shown in the flowchart of FIG. Therefore, the local coordinate system can be automatically and easily determined in the solid model creation program and the design support program.

本発明は、以下に記載する付記のような構成が考えられる。
（付記１）
コンピュータに、
幾何形状を構成する１つ以上の要素を認識させ、各要素毎に基準座標系とは別の局所座標系の１軸を決定する第１手順と、
前記局所座標系の１軸に応じて前記局所座標系の２軸を決定する第２手順と、
前記局所座標系の１軸及び２軸に応じて前記局所座標系の３軸を決定する第３手順と
を実行させるための局所座標系決定プログラム。
（付記２）
前記第１手順は、前記幾何形状に外接する前記基準座標系をとる直方体の面に前記要素および前記直方体の中心点を投影要素および投影中心点として投影する手順と、
前記投影要素および前記投影中心点が投影された投影面を前記直方体の中心点から見て前記投影中心点に対して時計回りまたは反時計回りとなるように前記投影要素に向きを付ける手順と、
前記投影要素の向きに対応する前記要素の向きを前記局所座標系の１軸として各要素毎に決定する手順と
で構成されることを特徴とする付記１記載の局所座標系決定プログラム。
（付記３）
前記第２手順は、前記投影要素の始点から前記投影中心点に向かうベクトルを方向ベクトルとして決定する手順と、
前記方向ベクトルおよび前記要素の始点に応じた向きを前記局所座標系の２軸として各要素毎に決定する手順と
で構成されることを特徴とする付記２記載の局所座標系決定プログラム。
（付記４）
前記第３の手順は、右手系又は左手系を利用して前記局所座標系の１軸及び２軸から前記局所座標系の３軸を決定することを特徴とする付記１乃至３何れか一項記載の局所座標系決定プログラム。
（付記５）
前記第１〜第３手順の後で、それぞれ決定した前記局所座標系の１軸〜３軸を視覚的に表示し、ユーザからの修正要求があると前記修正要求に応じて前記局所座標系の１軸〜３軸を修正する手順を更に有することを特徴とする付記１乃至４何れか一項記載の局所座標系決定プログラム。
（付記６）
コンピュータに、
幾何形状を構成する１つ以上の要素を認識させ、各要素毎に基準座標系とは別の局所座標系の１軸を決定する第１手順と、
前記局所座標系の１軸に応じて前記局所座標系の２軸を決定する第２手順と、
前記局所座標系の１軸及び２軸に応じて前記局所座標系の３軸を決定する第３手順と
を実行させるための構造解析プログラム。
（付記７）
コンピュータに、
幾何形状を構成する１つ以上の要素を認識させ、各要素毎に基準座標系とは別の局所座標系の１軸を決定する第１手順と、
前記局所座標系の１軸に応じて前記局所座標系の２軸を決定する第２手順と、
前記局所座標系の１軸及び２軸に応じて前記局所座標系の３軸を決定する第３手順と
を実行させるためのソリッドモデル作成プログラム。
（付記８）
コンピュータに、
幾何形状を構成する１つ以上の要素を認識させ、各要素毎に基準座標系とは別の局所座標系の１軸を決定する第１手順と、
前記局所座標系の１軸に応じて前記局所座標系の２軸を決定する第２手順と、
前記局所座標系の１軸及び２軸に応じて前記局所座標系の３軸を決定する第３手順と
を実行させるための設計支援プログラム。 The present invention may have the following configurations as described below.
(Appendix 1)
On the computer,
A first procedure for recognizing one or more elements constituting a geometric shape and determining one axis of a local coordinate system different from the reference coordinate system for each element;
A second procedure for determining two axes of the local coordinate system according to one axis of the local coordinate system;
A local coordinate system determination program for executing a third procedure for determining three axes of the local coordinate system according to one axis and two axes of the local coordinate system.
(Appendix 2)
The first step is a step of projecting the element and the center point of the rectangular parallelepiped as a projection element and a projection center point on a plane of the rectangular parallelepiped that takes the reference coordinate system circumscribing the geometric shape;
Directing the projection element so that the projection surface on which the projection element and the projection center point are projected is clockwise or counterclockwise with respect to the projection center point when viewed from the center point of the rectangular parallelepiped;
The local coordinate system determination program according to claim 1, further comprising a procedure for determining for each element the direction of the element corresponding to the direction of the projection element as one axis of the local coordinate system.
(Appendix 3)
The second step is a step of determining a vector from the start point of the projection element toward the projection center point as a direction vector;
The local coordinate system determination program according to supplementary note 2, comprising: a procedure for determining each element by using the direction vector and the direction corresponding to the start point of the element as two axes of the local coordinate system.
(Appendix 4)
The supplementary notes 1 to 3, wherein the third procedure determines three axes of the local coordinate system from one axis and two axes of the local coordinate system using a right-handed system or a left-handed system. The local coordinate system determination program described.
(Appendix 5)
After the first to third steps, 1 to 3 axes of the determined local coordinate system are visually displayed, and when there is a correction request from the user, the local coordinate system is changed according to the correction request. The local coordinate system determination program according to any one of appendices 1 to 4, further comprising a procedure of correcting one to three axes.
(Appendix 6)
On the computer,
A first procedure for recognizing one or more elements constituting a geometric shape and determining one axis of a local coordinate system different from the reference coordinate system for each element;
A second procedure for determining two axes of the local coordinate system according to one axis of the local coordinate system;
A structure analysis program for executing a third procedure for determining three axes of the local coordinate system according to one axis and two axes of the local coordinate system.
(Appendix 7)
On the computer,
A first procedure for recognizing one or more elements constituting a geometric shape and determining one axis of a local coordinate system different from the reference coordinate system for each element;
A second procedure for determining two axes of the local coordinate system according to one axis of the local coordinate system;
A solid model creation program for executing a third procedure for determining three axes of the local coordinate system according to one axis and two axes of the local coordinate system.
(Appendix 8)
On the computer,
A first procedure for recognizing one or more elements constituting a geometric shape and determining one axis of a local coordinate system different from the reference coordinate system for each element;
A second procedure for determining two axes of the local coordinate system according to one axis of the local coordinate system;
A design support program for executing a third procedure for determining three axes of the local coordinate system according to one axis and two axes of the local coordinate system.

本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。   The present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.

コンピュータシステムの一例のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of an example of a computer system. 局所座標系決定プログラムの処理を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the process of the local coordinate system determination program. 幾何形状の定義を行なう処理を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the process which defines a geometric shape. ワイヤーフレームモデルの一例のイメージ図である。It is an image figure of an example of a wire frame model. ワイヤーフレームモデルに外接する直方体のイメージ図である。It is an image figure of the rectangular parallelepiped which circumscribes a wire frame model. 局所座標系の１軸を決定する処理を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the process which determines 1 axis | shaft of a local coordinate system. 局所座標系の１軸を決定する処理を表したイメージ図である。It is an image figure showing the process which determines 1 axis | shaft of a local coordinate system. 局所座標系の２，３軸を決定する処理を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the process which determines the 2nd, 3rd axis | shaft of a local coordinate system. 局所座標系の２軸を決定する処理を表したイメージ図である。It is an image figure showing the process which determines 2 axes | shafts of a local coordinate system. 局所座標系決定プログラムの処理を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the process of the local coordinate system determination program. 局所座標系の２軸，３軸の修正を表した一例のイメージ図である。It is an image figure of an example showing 2 axis | shaft and 3 axis | shaft correction of a local coordinate system. ソリッドモデル作成方法の手順を表す一例のフローチャートである。It is an example flowchart showing the procedure of the solid model creation method.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 入力装置
１２ 出力装置
１３ ドライブ装置
１４ 補助記憶装置
１５ メモリ装置
１６ 演算処理装置
１７ インターフェース装置
１８ 記録媒体 11 Input Device 12 Output Device 13 Drive Device 14 Auxiliary Storage Device 15 Memory Device 16 Arithmetic Processing Device 17 Interface Device 18 Recording Medium

Claims (4)

コンピュータに、
解析対象の部材の中心軸であるエッジを繋げた幾何形状の定義をユーザから受付ける第一のステップと、
前記受付けた幾何形状に外接する直方体を定義する第二のステップと、
前記直方体の基準座標系の軸に基づいて、該直方体の投影面に該エッジおよび該直方体の中心点を投影し、投影エッジおよび投影中心点を演算する第三のステップと、
前記演算した投影エッジおよび前記投影中心点に基づいて、前記基準座標系とは別の局所座標系の１軸をエッジごとに決定する第四のステップと、
前記決定した局所座標系の前記１軸に基づいて、前記局所座標系の２軸を決定する第五のステップと、
前記決定した局所座標系の前記１軸及び２軸に基づいて、前記局所座標系の３軸を決定する第六のステップと
を実行させるための局所座標系決定プログラム。 On the computer,
A first step of receiving a definition of a geometric shape connecting edges that are central axes of members to be analyzed from a user;
A second step of defining a cuboid circumscribing the accepted geometry;
A third step of projecting the edge and the center point of the rectangular parallelepiped on the projection surface of the rectangular parallelepiped based on the axis of the reference coordinate system of the rectangular parallelepiped, and calculating the projection edge and the projection center point;
A fourth step of determining, for each edge , one axis of a local coordinate system different from the reference coordinate system based on the calculated projection edge and the projection center point ;
Based on said one axis of the local coordinate system with the determined, a fifth step of determining the two axes of the local coordinate system,
Based on the first axis and two axes of the local coordinate system the determined local coordinate system determining program for executing a sixth step of determining the 3-axis of the local coordinate system. 前記第四のステップは、
前記投影エッジおよび前記投影中心点が投影された前記投影面において、前記投影中心点に対して時計回りまたは反時計回りとなるように前記投影エッジの向きを演算するステップと、
前記演算した投影エッジの向きに対応する前記エッジの向きを前記局所座標系の１軸としてエッジ毎に決定するステップと
を有することを特徴とする請求項１記載の局所座標系決定プログラム。 The fourth step includes
Before the projection plane Kito shadow edge and the projection center point is projected, the step of calculating the orientation of the projection edge so that the clockwise or counterclockwise direction with respect to the previous SL projection center point,
Determining for each edge direction of the edge corresponding to the orientation of the projection edge and said operation as one axis of the local coordinate system
The Yusuke claim 1 local coordinate system determining program, wherein Rukoto. 前記第五のステップは、
前記投影エッジの始点から前記投影中心点に向かう方向ベクトルを演算するステップと、
前記演算した方向ベクトルおよび前記始点に基づいて、前記局所座標系の２軸を前記エッジごとに決定するステップと
を有することを特徴とする請求項１記載の局所座標系決定プログラム。 The fifth step includes
A step of computing the power sale way direction vector suited to the projection center point from the start point of the projection edge,
A step of based on said computed direction vector and the previous KiHajime point, to determine the two axes of the local coordinate system for each of the edges
The Yusuke claim 1 local coordinate system determining program, wherein Rukoto. 請求項１記載の局所座標系決定プログラムは更に、
前記コンピュータに、
前記ユーザから受付けた指示に基づいて、前記エッジの断面形状を定義するステップと、
前記決定した局所座標系および前記定義した断面形状に基づいて、前記幾何形状を構成する前記エッジごとに、断面形状を配置するステップ
を実行させることを特徴とする局所座標系決定プログラム。 The local coordinate system determination program according to claim 1, further comprising:
In the computer,
Defining a cross-sectional shape of the edge based on instructions received from the user;
Arranging a cross-sectional shape for each of the edges constituting the geometric shape based on the determined local coordinate system and the defined cross-sectional shape
A local coordinate system determination program characterized in that
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