JPH05120385A - Modeling system - Google Patents
Modeling systemInfo
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- JPH05120385A JPH05120385A JP3282917A JP28291791A JPH05120385A JP H05120385 A JPH05120385 A JP H05120385A JP 3282917 A JP3282917 A JP 3282917A JP 28291791 A JP28291791 A JP 28291791A JP H05120385 A JPH05120385 A JP H05120385A
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- division
- shape model
- rule
- model
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、機械系ＣＡＥシステム
における解析対象の形状モデリングシステムに係り、特
に、形状モデルから有限要素法等の解析を行なうための
メッシュモデルの自動生成方式に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape modeling system to be analyzed in a mechanical CAE system, and more particularly to an automatic mesh model generation method for performing analysis such as a finite element method from a shape model.
【０００２】[0002]
【従来の技術】形状モデル（二次元面モデルまたは三次
元シェルモデル）からメッシュモデルを作成する方法と
しては、形状モデルを数学的手法により矩形領域の集合
に正規化し、正規化した形状モデルに対し解析プログラ
ムに適したメッシングを施し、そのメッシングを元の形
状モデルに写像する方法が多用されている。また、操作
者が対話的に形状モデルに適当な補助線を追加し、形状
モデルを複数の三辺形または四辺形領域（パート）に分
割し、各領域の稜線に具体的なメッシュの分割数を与
え、メッシュモデルを作成する方法もある。形状モデル
からメッシュモデルを作成する方法は、その他にも数多
く研究されている。それら方法をまとめて紹介した文献
には、大坪英臣，相澤龍彦：『有限要素法の最近の動向
（その４）』日本造船学会誌 第７０２号（昭和６２年
１２月）等がある。2. Description of the Related Art As a method of creating a mesh model from a shape model (two-dimensional surface model or three-dimensional shell model), the shape model is normalized to a set of rectangular areas by a mathematical method, and A method is often used in which meshing suitable for an analysis program is performed and the meshing is mapped to the original shape model. In addition, the operator interactively adds appropriate auxiliary lines to the shape model, divides the shape model into multiple triangles or quadrilateral regions (parts), and sets the number of concrete mesh divisions on the ridgelines of each region. There is also a method of creating a mesh model by giving. Many other methods of creating a mesh model from a shape model have been studied. The literature that collectively introduces these methods includes Hideomi Otsubo and Tatsuhiko Aizawa: “Recent Trends of Finite Element Method (Part 4)” Journal of Japan Shipbuilding Society No. 702 (December 1987).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記の写像に基づく方
法によりメッシュモデルを作成する場合は、再現できる
境界形状に限界があり、特殊な図形特徴（例えば、亀裂
または凸曲線等）を有する形状モデルでは、それらの図
形特徴を正確に認識して正規化することが困難であるの
で、元の形状モデルに正規化したメッシュを写像したと
き、メッシュ形状に局所的な歪みが生じる。この歪みは
解析精度を下げる要因となる。When a mesh model is created by the above-mentioned mapping-based method, there is a limit to the boundary shape that can be reproduced, and a shape model having special graphic features (for example, a crack or a convex curve). However, since it is difficult to accurately recognize and normalize those graphic features, when the normalized mesh is mapped to the original shape model, local distortion occurs in the mesh shape. This distortion becomes a factor that reduces the analysis accuracy.
【０００４】また、操作者が対話的に形状モデルに補助
線を追加し複数の単純領域に分割する方法では、操作者
の経験的要素が多分に反映されるため、上記の特殊な図
形特徴を有する形状に対しても、比較的解析精度の高い
メッシュモデルを作成できるが、メッシュのアスペクト
比等を意識して形状を分割する作業が必要となり、操作
者にかかる負担が非常に大きい。Further, in the method in which the operator interactively adds an auxiliary line to the shape model and divides it into a plurality of simple regions, the empirical factor of the operator is reflected to a large extent, so that the above-mentioned special graphic feature is added. A mesh model with relatively high analysis accuracy can be created for a given shape, but it requires a work of dividing the shape in consideration of the aspect ratio of the mesh, which imposes a great burden on the operator.
【０００５】本発明の目的は、特殊な図形特徴を有する
形状モデルについても、メッシュ形状に局所的な歪みを
生ずることなく細分化でき、しかも、操作者の負担を大
幅に軽減可能なモデリングシステムを提供することであ
る。An object of the present invention is to provide a modeling system capable of subdividing a mesh model having a special graphic feature without causing local distortion in the mesh shape and further reducing the burden on the operator. Is to provide.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、構造物の形状の幾何的特徴および位相的
特徴を認識し、当該図形的特徴に基づいて形状モデルの
全体構造を認識する形状認識手段と、認識された形状モ
デルに対して形状分割ルールデータベースから選択した
分割ルールを適用し、形状モデルを複数の四辺形または
三辺形パートに自動的に分割する形状モデル分割処理手
段とからなる形状モデリングシステムを提案するもので
ある。In order to achieve the above object, the present invention recognizes the geometrical and topological features of the shape of a structure and determines the overall structure of the shape model based on the graphical feature. A shape model dividing process that automatically recognizes the shape model by dividing the shape model into multiple quadrilateral or triangle parts by applying the shape recognition means and the division rule selected from the shape division rule database to the recognized shape model. The present invention proposes a shape modeling system including means.
【０００７】具体的には、形状モデルを構成する線分の
位置，線長，線種，線間角度等の幾何的特徴および形状
モデルを構成する線分の数，孔または穴の数，線分の結
合関係等の位相的特徴および形状モデルの傾き，亀裂の
有無，相貫線の有無等の全体的特徴を認識する形状認識
手段と、認識された形状モデルに対して形状分割ルール
データベースから選択した分割ルールを適用してサーフ
ェス形状モデルに線分を追加し、形状モデルを複数の四
辺形または三辺形パートに自動的に分割する形状モデル
分割処理手段とからなるモデリングシステムを提案する
ものである。Specifically, the geometrical features such as the position of the line segment forming the shape model, the line length, the line type, and the angle between lines, and the number of line segments forming the shape model, the number of holes or holes, the line Shape recognition means for recognizing topological features such as the connection relation of minutes and the overall features such as inclination of the shape model, presence / absence of cracks, presence / absence of a crossing line, and a shape division rule database for the recognized shape model. Proposes a modeling system consisting of shape model division processing means that applies selected division rules and adds line segments to the surface shape model, and automatically divides the shape model into multiple quadrilateral or triangle parts. Is.
【０００８】前記形状モデル分割処理手段は、分割ルー
ル（端点連結ルールを除く）により形状モデルを複数の
パートに分割する補助線を追加する際、その終点近傍に
外形線の端点，孔または穴ル−プ線の端点，内部線の端
点，内部点のいずれかが存在する場合、追加しようとす
る線分の終点座標値を端点または内部点の座標値に変更
するマージングルールを分割制限ルールとして含むこと
ができる。The shape model division processing means adds an auxiliary line that divides the shape model into a plurality of parts according to a division rule (excluding the end point connection rule), and adds an end point, a hole or a hole of the outline line near the end point. -Includes a merging rule that changes the coordinate value of the end point of the line segment to be added to the coordinate value of the end point or the internal point as a division restriction rule when any of the end point of the line, the end point of the internal line, or the internal point exists. be able to.
【０００９】形状モデル分割処理手段は、また、分割ル
ールにより形状モデルを複数のパートに分割する際、パ
ートのアスペクト比を最良とする分割ルールを局所分割
ルールとして含むことも可能である。The shape model division processing means can also include, as a local division rule, a division rule that maximizes the aspect ratio of the part when the shape model is divided into a plurality of parts by the division rule.
【００１０】形状モデル分割処理手段は、分割ルールに
より形状モデルを複数のパートに分割する際、パート数
を最小とする分割ルールを分割制限ルールとして含んで
もよい。The shape model division processing means may include, as a division restriction rule, a division rule that minimizes the number of parts when dividing the shape model into a plurality of parts according to the division rule.
【００１１】形状モデル分割処理手段は、さらに、分割
ルールのうちのいくつかを分割制限ルールとして選択
し、この分割制限ルールの監視のもとに、残りの分割ル
ールを適用することもできる。The shape model division processing means may further select some of the division rules as division restriction rules and apply the remaining division rules under the supervision of the division restriction rules.
【００１２】形状モデル分割処理手段は、各分割に用い
た分割ルールの適用パターンを学習し記憶する手段を備
え、次回の形状モデリングに再利用すると、能率的であ
る。The shape model division processing means is provided with means for learning and storing the application pattern of the division rule used for each division, and it is efficient to reuse it for the next shape modeling.
【００１３】いずれかの場合も、形状モデル分割処理手
段により分割された形状モデルを有限要素メッシュデー
タに変換する有限要素メッシュ変換処理手段を備える
と、歪の少ないメッシュ形状モデルを作成できる。In either case, if the finite element mesh conversion processing means for converting the shape model divided by the shape model division processing means into finite element mesh data is provided, a mesh shape model with less distortion can be created.
【００１４】上記いずれかの形状モデリングシステムと
この形状モデルを有限要素法等により解析し評価する手
段とを組み合わせると、効率的な機械系ＣＡＥシステム
を構築可能である。An efficient mechanical CAE system can be constructed by combining any of the above-mentioned shape modeling systems with a means for analyzing and evaluating this shape model by the finite element method or the like.
【００１５】[0015]
【作用】本発明において、形状認識手段は、形状の幾何
的特徴（形状を構成する線分の位置，線長，線種，線間
角度等）および形状の位相的特徴（線分の数，孔または
穴の数，線分の結合関係等）を認識するとともに、これ
らの基本的な図形特徴情報に基づいて、形状中の亀裂ま
たは相貫線の有無，形状の傾き等の形状モデルの全体構
造を認識する。In the present invention, the shape recognizing means includes geometrical characteristics of the shape (positions of line segments constituting the shape, line length, line type, angle between lines, etc.) and topological characteristics of the shape (number of line segments, Recognize the number of holes or holes, line segment connection relations, etc.), and based on these basic figure feature information, the whole shape model such as the presence or absence of cracks or penetration lines in the shape, the inclination of the shape, etc. Recognize structure.
【００１６】形状分割処理手段は、例えば、形状に含ま
れる凸円弧部を分割するルール，形状中の適当な二点を
連結するルール，一定方向に傾斜した形状を分割するル
ール等の複数の形状分割ルールの中からその形状の分割
に適したルールを用いて、形状認識手段により全体構造
を認識された形状モデルを局所的または大局的に分割
し、パートを作成する。The shape division processing means is, for example, a plurality of shapes such as a rule for dividing a convex arc portion included in a shape, a rule for connecting two appropriate points in the shape, and a rule for dividing a shape inclined in a certain direction. By using a rule suitable for dividing the shape from among the division rules, the shape model whose overall structure is recognized by the shape recognition means is locally or globally divided to create a part.
【００１７】メッシュ生成処理手段は、分割された各パ
ートの稜線に具体的なメッシュの分割数を設定し、メッ
シュモデルを作成する。The mesh generation processing means sets a specific mesh division number to the ridge line of each divided part and creates a mesh model.
【００１８】[0018]
【実施例】次に、図１〜図２１および表１を参照して、
本発明の実施例を説明する。図１は、本発明によるモデ
リングシステムの一実施例の全体構成を示すブロック図
である。本実施例のモデリングシステムは、ディスプレ
イ，キーボード，マウス等からなる形状モデルの入力手
段１０１を用いて入力されたデータに基づいて、二次元
面モデルまたは三次元シェルモデルを作成し、そのモデ
ルを形状モデルデータベース１０２に格納する。ここで
は図示していないが、形状モデルデータベース１０２に
格納されたモデルをそのまま表示する手段を設けること
もできる。EXAMPLES Next, referring to FIGS. 1 to 21 and Table 1,
An example of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of a modeling system according to the present invention. The modeling system of the present embodiment creates a two-dimensional surface model or a three-dimensional shell model based on the data input using the shape model input means 101 including a display, a keyboard, a mouse, etc., and shapes the model. It is stored in the model database 102. Although not shown here, means for displaying the model stored in the geometric model database 102 as it is may be provided.
【００１９】形状モデル分割処理手段１０３は、形状モ
デルを認識するとともに形状分割ルールデータベースか
ら適切な分割ルールを選択し、形状モデルを自動的に複
数の四辺形または三辺形パートに分割する。なお、パー
トとは、形状モデルのある領域を分割してできた四辺形
または三辺形の基本的形状の領域を意味する。ここでは
図示していないが、選択され各分割に適用された分割ル
ールの適用パターンを学習し記憶する手段を備え、次回
の形状モデリングに再利用する構成を採用することも可
能である。The shape model division processing means 103 recognizes the shape model, selects an appropriate division rule from the shape division rule database, and automatically divides the shape model into a plurality of quadrilateral or trigonal parts. The part means a region of a basic shape of a quadrangle or a triangle formed by dividing a certain region of the shape model. Although not shown here, it is also possible to employ a configuration in which a means for learning and storing the application pattern of the division rule selected and applied to each division is reused for the next shape modeling.
【００２０】メッシュモデル生成手段１０４は、形状モ
デルのすべての領域の分割が終了した後、形状モデル分
割処理手段１０３で複数のパートに分割された形状モデ
ルにメッシュの分割数を設定してメッシュモデルを作成
し、メッシュモデルデータベース１０５に格納する。さ
らに、ディスプレイ１０６にメッシュモデルを表示す
る。ここでは、メッシュモデルをメッシュモデルデータ
ベース１０５に格納してからディスプレイ１０６に表示
する方式を示してあるが、メッシュモデルデータベース
１０５に格納する前後のメッシュモデルをディスプレイ
１０６に表示し修正等の操作をできるようにしてもよい
ことはいうまでもない。After the division of all the regions of the shape model is completed, the mesh model generation means 104 sets the number of mesh divisions to the shape model divided into a plurality of parts by the shape model division processing means 103 and sets the mesh model. Is created and stored in the mesh model database 105. Further, the mesh model is displayed on the display 106. Here, although the method of storing the mesh model in the mesh model database 105 and then displaying it on the display 106 is shown, the mesh models before and after being stored in the mesh model database 105 are displayed on the display 106, and operations such as correction can be performed. It goes without saying that you may do so.
【００２１】図２は、本発明の形状分割ルールを用いて
形状モデルを複数のパートに分割しメッシュモデルを作
成する処理手順の流れを示す図である。２０１は分割対
象とする形状モデル、２０２は形状モデルの外形線、２
０３は形状モデルの孔ル−プ線、２０４は形状モデルの
内部線、２０５は形状モデルの内部点、２０６は形状認
識手段と形状分割ルールとを用いて複数のパートに分割
した形状モデル、２０７は形状モデル２０６に具体的な
メッシュの分割数を設定して作成したメッシュモデルで
ある。FIG. 2 is a diagram showing a flow of a processing procedure for creating a mesh model by dividing the shape model into a plurality of parts by using the shape division rule of the present invention. 201 is a shape model to be divided, 202 is the outline of the shape model, 2
Reference numeral 03 is a hole loop line of the shape model, 204 is an internal line of the shape model, 205 is an internal point of the shape model, 206 is a shape model divided into a plurality of parts using a shape recognition means and a shape division rule, 207 Is a mesh model created by setting a specific mesh division number in the shape model 206.
【００２２】本発明の形状分割ルールは、解析精度の高
いメッシュモデルを作成するために操作者が形状モデル
に適当な補助線を対話的に追加し形状を複数のパートに
分割する方法を詳細に検討し、その解析精度を確保しな
がら操作者の負担を軽減することを目標に決定してあ
る。The shape division rule of the present invention describes in detail how an operator interactively adds an appropriate auxiliary line to a shape model to divide a shape into a plurality of parts in order to create a mesh model with high analysis accuracy. We have made a study and decided to reduce the burden on the operator while ensuring the analysis accuracy.
【００２３】表１は、二次元面形状モデルをパートに分
割するための形状分割ルールの一例を示している。本例
の形状分割ルールは、形状を構成する円弧，自由曲線，
三角形，五角形等の部分形状を分割するための局所分割
ルールと、相貫点または分割過程で生じる線上点を無く
するための基本分割ルールと、形状全体の特徴を捉えて
効果的に分割をするための特殊分割ルールと、不当な補
助線の追加を抑制するための分割制限ルールとからな
る。ただし、表１の総称名とそこに分類されるルールと
は、一例に過ぎない。すなわち、この分類は固定的なも
のではなく、解析対象の特性に合わせて、例えば分割制
限ルールのいくつかを入れ替えまたは増減させる。Table 1 shows an example of a shape division rule for dividing the two-dimensional surface shape model into parts. The shape division rule of this example is that the arcs that form the shape, the free curve,
A local division rule for dividing a partial shape such as a triangle or a pentagon, a basic division rule for eliminating a crossing point or an on-line point generated in the division process, and effective division by capturing the characteristics of the entire shape And a division restriction rule for suppressing the addition of an unreasonable auxiliary line. However, the generic names in Table 1 and the rules classified therein are merely examples. That is, this classification is not fixed, and some of the division restriction rules are replaced or increased or decreased according to the characteristics of the analysis target.
【００２４】[0024]
【表１】 [Table 1]
【００２５】次に、これら形状分割ルールの動作を具体
的に説明する。図３は、円弧に対する分割ルールを示す
図である。凸円弧部は、円周に沿ってパートが生成され
るように、中心角が各々π／２に近い複数の扇形に分割
し、各扇形領域の内部の点から扇形を構成する三辺に補
助線を追加し、それぞれ三個の四辺形領域に分割する。
３０１は、凸円弧分割の基本形である。円弧の長さに応
じて、３０２，３０３のように、分割形態を拡張する。
一方、３０４は、凹円弧分割ルールの適用例である。凹
円弧部は、中心角がπ／４に近い複数の円弧に分割し、
分割した円弧の各端点から放射状に補助線を追加する。Next, the operation of these shape division rules will be specifically described. FIG. 3 is a diagram showing a division rule for an arc. The convex arc part is divided into multiple fan-shaped parts with central angles close to π / 2 so that parts are generated along the circumference, and auxiliary points are added to the three sides that make up the fan-shaped part from the points inside each fan-shaped region. Add a line and divide each into three quadrilateral regions.
Reference numeral 301 is a basic form of convex arc division. Depending on the length of the arc, the division form is expanded as 302 and 303.
On the other hand, 304 is an application example of the concave arc division rule. The concave arc portion is divided into a plurality of arcs whose central angle is close to π / 4,
Add auxiliary lines radially from each end of the divided arc.
【００２６】図４は、自由曲線に対する分割ルールを示
す図である。４０１に示すように、自由曲線は、まず、
凸部と凹部を区別する変曲点で分割する。線長が短い場
合または直線に近い場合は、分割しない（自由曲線変曲
点分割ルール）。次に、自由曲線の幾何情報から分割点
の位置を求め、円弧分割と同様に凸部と凹部とをそれぞ
れ分割する。４０２は、自由曲線凸部の基本分割形であ
り、４０３は、その拡張例である。また、４０４は、自
由曲線凹部のパート分割例である。FIG. 4 is a diagram showing a division rule for a free curve. As shown in 401, the free-form curve is
It divides at the inflection point which distinguishes a convex part and a concave part. If the line length is short or close to a straight line, do not divide (free curve inflection point division rule). Next, the position of the division point is obtained from the geometric information of the free curve, and the convex portion and the concave portion are divided similarly to the arc division. Reference numeral 402 is a basic divided form of the free curve convex portion, and 403 is an extended example thereof. Further, 404 is an example of part division of the free-curved concave portion.
【００２７】図５は、三角形に近い形状すなわち三辺形
に対する分割ルールを示す図である。三辺形の各辺は、
必ずしも１線分からなる必要はなく、各頂点間に線上点
または非常に直線に近い緩やかな角が存在していてもよ
い。このあいまいな形状認識には、他の基本的な分割ル
ールに先行して、適切なパートを作成するための具体的
な分割手段を適用できるという効果がある。三辺形の重
心点Ｐから各辺の中心点Ａ，Ｂ，Ｃに補助線を追加し、
三辺形領域を三個の四辺形パートに分割する。形状モデ
ルを分割する過程でこのような三角形に近い領域が生じ
る場合がある。本ルールは、主にそれを分割するための
ものである。形状モデルの外形が最初から三角形の場合
も、同様に分割する。FIG. 5 is a diagram showing a division rule for a shape close to a triangle, that is, a triangle. Each side of the triangle is
It does not necessarily have to consist of one line segment, and a point on the line or a gentle angle close to a very straight line may be present between the vertices. This ambiguous shape recognition has an effect that a specific dividing means for creating an appropriate part can be applied prior to other basic dividing rules. Add auxiliary lines from the center of gravity P of the triangle to the center points A, B, C of each side,
Divide the triangle area into three quadrilateral parts. In the process of dividing the shape model, an area close to such a triangle may occur. This rule is mainly for dividing it. Even if the outer shape of the shape model is a triangle from the beginning, it is similarly divided.
【００２８】図６は、五角形に近い形状すなわち五辺形
に対する分割ルールを示す図である。三角形分割と同様
に、五辺形の各辺は、必ずしも１線分からなる必要はな
く、各頂点間に線上点等が存在していてもよい。五角形
領域のいずれか一頂点から対向する辺に線分を追加し、
二個の四辺形領域に分割する。ただし、ＡＥ：ＥＤ＝Ｂ
Ｆ：ＦＣとし、生成される四角形領域のアスペクト比が
最良となる線分ＥＦを選択する。形状モデルを分割する
過程においては、このような五角形に近い領域が生じる
場合がある。本ルールは、主にそれを分割するためのも
のである。形状モデルの外形が最初から五角形の場合
も、同様に分割する。FIG. 6 is a diagram showing a division rule for a shape close to a pentagon, that is, a pentagon. Similar to the triangulation, each side of the pentagon does not necessarily have to consist of one line segment, and a line point or the like may exist between each vertex. Add a line segment from one vertex of the pentagon area to the opposite side,
Divide into two quadrilateral regions. However, AE: ED = B
F: FC is selected, and the line segment EF having the best aspect ratio of the generated rectangular area is selected. In the process of dividing the shape model, a region close to such a pentagon may occur. This rule is mainly for dividing it. Even if the outer shape of the shape model is a pentagon from the beginning, it is similarly divided.
【００２９】図７は、端点連結ルールを示す図である。
これは、形状モデルを構成する外形線の端点，孔または
穴ル−プ線の端点，内部線の端点，内部点のいずれか隣
接する二点間に補助線を追加するルールである。本ルー
ルは新たな点を生成しないので、少ないパート数で形状
を分割する効果がある。FIG. 7 is a diagram showing an end point connection rule.
This is a rule in which an auxiliary line is added between any two adjacent points of the external line end points, the hole or hole loop line end points, the internal line end points, or the internal points that make up the shape model. Since this rule does not generate new points, it has the effect of dividing the shape with a small number of parts.
【００３０】図８は、直交線ルールを示す図である。こ
れは、形状モデルを構成する外形線の端点，孔または穴
ル−プ線の端点，内部線の端点，内部点から近傍の線分
に垂線を追加するルールである。直交する部分を多く含
む形状モデルでは、長方形に近いパートが得られるので
有効である。FIG. 8 is a diagram showing the orthogonal line rule. This is a rule for adding a vertical line to the end points of the contour line, the end point of the hole or hole loop line, the end point of the internal line, and the line segment in the vicinity of the internal point, which form the shape model. A shape model including many orthogonal portions is effective because a part close to a rectangle can be obtained.
【００３１】図９は、分割比一定ルールを示す図であ
る。これは、少なくとも１辺に線上点が存在する四角形
領域を分割するルールである。四角形領域の認識は、三
角形領域または五角形領域の認識と同様、あいまいに行
なう。本ルールは、四角形領域の一つの線上点から対辺
の分割比が自辺の分割比と等しくなる位置（ＡＢ：ＡＥ
＝ＤＣ：ＤＦ）に、補助線を追加する。FIG. 9 is a diagram showing a rule of constant division ratio. This is a rule that divides a quadrilateral region having on-line points on at least one side. The recognition of a rectangular area is ambiguous as in the recognition of a triangular area or a pentagonal area. This rule defines a position (AB: AE) where the division ratio of the opposite side from one on-line point of the rectangular area is equal to the division ratio of its own side.
= DC: DF), an auxiliary line is added.
【００３２】図１０は、大角分割ルールを示す図であ
る。これは、形状モデル中の線間角度がπ以上の外形線
の端点，孔または穴ル−プ線の端点，内部線の端点から
近傍の線分に対し、その角を１／２または１／３に分割
する方向に補助線を追加するルールである。本ルール
は、前述の端点連結ルールおよび直交線ルールが適用で
きない線端点に適用される。FIG. 10 is a diagram showing a large angle division rule. This is because the end points of the outline in which the angle between the lines in the shape model is π or more, the end points of the hole or hole loop line, and the line segments in the vicinity from the end points of the internal line are 1/2 or 1 / It is a rule to add an auxiliary line in the direction of dividing into three. This rule is applied to the line end points to which the above-mentioned end point connection rule and orthogonal line rule cannot be applied.
【００３３】図１１は、傾斜形状分割ルールを示す図で
ある。これは、形状を構成する線分の傾きが任意の二方
向に集中しているとき、形状中の外形線の端点，孔また
は穴ル−プ線の端点，内部線の端点，内部点からその二
方向に補助線を追加するルールである。本ルールは、形
状全体が一定方向に傾斜しているような特殊な形状に対
して効果がある。FIG. 11 is a diagram showing an inclined shape division rule. This is because when the inclinations of the line segments that make up the shape are concentrated in two arbitrary directions, the end points of the outline in the shape, the end points of the hole or hole loop line, the end points of the internal line, and the internal point It is a rule to add auxiliary lines in two directions. This rule is effective for a special shape in which the entire shape is inclined in a certain direction.
【００３４】図１２は、マージングルールを示す図であ
る。本ルールは、直接に形状を分割するルールではない
が、他の分割ルールの動作に関係するものである。これ
は、何らかの分割ルール（端点連結ルールを除く）によ
り補助線を追加する際、その終点近傍に外形線の端点，
孔または穴ル−プ線の端点，内部線の端点，内部点のい
ずれかが存在する場合、追加しようとする線分の終点座
標値を前記端点または内部点の座標値に変更するルール
である。個々の上記分割ルールは、局所的に最適な位置
に補助線を追加するように動作するが、厳密にそれに従
うと必要以上に形状が細分される危険性がある。本ルー
ルは、形状モデルを極力少数のパートで分割するために
効果がある。FIG. 12 is a diagram showing a merging rule. This rule does not directly divide the shape, but relates to the operation of other division rules. This is because when an auxiliary line is added according to some division rule (excluding the end point connection rule), the end point of the outline line near the end point,
This is a rule to change the coordinate value of the end point of the line segment to be added to the coordinate value of the end point or the internal point when the end point of the hole or hole loop line, the end point of the internal line, or the internal point exists. .. Although each of the above division rules operates to add an auxiliary line to an optimal position locally, there is a risk that the shape will be subdivided more than necessary if strictly followed. This rule is effective for dividing the shape model into as few parts as possible.
【００３５】図１３は、対辺比制限ルールの動作を示す
図である。本ルールは、前述の端点連結ルール，直交線
ルール，大角分割ルール等により、対辺の長さが極端に
異なるアスペクト比の悪い四角形領域（例えば、対辺比
１：５以上）が生成されることを抑制するルールであ
る。図１３において、補助線１３０１または１３０２に
よる分割は可能であるが、補助線１３０３による分割
は、生成される四角形の対辺比が大きくなるため、実行
されない。FIG. 13 is a diagram showing the operation of the opposite side ratio limiting rule. This rule is to generate a quadrangle region with a bad aspect ratio (for example, the side-to-side ratio of 1: 5 or more) whose lengths of opposite sides are extremely different due to the above-described end-point connection rule, orthogonal line rule, large-angle division rule, and the like. It is a rule to suppress. In FIG. 13, the division by the auxiliary line 1301 or 1302 is possible, but the division by the auxiliary line 1303 is not executed because the opposite side ratio of the generated quadrangle becomes large.
【００３６】図１４は、四角形分割制限ルールの動作を
示す図である。本ルールは、歪みの小さい四角形領域に
対して、前述の端点連結ルール，直交線ルール，大角分
割ルール等が適用されることを抑制するルールである。
部分形状１４０１は、歪みの小さい四角形なので、上記
分割ルールの適用を制限するが、対辺比が大きい部分形
状１４０２，内角が大きい部分形状１４０４等は、歪み
の大きい四角形であるから、それぞれ１４０３，１４０
５のように分割ルールが適用される。FIG. 14 is a diagram showing the operation of the square division restriction rule. This rule is a rule that suppresses the application of the above-mentioned end point connection rule, orthogonal line rule, large-angle division rule, etc. to a rectangular area with a small distortion.
Since the partial shape 1401 is a quadrangle with a small distortion, the application of the above division rule is limited. However, the partial shape 1402 with a large opposite side ratio, the partial shape 1404 with a large interior angle, and the like are quadrangles with a large distortion, so 1403 and 140, respectively.
The division rule is applied as in 5.
【００３７】図１５は、前述の三角形分割ルールを用い
て、形状を効果的に分割した例を示す図である。三角形
分割は、形状モデルに含まれる凸鋭角部を有効に分割で
きるが、パート総数を増加させるデメリットがある。三
角形領域生成ルールは、前述の分割ルールにより、三角
形分割に適さない三角形（例えば、１辺の長さが形状全
体の大きさの１／２０以下であるような小さい三角形）
が生成されることを抑制するルールである。FIG. 15 is a diagram showing an example of effectively dividing a shape using the above-mentioned triangulation rule. Triangulation can effectively divide the convex sharp corners included in the shape model, but has the disadvantage of increasing the total number of parts. The triangular area generation rule is a triangle that is not suitable for triangulation (for example, a small triangle whose one side length is 1/20 or less of the size of the entire shape) according to the above-mentioned division rule.
Is a rule that suppresses the generation of.
【００３８】図１６は、基準ベクトルルールの動作を示
す図である。予め、形状を構成する全線分の鉛直方向に
対する傾きθ（ただし、θ≦π／２のときはθよりｎ・
π／２を減じて０≦θ＜π／２とする）を検査し、最も
多い方向を基準ベクトルとする。そして、分割初期の段
階において、この基準ベクトルと大きく異なる方向（例
えば、基準ベクトルとなす角がπ／６以上）に補助線を
追加しないように、分割ルールの適用に制限を加えるル
ールである。本ルールは、パート総数を増加させる可能
性があるが、歪みの小さい四角形領域を生成する効果が
ある。１６０１は、本ルールを適用した分割例であり、
１６０２は、本ルールを適用していない分割例である。FIG. 16 is a diagram showing the operation of the reference vector rule. In advance, the inclination θ of all the line segments forming the shape with respect to the vertical direction (however, when θ ≦ π / 2, θ from n is
π / 2 is subtracted and 0 ≦ θ <π / 2) is inspected, and the direction with the largest number is used as the reference vector. Then, in the initial stage of division, the division rule is applied so that an auxiliary line is not added in a direction greatly different from the reference vector (for example, the angle formed with the reference vector is π / 6 or more). Although this rule may increase the total number of parts, it has the effect of generating a rectangular area with small distortion. 1601 is an example of division to which this rule is applied,
1602 is a division example to which this rule is not applied.
【００３９】図１７は、分割角制限ルールの動作を示す
図である。本ルールは、パートの内角として不適当な小
さい角（例えば、線分間角度がπ／６以下）が生成され
るような分割ルールの適用を制限するものである。図１
７において、端点１７０１から直交線ルールを適用する
場合、補助線１７０２と補助線１７０３とが候補となる
が、補助線１７０３は線分１７０４となす角が小さいの
で、本ルールの制限により、補助線１７０３による分割
は行なわれない。FIG. 17 is a diagram showing the operation of the division angle restriction rule. This rule restricts the application of the division rule such that a small angle (for example, the line segment angle is π / 6 or less) unsuitable as the interior angle of the part is generated. Figure 1
In FIG. 7, when the orthogonal line rule is applied from the end point 1701, the auxiliary line 1702 and the auxiliary line 1703 are candidates, but the auxiliary line 1703 forms a small angle with the line segment 1704. No division by 1703 is performed.
【００４０】図１８は、図３から図１７で説明した形状
分割ル−ルの包含関係とその優先順位の一例を示す図で
ある。個々の形状分割ルールは、相互に関連しており、
形状モデルを適切に分割するため、本図に示した形状分
割ル−ルの包含関係と優先順位とに従って適用される。FIG. 18 is a diagram showing an example of the inclusion relation of the shape division rules described in FIGS. 3 to 17 and their priority order. The individual shape division rules are interrelated,
In order to appropriately divide the shape model, it is applied according to the inclusion relation and the priority order of the shape division rules shown in this figure.
【００４１】図１９，図２０，図２１は、本実施例の形
状分割ルールを用いて、二次元面の形状モデルを複数の
パートに自動的に分割した後、各パートにメッシュ分割
数を設定し、形状関数で座標値を補間し、メッシュモデ
ルを作成した例を示す図である。これらの図において、
１９０１，２００１，２１０１は、二次元面の形状モデ
ルであり、１９０２，２００２，２１０２は、パート分
割後の形状モデルであり、１９０３，２００３，２１０
３は、メッシュモデルである。In FIGS. 19, 20, and 21, the shape model of the two-dimensional surface is automatically divided into a plurality of parts using the shape division rule of this embodiment, and then the number of mesh divisions is set for each part. It is a figure which shows the example which interpolated the coordinate value by the shape function and created the mesh model. In these figures,
Reference numerals 1901, 2001 and 2101 are two-dimensional surface shape models, 1902, 2002 and 2102 are shape models after part division, and 1903, 2003 and 210.
3 is a mesh model.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、従来は人手を介して行
なっていた形状モデルの分割操作が自動的になされ、解
析用メッシュモデル作成にかかる操作者の負担が軽減さ
れ、作業時間が短縮される。また、形状モデルの特徴を
認識し、その形状に適した分割ルールが適用されるの
で、解析精度の高いメッシュモデルが作成される。According to the present invention, the division operation of the shape model, which was conventionally performed manually, is automatically performed, the operator's burden for creating the analysis mesh model is reduced, and the working time is shortened. To be done. Further, since the feature of the shape model is recognized and the division rule suitable for the shape is applied, a mesh model with high analysis accuracy is created.
【図１】本発明によるモデリングシステムの一実施例の
全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of a modeling system according to the present invention.
【図２】本発明の形状分割ルールを用いて形状モデルを
複数のパートに分割してメッシュモデルを作成する処理
手順の流れを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a flow of processing steps for creating a mesh model by dividing the shape model into a plurality of parts using the shape division rule of the present invention.
【図３】円弧に対する分割ルールを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a division rule for an arc.
【図４】自由曲線に対する分割ルールを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a division rule for a free curve.
【図５】三角形に近い形状すなわち三辺形に対する分割
ルールを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a division rule for a shape close to a triangle, that is, a triangle.
【図６】五角形に近い形状すなわち五辺形に対する分割
ルールを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a division rule for a shape close to a pentagon, that is, a pentagon.
【図７】端点連結ルールを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an end point connection rule.
【図８】直交線ルールを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an orthogonal line rule.
【図９】分割比一定ルールを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a rule of constant division ratio.
【図１０】大角分割ルールを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a large angle division rule.
【図１１】傾斜形状分割ルールを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an inclined shape division rule.
【図１２】マージングルールを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a merging rule.
【図１３】対辺比制限ルールの動作を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an operation of an opposite ratio limiting rule.
【図１４】四角形分割制限ルールの動作を示す図であ
る。FIG. 14 is a diagram showing an operation of a quadrilateral division restriction rule.
【図１５】前述の三角形分割ルールを用いて、形状を効
果的に分割した例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an example of effectively dividing a shape by using the above-mentioned triangulation rule.
【図１６】基準ベクトルルールの動作を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an operation of a reference vector rule.
【図１７】分割角制限ルールの動作を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an operation of a division angle restriction rule.
【図１８】図３から図１７で説明した形状分割ル−ルの
包含関係とその優先順位の一例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an example of the inclusion relation of the shape division rules described in FIGS. 3 to 17 and their priorities.
【図１９】本発明の形状分割ルールを用いて、二次元面
の形状モデルを複数のパートに自動的に分割した後、各
パートにメッシュ分割数を設定し、形状関数で座標値を
補間し、メッシュモデルを作成した例を示す図である。FIG. 19: Using the shape division rule of the present invention, after automatically dividing the shape model of the two-dimensional surface into a plurality of parts, setting the mesh division number for each part and interpolating the coordinate values with the shape function. It is a figure which shows the example which created the mesh model.
【図２０】本発明の形状分割ルールを用いて、二次元面
の形状モデルを複数のパートに自動的に分割した後、各
パートにメッシュ分割数を設定し、形状関数で座標値を
補間し、メッシュモデルを作成した例を示す図である。FIG. 20: After automatically dividing a shape model of a two-dimensional surface into a plurality of parts using the shape division rule of the present invention, setting the mesh division number for each part, and interpolating coordinate values with a shape function. It is a figure which shows the example which created the mesh model.
【図２１】本発明の形状分割ルールを用いて、二次元面
の形状モデルを複数のパートに自動的に分割した後、各
パートにメッシュ分割数を設定し、形状関数で座標値を
補間し、メッシュモデルを作成した例を示す図である。FIG. 21: Using the shape division rule of the present invention, after automatically dividing the shape model of the two-dimensional surface into a plurality of parts, setting the mesh division number for each part, and interpolating the coordinate values with the shape function. It is a figure which shows the example which created the mesh model.
１０１ 形状モデル入力手段 １０２ 形状モデルデータベース １０３ 形状モデル分割処理手段 １０４ メッシュモデル生成手段 １０５ メッシュモデルデータベース １０６ ディスプレイ 101 shape model input means 102 shape model database 103 shape model division processing means 104 mesh model generation means 105 mesh model database 106 display
Claims (9)
特徴を認識し、当該図形的特徴に基づいて形状モデルの
全体構造を認識する形状認識手段と、 前記認識された形状モデルに対して形状分割ルールデー
タベースから選択した分割ルールを適用し、前記形状モ
デルを複数の四辺形または三辺形パートに自動的に分割
する形状モデル分割処理手段とからなる形状モデリング
システム。1. A shape recognition means for recognizing geometrical and topological features of a shape of a structure and recognizing an entire structure of a shape model based on the graphic feature, and for the recognized shape model. A shape modeling system comprising a shape model division processing means for automatically dividing the shape model into a plurality of quadrilateral or triangle parts by applying a division rule selected from a shape division rule database.
長，線種，線間角度等の幾何的特徴および前記形状モデ
ルを構成する線分の数，孔または穴の数，線分の結合関
係等の位相的特徴および前記形状モデルの傾き，亀裂の
有無，相貫線の有無等の全体的特徴を認識する形状認識
手段と、 前記認識された形状モデルに対して形状分割ルールデー
タベースから選択した分割ルールを適用して前記サーフ
ェス形状モデルに線分を追加し、前記形状モデルを複数
の四辺形または三辺形パートに自動的に分割する形状モ
デル分割処理手段とからなる形状モデリングシステム。2. Geometrical features such as positions of line segments forming the shape model, line lengths, line types, and angles between lines, and the number of line segments forming the shape model, the number of holes or holes, line segments Shape recognition means for recognizing topological features such as connection relations and overall features such as inclination of the shape model, presence / absence of cracks, presence / absence of crossing lines, and a shape division rule database for the recognized shape model. A shape modeling system comprising: a shape model division processing unit that applies a selected division rule to add a line segment to the surface shape model and automatically divides the shape model into a plurality of quadrilateral or triangle parts.
ステムにおいて、 前記形状モデル分割処理手段が、前記分割ルール（端点
連結ルールを除く）により前記形状モデルを複数のパー
トに分割する補助線を追加する際、その終点近傍に外形
線の端点，孔または穴ル−プ線の端点，内部線の端点，
内部点のいずれかが存在する場合、追加しようとする線
分の終点座標値を前記端点または内部点の座標値に変更
するマージングルールを分割制限ルールとして含むこと
を特徴とする形状モデリングシステム。3. The modeling system according to claim 1, wherein the shape model division processing unit adds an auxiliary line that divides the shape model into a plurality of parts according to the division rule (excluding the end point connection rule). In the vicinity of the end point, the end point of the outline, the end point of the hole or hole loop line, the end point of the internal line,
A shape modeling system comprising a merging rule as a division restriction rule for changing the end point coordinate value of a line segment to be added to the coordinate value of the end point or the inner point when any of the internal points exists.
のモデリングシステムにおいて、 前記形状モデル分割処理手段が、前記分割ルールにより
前記形状モデルを複数のパートに分割する際、前記パー
トのアスペクト比を最良とする分割ルールを局所分割ル
ールとして含むことを特徴とする形状モデリングシステ
ム。4. The modeling system according to claim 1, wherein when the shape model division processing unit divides the shape model into a plurality of parts according to the division rule, an aspect of the part A shape modeling system characterized by including a division rule with the best ratio as a local division rule.
ステムにおいて、 前記形状モデル分割処理手段が、前記分割ルールにより
前記形状モデルを複数のパートに分割する際、前記パー
ト数を最小とする分割ルールを分割制限ルールとして含
むことを特徴とする形状モデリングシステム。5. The modeling system according to claim 1, wherein, when the shape model division processing unit divides the shape model into a plurality of parts according to the division rule, the division rule that minimizes the number of parts. A shape modeling system characterized by including as a division restriction rule.
のモデリングシステムにおいて、 前記形状モデル分割処理手段が、分割ルールのうちのい
くつかを分割制限ルールとして選択し、当該分割制限ル
ールの監視のもとに、残りの前記分割ルールを適用する
手段であることを特徴とする形状モデリングシステム。6. The modeling system according to any one of claims 1 to 5, wherein the shape model division processing unit selects some of the division rules as division restriction rules, A shape modeling system, characterized in that it is means for applying the remaining division rules under supervision.
のモデリングシステムにおいて、 前記形状モデル分割処理手段が、前記各分割に用いた分
割ルールの適用パターンを学習し記憶する手段を備えた
ことを特徴とする形状モデリングシステム。7. The modeling system according to claim 1, wherein the shape model division processing means includes means for learning and storing an application pattern of a division rule used for each division. A shape modeling system characterized by that.
のモデリングシステムにおいて、 前記形状モデル分割処理手段により分割された形状モデ
ルを有限要素メッシュデータに変換する有限要素メッシ
ュ変換処理手段を備えたことを特徴とする形状モデリン
グシステム。8. The modeling system according to claim 1, further comprising: finite element mesh conversion processing means for converting the shape model divided by the shape model division processing means into finite element mesh data. Shape modeling system characterized by
のモデリングシステムと、 前記形状モデルを有限要素法等により解析し評価する手
段とからなる機械系ＣＡＥシステム。9. A mechanical CAE system comprising the modeling system according to claim 1 and means for analyzing and evaluating the shape model by a finite element method or the like.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03282917A JP3138933B2 (en) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | Modeling system |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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| JPH05120385A true JPH05120385A (en) | 1993-05-18 |
| JP3138933B2 JP3138933B2 (en) | 2001-02-26 |
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ID=17658787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03282917A Expired - Lifetime JP3138933B2 (en) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | Modeling system |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3138933B2 (en) |
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-
1991
- 1991-10-29 JP JP03282917A patent/JP3138933B2/en not_active Expired - Lifetime
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| CN115441178B (en) * | 2022-08-08 | 2023-10-20 | 哈尔滨哈玻拓普复合材料有限公司 | Geometric division method for spherical radome unit plates |
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