JPH02253375A

JPH02253375A - 解析システム

Info

Publication number: JPH02253375A
Application number: JP1074626A
Authority: JP
Inventors: Tamikimi Aizawa; 相沢　民王
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1990-10-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明ハ、ＣＡＥ、ＣＡＤ、ＣＡＭシステムのような、
計算機を用いた設計、生産における諸作業の自動化シス
テムの構築において核となる、オブジェクトモデリング
に係り、特に解析用モデルの入力が容易な解析システム
に関する。

〔従来の技術〕

従来、有限要素法、境界要素法、差分法などの流体解析
システムでは、航空機、自動車などの高精度曲面からな
る構造物や、その周囲の流体を主な解析対象とし、ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭで生成されたいわゆる高精度サーフェスモデ
ルを細分し、解析用の入力モデルを生成する手法が用い
られてきた。

また、有限要素法、境界要素法を用いた構造・振動解析
システムでは、上記とは異なって比較的単純な形状をも
つ対象を解析対象とすることが多く、自動分割のために
用いられている３、４辺形（サーフェス）、６面体（ソ
リッド）などの基本形状を組合せたモデルを基礎とし、
それを細分し、種々の解析用の入力モデルを生成するこ
とによりシステムの統合化が進められてきた。

上記の解析手法に関しては、土木学会論文集、第３９２
号／Ｉ−９（１９８８，４）に記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高精度サーフェスモデルでは点、線１面要素の関係など
の位相的なデータが十分記述されておらず、有限要素分
割に手間がかかる、またオブジェクトモデルの生成に手
間がかかるなどの問題があった・基本形状を組合せたモデルでは、穴などを含んだモデル
の記述が曖昧で、またその形状記述精度に制限があり、
例えば流体解析のように高精度曲面をもつ対象の解析で
は十分な精度が得られないなどの問題があった。

本発明の目的は解析用モデルの入力が容易で、高精度な
解析を可能とする解析システムを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１の特徴は、流体、伝熱などの条件下におけ
る対象物の解析を行うシステムにおいて、前記対象物の
データを蓄積するデータベースと、前記データベース内
のデータを用いて解析データを生成する処理部と、前記
処理部へのデータ入力および処理部からのデータを表示
する入出力表示手段とを備え、前記処理部は前記データ
ベース内のオブジェクトモデルのデータを用いて解析対
象物の解析入力モデルを生成し、その結果をデータベー
スに出力する解析入力モデル生成部を備えたことにある
。

本発明の第２の特徴は、流体、伝熱などの条件下におけ
る対象物の解析を行うシステムにおいて、前記対象物の
データを蓄積するデータベースと、前記データベース内
のデータを用いて解析データを生成する処理部と、前記
処理部へのデータ入力および処理部からのデータを表示
する入出力表示手段とを備え、前記処理部はオブジェク
トモデルのデータを用いて解析入力データを生成し、こ
の解析入力データを解析出力データによって最適に修正
する解析入力データ生成部を備えたことにある。

本発明の第３の特徴は、流体、伝熱などの条件下におけ
る対象物の解析を行う解析システムにおいて、前記対象
物のデータを蓄積するデータベースと、前記対象物の解
析に関する専門知識のデータを蓄積する知識ベースと、
前記データベースと知識ベースのデータを用いて解析デ
ータを生成する処理部と、前記処理部へのデータ入力お
よび解析結果を表示する入出力表示手段とを備えたこと
にある。

本発明の第４の特徴は、流体、伝熱などの条件下におけ
る対象物の解析を行うシステムにおいて。

前記対象物のデータを蓄積するデータベースと、前記デ
ータベース内のデータを用いて解析データを生成する処
理部と、前記処理部へのデータ入力および処理部からの
データを表示する入出力表示手段とを備え、前記データ
ベースは胞複体鎖のデータで対象物を記述したことにあ
る。

本発明の第５の特徴は、流体、伝熱などの条件下におけ
る対象物の解析を行うシステムにおいて、前記対象物の
データを蓄積するデータベースと、前記オブジェクトモ
デルのデータを用いて解析データを生成する処理部と、
前記処理部へのデータ入力および処理部からのデータを
表示する入出力表示手段とを備え、前記処理部は対象物
の解析モデルデータをデータベース内の設計変数に基づ
いて、最適量になるように繰り返し修正し、この最適量
を解析モデルデータとして出力する解析出力モデル生成
部を備えたものである。

〔作用〕

第１の発明では、処理部を構成する解析入力モデル生成
部はデータベース内のオブジェクトモデルのデータを用
いて解析対象物の解析入力モデルを生成し、その結果を
データベースに出力する。

これにより、解析を高精度で実行でき、しかも解析処理
作業が容易となる。

第２の発明では、データベース内のデータを用いて解析
データを生成する処理部はオブジェクトモデルのデータ
を用いて解析入力データを生成し、この解析入力データ
を解析出力データによって最適に修正する。これにより
、オブジェクトモデルの高精度解析が可能となる。

第３の発明では、解析データを生成する処理部はデータ
ベースに基づいて得られた解析結果のデータを知識ベー
ス内の専門知識のデータにより修正する。これにより、
解析データの生成に専門家の知識を利用したオブジェク
トモデルの高精度解析が可能になる。

第４の発明では、対象物のデータを蓄積するデータベー
スは胞複体鎖のデータで対象物を記述する。これにより
、解析データの生成が容易で、しかも多くの対象物を共
通のモデルで記述することができる。

第５の発明では、オブジェクトモデルのデータを用いて
解析データを生成する処理部は対象物の解析モデルデー
タをデータベース内の設計変数に基づいて、最適修正量
になるように繰り返し修正する。これにより、最適なオ
ブジェクトモデルを自動的に生成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面によって説明する。

Ａ、システムの基本構成第１図は本発明の一実施例の構成を示すもので、この図
において、１０は入出力表示手段、２０は処理部である
演算装置、３０はデータベースを示す。前述した入出力
表示手段は、例えばグラフィックデイスプレィ１１、ス
タイラス１２およびキーボード１３とで構成される。こ
の例ではスタイラス１２を用いているが、これをマウス
に変更することも可能である。また、前述したデータベ
ース３ｏは解析対象物としてのオブジェクトモデルのデ
ータを蓄積するオブジェクトモデルデータ３１と、解析
のための解析入力モデルのデータを蓄積する解析入力モ
デルデータ３３と、解析出力モデルのデータを蓄積する
解析出力モデルデータ３４を備えている。演算装置２０
はオブジェクトモデルデータ３１からのデータによって
解析対象物となるオブジェクトモデルを生成するオブジ
ェクトモデル生成部２１と、オブジェクトモデルデータ
３１と解析入力モデルデータ３３からのデータによって
解析入力モデルを生成する解析入力モデル生成部２３と
、オブジェクトモデルデータ３１と解析入力モデルデー
タ３３と解析出力モデルデータ３４からのデータによっ
て解析出力モデルを生成する解析出力モデル生成部２４
とで構成されている。

Ａ１．解析用モデル生成本発明の解析システムにおける解析用モデルの生成動作
を以下に説明する。

第１図、第２図に示すように、まずグラフィックデイス
プレィ１１、タブレットとスタイラス１２あるいはキー
ボード１３などの入力手段１０を介して、演算装置２ｏ
を作動させ、オブジ・エフトモデル生成部２１で、オブ
ジェクトモデルのデータを生成し、このオブジェクトモ
デルのデータをデータベース３１に入力する（ステップ
２０１）。

次に、データベース３１からステップ２０１で生成され
たオブジェクトモデルのデータを取り出し、このデータ
を用いて解析入力モデル生成部２３で、解析入力モデル
のデータを生成し、この解析入力モデルのデータをデー
タベース３３に入力する（ステップ２０２）。

次に、データベース３３からステップ２０２で生成され
た解析入力モデルのデータを取り出し、このデータを用
いて解析出力モデル生成部２４で、解析出力モデルのデ
ータを生成し、この流体解析出力モデルのデータをデー
タベース３４に入力する（ステップ２ｏ３）。

この実施例によれば、処理部を構成する解析入力モデル
生成部はデータベース内のオブジェクトモデルのデータ
を用いて解析対象物の解析入力モデルを生成し、その結
果をデータベースに出力するので、解析を高精度に実行
でき、しかも解析処理作業が容易となる。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、この実施例
は第１図に示す実施例におけるオブジェクトモデルのデ
ータから解析入力モデルのデータ生成する処理（ステッ
プ２０２）を、オブジェクトモデルを写像法（形状関数
）によって自動分割する（有限要素法解析用モデルを自
動生成する）ものである。

具体的には、第３図、第４図に示すように、まずデータ
ベース３１からオブジェクトモデルのデータを取り出し
、分割オブジェクトモデル生成部２２で、分割オブジェ
クトモデルのデータを生成し、この分割オブジェクトモ
デルのデータをデータベース３２に入力する（ステップ
２０２１）。

ここで、分割オブジェクトモデルはオブジェクトモデル
を自動分割する（有限要素解析用モデルを生成する）た
めのモデルで、このモデルでは穴形状などが記述できな
い。

次に、データベース３２からステップ２０２１で生成さ
れた分割オブジェクトモデルのデータを取り出し、解析
入力モデル生成部２３で、解析入力モデルのデータを生
成し、この解析入力モデルのデータをデータベース３３
に入力する（ステップ２０２２）。

この実施例によれば、オブジェクトモデルのデータを用
いて分割オブジェクトモデルを生成し、この分割オブジ
ェクトモデルを写像法によって自動分割するので、オブ
ジェクトモデルの自動分割が容易となる。

第５図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、この
実施例は第１図における解析入力モデルのデータから解
析出力モデルのデータを生成する処理（ステップ２０３
）を次のようにする。

第５図、第６図に示すように、まずデータベース３３か
ら解析用人カモデルのデータを取り出し、入力カードイ
メージモデル生成部２５で、各解析プログラムの入力カ
ードイメージモデルのデータを生成し、この入力カード
イメージモデルのデータをデータベース３５に入力する
（ステップ２０３１）。

次に、データベース３５からステップ２０３１で生成さ
れた入力カードイメージモデルのデータを取り出し、解
析出力モデル生成部２４で、各解析プログラムによって
解析出力モデルのデータを生成し、これを解析出力モデ
ルのデータベース３４に入力する（ステップ２０３２）
。

この実施例によれば、解析入力モデルのデータを一旦個
々の解析プログラムの入力カードイメージモデルのデー
タに変換するので、種々の解析プログラムとの連結が容
易となる、解析入力モデル生成部に入力カードイメージ
モデル生成部を組み合わせたもの及び解析入力モデル生
成部は、いずれも解析入力データを生成するものであっ
て、解析入力データ生成部と呼ぶことができる。

第１図、第３図、第５図の各モデルのデータは第７図に
示すように、各生成処理部で、幾何学的なモデルとその
構成要素の属性のデータを生成し、各データベースに分
離して格納する（ただし、幾何学的モデルの構成要素と
その属性データは関連づけられており、また各モデルの
データがその構成要素のデータを含んでいるとき、次の
ステップで生成されるモデルの構成要素の属性のデータ
は前のステップで生成されたモデルとその構成要素の属
性データから自動的に生成される）。また、第８図に示
すように、第７図の属性データベースを入力属性データ
ベースと出力属性データベースの二つに分散させて格納
する（ただし、各属性データベースに格納された属性デ
ータは幾何学的モデルの構成要素と関連づけられている
）。

このようにすると、第９図に示すように種々のの解析、
例えば構造・振動解析においても、その幾何学的モデル
の属性（ｉ成要素の属性）のデータを準備しておけば、
有限要素解析、境界要素解析のための幾何学的モデルの
データを各解析処理で共通に用いることができる。また
、このような構成にすると第１０図に示すように、例え
ば流体解析の出力モデルのデータ（幾何学的モデルとそ
の入力属性のデータ）を生成し、このデータを構造・振
動解析の入力属性データベースに入力し、生成された入
力属性データベースのデータを用いて構造・振動解析を
行うなど、種々の組合わせ解析ができる。

なお、第７図〜第１０図における幾何学的モデルの属性
には解析プログラム名（入力属性）、解析プログラムに
固有のデータなども含んだものとする。

Ａ２．ＣＡＥデータベースへの組込みここでは、ＣＡＥの基本構成とそこで用いられる幾何学
的対象モデル（幾何学的モデルデータとその構成要素の
属性のデータから構成される）の記述例を示す。また、
前述の第１図、第３図、第５図のデータベース３０の各
モデルのＣＡＥシステムのどのオブジェクトモデルのデ
ータにあたり、またどのオブジェクトモデルのデータか
ら生成されるかを示す。

（１）基本構成第１１図はＣＡＥで用いられる幾何学的対象モデルのデ
ータの内部モデルの例で、各データをデータベース（抽
象胞複体鎖モデル）に分散して格納した（すなわち、分
散データベース化した）ものである。また、各モデルの
データは図形、胞複体鎖、を含む幾何学的対象モデルの
演算（基本演算とその組合せ演算）と抽象胞複体鎖の演
算でデータ変換ができる（矢印→はＡ→のデータから→
Ｂのデータへの変換操作で、Ａ→Ｂ−）ＣはＡからＣへ
の変換も可能であることを示す）。

（２）対象モデルのデータ記述第１１図の各対象モデルの中で、部品モデル３がそれら
の構成のための基礎になる。そこで、まず部品モデル３
のデータの記述を説明し、次にこれをベースにして他の
モデルのデータの記述を説明する。

（、）部品モデル３部品モデル３の幾何学的モデルは胞複体鎖Ａ（Ｅ’）（
ｒ＝ｏ〜３）で記述でき、そのデータは後述の製図モデ
ル、部品モデル１、部品モデル２、部品モデル４のデー
タから生成することができる。

第１２Ｅ図は部品モデル３のデータを抽象胞複体鎖（デ
ータベースモデル）の一つの内部モデル（表形式で表し
ている）で記述した例である。第１２Ｅ図の各テーブル
名（例えば、３内部鎖）、記号（Ｃなど）は抽象胞複体
鎖の構成要素の名称で、それぞれの表には胞複体鎖Ａ　
（Ｅ’）の構成要素のデータ（実現値）が格納される。

胞複体鎖表は胞複体鎖のデータを格納する各表を管理す
るもので、各表のアドレスを表すポインタ、表に格納さ
れた要素の個数などのデータを格納する。

４内部鎖（連結成分）表の各行（レコード）には、０〜
３外部鎖の要素のデータをまとめて二次元的に配列した
３境界サイクル鎖（連結成分）表への始終ポインタなど
のデータを格納する（４内部鎖（連結成分）表には異な
る部品のデータを格納する、すなわち４内部鎖（連結成
分）表の各行（レコード）に対応する３境界サイクル鎖
（連結成分）表に格納されるデータは各々異なったもの
である）、３境界サイクル鎖（連結成分）表には。

胞複体鎖のＯ〜３外部鎖の要素のデータをまとめて二次
元的に配列したＯ〜３外部鎖表へのポインタ等のデータ
を格納する。

他の表には他の胞複体鎖の構成要素（外部鎖、内部鎖、
境界サイクル鎖）のデータを格納する。

特に、胞体己【を定義するｒ空間ｎ【（第１２Ｅ図参照
）が部分空間、例えば第１３図に示すように自由曲面の
バッチ６二１のときは、自由曲面のパッチ　、ｔｒをＡ
（ｃ二’）のデータで記述する。この場合、第１０図の
各表にＡ（ａｈ’）のデータを格納する別の抽象胞複体
鎖の内部モデルの表を加え、第１４図に示すように第１
２Ｅ図の内部鎖表の行にＡ（ａ二’）の内部鎖のデータ
を格納する表へのポインタ等のデータを格納する。

第１５図〜第１８図はその図形が穴をもつことができる
ように胞複体鎖を拡張した例である。

第１５図は穴をもつ胞体１ｃ：ｌを、第１６図は第１５
図の穴をもつ胞体＋ｃ：ｌから生成される胞複体Ｋ（Ｉ
Ｑ：ｌ）を、第１７図は第１６図の胞複体Ｋ（ＩＱ、ｌ
）から生成される胞複体鎖ａ工Ａ　（ｃ：）（ａｘは整
数）の例を示したものである。また、このように拡張さ
れた胞複体鎖のデータの記述においては、第１８図に示
すように第１２Ｅ図の表にｒ−１内すイクル鎖表を加え
、ｒ内部鎖表の各要素（行）にｒ−１内部鎖表へのポイ
ンタのデータ及びその属性のデータをまとめて格納する
ｒ−１内すイクル鎖表へのポインタのデータを、またｒ
−１内すイクル鎖表の各要素（行）にｒ−１内部鎖表へ
のポインタのデータ及びその属性のデータを格納する。

第１９図〜第２３図はワイヤフレーム、サーフェス、ソ
リッドの組合せモデルを容易に作成できるように胞複体
鎖を拡張した例である。

第１９図のワイヤフレーム、サーフェスの組合せモデル
のｌｃ：１Ｕｌｃ二１を第２０図、第２１図に示すＩＣ
）１で記述する（ＣｉはＣ＝□とＩＣ２１（結合胞体）
の組で記述する）、また、このように拡張された胞複体
鎖のデータの記述は、第２２図に示すように第１２Ｅ図
の表に結合胞体表を加え、ｒ内部鎖表の各要素（行）に
ｒ−１，・・・、Ｏ結合胞体表へのポインタのデータを
、またｒ−１゜・・・、Ｏ結合胞体表の各要素（行）に
同次元の内部鎖表の要素へのポインタのデータを格納す
る。

第２３図は第２０図、第２１図の胞複体鎖を細分によっ
て生成した有限要素（あるいは境界要素）モデル（後述
）の例で示したもので、ｌｃ：、Ｉ上の節点Ｊｔをｌｃ
′ｃ、ｌ（結合胞体）上に生成し、これを１ｃ；１の端
点ｌｃ：ｌ上の節点Ｊｅ□と結合することができる。

また上記結合胞体はオブジェクトモデルの幾何学的拘束
などの境界条件の記述にも用いられる（第２２図の結合
胞体表に格納されている結合胞体のデータに対応する第
１２Ｅ図の内部鎖の要素のデータに境界条件のデータを
対応させる）。

このモデルでは流体機械などの複雑な構造物をいわゆる
ワイヤフレーム、サーフェス、ソリッド、及びそれらの
組合せモデルを記述できる（モデル化できる）、物体の
ほか物体の外の流体をモデル化することができる、また
構造物と流体の組合せモデルを記述できる、さらにこれ
らのモデルとそれらの構成要素の結合関係の（位相的な
）データを記述できる。従って、特に流体機械などの複
雑な構造物のモデルに適している。

第１２Ａ図〜第１２Ｃ図は胞複体鎖Ａ（Ｅ’）（ｒ＝０
〜３）とその内部モデルである図１２のデータ構造を説
明したものである。これらの図において、口←→口は口
のデータの間の関係を示す。

また、これらの図においては、０〜３内部鎖の要素間の
関係のデータ記述（境界サイクルあるいは相対境界サイ
クルの集合のデータ）、穴のデータ記述（後述の図１２
Ａの場合）は省略する。なお、後述の第１２Ｄ図も同様
である。

第１２Ａ図は第１２Ｅ図のモデル（構成要素が穴をもた
ない場合）のデータ構造の例である。このモデルでは、
第１２Ａ図に示すようにソリッド要素ｃ？　（Ｑ’ｉ４
−→ａｓ）の集合（Ｃ″Ｌ）（３外部鎖）、面要素ｃ”
ｔ（ｃ？←→δｉ）の集合（ｃ：）　（２外部鎖）、線
要素Ｑ”ｒ　（ｃｉ←→己口）の集合（ｃｉ）　（１外
部鎖）、点要素ｃ？（ｃ讐←→ａＣｋ）の集合（Ｃτ）
（０外部鎖）で表現する。また、ソリッド要素ａ；を順
序付けられた境界面要素の集合（♂いで、面要素ａｔを
順序付けられた境界線要素の集合＜；、′ｋ）で、また
線要素己りをそれぞれ順序付けられた境界点要素の集合
（６盲）で表現する。ソリッド要素Ｃ？、面要素ｃ１、
線要素Ｃ１、点要素Ｃ？の結合関係はそれらが共通の境
界面要素６　”ｇ、境界線要素己ｔ、境界点要素己ρか
ら構成されているかどうかで定める。

第１２Ｂ図は第１２Ｅ図（あるいは第１２Ａ図）のモデ
ルにおいて、その構成ソリッド要素の境界要素（構成面
要素）の個数、構成面要素の形状を制限したもののデー
タ構造の例である。このモデルでは、第１２Ｃ図に示す
ようにソリッド要素ｃ１の集合（ｃｉ）　（３外部鎖）
１面要素Ｃτの集合（ｃｉ）　（２外部鎖）、線要素Ｑ
　”ｃ　（Ｑ　：４−→ａ　Ａ）の集合（ｃｌ（１外部
鎖）、点要素Ｑ　？　（Ｑ　’ｔ４−→ａ　Ｓ）の集合
（Ｃτ）（０外部鎖）で表現する。また、ソリッド要素
Ｃ？、面要素Ｑ　ｆｆｓ線要素Ｃ：　（０：←→♂Ｌ）
をそれぞれ順序付けられた境界線要素の集合（己ｔ）で
表現する。さらに、境界線要素ａ【はその境界点要素の
集合（ａρ）（始終端点）で表現する。ソリッド要素ｃ
）１面要素　？、線要素Ｃ）、点要素　？の結合関係は
それらが共通の境界線要素ａ　ｇ、境界点己２から構成
されているかどうかで定める。

第１２Ｃ図は第１２Ｅ図（あるいは第１２Ｂ図）のモデ
ルにおいて、その構成ソリッド要素の境界要素（構成面
要素）の個数、その構成面要素、構成線要素の形状とそ
れらの境界要素の個数を制限した場合（例えば、その構
成面要素、構成ソリッド要素を穴をもたないものに制限
し、またその構成線要素を１〜３次曲線、その構成面を
１〜３次曲面、またその境界要素（構成辺）の数を３．
４に、その構成ソリッド要素を４面体、６面体に制限し
た場合）のデータ構造の例である。このモデルでは、第
１２Ｂ図に示すようにソリッド要素Ｃ？の集合（ｃｉ）
（３外部鎖）、面要素　？の集合（ｃｉ）（２外部鎖）
、線要素Ｃ）の集合（ｃ：）　（１外部鎖）、点要素ｃ
？（ｃ）←→ａ２）の集合（Ｃ？）（０外部鎖）で表現
する。また、ソリッド要素Ｃ？、面要素Ｃ１、線要素Ｃ
）をそれぞれ順序付けられた点の集合（ａ２）で表現す
る（各要素を構成する面要素、線要素はその順序付けら
れた構成点により定義する）。ソリッド要素Ｑ？、面要
素ｃ１、線要素Ｃ″Ｌ、点要素　０の結合関係はそれら
が共通の点要素己２から構成されているかどうかで定め
る。

（ｂ　’）部品モデル２部品モデル２は特殊胞複体鎖（非手続き形ソリッドモデ
ル）で、そのデータは後述の製図モデルのデータあるい
は部品モデル１（いわゆるＣＳＧトリー）のデータから
生成することができる。

このモデルは胞複体鎖Ａ　（Ｅ”）　（ただし、Ｅ　３
　＝＝（ａＱ’））を拡張し、さらにａＡ　（Ｅ”）＝
Ｏ）などの条件を与えたもので、そのデータは第８図の
各表から０〜２外部鎖表を除いたものに格納されるデー
タで記述される。

（ｃ）部品モデル４部品モデル４は境界胞複体鎖ａＡ　（Ｅ”）で、部品モ
デル２、部品モデル３．あるいは後述の製図モデル、部
品モデル１から生成できる。部品モデル４のデータはい
わゆる形状の境界表現のデータ（あるいはこれに第１２
Ｅ図の４内部鎖（連結成分）、３境界サイクル鎖（連結
成分）に格納されるデータを加えたもの）を含んだもの
である。

このモデルは、基本的にはソリッド物体を記述するもの
で、単独の物体あるいは流体のモデルであれば、それを
記述することができる。

第１２Ｄ図は部品モデル４（境界胞複体鎖ａＡ（Ｅ３）
　）のデータ構造の例である。第１２Ａ図において、ソ
リッド要素Ｃ）の集合（ｃ？）（３外部鎖）、線要素Ｃ
１の集合（ｃｉ）（１外部鎖）、点要素Ｑ？　（ａ’ｒ
←→♂２）の集合（Ｃ？）（Ｏ外部鎖）を除いたもので
ある。

（ｄ）製品モデル製品モデルの幾何学的モデルは胞複体鎖Ａ（Ｅ’）（ｒ
＝０〜３）で表され、そのデータは部品モデル２、部品
モデル３１部品モデル４のデータから生成される。

第２４図は製品モデルのデータを抽象胞複体鎖の一つの
内部モデル（表形式で表している）で記述した例である
。

胞複体鎖表は各表を管理するもので、各表のアドレスを
表すポインタ、表に格納された要素の個数などが格納さ
れる。

５外部鎖（製品）表には、各製品のデータを二次元的に
配列した５内部鎖（製品）表へのポインタ等が格納され
る。

５内部鎖（製品）表には、製品を構成する各部品のデー
タをまとめて二次元的に配列した４境界サイクル鎖（製
品）表へのポインタ等が格納される。

４境界サイクル鎖（１１品）表の各行（レコード）には
、第１２Ｅ図の４内部鎖（連結成分）表の各行に格納さ
れる部品番号（あるいは部品名）のデータ、その部品の
座標系から製品座標系への変換マトリックスのデータな
どが格納される（このとき、同じ部品番号で異なる変換
マトリックスをもつ部品は製品を構成する異なる部品で
あるとする）このように、上記の製品モデルのデータと
部品モデル２〜４のデータで製品モデル全体のデータを
記述できる。

（ｅ）機構モデル機構モデルは製品モデルのジヨイント間の結合関係をモ
デル化したもの（ジヨイント間の結合関係のモデルはリ
ンクと呼ばれている）で、リンクとリンクを結合するジ
ヨイントにはそれらのリンク間の結合関係（例えば、ビ
ンジ目インド、ボールジヨイント）を表す種々の属性が
与えられる。

従って、第２５図に示すように機構モデルのリンクを第
１２Ｅ図の部品モデル３の稜線に、ジヨイントを頂点に
、あるいはリンクを稜線の境界（始終点）に、ジヨイン
トを頂点に対応させることができる。また、その解析操
作は通常ループ方程式を解くことによって行われ、この
場合にはリンクから構成されるループのデータが用いら
れる。

機構モデル（機構解析用の入出カモデル）はＡ（Ｅｌ）
あるいはａ　Ａ　（Ｅ’）　（Ｅ”＝（ａ　ｃ”）　）
で記述でき、第１１図に示すように、そのデータは製品
モデルのデータを用いて生成される。第２５図に示すよ
うに、Ａ　（Ｅｌ）のデータは第１０図の各表の１外部
鎖表、１内部鎖表（リンクのデータが格納）、０境界サ
イクル鎖表（リンクとその両端のシミインドとの関係の
データが格納）、０内部鎖表（ジヨイントのデータが格
納）で、またａＡ　（Ｅｌ）（Ｅ’＝（ａｃ”））のデ
ータは０外部鎖表（０外部鎖は０境界サイクル鎖と同じ
もの）、０内部鎖表で記述できる。また、ループのデー
タは１外部鎖表（ループのデータが格納）、２内部鎖表
、２外部鎖表で記述できる。

機構モデルのリンクのデータを格納する１外部鎖表の各
行（あるいは対応する内部鎖表の各行）に第１２Ｅ図の
４境界サイクル鎖表の各行に格納される製品を構成する
部品の番号（あるいは名前）のデータ（機構モデルの１
外部鎖の各要素がどの部品に属するか・を表すデータ）
を格納する。従って、第１１図の部品モデル３、製品モ
デル、機構モデルが関連づけられたことにより、製品を
構成する部品間の干渉チエツクができる６また。第１１
図の部品モデル３と有限要素モデルが関連付′けられる
ことにより（後述の有限要素モデル参照）。

製品モデルの機構解析の出力結果のデータを有限要素解
析（例えば、振動解析）の入力（境界条件の）データと
し、その製品モデルに対応する有限要素モデルのデータ
を用いて有限要素解析（製品モデルに対する機構解析と
有限要素解析の組み合わせ解析）を行うことができる。

（ｆ）有限要素（境界要素）モデル有限要素（境界要素）モデルは代表的な解析入出カモデ
ルである（それらのデータは第１図のデータベース３３
、データベース３４に格納される）。

有限要素モデルは部品モデル３を細分したもので、胞複
体鎖Ａ　（Ｅ’）（ｒ＝ｏ〜３）で記述でき、またその
データは第１２Ｅ図の各表に格納することができる。た
だし、部品モデル３の境界サイクルの要素の個数、胞体
の種類を制限したものとなる０例えば、ソリッド要素の
構成面は通常４〜６面体に、シェル要素は３．４辺形に
制限される。

また、構成面の形状は１〜３次曲面、構成線素の形状は
１〜３曲面に制限される（第１２Ｅ図の１〜２境界サイ
クル表のデータの個数は制限される）、また、構成面、
構成ソリッドは穴などをもたない（第１８図に示した内
サイクルのデータ、第２３図に示した結合胞体のデータ
をもたない）。

このような制限から、Ａ　（Ｅ’）のデータは第１２Ｅ
図において、１〜３内部鎖のデータと１〜３境界サイク
ル鎖のデータを外部鎖の要素に対応し、その要素がＯ内
部鎖の要素に対応する順序付けられた節点列の集合のデ
ータに置き換えられたものでも記述することができる（
例えば、これらの節点列のデータはＯ内部鎖表の行への
ポインタで記述される）、また、２〜３内部鎖のデータ
と２〜３境界サイクル鎖のデータを外部鎖の要素に対応
し、その要素がＯ内部鎖の要素に対応する順序付けられ
た稜線列の集合のデータで置き換えたものでも記述する
こともできる（例えば、これらの稜線列のデータは１内
部鎖表の行へのポインタで記述される）。

有限要素モデルのデータは通常は部品モデル２〜４のデ
ータを用いて生成する。この場合、有限要素モデルのデ
ータを格納する０〜３内部鎖表の各行にそれに対応する
部品モデルの構成要素（０〜３内部鎖の要素）の番号の
データ（各有限要素の構成要素（０〜３内部鎖の要素）
が部品モデル（例えば、部品モデル３）のどの構成要素
（０〜３内部鎖の要素）の細分から生成されたものであ
るかを示すデータ）を格納する。このように有限要素モ
デルの各構成要素を部品モデルの構成要素を関連づける
と、例えば有限要素モデルのある面要素を含む部品モデ
ル３の構成面のデータを取り出すことができる。また部
品モデル３の構成要素に対応する有限要素モデルの要素
群を容易に取り出すことができる（例えば、それらのＣ
ＲＴ表示を高速に処理できる）など、部品モデル３と有
限要素モデルは一体として扱うことができる。

上述の有限要素（境界要素）のモデルのデータのデータ
構造は前述の第１２Ａ図と同じものとなる。有限要素（
境界要素）のモデルのデータは上述のものの他に第１２
Ｂ図、第１２ｃ図のデータ構造でも記述できる。

なお、第３図のデータベース３２に格納される分割オブ
ジェクトモデル（胞複体鎖Ａ　（Ｅ’）　（ｒ＝０〜３
））と上記の有限要素（境界要素）モデルは、細分の細
かさが異なるだけで、そのデータ構造は同じものである
（有限要素（境界要素）モデルは分割オブジェクトモデ
ルの細分により生成される）。

（ｇ）製図モデル製図モデル（製図システム用のモデル）は線要素の単な
る集合で、Ｕｃ）で表わすことができる。従って、その
データを第１２Ｅ図の各表を１外部鎖表、１内部鎖表に
制限したものに格納することができる（１内部鎖の各要
素（レコード）にＨ（線要素の形状のデータ）のデータ
が格納される）、あるいは、製図モデルを１胞複体鎖と
して定義してもよい、その場合は、このデータは第１２
Ｅ図の各表を１外部鎖表、０．１内部鎖表。

０境界サイクル鎖に制限したものに格納することができ
る。

（ｈ）部品モデル１部品モデル１（いわゆる形状のＣＳＧトリ一表現）は、
ＣＳＧの集合演算的操作の過程をデータの内部モデルと
してもので、Ｕｃ’ｆ（Ｕは和、差、共通集合演算的操
作）で記述できる。従って、そのデータを第１２Ｅ図の
内部モデルを３外部鎖表、３内部鎖表に制限したものに
格納することができる（３外部鎖の各要素のレコードに
和、差、共通集合演算的操作の識別子のデータを、また
３内部鎖の各要素（レコード）にＣ？のデータを格納す
る）。あるい４１、Ｃ）のデータを３胞複体鎖Ａ（ｃ：
）で定義し、そのデータを第１４図に示した方法で格納
してもよい。

（ｉ）その他前述の部品モデル３（胞複体鎖）は以下に示す複数の対
象モデルを包含している（これらのモデルの基本演算も
部品モデル３の基本演算に含まれる）。また、これらの
対象モデルはそれぞれ第１１図の部品モデル、製品モデ
ル、機構モデル、有限要素（境界要素）モデルの抽象モ
デル（データの意味モデル）とすることができる（ただ
し、その枠組はそれぞれ異なる）。

（ｉ）胞複体の部分集合（ｎ）部分胞複体（ｎｉ）胞複体鎖の外部鎖（ｉｖ）胞複体鎖の外部鎖とその内部鎖（Ｖ）胞複体鎖
の内部鎖（ｖｉ）胞複体鎖の内部鎖とその境界サイクル鎖の組上記のモデルは、例えば抽象胞複体鎖の内部モデルに以
下のデータを格納する。

（ｉ）では０〜３外部鎖表、０〜３内部鎖表に胞複体の
部分集合のデータ（実現値）を格納する（例えば、０〜
３内部鎖表の行（レコード）には０〜３胞体のデータを
格納する）。また、０〜３外部鎖表の整係数、結合係数
を無視する。

（ｎ）では、Ｏ〜３内部内部上表複体のデータ（実現値
）を格納する（例えば、０〜３内部鎖表のレコードには
０〜３胞体のデータを格納する）。

また、０〜３外部鎖表の整係数、結合係数を無視する。

（ｉｉｉ）は０〜３外部鎖表、０〜３内部鎖表に胞複体
鎖の外部鎖のデータ（実現値）を格納する（例えば、０
〜３内部鎖表のレコードには０〜３胞体のデータを格納
する）。

（ｉｖ）〜（ｖｉ）はそれぞれの構成要素に胞複体鎖と
同様のデータ（実現値）を格納する。また、（Ｖ）、（
ｖｉ）ではＯ〜３外部鎖表の整係数、結合係数を無視す
る。

以上の（ａ）〜（ｉ）で定義された各モデルはその性質
に応じて、有限要素解析に代表されるＣＡＥの解析シス
テム（第１図参照）、工程設計、ＮＧテープ作成、ロボ
ティスクなどに代表されるＣＡＥシステムに連結される
。

尚、上記の各データモデルは異システム間のデータ変換
のための中間ファイルのデータ記述にも利用できる。

Ｂ、高精度解析システム以下、第２６図〜第３７図を用いてオブジェクトモデル
を基礎にした高精度解析システムの構成を説明する。た
だし、図中のオブジェクトモデルを便宜上置も汎用性の
高い第１１図のモデル３（３胞複体鎖）とする。

Ｂ１．オブジェクトモデルの細分第２６図、第２７図に示すように、まずオブジェクトモ
デル生成部２１でオブジェクトモデルのデータを生成し
、このオブジェクトモデルのデータをデータベース３１
に入力する（ステップ２０１）。

次に、データベース３１からステップ２０１で生成され
たオブジェクトモデルのデータを、データベース３３か
らステップ２０２で生成された解析入力モデルのデータ
を取り出し、これらのデータを用いて解析出力モデル生
成部２４で、解析出力モデルのデータを生成し、この解
析出力モデルのデータをデータベース３４に入力する（
ステップ２０３）。

このステップ２０３では、まずデータベース３３からス
テップ２０２、あるいは後述のステップ２０２４で生成
された解析入力モデルのデータを取り出し、解析出力モ
デル生成部２４で解析出力モデルのデータを生成し、こ
の解析出力モデルのデータをデータベース３４に入力す
る（ステップ２０３１）。

次に、データベース３３からステップ２０２、あるいは
後述のステップ２０３４で生成された解析入力モデル（
幾何学的モデルと入力属性）のデータを、またデータベ
ース３４からステップ２０３１で生成された解析出力モ
デルのデータ（出力属性）を取り出し、これらのデータ
を用いて解析入力モデル生成部２３で解析出力モデル（
解析入力モデル）の各要素の解析誤差のデータを作成す
る（ステップ２０３２）。

次に、ステップ２０３２で生成された各要素の解析誤差
が所定のものより小さいかどうか判定する（ステップ２
０３３）。各要素の解析誤差が所定のものと同じか、そ
れより小さい場合は処理を終了し、各要素の解析誤差が
所定のものより大きい場合には１次のステップ２０３４
に進む。

次に、データベース３１からステップ２０１で生成され
たオブジェクトモデルのデータ（幾何学的モデルのデー
タとその構成要素に属性を与えたもの、例えば材料デー
タ、幾何学的拘束などの境界条件のデータから構成され
る）を取り出し、このオブジェクトモデルのデータ、ス
テップ２０３２で生成された各要素の解析誤差（解析入
力モデルの幾何学的モデルを含む）のデータを用いて、
解析入力モデル生成部２３でオブジェクトモデルの細分
となる新しい解析用人カモデルのデータを生成し、この
データを解析用人カモデルのデータベース３３に入力す
る（ステップ２０３４）。

この構成では、既作成の解析モデル（例えば、有限要素
解析用モデル）に依存せずに、各要素の解析誤差のデー
タを用いてオブジェクトモデルを自動的に細分するので
、解析に適した解析入力モデルの生成が可能となる（例
えば、まずオブジェクトモデル（胞複体鎖）の各稜線（
１内部鎖の各要素）を細分し、次に各面要素（２内部鎖
の各要素）を細分されたその境界から内部に向かって逐
次細分し、次に各ソリッド要素（３内部鎖の各要素）を
細分されたその境界から内部に向かって逐次細分するな
どにより、オブジェクトモデルを自動的に細分すること
ができる）。

また、上記の処理後、生成された出力モデルに幾何学的
な不整合（例えば、大変形などによる境界条件の変化、
あるいはソリッドモデルの自己交叉）が生じた場合でも
、第２６図、第２７図に示すように、オブジェクトモデ
ル生成部２１でオブジェクトモデルの変更、修正を行う
と、上記の処理を自動的に実行することができる。

第２８図、第２９図に示すように、まずオブジェクトモ
デル生成部２１でオブジェクトモデルのデータを生成し
、このオブジェクトモデルのデータをデータベース３１
に入力する（ステップ２０１）。

次に、データベース３１からステップ２０１で生成され
たオブジェクトモデルのデータを、データベース３３か
らステップ２０２で生成された解祈入カモデルのデータ
を取り出し、これらのデータを用いて解析出力モデル生
成部２４で、解析出力モデルのデータを生成し、この解
析出力モデルのデータをデータベース３４に入力する（
ステップ２０３）。

次に、データベース３１からステップ２０１で、あるい
は後述のステップ２０６で生成されたオブジェクトモデ
ルのデータを、データベース３３からステップ２０２で
生成された解析入力モデルのデータを、またデータベー
ス３４からステップ２０３で生成された解析出力モデル
のデータを取り出し、これらのデータを用いて新しいオ
ブジェクトモデルのデータを生成する（ステップ２０４
）。

次に、ステップ２０４で生成されたオブジェクトモデル
が整合しているかどうか判定しくステップ２ｏ５）、整
合している場合は処理を終了する。

整合していない場合は次のステップ２０６に進む。

次に、新しいオブジェクトモデルを修正し、整合のとれ
たオブジェクトモデルを生成し、このオブジェクトモデ
ルをデータベース３１に入力する。

Ｂ２．解析用モデルの細分第２６図、第３０図に示すように、まずオブジェクトモ
デル生成部２１でオブジェクトモデルのデータを生成し
、このオブジェクトモデルのデータをデータベース３１
に入力する（ステップ２０１）。

このステップ２０３では、まずデータベース３３からス
テップ２０２、あるいは後述のステップ２０２４Ａで生
成された解析入力モデルのデータを取り出し、解析出力
モデル生成部２４で解析出力モデルのデータを生成し、
この解析出力モデルのデータをデータベース３４に入力
する（ステップ２０３１）。

次に、データベース３３からステップ２０２、あるいは
後述のステップ２０３４Ａで生成された解析入力モデル
（幾何学的モデルと入力属性）のデータを、またデータ
ベース３４からステップ２０３１で生成された解析出力
モデルのデータ（出力属性）を取り出し、これらのデー
タを用いて解析入力モデル生成部２３で解析出力モデル
（解析入力モデル）の各要素の解析誤差のデータを作成
する（ステップ２０３２）。

次に、ステップ２０３２で生成された各要素の解析誤差
が所定のものより小さいかどうか利水する（ステップ２
０３３）。各要素の解析誤差が所定のものと同じか、そ
れより小さい場合は処理を終了し、各要素の解析誤差が
所定のものより太きい場合には１次のステップ２０３４
に進む。

次に、データベース３１からステップ２０１で生成され
たオブジェクトモデルのデータ（幾何学的モデルのデー
タ）を取り出し、このオブジェクトモデルのデータ、ス
テップ２０３４Ａで生成された解析入力モデル（幾何学
的モデルと入力属性）のデータ、ステップ２０１で生成
されたオブジェクトモデルのデータ、ステップ２０３２
で生成された各要素の解析誤差のデータを用いて、解析
入力モデル生成部２３で解析入力モデルのデータを細分
し、オブジェクトモデルの細分となる新しい解析入力モ
デルのデータを生成し、このデータを解析入力モデルの
データベース３３に入力する（ステップ２０３４Ａ）。

次のステップ２０３１に進む。

上記の構成では、既作成の解析入力モデル（例えば、有
限要素解析用モデル）のデータを利用して、オブジェク
トモデルの細分となる解析用入力モデルの細分を生成す
るものであるが、第３１図に示すように、既作成の解析
入力モデルの各節点を移動することによって、オブジェ
クトモデルの細分となる解析用入力モデルの細分を生成
してもよい（第３１図のステップ２０３４Ｂ）。また、
第３２図に示すように、既作成の解析入力モデルの各要
素の次数を上げることによって、オブジェクトモデルの
細分となる解析用入力モデルの細分を生成してもよい（
第３２図のステップ２０３４Ｃ）。これらのいずれかの
場合においても、オブジェクトモデルの構成要素のデー
タと既作成の解析入力モデルの構成要素のデータは対応
付けされているので、既作成の解析入力モデルの細分に
よってオブジェクトモデルの細分となる新しい解析入力
モデルを容易に生成することができる。

なお、上述のＢ１．Ｂ２．において、例えばオブジェク
トモデルにおける構造解析の応力値の高い部分の構成要
素を取り出し、それらの構成要素に対してこれらの方法
を適用するなどにより、その処理を高速化することがで
きる。

Ｂ３．知識ベースの利用第３３図は本発明の他の実施例を示すもので、この実施
例は専門知識を用いて解析の向上を図るようにしたもの
である。すなわち、Ｂ１．、Ｂ２゜で述べた高精度解析
システムで生成されたオブジェクトモデル、解析入力モ
デル、解析出力モデルの組のデータが知識ベース４０に
入力されているものとする。また、この高精度解析シス
テムで第２７図、第２９図〜第３２図の処理が実行され
、データベース３０に新たにオブジェクトモデル、解析
入力モデル、解析出力モデルの組のデータが生成されて
いるものとする。このとき、第２７図、第２９図〜第３
２図のステップ２０１のオブジェクトモデルのデータの
変更にこれらの知識ベースのデータを利用することがで
きる。

この実施例では第３３図、第３４図に示すように、デー
タベース３１からオブジェクトモデルのデータを、デー
タベース３３から解析入力モデルのデータを、またデー
タベース３４の解析用出力モデルを取り出し、オブジェ
クトモデル生成部２１で知識ベース４ｏのオブジェクト
モデル（位相、形状、属性）、解析入力モデル、解析出
力モデルどのバタンマツチングなどにより最適のオブジ
ェクトモデルのデータを生成し、このオブジェクトモデ
ルのデータをデータベース３１に入力する（ステップ２
０１）。

次に、データベース３１からステップ２０１で生成され
たオブジェクトモデルのデータを取り出し、このデータ
を用いて解析入力モデル生成部２３で、解析入力モデル
のデータを生成し、この解析入力モデルのデータをデー
タベース３３に入力する（ステップ２ｏ２）。

次に、データベース３３からステップ２０２で生成され
た解析入力モデルのデータを取り出し、このデータを用
いて解析出力モデル生成部２４で。

解析出力モデルのデータを生成し、この解析出力モデル
のデータをデータベース３４に入力する（第２図、第２
７図、第３０図〜第３２図のステップ２ｏ３）。

Ｃ０最適設計システムＢ、では与えられたオブジェクトモデルを高精度に解析
する手法を述べたが、ここでは、解析手法を用いて与え
られたオブジェクトモデルを最適化する手法を述べる。

Ｃ１，最適化システムの利用最適設計システムでは、解析対象モデルに設計変数、目
的関数、制約条件を与え、線形計画法を用いて自動的に
最適対象モデルを生成する。このとき、解析対象モデル
を例えば有限要素モデルにすると、自由度が大きいため
設計変数、目的関数、制約条件を与えることが難しく、
また最適対象モデルを生成するのに膨大な処理時間がか
かってしまう、これに対し、より自由度の小さいモデル
、例えば第１１図の製図モデル、部品モデル２（あるい
はＣＳＧ）、部品モデル３を基礎にした構成にすると実
用的で、汎用性のあるシステムとすることができる。こ
のシステムの実施例を第３５図、第３６図を用いて説明
する。すなわち、第３５図、第３６図に示すように、ま
ずオブジェクトモデル生成部２１でオブジェクトモデル
のデータを生成し、このデータをオブジェクトモデルの
データベース３１に入力する（ステップ３１１）。

次に、データベース３１からステップ３１１で生成され
たオブジェクトモデルのデータを取り出し、設計変数デ
ータ生成部２５で設計変数、設計変数の制約条件、初期
仮定値のデータを生成し、このデータをデータベース３
５に入力する（ステップ３１２）。ここで、設計変数の
データはあらかじめ指定されたオブジェクトモデルの寸
法、属性などのデータで、例えば制図システムにおいて
パラメトリック操作（寸法値を変更するとそれに従って
対象の図形が自動的に変更する）を可能とするためにオ
ペレータによって新たに生成されるデータを含んでいる
。

次に、データベース３１からステップ３１１あるいは後
述のステップ３１７で生成されたオブジェクトモデルの
データ（解析入力モデルのデータを含む）を取り出し、
このデータを用いて新しい解析出力モデルのデータ（例
えば、構造解析の応力、変形などのデータ）を生成する
（ステップ３１３）。

このステップ３１３は、例えば第１図、第３７図に示す
ように、まずデータベース３１からオブジェクトモデル
のデータを取り出し、このデータを用いて解析入力モデ
ル生成部２３で、解析入力モデルのデータを生成し、こ
れを解析入力モデルのデータベース３３に入力する（ス
テップ３１３１）。

次に、データベース３３からステップ３１３１で生成さ
れた解析入力モデルのデータを取り出し、このデータを
用いて解析出力モデルのデータを生成し、これを解析出
力モデルのデータベース３４に入力する（ステップ３１
３２）。

このステップは、−旦解析出力モデルを生成しておくと
、コマンドトレース機能によってオブジェクトモデルの
変更に対し、自動的に新しいオブジェクトモデルを生成
することができる。例えば。

製図システムから部品モデル３．解析入力モデル。

解析出力モデルを生成する場合（第１１図、第１図参照
）、そのすべての過程のコマンド処理のデータ（入力、
処理、出力のデータ）とその手続きのデータをデータベ
ースに記憶し、新しいオブジェクトモデルにそのすべて
のコマンド処理を作用させると自動的に新しい解析出力
モデルのデータを生成することができる。

次に、データベース３１からステップ３１１あるいは後
述のステップ３１７で生成されたオブジェクトモデルの
データを、データベース３４から解析出力モデルのデー
タを、またデータベース３５から設計変数のデータを取
り出し、設計変数データ生成部２５で目的関数の計算、
感度係数の計算、線形計画法の適用により、設計変数値
の最適修正量を決定する（ステップ３１４）。

次に、ステップ３１４で生成された設計変数の最適修正
量がステップ３１２で生成された所定の修正量より大き
いかどうかを判定する（ステップ３１５）。最適修正量
が所定のものと同じかそれより小さい場合には処理を終
了し、最適修正量が所定のものより大きい場合（収束し
ない場合）には、次のステップ３１６に進む。

まず、設計変数値を修正しく設計変数値にステップ３１
４で生成された最適修正量を加え）、新しい設計変数値
のデータを生成し、新しい設計変数のデータをデータベ
ース３５に入力する（ステップ３１６）。

次に、データベース３１からステップ３１１あるいはこ
こでの（一つ前の繰り返し時の）ステップ３１７で生成
されたオブジェクトモデルのデータを、データベース３
５からステップ３１６で生成された設計変数値のデータ
を取り出し、新しいオブジェクトモデルのデータを生成
し、このデータをデータベース３１に入力する（ステッ
プ３１７）。

ステップ３１３〜ステツプ３１７を最適修正量が所定の
ものより小さくなるまで行う。

以上のステップが終了すると、データベース３１、デー
タベース３４には最適のオブジェクトモデル、解析出力
モデルのデータが生成される。

このシステムでは、例えば設計変数に対する形状のデー
タを作画データベースに貯えて、上記ステップの繰り返
し毎に、得られた新しい形状をＣＲＴに表示することが
できる。従って、ユーザはＣＲＴをみながら、上記の繰
り返しの処理を一旦中断し、設計変数の初期値を新たに
設定することができ、これにより処理の効率化、計算機
資源の節約を図ることができる。

Ｃ２，最適細分法の組込み第３６図のステップ３１３を第２７図、第３０図〜第３
２図で示したステップで置き換えることにより、Ｂ、で
述べた高精度解析システムを前述の最適設計システムに
組込むことができる。

第３８図、第３９図に示すように、まずオブジェクトモ
デル生成部２１でオブジェクトモデルのデータを生成し
、このデータをオブジェクトモデルのデータベース３１
に入力する（ステップ３４１）。

次に、データベース３１からステップ３４１で生成され
たオブジェクトモデルのデータを取り出し、設計変数デ
ータ生成部２５で設計変数、設計変数の制約条件、初期
仮定値のデータを生成し。

このデータをデータベース３５に入力する（ステップ３
４２）。ここで、設計変数のデータはあらかじめ指定さ
れたオブジェクトモデルの寸法、属性などのデータで、
例えば製図システムにおいてパラメトリック操作（寸法
値を変更するとそれに従って対象の図形が自動的に変更
する）を可能とするためにオペレータによって新たに生
成されるデータを含んでいる。

次に、データベース３１からステップ３４１あるいは後
述のステップ３４７で生成されたオブジェクトモデルの
データ（解析入力モデルのデータを含む）を取り出し、
このデータを用いて解析出力モデル生成部２４で新しい
解析出力モデルのデータ（例えば、構造解析の応力、変
形などのデータ）を生成する（ステップ３４３）。

このステップ３４３は、例えば第４０図に示すように、
まずデータベース３３からステップ２０２、あるいは後
述のステップ２ｏ２４で生成された解析入力モデルのデ
ータを取り出し、解析出力モデル生成部２４で解析出力
モデルのデータを生成し、この解析出力モデルのデータ
をデータベース３４に入力する（ステップ２０３１）。

次にデータベース３３からステップ２０２．あるいは後
述のステップ２０３４で生成された解新入カモデル（幾
何学的モデルと入力属性）のデータを、またデータベー
ス３４からステップ２０３１で生成された解析出力モデ
ルのデータ（出力属性）を取り出し、これらのデータを
用いて解析入力モデル生成部２３で解析出力モデル（解
析入力モデル）の各要素の解析誤差のデータを作成する
（ステップ２０３２）。

次に、ステップ２０３２で生成された各要素の解析誤差
が所定のものより小さいかどうか判定する（ステップ２
０３３）。各要素の解析誤差が所定のものと同じか、そ
れより小さい場合は処理を終了し、各要素の解析誤差が
所定のものより大きい場合には５次のステップ２０３４
に進む。

次に、データベース３１からステップ２０１で生成され
たオブジェクトモデル（幾何学的モデルのデータとその
構成要素に属性を与えたもの、例えば材料データ、幾何
学的拘束などの境界条件のデータから構成される）を取
り出し、このオブジェクトモデルのデータ、ステップ２
０３２で生成された各要素の解析誤差（解析入力モデル
の幾何学的モデルを含む）のデータを用いて、解析入力
モデル生成部２３でオブジェクトモデルの細分となる新
しい解析用入力モデルのデータを生成し、このデータを
解析用入力モデルのデータベース３３に入力する（ステ
ップ２０３４）。

このステップは、−旦解析出力モデルを生成しておくと
、コマンドトレース機能によってオブジェクトモデルの
変更に対し、自動的に新しいオブジェクトモデルを生成
することができる。

次に、データベース３１からステップ３４１あるいは後
述のステップ３４７で生成されたオブジェクトモデルの
データを、データベース３４から解析出力モデルのデー
タを、またデータベース３５から設計変数のデータを取
り出し、設計変数データ生成部２５で目的関数の計算、
感度係数の計算、線形計画法の適用により、設計変数値
の最適修正量を決定する（ステップ３４４）。

次に、ステップ３４４で生成された設計変数の最適修正
量がステップ３４２で生成された所定の修正量より大き
いかどうかを判定する（ステップ３４５）。最適修正量
が所定のものと同じかそれより小さい場合には処理を終
了し、最適修正量が所定のものより大きい場合（収束し
ない場合）には、次のステップ３４６に進む。

まず、設計変数値を修正しく設計変数値にステップ３４
４で生成された最適修正量を加え）、新しい設計変数値
のデータを生成し、新しい設計変数のデータをデータベ
ース３５に入力する（ステップ３４６）。

次に、データベース３１からステップ３４１あるいはこ
こでのステップ３４７で生成されたオブジェクトモデル
のデータを、データベース３５からステップ３４６で生
成された設計変数値のデータを取り出し、新しいオブジ
ェクトモデルのデータを生成し、このデータをデータベ
ース３１に入力する（ステップ３４７）。

ステップ３４３〜ステツプ３４７を最適修正量が所定の
ものより小さくなるまで行う。

Ｃ３，知識ベースの利用ここでは、Ｃ１，、Ｃ２，で述べた最適設計システムで
生成されたオブジェクトモデル、解析出力モデル、設計
変数の組のデータが知識ベースに入力されているものと
する。

また、この最適設計システムで第３６図、第３９図の処
理が実行され、データベース３０に新たにオブジェクト
モデル、解析出力モデル、設計変数の組のデータが生成
されているものとする。

このとき、第３６図のステップ３１１、第３９図のステ
ップ３４１のオブジェクトモデルのデータの変更にこれ
らの知識ベースのデータを利用することができる。

第４１図〜第４３図に示すように、データベース３１か
らオブジェクトモデルのデータを、データベース３４か
ら解析出力モデルのデータを、またデータベース３５か
ら設計変数のデータを取り出し、オブジェクトモデル生
成部２１で、知識ベース４０のオブジェクトモデル（位
相、形状、属性）、解析出力モデル、設計変数とのバタ
ンマツチングなどにより最適のオブジェクトモデルのデ
ータを生成し、生成されたオブジェクトモデルのデータ
をデータベース３１に入力する（ステップ３７１、ステ
ップ３８１）。

第４２図、第４３図のステップ３７２、あるいはステッ
プ３８２以降は前述のＣ１，Ｃ２の場合と同様である。

上記はオブジェクトモデルのデータの生成にこれらの知
識ベースのデータを利用したものであるが、データベー
ス３１にオブジェクトモデルのデータを入力したのちの
第３６図のステップ３１２、第３９図のステップ３４２
の設計変数のデータの生成にこれらの知識ベースのデー
タを利用することもできる。

まず、オブジェクトモデル生成部２１でオブジェクトモ
デルのデータを生成し、このオブジェクトモデルのデー
タをデータベース３１に入力する（ステップ３１２、ス
テップ３４２）。

次に、データベース３１からステップ３７１あるいはス
テップ３８１で生成されたオブジェクトモデルのデータ
を、また知識ベース４０からオブジェクトモデル（位相
、形状、属性）、解析出力モデル、設計変数のデータを
取り出し、設計変数データ生成部２５で、オブジェクト
モデル間のバタンマツチングなどによりこのオブジェク
トモデルの設計変数、設計変数の制約条件、初期仮定値
のデータを生成し、これらのデータをデータベース３５
に入力する（ステップ３７２、ステップ３８２）。

第４２図、第４３図のステップ３７３、あるいはステッ
プ３８３以降は前述のＣ１、Ｃ２の場合と同様である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、解析用モデルの入力が容易で、高精度
な解析を可能とする解析システムとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は解析用モデル生成システムの基本構成図、第２
図はその処理フロー図、第３図は分割オブジェクトモデ
ルを用いた解析入力モデル生成の基本構成図、第４図は
その処理フロー図、第５図はカードイメージモデルを用
いた解析出力モデル生成の基本構成図、第６図はその処
理フロー図、第７図は第１図、第３図、第５図に示す各
モデルのデータが幾何学的モデルのデータとその構成要
素の属性データから構成され、モデルデータベースに分
離して格納できることを示す図、第８図は第７図の各モ
デルの屑性のデータが入力モデルの属性のデータと出力
モデルの属性のデータから構成され、属性データベース
に分離して格納できることを示す図、第９図は各解析用
モデルがその幾何学的モデルを共用できることを示す図
、第１０回は各解析出力モデルの属性データを他の解析
入力モデルの属性データベースに入力することにより、
モデルの組合せ解析ができることを示す図。第１１図はＣＡＥで用いられる各幾何学的対象モデル間
のデータの変換を示す図、第１２Ｅ図は第１１図の代表
的な幾何学的対象モデルの基本内部モデルを説明するた
めの図、第１２Ａ図〜第１２Ｄ図は幾何学的対象モデル
のデータ構造の例を示す図、第１３図はそれを定義する
空間が部分空間（胞体）である胞体を示す図、第１４図
は第１３図に示す胞体をその構成要素に含む幾何学的対
象モデルのデータの内部モデルを説明する図、第１５図
は穴をもつ胞体、第１６図は第１５図の胞体から生成さ
れる胞複体、第１７図は第１６図の胞複体から生成され
る胞複体鎖の例を示す図、第１８図は第１７図に示すよ
うな、その形状が穴をもつ胞複体鎖の内部モデルを説明
するための図、第１９図は１胞体と二つの２胞体を構成
要素にもつ外部鎖から生成される胞複体鎖を示す図、第
２０図は第１９図の胞複体鎖が１胞体と一つの２胞体を
構成要素にもつ外部鎖から生成される胞複体鎖で表すこ
とができることを示す図、第２１図は第２０図の２胞体
がＯ結合胞体をもつことを示す図、第２２図は結合胞体
をもつ胞体をその構成要素とする胞複体鎖の内部モデル
を説明するための図、第２３図は結合胞体をもつ胞体を
その構成要素にもつ外部鎖から生成される胞複体鎖を細
分することによって、有限要素モデル（胞複体鎖）を生
成できることを示す図、第２４図は製品モデルのデータ
の内部モデルを説明するための図、第２５図は機構モデ
ルの内部モデルを説明するための図、第２６図はオブジ
ェクトモデルの再細分により解析入力モデルのデータを
生成することを示す図、第２７図はその処理フロー図、
第２８図は解析出力モデルのデータを用いてオブジェク
トモデルを変更し、解析入力モデルの細分のデータを生
成することを示す図、第２９図はその処理フロー図、第
３０図は解析入力モデルを細分し、オブジェクトモデル
のデータを用いてオブジェクトモデルの細分となる解析
入力モデルの細分のデータを生成多ることを示す処理フ
ロー図、第３１図は解析入力モデルを細分し、オブジェ
クトモデルのデータを用いてオブジェクトモデルの細分
となる解析入力モデルの細分のデータを生成することを
示す処理フロー図、第３２図は解析入力モデルを細分し
、オブジェクトモデルのデータを用いてオブジェクトモ
デルの細分となる解析入力モデルの細分のデータを生成
することを示す処理フロー図、第３３図は知識ベースを
利用した解析用モデル生成システムの基本構成図、第３
４図はその処理フロー図、第３５図は最適設計システム
の基本構成図、第３６図、第３７図はその処理フロー図
、第３８図は高精度解析システムを組込んだ最適設計シ
ステムの基本構成図、第３９図、第４０図はその処理フ
ロー図、第４１図は知識ベースを利用した最適設計シス
テムの基本構成図、第４２図、第４３図はその処理フロ
ー図である。ｌＯ・・・入出力表示手段、１１・・・グラフィックデイスプレィ、１２・・・スタ
イラス、１３・・・キーボード、２０・・・演算装置、２１・・・オブジェクトモデル生成部、２３・・・解析
入力モデル生成部、２４・・・解析出力モデル生成部、３ｏ・・・データベース、３１・・・オブジェクトモデルデータ、３３・・・解析
入力モデルデータ、３４・・・解析出力モデルデータ。

Claims

【特許請求の範囲】１、流体、伝熱などの条件下における対象物の解析を行
うシステムにおいて、前記対象物のデータを蓄積するデ
ータベースと、前記データベース内のデータを用いて解
析データを生成する処理部と、前記処理部へのデータ入
力および処理部からのデータを表示する入出力表示手段
とを備え、前記処理部は前記データベース内のオブジェ
クトモデルのデータを用いて解析対象物の解析入力モデ
ルを生成し、その結果をデータベースに出力する解析入
力モデル生成部を備えたことを特徴とする解析システム
。２、処理部はデータベース内のオブジェクトモデルのデ
ータに基づいてオブジェクトモデルを生成するオブジェ
クトモデル生成部を備え、このオブジェクトモデルのデ
ータはオブジェクトモデルの解析条件に関する属性デー
タを備えたことを特徴とする請求項１記載の解析システ
ム。３、オブジェクトモデルのデータは穴を有する解析対象
物のデータをもつことを特徴とする請求項１または２記
載の解析システム。４、オブジェクトモデルのデータはオブジェクトモデル
の境界表現のデータをもつことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の解析システム。５、オブジェクトモデルのデータは胞複体鎖のデータを
もつことを特徴とする請求項１または２記載の解析シス
テム。６、オブジェクトモデルのデータはＣＳＧのデータをも
つことを特徴とする請求項１または２記載の解析システ
ム。７、流体、伝熱などの条件下における対象物の解析を行
うシステムにおいて、前記対象物のデータを蓄積するデ
ータベースと、前記データベース内のデータを用いて解
析データを生成する処理部と、前記処理部へのデータ入
力および処理部からのデータを表示する入出力表示手段
とを備え、前記処理部はオブジェクトモデルのデータを
用いて解析入力データを生成し、この解析入力データを
解析出力データによって最適に修正する解析入力データ
生成部を備えることを特徴とする解析システム。８、処理部はデータベース内のオブジェクトモデルのデ
ータに基づいてオブジェクトモデルを生成するオブジェ
クトモデル生成部を備え、このオブジェクトモデルのデ
ータはオブジェクトモデルの解析条件に関する属性デー
タを備えたことを特徴とする請求項７記載の解析システ
ム。９、オブジェクトモデルのデータは穴を有する解析対象
物のデータをもつことを特徴とする請求項７または８記
載の解析システム。１０、オブジェクトモデルのデータはオブジェクトモデ
ルの境界表現のデータをもつことを特徴とする請求項７
または８記載の解析システム。１１、オブジェクトモデルのデータは胞複体鎖のデータ
をもつことを特徴とする請求項７または８記載の解析シ
ステム。１２、オブジェクトモデルのデータはＣＳＧのデータを
もつことを特徴とする請求項７または８記載の解析シス
テム。１３、処理部はオブジェクトモデルのデータを生成し、
次に解析入力モデルのデータを生成し、次に解析入力モ
デルの細分のデータを生成する解析入力モデル生成部を
備えたことを特徴とする請求項７または８記載の解析シ
ステム。１４、処理部はオブジェクトモデルのデータを生成し、
次に解析入力モデルのデータを生成し、次に解析出力モ
デルのデータを生成し、次にオブジェクトモデルの細分
のデータを生成する解析入力モデル生成部を備えたこと
を特徴とする請求項７または８記載の解析システム。１５、処理部はオブジェクトモデルのデータを生成し、
次に解析入力モデルのデータを生成し、次に解析出力モ
デルのデータを生成し、次に解析入力モデルの細分のデ
ータを生成する解析入力モデル生成部を備えたことを特
徴とする請求項７または８記載の解析システム。１６、流体、伝熱などの条件下における対象物の解析を
行う解析システムにおいて、前記対象物のデータを蓄積
するデータベースと、前記対象物の解析に関する専門知
識のデータを蓄積する知識ベースと、前記データベース
と知識ベースのデータを用いて解析データを生成する処
理部と、前記処理部へのデータ入力および解析結果を表
示する入出力表示手段とを備え、前記処理部は前記デー
タベースに基づいて得られた解析結果のデータを前記知
識ベース内の専門知識のデータにより修正することを特
徴とする解析システム。１７、処理部はデータベース内のオブジェクトモデルの
データに基づいてオブジェクトモデルを生成するオブジ
ェクトモデル生成部を備え、このオブジェクトモデルの
データはオブジェクトモデルの解析条件に関する属性デ
ータを備えたことを特徴とする請求項１６記載の解析シ
ステム。１８、オブジェクトモデルのデータは穴を有する解析対
象物のデータをもつことを特徴とする請求項１６または
１７記載の解析システム。１９、オブジェクトモデルのデータはオブジェクトモデ
ルの境界表現のデータをもつことを特徴とする請求項１
６または１７記載の解析システム。２０、オブジェクトモデルのデータは胞複体鎖のデータ
をもつことを特徴とする請求項１６または１７記載の解
析システム。２１、オブジェクトモデルのデータはＣＳＧのデータを
もつことを特徴とする請求項１６または１７記載の解析
システム。２２、流体、伝熱などの条件下における対象物の解析を
行うシステムにおいて、前記対象物のデータを蓄積する
データベースと、前記データベース内のデータを用いて
解析データを生成する処理部と、前記処理部へのデータ
入力および処理部からのデータを表示する入出力表示手
段とを備え、前記データベースは胞複体鎖のデータで対
象物を記述していることを特徴とする解析システム。２３、流体、伝熱などの条件下における対象物の解析を
行うシステムにおいて、前記対象物のデータを蓄積する
データベースと、前記オブジェクトモデルのデータを用
いて解析データを生成する処理部と、前記処理部へのデ
ータ入力および処理部からのデータを表示する入出力表
示手段とを備え、前記処理部は対象物の解析モデルデー
タをデータベース内の設計変数に基づいて、最適量にな
るように繰り返し修正したのち、この最適量を解析モデ
ルデータとして出力する解析出力モデル生成部を備える
ことを特徴とする解析システム。２４、処理部はデータベース内のオブジェクトモデルの
データに基づいてオブジェクトモデルを生成するオブジ
ェクトモデル生成部を備え、このオブジェクトモデルの
データはオブジェクトモデルの解析条件に関する属性デ
ータを備えたことを特徴とする請求項２３記載の解析シ
ステム。２５、オブジェクトモデルのデータは穴を有する解析対
象物のデータをもつことを特徴とする請求項２３または
２４記載の解析システム。２６、オブジェクトモデルのデータはオブジェクトモデ
ルの境界表現のデータをもつことを特徴とする請求項２
３または２４記載の解析システム。２７、オブジェクトモデルのデータは胞複体鎖のデータ
をもつことを特徴とする請求項２３または２４記載の解
析システム。２８、オブジェクトモデルのデータはＣＳＧのデータを
もつことを特徴とする請求項２３または２４記載の解析
システム。