JPH03256172A - 数値解析モデルの境界条件設定方法 - Google Patents
数値解析モデルの境界条件設定方法Info
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- JPH03256172A JPH03256172A JP2055698A JP5569890A JPH03256172A JP H03256172 A JPH03256172 A JP H03256172A JP 2055698 A JP2055698 A JP 2055698A JP 5569890 A JP5569890 A JP 5569890A JP H03256172 A JPH03256172 A JP H03256172A
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- boundary conditions
- elements
- boundary
- analytical model
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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。
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〕
本発明は、数値解析モデルの境界条件設定方法に係り、
特に境界条件の設定を簡便、かつ正確に実施するに好適
な数値解析モデルの境界条件設定方法に関する。
特に境界条件の設定を簡便、かつ正確に実施するに好適
な数値解析モデルの境界条件設定方法に関する。
有限要素法や境界要素法等の数値解析法を用いて、機器
の応力分布や温度分布または流体の挙動などを計算によ
り求める場合、その解析モデルには次のように境界条件
が設定される。
の応力分布や温度分布または流体の挙動などを計算によ
り求める場合、その解析モデルには次のように境界条件
が設定される。
例えば、2次元問題である第17図に示す穴あき平板が
引張りを受けるときの応力解析用の解析モデルでは、形
状および荷重条件の対称性から、全体の1/4部分、す
なわち第18図に示す部分が応力解析の対象としてモデ
ル化され、境界条件が設定される。すなわち、第18図
のn1n2上ではX方向の変位が0と規定されており、
n4n5上ではX方向の変位が0と規定されている。ま
た、n2n3上には、大きさpの荷重が作用していると
規定されている。さらに、n1n2上のX方向、n2n
3上のX方向、n3n4とn5nl上のXおよびX方向
、そしてn4n5上のX方向には荷重が作用していない
ことが規定されている。
引張りを受けるときの応力解析用の解析モデルでは、形
状および荷重条件の対称性から、全体の1/4部分、す
なわち第18図に示す部分が応力解析の対象としてモデ
ル化され、境界条件が設定される。すなわち、第18図
のn1n2上ではX方向の変位が0と規定されており、
n4n5上ではX方向の変位が0と規定されている。ま
た、n2n3上には、大きさpの荷重が作用していると
規定されている。さらに、n1n2上のX方向、n2n
3上のX方向、n3n4とn5nl上のXおよびX方向
、そしてn4n5上のX方向には荷重が作用していない
ことが規定されている。
このような境界条件の従来の設定方法を、以下境界要素
法と有限要素法の場合に分けて説明する。
法と有限要素法の場合に分けて説明する。
a)境界要素法の場合
2次元問題の境界要素法では、第1表に示す“線状゛°
の要素を用いて解析対象の外側境界を定義した第19図
のような解析モデルが作成される。
の要素を用いて解析対象の外側境界を定義した第19図
のような解析モデルが作成される。
第
表
境界条件は節点や要素に設定するものであり、第18図
の穴あき平板の応力解析の場合には、第18図に示した
荷重の方向や大きさおよびその作用位置、あるいは変位
を拘束する位置やその方向等の情報を各節点に定義しな
ければならない。つまり、第18図のn1n2上の節点
ではX方向の変位がOと規定し、n4n5上の節点では
X方向の変位が0と規定する。また、n2n3上の節点
には、p/(n2n3の長さ)の大きさの荷重を規定す
る。さらに、n1n2上の節点のX方向、n2n3上の
節点のX方向、n3n4とn5nl上の節点のXおよび
X方向、そしてn4n5上の節点のX方向には大きさ0
の荷重を規定する。
の穴あき平板の応力解析の場合には、第18図に示した
荷重の方向や大きさおよびその作用位置、あるいは変位
を拘束する位置やその方向等の情報を各節点に定義しな
ければならない。つまり、第18図のn1n2上の節点
ではX方向の変位がOと規定し、n4n5上の節点では
X方向の変位が0と規定する。また、n2n3上の節点
には、p/(n2n3の長さ)の大きさの荷重を規定す
る。さらに、n1n2上の節点のX方向、n2n3上の
節点のX方向、n3n4とn5nl上の節点のXおよび
X方向、そしてn4n5上の節点のX方向には大きさ0
の荷重を規定する。
このように、境界条件は解析モデルの各節点に設定する
ものであり、その設定作業は基本的に境界条件を設定す
る節点を1つ1つ指定するものである。そのため、境界
条件の設定は煩雑をきわめ、しばしば設定場所ならびに
設定内容を誤る場合がある。例えば第20図のような多
孔板の各人(Hlh)に内圧が作用している場合には、
その穴の位置ならびに大きさを境界条件の設定者が記憶
しておき、その穴を表現できる局所座標系で内圧が作用
する節点を指定しなくてはならず、著しく煩雑となる。
ものであり、その設定作業は基本的に境界条件を設定す
る節点を1つ1つ指定するものである。そのため、境界
条件の設定は煩雑をきわめ、しばしば設定場所ならびに
設定内容を誤る場合がある。例えば第20図のような多
孔板の各人(Hlh)に内圧が作用している場合には、
その穴の位置ならびに大きさを境界条件の設定者が記憶
しておき、その穴を表現できる局所座標系で内圧が作用
する節点を指定しなくてはならず、著しく煩雑となる。
あるいは、境界条件を設定する節点を含む要素を1つず
つ指定して境界条件を設定する方法も一般に応用されて
いるが、この方法も複雑な形状では煩雑な作業が必要と
なり、充分に実用的とはいえない。
つ指定して境界条件を設定する方法も一般に応用されて
いるが、この方法も複雑な形状では煩雑な作業が必要と
なり、充分に実用的とはいえない。
3次元問題の境界要素法の解析モデルは、第2表の“面
状゛の要素を用いて解析対象の外側境界を定義すること
で作成することができる。
状゛の要素を用いて解析対象の外側境界を定義すること
で作成することができる。
第 2
表
3次元問題での境界条件の設定を第22図の切り欠き付
き角柱の引張り問題で説明する。通常、形状および荷重
条件の対称性より第22図の解析対象のうち、第23図
に示す1/8部分がモデル化される。第24図は解析モ
デルの一例である。
き角柱の引張り問題で説明する。通常、形状および荷重
条件の対称性より第22図の解析対象のうち、第23図
に示す1/8部分がモデル化される。第24図は解析モ
デルの一例である。
第23図の解析対象のうち、2方向の分布荷重が設定さ
れている面を第25図に斜線で示す。また、X方向の変
位が拘束されている面を第26図に、X方向の変位が拘
束されている面を第27図に、2方向の変位が拘束され
ている面を第28図にそれぞれ斜線で示す。
れている面を第25図に斜線で示す。また、X方向の変
位が拘束されている面を第26図に、X方向の変位が拘
束されている面を第27図に、2方向の変位が拘束され
ている面を第28図にそれぞれ斜線で示す。
第24図の解析モデルの場合には、形状が単純なので従
来の座標値を指定した境界条件の設定方法で容易に境界
条件を設定することができる。しかしながら、第5図の
ような解析モデルの場合には、もはや座標値による境界
条件の設定は実用上不可能であり、境界条件を設定する
節点あるいは要素を1つ1つ指定して、境界条件を設定
しなくてはならない。
来の座標値を指定した境界条件の設定方法で容易に境界
条件を設定することができる。しかしながら、第5図の
ような解析モデルの場合には、もはや座標値による境界
条件の設定は実用上不可能であり、境界条件を設定する
節点あるいは要素を1つ1つ指定して、境界条件を設定
しなくてはならない。
b)有限要素法
2次元の有限要素法では、第3表に示す三角形や四辺形
の要素を用いて解析対象の形状を定義する。
の要素を用いて解析対象の形状を定義する。
第 3 表
例えば、第17図の穴あき平板が引張りを受ける場合に
は、第21図のように解析モデルが作成される。この場
合、境界条件を設定する場所は解析対象の外側境界に位
置する節点と、外側境界を表わす要素の“辺“である。
は、第21図のように解析モデルが作成される。この場
合、境界条件を設定する場所は解析対象の外側境界に位
置する節点と、外側境界を表わす要素の“辺“である。
したがって、境界条件は節点または外側境界を表わす辺
を指定して設定する。つまり、境界要素法の境界条件の
設定と異なる点は、境界要素法の要素の代わりに外側境
界を表わす辺を境界条件設定の対象とするところだけで
ある。
を指定して設定する。つまり、境界要素法の境界条件の
設定と異なる点は、境界要素法の要素の代わりに外側境
界を表わす辺を境界条件設定の対象とするところだけで
ある。
3次元の有限要素法では、第4表に示す多面体の要素を
用いて解析対象の形状を定義すべく解析モデルが作成さ
れる。
用いて解析対象の形状を定義すべく解析モデルが作成さ
れる。
第 4 表
この場合、境界条件の設定の場所は解析対象の外側境界
に位置する節点と、外側境界を表わす要素の“面”であ
る。したがって、境界条件は節点または外側境界を表わ
す面を指定して設定する。
に位置する節点と、外側境界を表わす要素の“面”であ
る。したがって、境界条件は節点または外側境界を表わ
す面を指定して設定する。
つまり、3次元の境界要素法の境界条件の設定と異なる
点は、境界要素法の要素の代わりに外側境界を表わす面
を境界条件設定の対象とするところだけである。
点は、境界要素法の要素の代わりに外側境界を表わす面
を境界条件設定の対象とするところだけである。
このように、境界要素法と有限要素法では境界条件を設
定する場所の呼び名が異なるだけで、実質的には同じ操
作が行われている。そこで、以後境界要素法の解析モデ
ルに境界条件を設定する場合を例として本発明を説明す
ることにする。すなわち、境界条件を設定する場合に指
定する対象は、節点と要素(境界要素法の要素)として
説明を行う。
定する場所の呼び名が異なるだけで、実質的には同じ操
作が行われている。そこで、以後境界要素法の解析モデ
ルに境界条件を設定する場合を例として本発明を説明す
ることにする。すなわち、境界条件を設定する場合に指
定する対象は、節点と要素(境界要素法の要素)として
説明を行う。
以上説明したように、従来の解析モデルの境界条件の設
定方法は、解析モデルが単純な形状の場合には容易に境
界条件を設定することができるが、複雑な形状の解析モ
デルに対しては境界条件を設定する節点や要素を1つ1
つ指定する必要があり、実用的とはいえない。特に、近
年スーパーコンピュータの普及により、−船釣に実施さ
れるようになった大規模な解析では解析モデルが非常に
複雑であり、境界条件の設定が煩雑な作業となっている
。このような大規模な解析では計算時間が非常に長くな
るために、解析に要する計算コストが非常に高く、もし
誤った境界条件のものとで解析を実行した場合には、多
大の経済的な損失が生じる。
定方法は、解析モデルが単純な形状の場合には容易に境
界条件を設定することができるが、複雑な形状の解析モ
デルに対しては境界条件を設定する節点や要素を1つ1
つ指定する必要があり、実用的とはいえない。特に、近
年スーパーコンピュータの普及により、−船釣に実施さ
れるようになった大規模な解析では解析モデルが非常に
複雑であり、境界条件の設定が煩雑な作業となっている
。このような大規模な解析では計算時間が非常に長くな
るために、解析に要する計算コストが非常に高く、もし
誤った境界条件のものとで解析を実行した場合には、多
大の経済的な損失が生じる。
このような背景より、容易で、かつ正確な境界条件の設
定方法の開発が待ち望まれている。
定方法の開発が待ち望まれている。
上記従来技術は、複雑な形状の解析モデルの境界条件の
設定に関して配慮が不充分であり、そのため境界条件の
設定が煩雑をきわめ、境界条件の設定を熟知した熟練者
でなければ充分な対応ができないという問題点があった
。
設定に関して配慮が不充分であり、そのため境界条件の
設定が煩雑をきわめ、境界条件の設定を熟知した熟練者
でなければ充分な対応ができないという問題点があった
。
本発明の目的は、複雑な形状の解析モデルに対しても容
易に、かつ正確な境界条件の設定を、熟練者はもちろん
のこと非熟練者でも容易に行える境界条件の設定方法を
提供することにある。
易に、かつ正確な境界条件の設定を、熟練者はもちろん
のこと非熟練者でも容易に行える境界条件の設定方法を
提供することにある。
上記目的は、機器の全体または一部分を解析対象とし、
その対象内の応力、変形、温度、速度などの分布を算出
するため、解析対象を複数個の要素に分割して表現した
解析モデルに、境界要素法または有限要素法を適用して
数値解析を行うに当たり解析モデルに境界条件を設定す
る方法において、解析モデル内の少なくとも1つ以上の
基準要素に境界条件を設定する工程と、該基準要素に連
なり、かつ該要素と同一面上または同一線上に存在する
1つ以上の要素群に上記要素と同一の境界条件を設定す
る工程とを有することを特徴とする数値解析モデルの境
界条件設定方法、および機器の全体または一部分を解析
対象とし、その対象内の応力、変形、温度、速度などの
分布を算出するため、解析対象を複数個の要素に分割し
て表現した解析モデルに、境界要素法または有限要素法
を適用して数値解析を行うに当たり解析モデルに境界条
件を設定する方法において、解析モデル内の■ 隣接要素が同一面上または同一線上にあるか否かを判定
するための要素間基準角度を設定する工程と、要素分割
を施した解析モデルを図形として表示する工程と、上記
表示された解析モデルの要素のうち境界条件を設定する
任意の1つの要素を基準要素EOとして選択する工程と
、該基準要素EOに境界条件を設定する工程と、上記境
界条件の設定が設定者の意回どおりであるか否かの判定
を行う工程と、前記設定された要素間基準角度に基づき
基準要素EOに連なりかつ基準要素EOと同一面上また
は同一線上に存在するすべての要素E1〜Enを選出す
る工程と、上記選出した要素E1−Enを前記解析モデ
ル表示画形上に表示する工程と、表示された上記要素E
1〜Enが設定者の意圓どおりであるか否かの判定を行
う工程と、要素E1〜Enを基準要素EOと同一境界条
件とするか否かの判定を行う工程と、上記判定に基づき
El−EnにEOと同一境界条件を設定する工程とを有
することを特徴とする数値解析モデルの境界条件設定方
法により達成される。
その対象内の応力、変形、温度、速度などの分布を算出
するため、解析対象を複数個の要素に分割して表現した
解析モデルに、境界要素法または有限要素法を適用して
数値解析を行うに当たり解析モデルに境界条件を設定す
る方法において、解析モデル内の少なくとも1つ以上の
基準要素に境界条件を設定する工程と、該基準要素に連
なり、かつ該要素と同一面上または同一線上に存在する
1つ以上の要素群に上記要素と同一の境界条件を設定す
る工程とを有することを特徴とする数値解析モデルの境
界条件設定方法、および機器の全体または一部分を解析
対象とし、その対象内の応力、変形、温度、速度などの
分布を算出するため、解析対象を複数個の要素に分割し
て表現した解析モデルに、境界要素法または有限要素法
を適用して数値解析を行うに当たり解析モデルに境界条
件を設定する方法において、解析モデル内の■ 隣接要素が同一面上または同一線上にあるか否かを判定
するための要素間基準角度を設定する工程と、要素分割
を施した解析モデルを図形として表示する工程と、上記
表示された解析モデルの要素のうち境界条件を設定する
任意の1つの要素を基準要素EOとして選択する工程と
、該基準要素EOに境界条件を設定する工程と、上記境
界条件の設定が設定者の意回どおりであるか否かの判定
を行う工程と、前記設定された要素間基準角度に基づき
基準要素EOに連なりかつ基準要素EOと同一面上また
は同一線上に存在するすべての要素E1〜Enを選出す
る工程と、上記選出した要素E1−Enを前記解析モデ
ル表示画形上に表示する工程と、表示された上記要素E
1〜Enが設定者の意圓どおりであるか否かの判定を行
う工程と、要素E1〜Enを基準要素EOと同一境界条
件とするか否かの判定を行う工程と、上記判定に基づき
El−EnにEOと同一境界条件を設定する工程とを有
することを特徴とする数値解析モデルの境界条件設定方
法により達成される。
本発明になる解析モデルの境界条件の設定方法では、境
界条件の大半を占める要素に設定する境界条件を対話形
式で設定できる。
界条件の大半を占める要素に設定する境界条件を対話形
式で設定できる。
特に、3次元問題では1つの平面または曲面上に、また
2次元問題では1つの直線または曲線上に同一の境界条
件が設定される場合が多いという境界条件の特徴を利用
することで、3次元問題では1つの平面または曲面上に
設定される境界条件を、また2次元問題では1つの直線
または曲線上に設定される境界条件をコンピュータを用
いることで一気に設定できるので、境界条件の設定が容
易で、かつ正確に実施することが可能となる。
2次元問題では1つの直線または曲線上に同一の境界条
件が設定される場合が多いという境界条件の特徴を利用
することで、3次元問題では1つの平面または曲面上に
設定される境界条件を、また2次元問題では1つの直線
または曲線上に設定される境界条件をコンピュータを用
いることで一気に設定できるので、境界条件の設定が容
易で、かつ正確に実施することが可能となる。
また、上述の要素で設定することができない境界条件は
、特定の節点に設定する境界条件であり、その数はごく
わずかであるので、デイスプレィ上で1つ1つ指定した
としても、その作業は非常に容易である。
、特定の節点に設定する境界条件であり、その数はごく
わずかであるので、デイスプレィ上で1つ1つ指定した
としても、その作業は非常に容易である。
したがって、熟練者はもちろんのこと、境界条件の設定
の経験が少ない非熟練者でも容易に、がつ正確に解析モ
デルに境界条件を設定することができる。
の経験が少ない非熟練者でも容易に、がつ正確に解析モ
デルに境界条件を設定することができる。
以下、図面を使って本発明になる解析モデルの境界条件
設定方法を説明する。第1図は、本発明の一実施例を示
すフローチャートである。図において、lでは隣接する
2つの要素同士が同一の平面または曲面上に存在するか
否かを判定するパラメータθ0が入力される。このθO
は、第3図に示すように隣接する2つの要素の法線のな
す角度θiから、2つの要素が滑らかに連なるものであ
るか、あるいは角を挾んで隣接する要素であるか否かを
判定るすパラメータである。例えば、第4図(a)のよ
うな滑らかな部分を第4図(b)のように直線状の複数
の要素で表現した場合に、節点g1、g2、g3は見掛
は上の角となる。しかしながら、節点g1g2、g3は
本来滑らかな部分であるので、要素h1、h2、h3、
h4は同一の曲面上に存在すると判定されなければなら
ない。そこで、見掛は上の角と解析モデル上にもともと
存在する本来の角を区別するために、第1図の1で角の
判定パラメータθOを入力する必要がある。−船釣にこ
のθOをlO°〜30’程度とすることで見掛は上の角
と本来の角を区別できる。
設定方法を説明する。第1図は、本発明の一実施例を示
すフローチャートである。図において、lでは隣接する
2つの要素同士が同一の平面または曲面上に存在するか
否かを判定するパラメータθ0が入力される。このθO
は、第3図に示すように隣接する2つの要素の法線のな
す角度θiから、2つの要素が滑らかに連なるものであ
るか、あるいは角を挾んで隣接する要素であるか否かを
判定るすパラメータである。例えば、第4図(a)のよ
うな滑らかな部分を第4図(b)のように直線状の複数
の要素で表現した場合に、節点g1、g2、g3は見掛
は上の角となる。しかしながら、節点g1g2、g3は
本来滑らかな部分であるので、要素h1、h2、h3、
h4は同一の曲面上に存在すると判定されなければなら
ない。そこで、見掛は上の角と解析モデル上にもともと
存在する本来の角を区別するために、第1図の1で角の
判定パラメータθOを入力する必要がある。−船釣にこ
のθOをlO°〜30’程度とすることで見掛は上の角
と本来の角を区別できる。
2では、要素分割を施した解析モデルが表示される。こ
の2で表示された解析モデルは、3〜18の操作中表示
され続けて、対話形式の操作の目安となるものである。
の2で表示された解析モデルは、3〜18の操作中表示
され続けて、対話形式の操作の目安となるものである。
3では、2で表示された解析モデルの要素のうち、境界
条件を設定する任意の1つの要素を基準要素EOとして
選択する。4では、3で実施した基準要素の選択が境界
条件の設定者の意図どおりであるか否かの判定を行う。
条件を設定する任意の1つの要素を基準要素EOとして
選択する。4では、3で実施した基準要素の選択が境界
条件の設定者の意図どおりであるか否かの判定を行う。
5では、3で選択した基準要素EOに境界条件を設定す
る。この際、基準要素EOに境界条件が既に設定されて
いる場合には、新規に設定する境界条件を既に設定した
境界条件に対して追加するか、または置換するかを指定
する。6では、5で実施した境界条件の設定が境界条件
の設定者の意図どおりであるか否かの判定を行う。7で
は、lで入6 カしたθOに基づき基準要素EOに連なり、かつ基準要
素EOと同一の平面または曲面上に存在するすべての要
素をE1〜Enとして算出する。8では、7で算出した
El−Enを2で表示した解析モデル上に表示する。9
では、8で表示されたEl−Enが境界条件の設定者の
意図どおりであるか否かの判定を行う。もし、E1〜E
nが境界条件の設定者の意図どおりでない場合で、その
原因が上述のθ0の設定が不適切であった場合には10
.11を経由して再度7でE1〜Enを算出する。
る。この際、基準要素EOに境界条件が既に設定されて
いる場合には、新規に設定する境界条件を既に設定した
境界条件に対して追加するか、または置換するかを指定
する。6では、5で実施した境界条件の設定が境界条件
の設定者の意図どおりであるか否かの判定を行う。7で
は、lで入6 カしたθOに基づき基準要素EOに連なり、かつ基準要
素EOと同一の平面または曲面上に存在するすべての要
素をE1〜Enとして算出する。8では、7で算出した
El−Enを2で表示した解析モデル上に表示する。9
では、8で表示されたEl−Enが境界条件の設定者の
意図どおりであるか否かの判定を行う。もし、E1〜E
nが境界条件の設定者の意図どおりでない場合で、その
原因が上述のθ0の設定が不適切であった場合には10
.11を経由して再度7でE1〜Enを算出する。
12では、E1〜EnをEOと同一の境界条件とするか
否かを判断する。El−EnにEOと同一の境界条件を
設定する場合には、13でE1〜EnにEOと同一の境
界条件が設定される。一方、12で、E1〜EnにEO
と同一の境界条件を設定しないと判断した場合には14
へ進み、El〜EnをEiとして15〜17の操作を繰
返す。すなわち、15ではEOとEiを表示し、16で
EOとEiが同一の境界条件を設定できる要素であるか
否かが判定される。EOとEiが同一の境界条件を設定
できる要素なら、17でEiにBOと同一の境界条件が
設定される。18では、境界条件を設定できる要素がま
だ存在するか否かが境界条件の設定者により判定される
。もし、境界条件を設定すべき要素が存在すれば2へ戻
り、境界条件の設定作業を続行する。
否かを判断する。El−EnにEOと同一の境界条件を
設定する場合には、13でE1〜EnにEOと同一の境
界条件が設定される。一方、12で、E1〜EnにEO
と同一の境界条件を設定しないと判断した場合には14
へ進み、El〜EnをEiとして15〜17の操作を繰
返す。すなわち、15ではEOとEiを表示し、16で
EOとEiが同一の境界条件を設定できる要素であるか
否かが判定される。EOとEiが同一の境界条件を設定
できる要素なら、17でEiにBOと同一の境界条件が
設定される。18では、境界条件を設定できる要素がま
だ存在するか否かが境界条件の設定者により判定される
。もし、境界条件を設定すべき要素が存在すれば2へ戻
り、境界条件の設定作業を続行する。
次に、第1図のB以降では第2図のフローチャトに従っ
て第1図で設定した境界条件を確認する。
て第1図で設定した境界条件を確認する。
第2図では、19で解析モデルを表示し、20で設定さ
れた境界条件を確認するための基準要素EOを選択する
。21では、EOに設定された境界条件B1〜Enを算
出する。つまり、EOに複数組の境界条件が設定されて
いる場合には、その複数組の境界条件を22で表示し、
23で確認する境界条件Biを指定する。24では、E
Oと同時に境界条件Biが設定された要素E1〜Enを
算出し、25で21xEnを表示する。26では、25
で表示された結果に基づき、EOおよびEl〜Enに設
定された境界条件Biが境界条件の設走者の意図どおり
であるか否かを判定し、もし境界条件の設定者の意図ど
おりでない場合には、27でEOおよびE1〜Enに設
定された境界条件Biを削除し、第1図のAへ戻り境界
条件の再設定を行う。28では、境界条件の確認を終了
するか否かの判定を行う。境界条件の確認を続行する場
合には19へ戻り、19〜28の操作を繰返す。
れた境界条件を確認するための基準要素EOを選択する
。21では、EOに設定された境界条件B1〜Enを算
出する。つまり、EOに複数組の境界条件が設定されて
いる場合には、その複数組の境界条件を22で表示し、
23で確認する境界条件Biを指定する。24では、E
Oと同時に境界条件Biが設定された要素E1〜Enを
算出し、25で21xEnを表示する。26では、25
で表示された結果に基づき、EOおよびEl〜Enに設
定された境界条件Biが境界条件の設走者の意図どおり
であるか否かを判定し、もし境界条件の設定者の意図ど
おりでない場合には、27でEOおよびE1〜Enに設
定された境界条件Biを削除し、第1図のAへ戻り境界
条件の再設定を行う。28では、境界条件の確認を終了
するか否かの判定を行う。境界条件の確認を続行する場
合には19へ戻り、19〜28の操作を繰返す。
第1図のフローチャートに基づき、第5図の解析対象に
境界条件を設定する手順について説明する。
境界条件を設定する手順について説明する。
第6図は、荷重および形状の対称性より第5図の解析対
象の1/30部分を抜出してモデル化したものである。
象の1/30部分を抜出してモデル化したものである。
拘束条件は、第7図の(a)、(b)、(c)、(d)
の斜線部がそれぞれ面の垂直方向の変位がOと規定され
るものである。荷重条件は、第8図の(a)、(b)、
(c)の斜線部に、単位面積当たりpの分布荷重が各面
(要素)に垂直に作用している。
の斜線部がそれぞれ面の垂直方向の変位がOと規定され
るものである。荷重条件は、第8図の(a)、(b)、
(c)の斜線部に、単位面積当たりpの分布荷重が各面
(要素)に垂直に作用している。
第9図は、要素分割を施した解析モデルの一例である。
第9図の解析モデルの拘束条件の設定を次に説明する。
まず、第10図の要素j1を第1図のフローチャートの
3で基準要素EOとして選択し、第1図の5で要素EO
(jl)が垂直方向に拘束されていると指定した場合に
は、第11図に斜線で示した要素が第1図の7でEO−
Enとして算出され、第1図の8で表示される。その後
、9でOKと判定すれば、第1図の12と13で要素E
1〜Enに要素EO(、il)と同じ境界条件が設定さ
れるので、第7図の(a)の拘束条件を容易に設定でき
る。同様にして、第7図の(b)、(C)、(d)の拘
束条件も容易に設定することができる。
3で基準要素EOとして選択し、第1図の5で要素EO
(jl)が垂直方向に拘束されていると指定した場合に
は、第11図に斜線で示した要素が第1図の7でEO−
Enとして算出され、第1図の8で表示される。その後
、9でOKと判定すれば、第1図の12と13で要素E
1〜Enに要素EO(、il)と同じ境界条件が設定さ
れるので、第7図の(a)の拘束条件を容易に設定でき
る。同様にして、第7図の(b)、(C)、(d)の拘
束条件も容易に設定することができる。
このように、第7図の(a)、(b)、(C)、(d)
の拘束条件は、いずれも平面に設定されているので、第
1図の1で入力するθ0の値が30°等の適当な値であ
れば、確実に拘束条件の設定されるべき同一平面を容易
に確定できる。
の拘束条件は、いずれも平面に設定されているので、第
1図の1で入力するθ0の値が30°等の適当な値であ
れば、確実に拘束条件の設定されるべき同一平面を容易
に確定できる。
次に、第8図の(b)の分布荷重の設定について説明す
る。第12図の要素j2を第1図のフローチャートの3
で基準要素EOとして選択し、第1図の5で要素EO(
j2)に大きさpの分布荷重が要素の垂直方向に作用さ
れていると指定した場合には、第13図に斜線で示した
要素が第1図の7でEO−Enとして算出され、第1図
の8で表示される。その後、9でOKと判定すれば、第
1図の12と13で要素El〜Enに要素EO(j2)
と同じ境界条件が設定されるので、第8図の(b)の境
界条件が容易に設定できる。同様にして、第8図の(a
)、(c)の荷重条件も容易に設定することができる。
る。第12図の要素j2を第1図のフローチャートの3
で基準要素EOとして選択し、第1図の5で要素EO(
j2)に大きさpの分布荷重が要素の垂直方向に作用さ
れていると指定した場合には、第13図に斜線で示した
要素が第1図の7でEO−Enとして算出され、第1図
の8で表示される。その後、9でOKと判定すれば、第
1図の12と13で要素El〜Enに要素EO(j2)
と同じ境界条件が設定されるので、第8図の(b)の境
界条件が容易に設定できる。同様にして、第8図の(a
)、(c)の荷重条件も容易に設定することができる。
ただし、第8図の(a)、(b)、(C)の荷重はいず
れも曲面に作用しているので、第1図の1で指定するθ
0の値が重要な意味を有する。つまり、もしθ0−0と
設定すれば、解析モデルの作成で生じた見掛は上の角を
解析対象にもともと存在する本来の角と判定することに
なり、第8図の(a)、(b)、(c)の曲面を第1図
の7で算出できない。一方、10°くθ0く30°程度
とすれば、第8図の(a)、(b)、(c)の曲面を第
1図の7で適切に算出できる。
れも曲面に作用しているので、第1図の1で指定するθ
0の値が重要な意味を有する。つまり、もしθ0−0と
設定すれば、解析モデルの作成で生じた見掛は上の角を
解析対象にもともと存在する本来の角と判定することに
なり、第8図の(a)、(b)、(c)の曲面を第1図
の7で算出できない。一方、10°くθ0く30°程度
とすれば、第8図の(a)、(b)、(c)の曲面を第
1図の7で適切に算出できる。
このθ0の適切な値は、解析モデルに生じる見掛は上の
角の角度と本来の角の角度に依存しており、−概に定め
ることは難しいので、第1図では1でこのθOを入力し
、もしそのθ0の値が不適切な場合には、第1図の11
でθOの再設定を可能としている。
角の角度と本来の角の角度に依存しており、−概に定め
ることは難しいので、第1図では1でこのθOを入力し
、もしそのθ0の値が不適切な場合には、第1図の11
でθOの再設定を可能としている。
このように、第1図に示した本発明になる境界条件の設
定方法では、ある特定の平面または曲面(2次元問題で
は直線または曲線)に設定される境界条件をまとめて一
度に設定できるので、境界条件の設定が非常に容易とな
り、かつコンピュータを用いて特定の平面または曲面を
算出するため、境界条件の設定を忘れる要素がなくなり
、正確な境界条件の設定が可能となる。さらに、このよ
うに境界条件の設定が容易で正確となることで、境界条
件の設定者は境界条件の設定作業において精神的なゆと
りを有することになり、そのためつまらない思い違い、
見落とし、錯覚等による境界条件の設定をほとんど皆無
とすることが可能になる。
定方法では、ある特定の平面または曲面(2次元問題で
は直線または曲線)に設定される境界条件をまとめて一
度に設定できるので、境界条件の設定が非常に容易とな
り、かつコンピュータを用いて特定の平面または曲面を
算出するため、境界条件の設定を忘れる要素がなくなり
、正確な境界条件の設定が可能となる。さらに、このよ
うに境界条件の設定が容易で正確となることで、境界条
件の設定者は境界条件の設定作業において精神的なゆと
りを有することになり、そのためつまらない思い違い、
見落とし、錯覚等による境界条件の設定をほとんど皆無
とすることが可能になる。
また、第2図に示した境界条件の確認方法は、第1回の
方法を用いてまとめて設定した境界条件をまとめて確認
する方法であり、境界条件の設定内容および設定場所を
確実に、かつ迅速に確認することが可能となることから
、境界条件の設定者にとって心強い手段となる。
方法を用いてまとめて設定した境界条件をまとめて確認
する方法であり、境界条件の設定内容および設定場所を
確実に、かつ迅速に確認することが可能となることから
、境界条件の設定者にとって心強い手段となる。
第1図と第2図の境界条件の設定方法は、要素分割が施
された解析モデルに境界条件を設定する方法であったが
、第14図と第15図に示す本発明の他の実施例は、第
16図のような要素分割を施す前の多面体の解析モデル
に直接境界条件を設定する場合の境界条件の設定方法で
ある。
された解析モデルに境界条件を設定する方法であったが
、第14図と第15図に示す本発明の他の実施例は、第
16図のような要素分割を施す前の多面体の解析モデル
に直接境界条件を設定する場合の境界条件の設定方法で
ある。
第14図の実施例では、第1図の実施例の要素群が構成
する面に対する境界条件の設定とは異なり、解析モデル
を構成する1つあるいは1つ以上の面からなる面群に対
して境界条件を設定する。
する面に対する境界条件の設定とは異なり、解析モデル
を構成する1つあるいは1つ以上の面からなる面群に対
して境界条件を設定する。
しかしながら、第14図のフローチャートは第1図の発
明と同じ発想になるもので、第1図と異なる点は第1図
の要素の代わりに面を利用することである。
明と同じ発想になるもので、第1図と異なる点は第1図
の要素の代わりに面を利用することである。
同様に第15図の境界条件の確認方法も、第23
図の境界条件の確認方法と同じ発想に基づくもので、そ
の差は確認する単位が要素群か面群かという点だけであ
る。
の差は確認する単位が要素群か面群かという点だけであ
る。
第14図および第15図の本発明の他の実施例により、
要素分割を施す前の解析モデルに対する境界条件の設定
およびその確認が著しく容易となり、さらに正確に設定
可能となる。
要素分割を施す前の解析モデルに対する境界条件の設定
およびその確認が著しく容易となり、さらに正確に設定
可能となる。
本発明によれば、境界条件の大半を占める要素に設定す
る境界条件を対話形式で容易に、かつ正確に実施するこ
とができるので、境界条件の設定に要する時間を短縮で
き、また誤った境界条件の下で解析を行ったために損失
する多大の解析時間や計算費用をなくすることができる
。したがって、多くのケース・スタデイを実施すること
ができ、製品の信幀性を向上できたり、最適設計のため
のケース・スタデイが容易になり、製品のコストダウン
が図れる。
る境界条件を対話形式で容易に、かつ正確に実施するこ
とができるので、境界条件の設定に要する時間を短縮で
き、また誤った境界条件の下で解析を行ったために損失
する多大の解析時間や計算費用をなくすることができる
。したがって、多くのケース・スタデイを実施すること
ができ、製品の信幀性を向上できたり、最適設計のため
のケース・スタデイが容易になり、製品のコストダウン
が図れる。
さらに、近年EWS (EngineeringWor
k 5tation)の象、速な発達・普4 及に伴い、多くの技術者がコンピュータを用いた数値解
析に携わることから、数値解析や解析モデルの作成に不
慣れなユーザーでも、本発明になる境界条件の設定方法
を用いることで、熟練者と同等の適切な解析モデルを従
来の熟練者が手作業で解析モデルを作成するよりも速く
確実に作成できるという産業上の大きな利点もある。
k 5tation)の象、速な発達・普4 及に伴い、多くの技術者がコンピュータを用いた数値解
析に携わることから、数値解析や解析モデルの作成に不
慣れなユーザーでも、本発明になる境界条件の設定方法
を用いることで、熟練者と同等の適切な解析モデルを従
来の熟練者が手作業で解析モデルを作成するよりも速く
確実に作成できるという産業上の大きな利点もある。
さらに、スーパーコンピュータの出現により、従来では
考えられないような大規模な解析モデルに対しても、容
易に境界条件を設定することが可能となり、その産業界
全体に対する貢献は非常に大なるものである。
考えられないような大規模な解析モデルに対しても、容
易に境界条件を設定することが可能となり、その産業界
全体に対する貢献は非常に大なるものである。
第1図は、本発明になる解析モデルの境界条件設定作成
方法の一実施例を示す系統図、第2図は、本発明になる
境界条件設定方法により設定された境界条件の確認方法
を示す系統図、第3図から第13図は、本発明を説明す
るための図、第14〜15図は、本発明の他の実施例を
示す系統図、第16図は、本発明を適用する要素分割前
の多面体解析モデルの図、第17図から第28図は、従
来の解析モデルの作成方法を説明する図である。
方法の一実施例を示す系統図、第2図は、本発明になる
境界条件設定方法により設定された境界条件の確認方法
を示す系統図、第3図から第13図は、本発明を説明す
るための図、第14〜15図は、本発明の他の実施例を
示す系統図、第16図は、本発明を適用する要素分割前
の多面体解析モデルの図、第17図から第28図は、従
来の解析モデルの作成方法を説明する図である。
Claims (4)
- (1)機器の全体または一部分を解析対象とし、その対
象内の応力、変形、温度、速度などの分布を算出するた
め、解析対象を複数個の要素に分割して表現した解析モ
デルに、境界要素法または有限要素法を適用して数値解
析を行うに当たり解析モデルに境界条件を設定する方法
において、解析モデル内の少なくとも1つ以上の基準要
素に境界条件を設定する工程と、該基準要素に連なり、
かつ該要素と同一面上または同一線上に存在する1つ以
上の要素群に上記要素と同一の境界条件を設定する工程
とを有することを特徴とする数値解析モデルの境界条件
設定方法。 - (2)基準要素およびその隣接要素が同一面上または同
一線上にあるか否かの判断を、両要素に立てた法線のな
す角度が所定の要素間基準角度以下か否かによって行う
工程を有することを特徴とする請求項(1)記載の数値
解析モデルの境界条件設定方法。 - (3)要素間基準角度を10°〜30°としたことを特
徴とする請求項(2)記載の数値解析モデルの境界条件
設定方法。 - (4)機器の全体または一部分を解析対象とし、その対
象内の応力、変形、温度、速度などの分布を算出するた
め、解析対象を複数個の要素に分割して表現した解析モ
デルに、境界要素法または有限要素法を適用して数値解
析を行うに当たり解析モデルに境界条件を設定する方法
において、解析モデル内の隣接要素が同一面上または同
一線上にあるか否かを判定するための要素間基準角度を
設定する工程と、要素分割を施した解析モデルを図形と
して表示する工程と、上記表示された解析モデルの要素
のうち境界条件を設定する任意の1つの要素を基準要素
E0として選択する工程と、該基準要素E0に境界条件
を設定する工程と、上記境界条件の設定が設定者の意図
どおりであるか否かの判定を行う工程と、前記設定され
た要素間基準角度に基づき基準要素E0に連なりかつ基
準要素E0と同一面上または同一線上に存在するすべて
の要素E1〜Enを選出する工程と、上記選出した要素
E1〜Enを前記解析モデル表示図形上に表示する工程
と、表示された上記要素E1〜Enが設定者の意図どお
りであるか否かの判定を行う工程と、要素E1〜Enを
基準要素E0と同一境界条件とするか否かの判定を行う
工程と、上記判定に基づきE1〜EnにE0と同一境界
条件を設定する工程とを有することを特徴とする数値解
析モデルの境界条件設定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2055698A JPH03256172A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | 数値解析モデルの境界条件設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2055698A JPH03256172A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | 数値解析モデルの境界条件設定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256172A true JPH03256172A (ja) | 1991-11-14 |
Family
ID=13006114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2055698A Pending JPH03256172A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | 数値解析モデルの境界条件設定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03256172A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008026261A1 (en) * | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Fujitsu Limited | High-speed calculation process method of combination equation based on finite element method and boundary element method |
| JP2013205957A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Fujitsu Ltd | プログラム、情報処理装置及び情報処理方法 |
-
1990
- 1990-03-07 JP JP2055698A patent/JPH03256172A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008026261A1 (en) * | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Fujitsu Limited | High-speed calculation process method of combination equation based on finite element method and boundary element method |
| US8285529B2 (en) | 2006-08-30 | 2012-10-09 | Fujitsu Limited | High-speed operation method for coupled equations based on finite element method and boundary element method |
| JP2013205957A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Fujitsu Ltd | プログラム、情報処理装置及び情報処理方法 |
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