JPH04117573A - 解析シミュレーションシステム - Google Patents

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〕 本発明は解析シミュレーションシステムに係り、特に計
算機との対話操作性にすぐれた解析シミュレーションシ
ステムに関する。

〔従来の技術〕

従来の解析シミュレーションシステムは、解析プログラ
ムの解析入力データを作成するプリプロセッサと、その
解析入力データに対し解析を行なう解析プログラムと、
その解析プログラムの解析結果を表示するポストプロセ
ッサの３つの処理から構成されている。

そして、ユーザは前記のシステム構成の順番にしたがっ
てシステムを操作する。各プロセスにおいては、その処
理効率を上げるために、例えばプリプロセッサでは高機
能モデリング機能や全自動有限要素分割機能、また解析
プログラムでは計算機のベクトル演算を用いた高速処理
などを追加している。

しかし、個々のプロセッサにおける処理効率が向上して
も、前記の３つの処理は独立しているため、ユーザは一
貫して対話的にシステムを操作することは出来ない。例
えば、解析プログラム実行中はユーザは全くの待ち状態
となり、また解析モデルや解析条件の一部を変更し解析
を行なう場合にも再度プリプロセッサを起動しなければ
ならなかった。

また、アニメーションの方式に関しても、解析プログラ
ムとポストプロセッサが独立している場合には第１１図
、解析プログラムがポストプロセッサに組み込まれてい
る場合には第１２図のような処理が行なわれていた。つ
まり、第１１図の方式では解析がすべて終了しない限り
アニメーションの実行は不可能であり、一方、第１２図
の方式では解析と表示が交互に行なわれるため大規模の
解析では十分な応答性能が得られなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術では、解析結果をリアルタ
イムでビジュアルに表示したり、形状や解析条件をいろ
いろ変えて解析を行なったりするような、ユーザの思考
過程に沿った対話型操作についての配慮がされておらず
、ユーザは解析入力データの作成から解析結果の視覚的
出力までの一貫した対話操作が出来ないという問題があ
った。

本発明の目的は上記問題点を解消するためになされたも
ので、解析結果をリアルタイムで表示したり、形状や解
析条件を様々に変えて解析シミュレーションを繰り返し
たりする処理を一つのシステムで行ない、解析シミュレ
ーションにおけるユーザのすべての知的作業を対話方式
で処理することのできる解析シミュレーションシステム
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、従来の解析シミュ
レーションシステムにおけるプリプロセッサとポストプ
ロセッサを一体化し、形状モデルと解析モデルと解析条
件と解析結果を関連付けたデータベースを構築したもの
である。

また解析シミュレーションシステムの対話操作性を向上
させるために、解析プログラムの起動・−時停止・再実
行を行なう解析実行制御部と、対話操作型プログラムか
ら解析プログラムへ解析入力データを受渡すための解析
制御ファイルと、解析プログラムから逐次対話操作型プ
ログラムへ解析出力データを受渡すための解析結果ファ
イルとを備えることにより、ユーザの対話操作と複数の
解析プログラムを同時に処理できるようにしたものであ
る。

〔作用〕

上記構成によれば、ユーザは初期形状の形状モデルを入
力し、その形状モデルから解析モデルを作成し、その解
析モデルに対して材料条件や境界条件などの解析条件デ
ータを定義し、さらに、解析実行制御部で解析プログラ
ムを起動し、解析制御ファイルと解析結果ファイルを介
して解析入力データを変更しながら解析出力データを逐
次的に対話操作型プログラムに取り込むことにより、リ
アルタイムで解析結果を表示することが可能となる。

解析出力データはその解析入力データと関連付けられ解
析シミュレーションデータベースに蓄積される。また、
形状や解析条件を変更して再計算する場合は解析シミュ
レーションデータベースから解析出力データに対応する
解析モデルデータと解析条件データを自動的に検索し、
変更後の解析モデルデータと解析条件データは変更前と
は別のモデルとして解析シミュレーションデータベース
に蓄積される。以上の操作はすべてユーザと計算機との
対話操作によって行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面を参照しと説明する。

第１図は本実施例の解析シミュレーションシステムの全
体構成図である。本実施例のシステムは、ユーザが計算
機との対話方式で操作する対話操作型プログラム１０１
と、ユーザの指示により対話操作型プログラム１０１が
実行制御を行なう解析プログラム１０２と、から構成さ
れる。

また、ユーザが対話処理で作成した形状モデル・解析モ
デル・解析条件のデータと、解析プログラムが出力した
解析結果のデータと、を蓄積する解析シミュレーシ９ン
データベース１０３を設けている。

対話操作型プログラム１０１と解析プログラム１０２は
解析制御ファイル１０４と解析結果ファイル１０５を介
して解析入力データと解析出力データの受渡しを行なう
と同時に、解析制御ファイル１０４に関する排他制御を
利用して対話操作型プログラム１０１から解析プログラ
ム１０２の実行制御を行なっている。

次に、本実施例のシステムの処理手順をユーザの操作手
順に沿って説明する。

まず、ユーザは初期解析モデル作成部１０６で解析対象
の形状モデルを計算機内に入力し、その解析モデルと解
析条件データを対話的に作成する。

そこで作成した形状モデルデータと解析モデルデータと
解析条件データは解析シミュレーションデータベース１
０３へ自動的に蓄積される。

次に、ユーザは解析の実行を指示することにより、解析
モデルデータと解析条件データを解析制御ファイル１０
４に出力する。

一方、解析の実行を指示された解析プログラム１０２は
解析制御ファイル１０４から解析モデルデータと解析条
件データを読み込み、計算を開始する。解析プログラム
１０２は第１ステツプの解析出力データを解析結果ファ
イル１０５に出力し、再度解析制御ファイル１０４を参
照した時点で排他制御により解析プログラム１０２の実
行は一時的に停止する。

さらに、ユーザが解析結果の動的表示を指示すると、対
話操作型プログラム１０１は解析制御ファイル１０４の
排他制御を一時的に解除し、解析結果ファイル１０５か
ら解析出力データを読み込み、解析結果表示部１０８で
表示処理を開始する。

解析プログラム１０２は解析制御ファイル１０４の排他
制御の解除で実行が再開し、第２ステツプの計算を行な
う。これを繰り返すことにより、第ｎステップの計算結
果の表示と第（ｎ＋１）ステップの計算が並列に行なわ
れ、リアルタイムの動的表示が可能となる。

また、ユーザが解析割栗を評価し、解析入力データを変
更する場合には、その解析出力データに関連する形状モ
デルデータ・解析モデルデータ・解析条件データを解析
シミュレーションデータベースから自動的に検索し、解
析モデル変更部１０９で対話的に変更処理が行なわれる
。

以上、第１図では１つの対話操作型プログラムと１つの
解析プログラムについてのシステム構成を示したが、第
２図に示すような１つの対話操作型プログラムと複数の
解析プログラムの場合も同様であり、各解析プログラム
毎に解析制御ファイルと解析結果ファイルを設けること
により、第１図の場合と同じ処理が行なえる。

次に、本実施例のシステムにおけるデータ管理方法につ
いて第３図から第８図を用いて説明する。

本システムでは解析対象形状を表す形状モデルデータと
、有限要素モデルや機構モデルからなる解析モデルデー
タと、材料条件や境界条件などからなる解析条件データ
と、解析プログラムが出力する解析出力データと、を第
３図に示す木構造で管理する。

本構造の最上位にはモデル管理部３０１があり、ユーザ
は本システムを起動する時に、解析対象物を表すモデル
名称を指定し、モデル管理部のそのモデル名称を登録す
る。そして、モデル管理部の下に形状モデル３２０が、
形状モデル３０２の下に解析モデル３０３が、解析モデ
ル３０３の下に解析条件３０４が、解析条件３０４の下
に解析結果３０５が、関連付けられる。

また、データの検索に関しては第４図に示すように、ユ
ーザは１つの形状モデル４０１を指示すれば、それに関
連する解析モデル群が自動的に検索され、その中の１つ
を選択することができる。

また、逆に１つの解析結果４０２を指示すれば、それに
関連する解析条件と解析モデルと形状モデルを自動的に
検索する。

第５図は解析結果データがタイムステップ毎に出力され
る場合のデータ管理状態である。第６図は材料条件や境
界条件などの解析条件を変更した場合のデータ管理状態
であり、解析条件６０１で解析を行なった結果は解析結
果６０２の位置に格納される。第７図は例えば解析モデ
ルの有限要素メツシュを細かく分割し直すような変更を
した場合のデータ管理状態である。変更後の解析モデル
に対する解析条件と解析結果は、それぞれ解析条件７０
１、解析結果７０２の位置に格納される。

第８図は形状を一部変更し、形状モデルを修正した場合
のデータ管理状態であり、変更後の形状モデルに対する
解析モデル、解析条件、解析結果はそれぞれ解析モデル
８０１、解析条件８０２、解析結果８０３に格納される
。

以上のデータ管理方法により、ユーザが１つの解析対象
物に関して行なった解析シミュレーションの実行過程と
最終的に求まった形状や解析結果が系統的に管理される
。

最後に、対話操作型プログラムと解析プログラムとの並
行処理によるリアルタイムアニメーション方式について
、第９図、第１０図を用いて説明する。

ユーザが本システムを起動した直後に、対話操作型プロ
グラムは解析制御ファイルに対して排他制御を行ない、
解析プログラムを自動的に起動する。しかし、解析プロ
グラムは解析制御ファイルから解析入力データを読み込
もうとするが、排他制御により一時停止の状態になる。

その間にユーザは形状モデルと解析モデルと解析条件を
対話的に入力する。そして、ユーザがアニメーション表
示の指示をすると、解析モデルデータを解析条件データ
から解析入力データを作成して解析制御ファイルへ出力
し、解析制御ファイルの排他制御を一時的に解除する。

−時停止状態の解析プログラムは、解析制御ファイルの
排他制御が解除されると、解析制御ファイルからの解析
入力データの読み込みを自動的に開始し、計算が始まる
。解析プログラムは１ステツプの計算を終了すると、解
析結果ファイルに対し排他制御を行ない解析結果データ
を出力する。

一方、解析結果表示部は定期的に解析結果ファイルを参
照し、新しい解析結果があればそれを読み込み表示する
。その際、解析制御ファイルの排他制御を一時的に解除
することにより、もし解析プログラムが一時停止の状態
にあれば、第２ステツプの計算を開始させる。以上を繰
り返しリアルタイムのアニメーションを行なう。

解析制御ファイル及び解析結果ファイルに対する排他制
御は、前者は常時対話操作型プログラムに専有され、後
者は一時的に対話型プログラムと解析プログラムのどち
らかに専有される。

第１０図は対話プロセスと解析プロセスがリアルタイム
アニメーション実行時に並行に行なわれている様子を示
したものである。ｉステップの表示と（ｉ＋１）ステッ
プの計算との同期処理は次のように行なわれる。もし、
前者が早く終了した場合は対話プロセスが解析結果ファ
イルの参照を定期的に繰り返し、逆に後者が早く終了し
た場合は解析プロセスが解析制御ファイルの排他制御に
より待ち状態となる。

このように、第１０図に示すアニメーションの方式は第
１１図又は第１２図に示すような従来例の方式に比較し
て、応答性能、処理効率が向上する。

（発明の効果〕 上述のとおり、本発明の解析シミュレーションシステム
によれば、解析入力データを作成するプリプロセスと解
析出力データを表示するポストプロセスが１つの対話型
プログラムで行なえ、かつ、解析プログラムは対話処理
に並行して行なえるので、ユーザと計算機との対話操作
性と処理効率が向上する。

また、解析シミュレーションで使用する解析モデルや解
析結果などのデータを系統的にデータベースに蓄積・検
索できるので、ユーザの思考過程に合ったシステム操作
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す解析シミュレーシ五ン
システムの全体構成図、第２図は複数解析プログラムを
接続した場合のシステム構成図、第３図は本実施例シス
テムのデータ管理方法の説明図、第４図はデータ検索方
式の説明図、第５図は解析結果の格納方法の説明図、第
６図は解析条件変更によるデータの格納方法の説明図、
第７図は解析モデル変更によるデータの格納方法の説明
図、第８図は形状モデル変更によるデータの格納方法の
説明図、第９図は対話操作プログラムと解析プログラム
の並列処理方式の説明図、第１０図はリアルタイムアニ
メーションにおける対話プロセスと解析プロセスのタイ
ムチャート、第１１図及び第１２図は従来型アニメーシ
ョン方式のタイムチャートである。 １０１・・・対話型プログラム、 １０２・・・解析プログラム。 １０３・・・解析シミュレーションデータベース、１０
４・・・解析制御ファイル、 １０５・・・解析結果ファイル、 １０６・・・初期解析モデル作成部、 １０７・・・解析実行制御部、 １０８・・・解析結果表示部、 １０９・・・解析モデル変更部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、計算機を使用して構造物の解析モデルを作成し、該
   解析モデルの解析を実行させ、解析結果を視覚的に出力
   する対話操作型プログラムと、構造、振動、流体、熱、
   音などに関する問題を数値的に解析する解析プログラム
   とからなる解析シミュレーションシステムにおいて、 前記対話操作型プログラムは、前記構造物の初期形状の
   解析モデルと初期状態の解析条件データとを作成する初
   期解析モデル作成部と、該解析モデルと該解析条件デー
   タとを解析入力データとして解析プログラムを実行させ
   、該解析の途中で計算の一時停止、再起動を行なう解析
   実行制御部と、該解析の計算を実行しながら動的に解析
   結果を表示する解析結果表示部と、該解析モデルと該解
   析条件データの変更を対話的に行なう解析モデル変更部
   とを有することを特徴とする解析シミュレーションシス
   テム。 ２、計算機を使用して構造物の解析モデルを作成し、該
   解析モデルの解析を実行させ、解析結果を視覚的に出力
   する対話操作型プログラムと、構造、振動、流体、熱、
   音などに関する問題を数値的に解析する解析プログラム
   とからなる解析シミュレーションシステムにおいて、 前記対話操作型プログラムと前記解析プログラムとが並
   列に処理されることを特徴とする解析シミュレーション
   システム。 ３、計算機を使用して構造物の解析モデルを作成し、該
   解析モデルの解析を実行させ、解析結果を視覚的に出力
   する対話操作型プログラムと、構造、振動、流体、熱、
   音などに関する問題を数値的に解析する解析プログラム
   とからなる解析シミュレーションシステムにおいて、 前記対話操作型プログラムの一つに対して、複数のバッ
   チ型解析プログラムを並列に実行させることを特徴とす
   る解析シミュレーションシステム。 ４、請求項１、２又は３記載のシステムにおいて、前記
   対話操作型プログラムと前記解析プログラムとの間に通
   信手段を設け、該解析プログラムの解析結果を直接該対
   話操作型プログラムに取込むことを特徴とする解析シミ
   ュレーションシステム。 ５、前記対話操作型プログラムは、対話性の良いエンジ
   ニアリング・ワークステーションを用い、前記解析プロ
   グラムはスーパーコンピュータを用いたものである請求
   項１、２、３又は４記載の解析シミュレーションシステ
   ム。 ６、計算機を使用して構造物の解析モデルを作成し、該
   解析モデルの解析を実行させ、解析結果を視覚的に出力
   する対話操作型プログラムと、構造・振動、流体、熱、
   音などに関する問題を数値的に解析する解析プログラム
   とからなる解析シミュレーションシステムにおいて、 前記対話操作型プログラムは、前記構造物の初期形状の
   解析モデルと初期状態の解析条件データとを作成する初
   期解析モデル作成部と、該解析モデルと該解析条件デー
   タを解析入力データとして解析プログラムを実行させ、
   該解析の途中で計算の一時停止、再起動を行なう解析実
   行制御部と、該解析の計算を実行しながら動的に解析結
   果を表示する解析結果表示部と、該解析モデルと該解析
   条件データの変更を対話的に行なう解析モデル変更部と
   からなり、該対話操作型プログラムから逐次前記解析プ
   ログラムへ前記解析入力データと解析実行制御データと
   を受渡すための解析制御ファイルと、前記解析プログラ
   ムから逐次前記対話操作型プログラムへ解析結果を受渡
   すための解析結果ファイルと、該解析モデルと該解析条
   件データと該解析結果を一括して管理する解析シミュレ
   ーションデータベースと、を備えたことを特徴とする解
   析シミュレーションシステム。