JPH04123176A - 解析時間見積り方式 - 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】 〔概　要］ 存置要素法などによる解析シミュレーション処理に要す
る解析時間見積り方式に関し、解析処理に先立って、解
析処理に要する時間を予測することを目的とし、 連続体を複数の要素に分割して得られる解析データを取
り込んで、解析処理に要する解析時間を見積もる解析時
間見積り方式において、解析データに基づいて、解析処
理量を表す解析規模を算出する算出手段と、解析規模に
対応する解析時間を蓄積している蓄積手段と、蓄積手段
に蓄積されている解析規模と解析時間との対応関係に基
づいて、算出手段によって算出された解析規模に対応す
る解析時間を推定する推定手段とを備えて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、有限要素法などによる解析シミュレーション
処理に要する解析時間見積り方式に関する。

近年、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）やコンピュータ
支援エンジニアリング（ＣＡＥ）分野などにおいて、構
造設計を効率よく行うために、有限要素法などによる解
析シミュレーションが盛んに利用されている。このため
、解析シミュレーションを専門としている利用者だけで
なく、設計を専門としている利用者が解析シミュレーシ
ョンを利用する機会が増えており、このような利用者に
とって使いやすい解析シミュレーションシステムが要望
されている。

（従来の技術〕 有限要素法を用いた解析シミュレーションシステムにお
いては、連続体は、有限個の要素に分割され、これらの
要素の集まりとして扱われる。

ここで、これらの要素の境界線が交差する点は、節点と
呼ばれており、この節点の運動に関する方程式を解くこ
とにより、上述した連続体の運動の解析シミュレーショ
ンが行われる。

つまり、解析シミュレーション処理は、上述した各節点
について、節点が有する自由度に相当する数の方程式を
解く処理である。従って、要素数や節点の自由度の総和
（以下、自由度数と称する）の増大に伴って、解析シミ
ュレーションに要する時間が増大することが知られてい
る。また、上述した要素数８節点数、自由度数なとは、
解析処理量を表しており、解析規模と呼ばれている。

従来は、利用者が各自の経験に基づいて、解析シミュレ
ーションに要する時間を推測し、処理装置（例えばホス
トコンピュータ、ワークステーション、パソコンなど）
の処理能力とシミュレーション結果の必要性をかんがみ
て、適当と思われる処理装置を選択し、解析シミュレー
ションを行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来方式にあっては、利用者が直観
的に処理時間を推測するので、推測された処理時間と実
際に解析シミュレーションに要した処理時間との間にず
れが生じる場合が多い。特に、シミュレーション作業に
不慣れな利用者の場合は、利用者側に、解析規模と処理
時間との関係に関するノウハウが蓄積されていないため
、直観的に処理時間を推測することは困難である。この
ため、推測した処理時間と実際の処理時間とのずれが大
きい場合が多く、早２、に必要な解析結果がなかなか得
られない場合が多いという問題点があった。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、解析処理に先立って、解析処理に要する時間を予
測する解析時間見積り方式を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の原理ブロック図である。

図において、連続体を複数の要素に分割して得られる解
析データを取り込んで、解析処理に要する解析時間を見
積もる解析時間見積り方式における算出手段１１１は、
解析データに基づいて、解析処理量を表す解析規模を算
出する。

蓄積手段１２１は、解析規模に対応する解析時間を蓄積
している。

推定手段１３１は、蓄積手段１２１に蓄積されている解
析規模と解析時間との対応関係に基づいて、算出手段１
１１によって算出された解析規模に対応する解析時間を
推定する。

［作　用］ 解析データが算出手段１１１に入力され、この算出手段
１１１により、上述した解析データに基づいて、解析処
理量を表す解析規模が算出される。

また、蓄積手段１２１には、解析規模に対応する解析時
間が蓄積されている。

この蓄積手段１２１に蓄積されている解析規模と解析時
間りの対応関係に基づいて、推定手段１３１により、上
述した算出手段１１１によって算出された解析規模に対
応する解析時間が推定される。

本発明にあっては、解析データに基づいて解析規模が算
出され、この解析規模に対応する解析時間が推定される
。これにより、解析処理に先立って、解析時間を予測す
ることが可能となる。

〔実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明の一実施例による解析時間見積り方式
を適用したＣＡＤシステムの構成を示す。

ここで、第１図と実施例との対応関係について説明して
おく。

算出手段１１１は、解析規模算出部２１１に相当する。

蓄積手段１２１は、データベース２５０に相当する。

推定手段１３１は、予測処理部２１２に相当する。

以上のような対応関係があるものとして、以下実施例の
構成および動作について説明する。

第２図において、中央処理装置（ＣＰＵ）２１０と、メ
モリ２２０と、ＣＲＴデイスプレィ　（ＣＲＴ）２３０
と、キーボード２４０とはハスを介して接続されており
、ワークステーション２０１を構成している。また、実
施例によるＣＡＤシステムは、このワークステーション
２０１上で実現されている。

このワークステーション２０１は、通信回線を介してデ
ータベース２５０に接続されている。このデータベース
２５０には、過去に実行された解析シミュレーションの
それぞれについて、解析規模情報（後述する）と解析処
理に要した解析時間とがテーブル形式で蓄積されている
。

第１表に、データベース２５０の例を示す。データベー
ス２５０の各レコードは、節点数と要素数と形状・条件
等と自由度数とからなる解析規模情報と、解析時間とか
ら構成されている。ここで、解析時間としては、汎用コ
ンピュータによって解析シミュレーション処理を実行し
た場合の処理時間を示した。

第１表 また、第１表において、形状・条件の欄の梁要素および
棒要素は、２つの節点を有する要素であり、板要素は３
つ以上の節点を有する要素である。

また、境界要素は、運動の方向の制限などの境界条件が
付けられている要素である。

また、上述したワークステーション２０１のメモリ２２
０は、解析シミュレーション処理に必要な解析データ（
節点数、要素数、要素の形状、境界条件および拘束条件
など）を格納する解析データ格納部２２１と、解析しよ
うとしている連続体の形状を表す図形データを格納する
図形データ格納部２２２とを備えて構成されている。

ＣＰＵ２１０は、解析データ格納部２２１に格納された
解析データに基づいて、解析規模情報を算出する解析規
模算出部２１１と、この解析規模情報と上述したデータ
ベース２５０とに基づいて、解析時間を予測する予測処
理部２１２と、上述した解析データと図形データとに基
づいて、解析シミュレーション処理を行う解析処理部２
１３とを備えて構成されている。

以下、実施例による解析時間見積り方式の動作について
説明する。

まず、利用者により、キーボード２４０を介して節点数
、要素数、要素の形状、境界条件および拘束条件などの
解析データが入力され、メモリ２２０の解析データ格納
部２２１に格納される。

ＣＰＵ２１０は、この解析データ格納部２２１から上述
した解析データを読み出して、解析規模算出部２１１に
入力する。

この解析データに基づいて、解析規模算出部２１１は、
各節点の自由度の総和（以下、自由度数Ｆと称する）を
算出する。

ここで、節点が拘束されでいない場合は、１つの節点は
、第３図に示すように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向
のそれぞれについて並進運動と回転運動の自由度を有し
ている。従って、拘束されていない節点の自由度はｒ６
Ａである。一方、拘束されている節点の自由度はＩｒ０
Ｊである。

従って、解析規模算出部２１１は、まず、拘束条件に基
づいて、拘束される節点の数（拘束節点数）　ｎｆｊｘ
を求め、節点の総数ｎからこの拘束節点数ｎｆｉｘを差
し引いて、拘束されていない節点の数ｎ　ｔｒｅｅを求
める。この拘束されていない節点の数ｎ　ｆｒｅｅの値
を６倍したものを自由度数Ｆとすればよい。

このようにして算出された自由度数Ｆと上述した解析デ
ータとが、解析規模算出部２１１により、解析規模情報
として出力され、予測処理部２１２に入力される。

この解析規模情報に基づいて、予測処理部２１２は、上
述したデータベース２５０に蓄積されたレコードの中か
ら、上述した解析規模情報に相当する解析規模情報を含
むレコードを検索する。

ここで、上述したように、解析シミュレーション処理は
、各節点の各自由度についての方程式を解く処理である
から、自由度数が同等であれば、解析シミュレーション
の解析規模は同等である。

従って、予測処理部２１２は、データベース２５０に蓄
積されたレコードの中から、レコードに含まれる自由度
数が上述した自由度数Ｆに最も近（以しているレコード
を検索すればよい。このとき、複数のレコードが検索さ
れた場合は、節点数、要素数、境界条件などを参考にし
て、いずれかを選択する。

検索されたレコードに含まれている解析時間は、予測処
理部２１２により、予測結果として出力され、この予測
結果が、ＣＰＵ２１０によってＣＲＴ２３０に入力され
て表示される。

また、上述したようにして検索されたレコードの自由度
数と上述した自由度数Ｆとの差が大きい場合は、予測処
理部２１２において、解析規模と解析時間との相関関係
を利用して、自由度数Ｆに対応する解析時間を算出して
もよい。

例えば、予測処理部２１２は、データベース２５０に蓄
積されたレコードの中から、入力された自由度数Ｆより
も大きい自由度数ＦＬを含むレコードと小さい自由度数
Ｆｓを含むレコードとを検索し、それぞれのレコードに
含まれる解析時間の平均値を求めて、この平均値を予測
結果をとして出力すればよい。

また、第４図に示すように、解析シミュレーションの所
要時間は、解析規模の二乗にほぼ比例することが知られ
ている。この関係を用いて、上述した自由度数Ｆｔと自
由度数Ｆｓ　との間を２次曲線で補完することにより、
自由度数Ｆに対応する解析時間を求めてもよい。

このようにして、予測処理部２１２により、入力された
解析データに基づいて解析シミュレーション処理を汎用
コンピュータによって実行した場合の解析時間の予測が
行われる。この予測結果は、ＣＰＵ２１０により、ＣＲ
Ｔ２３０に転送され、このＣＲＴ２３０によって表示さ
れる。

従って、利用者は、ＣＲＴ２３０によって表示された予
測結果と解析結果の必要性と各処理装置の処理能力とを
考慮して、実際に解析シミュレーション処理を実行する
処理装置を選択すればよい。

このとき、各処理装置のＭＩＰＳ値を処理能力の指標と
すればよい。この場合は、汎用コンピュータと他の処理
装置との処理能力の比を求め、この処理能力比と上述し
た予測結果とに基づいて、各処理装置におけるおおよそ
の解析時間を求める。

例えば、汎用コンピュータとワークステーション２０１
との処理能力比が５対１であれば、ワークステーション
２０１による解析時間は、表示された予測結果の約５倍
となる。

この予測結果に基づいて、利用者により、ワークステー
ション２０１が選択された場合は、上述した解析データ
と図形データとが解析処理部２１３に入力され、この解
析処理部２１３により、解析シミュレーション処理が行
われる。

一方、利用者が早急に解析結果を得たいと考えた場合は
、ワークステーション２０１よりも処理能力の高い汎用
コンピュータやスーパーコンピュータを選択し、これら
の処理装置において、解析シミュレーションを実行すれ
ばよい。

上述したように、解析規模算出部２１１によって自由度
数Ｆを算出し、この自由度数Ｆに基づいて、データベー
ス２５０から該当する解析時間を検索する。また、予測
処理部２１２により、解析規模と解析時間との相関関係
を用いて、入力された解析データに対応する解析シミュ
レーションの解析時間を推定する。

このようにして、解析シミュレーションの実行に先立っ
て、解析時間を予測することが可能となり、利用者に解
析時間の目安を与えて、解析結果の必要性に適した処理
装置の選択を促すことができる。これにより、解析結果
の必要性に応じて、解析シミュレーションを効率よく実
行することができ、また、シミュレーション作業に不慣
れな利用者にとっても使いやすいＣＡＤシステムを提供
することができる。

なお、予測処理部２１２において、データベース２５０
に蓄積された解析規模と解析時間との対応関係を表すグ
ラフを作成し、このグラフに基づいて、解析規模に対応
する解析時間を求めてもよい。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、解析データに基づい
て、解析規模に対応する解析時間を推定することにより
、解析処理に先立って、解析時間を予測することが可能
となり、利用者に解析時間の目安を与えて、利用者が解
析シミュレーション処理を効率よく実行することができ
、かつ、使いやすいＣＡＤシステムを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例による解析時間見積り方式を
適用したＣＡＤシステムの構成図、第３図は節点の自由
度の説明図、 第４図は解析規模と解析時間との関係を示す図である。 図において、 １１は算出手段、 ２１は蓄積手段、 ３１は推定手段、 ０１はワークステーション、 １０は中央処理装置（ＣＰＵ） １１は解析規模算出部、 １２は予測処理部、 １３は解析処理部、 ２０はメモリ、 ２１は解析データ格納部、 ２２は図形データ格納部、 ３０はＣＲＴデイスプレィ（ＣＲＴ）、４０はキーボー
ド、 ５０はデータベースである。 本発明の原理プロ ク 図 第 図 実り缶９１１によるＣＡＤシステムの構成間第 図 自 由 度 の 説 明 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続体を複数の要素に分割して得られる解析デー
   タを取り込んで、解析処理に要する解析時間を見積もる
   解析時間見積り方式において、 前記解析データに基づいて、解析処理量を表す解析規模
   を算出する算出手段（１１１）と、前記解析規模に対応
   する前記解析時間を蓄積している蓄積手段（１２１）と
   、 前記蓄積手段（１２１）に蓄積されている解析規模と解
   析時間との対応関係に基づいて、前記算出手段（１１１
   ）によって算出された解析規模に対応する解析時間を推
   定する推定手段（１３１）と を備えて構成したことを特徴とする解析時間見積り方式
   。