JPH0863619A - パート自動生成装置及び生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】解析対象形状から解析的特徴形状部を認識しそ
の部分にパターンデータを選定することで解析特徴形状
部の分割を一様化し、かつパターン間の調整及びパター
ン外部の自動分割を可能とするパート自動生成装置及び
生成方法を提供する。 【構成】形状データメモリ１から読み込んだ形状データ
から、演算装置５の各手段と形状データメモリ１の条件
データ，知識データメモリ３の知識データ及びパターン
データメモリ２のパターンデータを用いて、適切なパー
ト形状データを生成し、表示装置６に形状表示し、出力
装置７に解析データを出力する。 【効果】解析者に依存しない、最適で、かつ解析目的に
適合する一様なパートを自動生成することができる。ま
た、解析者の対話処理が軽減し作業時間の低減を図るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有限要素法の解析コー
ドのデータ生成に係り、特に、解析対象形状をメッシュ
（要素）の集合体であるパートに自動的に分割しパート
形状データを表示及び出力するパート自動生成装置及び
生成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパート自動生成装置は、特開平５
−１２０３８５号公報記載のように、パート分割におい
て解析対象形状に初めから線分を追加しパートを分割し
ていく手法を取っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では任意に線分が追加されるため解析結果の評価にお
いて重要となる解析的特徴形状部の分割が一様ではない
という問題があった。

【０００４】本発明の目的は、形状データの解析特徴形
状部の分割を一様化し、かつパターン間の調整及びパタ
ーン外部の自動分割を可能とするパート自動生成装置及
び生成方法を提供することにある。

【０００５】

【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、有限要素法解析コードのパート形状デー
タを生成する装置であって、解析対象の形状データ及び
条件データを格納する形状データメモリと、パターンデ
ータを予め格納したパターンデータメモリと、解析者の
経験的知識及び工学的知識を予め格納した知識データメ
モリを備え、前記パート形状データを自動生成するため
に前記データを演算処理をする演算装置を有するパート
自動生成装置において、前記演算装置に、前記形状デー
タメモリに予め格納された前記形状データ及び条件デー
タを読み込む形状データ入出力手段と、前記パターンデ
ータメモリの前記パターンデータを読み込むパターンデ
ータ入力手段と、前記知識データメモリの前記知識デー
タを読み込む知識データ入力手段と、前記形状データと
前記知識データから解析的特徴形状部を算出する特徴形
状部算出手段と、前記解析的特徴形状部と前記条件デー
タと前記知識データにより、前記パターンデータから最
適なパターンを自動選定するパターン選定手段と、前記
最適なパターンを前記形状データに貼り付けるパターン
貼り付け手段と、前記貼り付けられたパターン同士の重
なり部を処理するパターン重なり部処理手段と、前記貼
り付けられたパターン以外の領域のパターン外部を処理
するパターン外部処理手段を備えることを特徴とするパ
ート自動生成装置を提供する。

【０００６】また、上記目的を達成する他の手段とし
て、有限要素法解析コードのパート形状データを生成す
る方法であって、解析対象の形状データ及び条件データ
を格納する形状データメモリと、パターンデータを予め
格納したパターンデータメモリと、解析者の経験的知識
及び工学的知識を予め格納した知識データメモリから読
み出した前記各データを演算処理し、前記パート形状デ
ータを自動生成するパート自動生成方法において、前記
演算処理は、前記形状データメモリに予め格納された前
記形状データ及び条件データと、前記パターンデータメ
モリの前記パターンデータと、前記知識データメモリの
前記各知識データを読み出し、前記形状データと前記知
識データから解析的特徴形状部を算出し、前記解析的特
徴形状部と前記条件データと前記知識データにより、前
記パターンデータから最適なパターンを自動選定し、前
記最適なパターンを前記形状データに貼り付け、前記貼
り付けられたパターン同士の重なり部を処理すると共に
前記貼り付けられたパターン以外の領域のパターン外部
を処理することを特徴とするパート自動生成方法を提供
する。

【０００７】

【作用】本発明によれば、解析的特徴形状部のパート分
割を行うために、解析対象形状を形状の種類等を認識さ
せたオブジェクト指向的データ構造とし解析者の経験的
知識及び工学的知識を蓄積した知識データにより判定し
パターンデータから適合するパターンを選定することで
分割を一様化することができる。パターン間の調整で
は、パターン同士の重なり部を検索し幾何的に線分の追
加，削除を行うことで自動分割することができる。パタ
ーン外部の分割は形状データが有する節点から格子上に
直線を発生させ直線で囲まれた範囲をパートに認識させ
ることで自動分割を実現することができる。このよう
に、解析者の経験的知識をデータ化しそれに工学的知識
を加味した知識データを判定基準とすることによって、
解析者に依存しない一様なパートを効率的に生成するこ
とができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るパート自動生
成装置及び生成方法について説明する。

【０００９】図１は、本発明の一実施例に係るパート自
動生成装置の構成を示す。解析対象の形状データ及び条
件データを格納する形状データメモリ１と、パターンデ
ータを格納するパターンデータメモリ２と、解析者の経
験的知識及び工学的知識を格納する知識データメモリ３
と、解析者がパート形状データを生成するために指示を
だす入力装置４と、生成するために各種演算処理をする
演算装置５と、生成されたパート形状データを表示する
表示装置６と、かつ、解析用データとして出力する出力
装置７で構成される。

【００１０】演算装置５は、形状データメモリ１から形
状データ及び条件データを読み込む形状データ入出力手
段５０１と、パターンデータメモリ２から最適パターン
形状を取り込むパターンデータ入力手段５０２と、知識
データメモリ３から解析的特徴部算出に関する知識デー
タを取り込む知識データ入力手段５０３と、形状データ
メモリ１からの形状データと知識データメモリ３からの
知識データにより解析的特徴形状部を算出する特徴形状
部算出手段５０４と、解析的特徴形状部と条件データと
知識データにより、パターンデータメモリ２のパターン
データから最適なパターンを自動選定するパターン選定
手段５０５と、自動選定された最適パターン形状を読み
込まれた形状データに貼り付けるパターン貼り付け手段
５０６と、貼り付けられたパターン同士の重なり部を処
理するパターン重なり部処理手段５０７と、貼り付けら
れたパターン以外の領域を処理するパターン外部処理手
段５０８と、処理され生成されたパート形状データを表
示装置６に表示する表示処理手段５０９と、生成された
パート形状データの解析データを出力装置７に出力する
解析データ出力手段５１０とで構成される。パターン重
なり部処理手段５０７は、貼り付けられたパターン同士
の重なり部算出を行うパターン重なり部算出手段５０７
２と、算出されたパターン重なり部の調整を行うパター
ン重なり部調整手段５０７４を備える。パターン外部処
理手段５０８は、パターン外部の算出を行うパターン外
部算出手段５０８２と、算出されたパターン外部の調整
を行うパターン外部調整手段５０８４を備える。

【００１１】図２は、図１の演算装置５の処理手順のフ
ローチャートを示す。始めに、ステップ８で入力装置４
から読み込むべき形状データを指示し、形状データメモ
リ１から形状データを演算装置５の形状データ入出力手
段５０１に読み込む。形状データは面，線分，点からな
り、面は線分の集まりであり、線分は点の集まりである
とする。図３に形状データの構成の一例を示す。図４に
はステップ８で読み込まれた形状データを表示処理手段
５０９を通し表示装置６に表示した形状データ１００の
一例を示す。

【００１２】次に、ステップ９で、ステップ８で読み込
んだ形状データの解析的特徴形状部２００の算出を特徴
形状部算出手段５０４で行う。ここで解析的特徴形状部
２００とは、図４に示すように形状データの輪郭で囲ま
れた面や、輪郭内部に含まれる穴部や、輪郭上の凹凸部
などを解析的特徴形状部２００と定義する。解析的特徴
形状部２００の算出は、まず、ステップ８で読み込んだ
形状データの面を構成する点列をパターン貼り付け手段
５０６に取り込む。次に知識データメモリ３から解析的
特徴形状部２００算出に関する知識データを知識データ
入力手段５０３に取り込む。次にパターン貼り付け手段
５０６に取り込んだ形状データの点列データと知識デー
タ入力手段５０３に取り込んだ解析的特徴形状部２００
算出に関する知識データとから、逐次、特徴形状部算出
手段５０４で解析的特徴形状部２００の有無の判定を行
う。例えば、任意の面を取り出しその面を構成する全て
の点が、他の面の内部に含まれないならその面を輪郭部
とする。例えば、面を構成する全ての点が輪郭部の内部
に含まれるならその面を穴部とする。例えば、輪郭部を
構成する点のうち連続する任意の４点を取り出し、第１
点，第２点，第３点から算出される円の中心と、第２
点，第３点，第４点から算出される円の中心が一致し、
かつその中心が輪郭部内部に含まれるなら凸部とする。
例えば、輪郭部を構成する点のうち連続する任意の４点
を取り出し、第１点，第２点，第３点から算出される円
の中心と、第２点，第３点，第４点から算出される円の
中心が一致し、かつその中心が輪郭部外部に含まれるな
ら凹部とする。図５に解析的特徴形状部２００算出に関
する知識データ３００の一例を示す。

【００１３】次に、ステップ１０で、ステップ９で算出
された解析的特徴形状部２００に最適なパターンを選択
する。まず形状データメモリ１からパターン選択に必要
な条件データを形状データ入出力手段５０１に取り込む
と共に、知識データメモリ３からパターン選択に関する
知識データを知識データ入力手段５０３に取り込み、取
り込まれた条件データと知識データをパターン選出手段
５０５でステップ９で算出された解析的特徴形状部２０
０と照らし合わせ最適なパターンを決定し、パターンデ
ータメモリ２からパターンデータ入力手段５０２に最適
パターン形状を取り込む。図６にパターンデータ入力部
に取り込んだ最適パターンの一例を示す。（ａ）は穴部
の最適パターンの一例、（ｂ）は凹部の最適パターンの
一例、（ｃ）は凸部の最適パターンの一例を示す。

【００１４】次のステップ１１では、ステップ１０で選
択した最適パターンをパターン貼り付け手段５０６で形
状データに貼り付ける。この貼り付けは、ステップ１０
で選択された最適パターンの形状データをステップ８で
取り込んだ形状データに付加することで達成できる。図
７に最適パターンを貼り付けた形状データを表示処理手
段５１０を通し表示装置６に表示した一例を示す。

【００１５】次に、ステップ１２では、パターン重なり
部算出手段５０７２で、パターン同士の重なり部算出を
行う。

【００１６】図８にパターン重なり部算出手順のフロー
チャートを示す。始めに、ステップ１８で、任意の一つ
の解析的特徴形状部２００を取り出す。次にステップ１
９で他の任意の１つの解析的特徴形状部２００を取り出
す。次にステップ２０で、ステップ１９で取り出した解
析的特徴形状部２００を構成する点を１つずつ取り出
し、ステップ１８で取り出した解析的特徴形状部２００
の内部に存在するか、外部に存在するかの内外判定を行
う。ステップ２１では、ステップ２０で取り出した点の
内外判定で１つの点でも内部に有ると判定されたなら
ば、ステップ２２に進みステップ１８で取り出した解析
的特徴形状部２００とステップ１９で取り出した解析的
特徴形状部２００が重なり合うことを指示する。以上の
ステップ１８からステップ２２までの処理を全ての解析
的特徴形状部２００に関して行う。

【００１７】次に、ステップ１３では、パターン重なり
部調整手段５０７４で、ステップ１２で算出されたパタ
ーン重なり部の調整を行う。以下、パターン重なり部の
調整処理の手順の一例を図９及び図１０に従って説明す
る。図９及び図１０は穴部と凹部の重なり部の調整処理
の一例である。図９において穴部のパターンをパターン
ａ，凹部のパターンをパターンｂとする。図１０のフロ
ーチャートにおいて、まず、ステップ２３でパターン
ａ，ｂの中心を通る直線ｌとパターンａ，ｂの交点ａｂ
１，ａｂ２とを結ぶ直線との交点Ａを算出し、次に直線
１と直交し、点Ａを通る直線ｍを定義する。次にステッ
プ２４において、直線ｍとパターンａ，ｂの外形線との
交点Ｂ，Ｃ，Ｂ′，Ｃ′を算出する。次にステップ２５
で、ステップ２４で算出した４点のうち点Ａからの距離
の遠い点Ｂ，Ｃを定義する。次にステップ２６で点Ｂ，
Ｃと向いあうパターンの外形線ｎｂ，ｎｃと平行で、点
Ｂ，Ｃを通る直線ｎｂ′，ｎｃ′を定義する。次にステ
ップ２７で外形線ｎｂ，ｎｃ上の点ｂ１，ｂ２，ａ１,
ａ２,ａ３のうち重なり部外の点ｂ１,ａ１,ａ２を直線
ｎｂ′,ｎｃ′上に平行移動した点ｂ１′,ａ１′，ａ
２′を算出する。次にパターンａについてはａ１をａ
１’に、ａ２をａ２’に移動し、直線ａ２ａ３及び直線
ａ３ａ４を削除し、直線ａ２’Ｃ及び直線ＣＢ及び直線
Ｂａ４を挿入する。次にパターンｂについては、ｂ１を
ｂ１’に移動し、直線ｂ１ｂ２及び直線ｂ２ｂ３を削除
し、直線ｂ１’Ｂ及び直線ＢＣ及び直線Ｃｂ３を挿入す
る。以下同様にして全ての重なり部に関して調整を行
う。図１１に全ての重なり部を調整し表示処理手段５０
９を通し表示装置６に表示した一例を示す。

【００１８】次に、ステップ１４では、パターン外部算
出手段５０８２で、パターン外部の算出を行う。ここで
パターン外部とは輪郭部内部でパターンを貼り付け調整
した部分以外の領域をいう。

【００１９】図１２は、パターン外部算出処理のフロー
チャートを示す。始めに、ステップ２８で図２のステッ
プ１５で調整したパターンのうち任意の一つのパターン
を取りだし、そのパターンを構成する任意の１点を取り
出す。次にステップ２９でその取りだした１点が他のパ
ターンに含まれるかどうかを判定し、含まれないならば
ステップ３０に進み、含まれるならばステップ２８に戻
り次の点を取り出す。ステップ３０ではステップ２９で
含まれないと判定された点に関し、その点を通り１つの
座標基軸方向の線分を計算する。ここで例えば１つの座
標基軸方向はＸ軸とすることができる。次にステップ３
１でステップ３０で計算した線分が自パターンに含まれ
るかどうかを判定し、含まれるならばステップ２８に戻
り次の点を取り出す。含まれないならば他の全てのパタ
ーンと輪郭部との交点を算出する。次にステップ３３で
ステップ２３で算出された交点のうち最初に交差する点
とステップ２８で取りだした点を結ぶ。以下、ステップ
２８からステップ３３までの処理を、パターンを構成す
る点、すなわち節点すべてに関して行う。

【００２０】次に、ステップ１５では、パターン外部調
整手段５０８４でステップ１４で算出されたパターン外
部の調整を行う。まず知識データメモリ３からパターン
外部調整に関する知識データを知識データ入力手段５０
３に取り込む。次にステップ１４で算出したパターン外
部とのデータと照らし合わせながらパターン外部の調整
を行う。例えば、互いに平行で向きが反対の２つの線分
で、線間距離がｄ以下の時長さの長い方の線分を削除
し、短い方の線分の終点を長い線分の始点に置き換え
る。ここでｄは、例えば、５mmとすることが出来る。例
えば、互いに平行で向きが反対の２つの線分で、始点同
士を結ぶ線分と２つの線分のうち１つとのなす角度がθ
以下の時長さの長い方の線分を削除し、短い方の線分の
終点を長い線分の始点に置き換える。ここでθは例えば
２０度とすることが出来る。また例えば調整された線分
がパターンと交差するときその調整処理を解除する。言
い替えれば、パート形状データの節点より格子上に直線
を発生させ直線で囲まれた範囲をパートと定義し、知識
データメモリ３の知識情報により狭小なパートと判断し
た範囲を自動調整する。図１３にパターン外部調整に関
する知識データ３１０の一例を示す。

【００２１】次に、ステップ１６では、ステップ１５で
パターン外部を調整し処理されたパート形状データを表
示処理手段５０９を通し表示装置６に表示する。図１４
にステップ８からステップ１５までの処理を施したパー
ト形状データ６００を表示装置６に表示した一例を示
す。

【００２２】ステップ１７では、ステップ８からステッ
プ１５までの処理を施したパート形状データ６００の解
析データを解析データ出力手段５１０を通し出力装置７
に出力できるようになっている。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、解析者の経験的知識及
び工学的知識を判定基準とすることによって、解析者に
依存しない最適でかつ、解析目的に適合する一様なパー
トを自動生成できる。また、パターンデータ等によりパ
ートが自動分割できるので解析者の対話処理が軽減し作
業時間の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るパート自動生成装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１の演算装置５の処理手順のフローチャート
図である。

【図３】形状データの構成を示す説明図である。

【図４】形状データの一例を示す説明図である。

【図５】解析特徴部算出の知識データの一例を示す説明
図である。

【図６】最適パターンの一例を示す図である。

【図７】最適パターンを貼り付けた形状データの一例を
示す図である。

【図８】パターン重なり部算出処理手順のフローチャー
ト図である。

【図９】パターン重なり部調整の一例を説明する図であ
る。

【図１０】パターン重なり部調整処理手順のフローチャ
ート図である。

【図１１】パターン重なり部調整後の形状データの一例
を示す図である。

【図１２】パターン外部算出処理手順のフローチャート
図である。

【図１３】パターン外部調整の知識データの一例を示す
説明図である。

【図１４】自動生成したパート形状データの一例を示す
図である。

【符号の説明】

１…形状データメモリ、２…パターンデータメモリ、３
…知識データメモリ、４…入力装置、５…演算装置、５
０１…形状データ入出力手段、５０２…パターンデータ
入力手段、５０３…知識データ入力手段、５０４…特徴
形状部算出手段、５０５…パターン選定手段、５０６…
パターン貼り付け手段、５０７…パターン重なり部処理
手段、５０７２…パターン重なり部算出手段、５０７４
…パターン重なり部調整手段、５０８…パターン外部処
理手段、５０８２…パターン外部算出手段、５０８４…
パターン外部調整手段、５０９…表示処理手段、５１０
…解析データ出力手段、６…表示装置、７…出力装置

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 栄二 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 上遠野 泰一 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 中尾 隆司 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有限要素法解析コードのパート形状データ
   を生成する装置であって、解析対象の形状データ及び条
   件データを格納する形状データメモリと、パターンデー
   タを予め格納したパターンデータメモリと、解析者の経
   験的知識及び工学的知識を予め格納した知識データメモ
   リを備え、前記パート形状データを自動生成するために
   前記データを演算処理をする演算装置を有するパート自
   動生成装置において、 前記演算装置に、前記形状データメモリに予め格納され
   た前記形状データ及び条件データを読み込む形状データ
   入出力手段と、前記パターンデータメモリの前記パター
   ンデータを読み込むパターンデータ入力手段と、前記知
   識データメモリの前記知識データを読み込む知識データ
   入力手段と、前記形状データと前記知識データから解析
   的特徴形状部を算出する特徴形状部算出手段と、前記解
   析的特徴形状部と前記条件データと前記知識データによ
   り、前記パターンデータから最適なパターンを自動選定
   するパターン選定手段と、前記最適なパターンを前記形
   状データに貼り付けるパターン貼り付け手段と、前記貼
   り付けられたパターン同士の重なり部を処理するパター
   ン重なり部処理手段と、前記貼り付けられたパターン以
   外の領域のパターン外部を処理するパターン外部処理手
   段を備えることを特徴とするパート自動生成装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記パターン重なり部
   処理手段は、前記パターン間の重なり部を算出するパタ
   ーン重なり部算出手段と、前記算出された重なり部を幾
   何学的処理により調整するパターン重なり部調整手段を
   備えることを特徴とするパート自動生成装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記パターン外部処理
   手段は、パターン以外の領域を算出するパターン外部算
   出手段と、前記算出されたパターン以外の領域を前記知
   識データにより調整するパターン外部調整手段を備える
   ことを特徴とするパート自動生成装置。
4. 【請求項４】有限要素法解析コードのパート形状データ
   を生成する方法であって、解析対象の形状データ及び条
   件データを格納する形状データメモリと、パターンデー
   タを予め格納したパターンデータメモリと、解析者の経
   験的知識及び工学的知識を予め格納した知識データメモ
   リから読み出した前記各データを演算処理し、前記パー
   ト形状データを自動生成するパート自動生成方法におい
   て、 前記演算処理は、前記形状データメモリに予め格納され
   た前記形状データ及び条件データと、前記パターンデー
   タメモリの前記パターンデータと、前記知識データメモ
   リの前記各知識データを読み出し、前記形状データと前
   記知識データから解析的特徴形状部を算出し、前記解析
   的特徴形状部と前記条件データと前記知識データによ
   り、前記パターンデータから最適なパターンを自動選定
   し、前記最適なパターンを前記形状データに貼り付け、
   前記貼り付けられたパターン同士の重なり部を処理する
   と共に前記貼り付けられたパターン以外の領域のパター
   ン外部を処理することを特徴とするパート自動生成方
   法。
5. 【請求項５】請求項４において、前記パターン同士の重
   なり部の処理は、前記パターン間の重なり部を算出し、
   前記算出された重なり部を幾何学的処理により調整する
   ことを特徴とするパート自動生成方法。
6. 【請求項６】請求項４において、前記パターン外部の処
   理は、パターン以外の領域を算出し、前記算出されたパ
   ターン以外の領域を前記知識データにより調整すること
   を特徴とするパート自動生成方法。
7. 【請求項７】請求項６において、前記パターン以外の領
   域の調整は、前記領域の節点より格子上に直線を発生さ
   せ直線で囲まれた範囲をパートと定義し、前記知識デー
   タメモリの知識情報により狭小なパートと判断した範囲
   を自動調整することを特徴とするパート自動生成方法。