JPS6272071A - 座標格子生成支援方法及び装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、座標格子生成支援方法及びその装置に係り、
特に、生成される座標格子について、解析対象の物理現
象に対する解析作業に解析作業者の経験を反映させるの
に好適な座標格子生成支援方法及びその装置に関する。

〔発明の背景〕

梼造解析、流体解析、ｍ磁場解析などの分野では、有限
要素法や差分法などを用いた汎用の数値解析コードが作
成され、精度の高い解析が可能となってきている。しか
し設計者が、それらの解析コードを用いて物理現象を解
析しようとする場合。

座標格子生成２番号付け１節点座標の計算、物性データ
等のデータ作成に解析作業時間の大半が費される問題が
ある。特に３次元解析では、データ作成に、解析作業時
間の８０〜９０％が費される。

そこで、このデータ作成を省力化するために、各種のプ
リプロセサが開発されている。有限要素法の機械系ＣＡ
Ｅ用のプリプロセサ（たとえば、日本機械学会誌第８８
巻第７９４号ＰＰ２９−３５に紹介されているＣＡＥシ
ステムの形状モデリングシステム部）を例にとると、グ
ラフィックディスプレイをオンライン対話形式で用いて
解析対象物の幾何形状を計算機中に構築し、これをもと
に、内外挿により形状表面及び内部の座標格子点を決定
し、座標格子生成９番号材ｃ７．物性データ等のデータ
を自動的に生成する。従来の方法では、グラフィックデ
ィスプレイ上には、解析領域そのものを表示し、その表
示図形上をライトペン等でビックすることにより、メツ
シュ点数、メツシュ集中点、物性データ等のデータを入
力していた。限られた計算機の記憶容量を用い、計算時
間内に満足できる解を得るためには、メツシュを解析上
重要な領域に集中させ、物理波の変化の少ない領域で疎
にするなどの工夫が必要であり、このようなメツシュ分
割を上記プリプロセサでは対話的に作成する。しかし、
解析対象物が３次元で、ｌｌａ雑な形状をしている場合
には、物理的なモデル（例えば、流体解析では流速勾配
、構造解析では応力集中、電磁場解析では電場、磁場強
度等）としての解析対象物そのものを見て直観的に理解
することが雉しい場合がある。この場合、解析に最適だ
と考えられる座標格子（例えば、流体解析では流線、構
造解析では等応力線、電磁場解析では電気力線や磁力線
等に沿った座標格子）の生成が困難となり、座標格子が
適当でないため、数値解析コードによるシミュレーショ
ン結果が満足な値とならないこともある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、３次元の数値シミュレーションでの座
標格子を生成するための解析作業時間を装置を提供する
ことである。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、表示装置上に実
空間画面と写１空間画面とを設定し、写像空間画面上に
簡略化解析モデルを設定表示してから１両画面間にライ
トペン等で１対１対応をつけることにより格子生成デー
タを入力し、座標変換法によって座標格子を生成する方
法を提案するものである。

より正確に述べると、本発明の特徴は、３次元解析領域
の立体面の１面の形状データを実空間画面を用いて形状
定義データとして入力する第１入力ステップと、上記１
面の簡略化形状モデルを写像空間画面を用いて入力する
第２入力ステップと、第１入力ステップで入力された形
状定義データをもとに平面上の幾何形状データを計算す
る第１演算ステップと、演算結果を実空間画面上に表示
する第１表示ステップと、座標変換」により上記面上の
座標格子の座標値を計算する第２演算ステップと、計算
された座環格子点を実空間画面と写像空間両面とに表示
する第２表示ステップと、第１演算ステップによって計
算された幾何形状データを用いて３次元の解析領域の幾
何形状データを演算する第３演算ステップと、解析領域
の座標格子図を実空間画面上に表示する第３表示ステッ
プと、第３演算ステップによって幾何形状データが計算
された解析領域の簡略化モデルを写像空間画面を用いて
入力する第３入力ステップと、座標変換法により３次元
の座標格子値を計算する第４演算ステップと、３次元座
標格子の座標格子図を実空間画面上に表示する第４表示
ステップとからなり、第２表示ステップと第４表示ステ
ップで表示された解析領域の座標格子図を１１１９しな
がら第２及び第３入力ステップに戻り、上記簡略化形状
モデルを修正して、第２及び第４演算ステップにより座
標格子値を再演算し、座標格子図を更新し、この修正操
作をくり返すことにより、３次元解析領域内の格子の座
標値を生成することである。

〔発明の実施例〕

本発明の好適な一実施例を以下に説明する。第１図は、
本実施例の座標格子生成支援装置を示している。座標格
子生成支援装置１は、３次元の数値シミュレーションで
の座標格子の生成を支援するものであり、表示装置（Ｃ
ＲＴ）２Ａ及び２Ｂ、画像表示制御装置３及び５、演算
処理装置（例えば、電子計算機）７、操作盤（例えば、
キーボード）９、及び外部記憶袋Ｆａ８を有している。

勿論。

ライトペンを使って入力する形式の表示装置を用いても
よい。画像表示制御装置３は、画像データ記憶部４を含
むとともに、表示袋［２Ａに接続されている。また１画
像表示装置５は、画像データ記憶部６を含み、表示装置
２Ｂに接続されている。

演算処理袋！ｉ！７は、演算部７ａ、処理手順記憶部７
ｂ、中間データ記憶部７ｃ、入力部７ｄ、座標格子デー
タ出力部７ｅ、画像データ入出力部７１゜７ｊにより構
成される。処理手順記憶部は、第３Ａ、Ｂ、Ｃ図にフロ
ーチャートで示す内容の処理手順のプログラムを記憶し
ている。操作盤は、入力部７ｄに接続される。画像表示
装置３及び５は、画像データ出力部７１及び７Ｊに接続
される。外部記憶装置８には座標格子データの計算値が
格納され、数値シミュレーションプログラムで使用され
る。外部記憶装置８は、座標格子データ出力部７ｅに接
続されている。

第２Ａ図は、処理手順記憶部７ｂのメモリの領域区分を
示したものである。処理手順記憶部７ｂは、第３Ａ、Ｂ
、Ｃ図に示す処理手順プログラムのステップ１７〜３１
に対応するプログラムを記憶している。第２Ｂ図は、中
間データ記憶部７Ｃの各メモリの領域区分を示したもの
である。７ｃ＋〜７ｃ１１）は、区分された記憶部を示
している。

次に、流体通路の座標格子生成例を基に、座標格子生成
支援装置１の作用を以下に説明する。座標格子生成支援
装置１のオペレータは、操作盤９を操作して解析領域の
立体面の１面の形状データを演算処理装置７に入力する
。入力する表示形態としては、第３角法等の製図法に従
う方法、透視図等がある。形状データは、演算処理装置
の入力部７ｄを介して演算部７ａに入力される。そして
、処理手順記憶部７ｂに記憶されている第３Ａ図のステ
ップ１７からなる処理手順プログラムを呼び出す。演算
部７ａは、そのプログラムに基づく処理を順次実施する
。

第３図のフローチャートに基づいて演算部７ａの作用を
順次説明する。ステップ１７で、平面上の解析領域がオ
ペレータによって設定され、その形状データは、中間デ
ータ記憶部７ｃの所定のアドレスのメモリ部７ｃに一時
的に記憶される。−方、演算部７ａは、画像データ入出
力部７１９画像データ記憶部４９画像表示制御装は３を
用いて、実空間画面となる表示装置１ｆｆ２Ａに、第４
図に示される２次元解析領域を表示する。

次に、オペレータは、ステップ１Ｂで、簡略化解析領域
を設定し、演算部７ａに入力する。その形状データは、
メモリ部７ｃｚに一時的に記憶される。演算部７ａは１
画像データ出力部７ｊ１画像データ記憶部６９画像表示
制御装置５を用いて、写像空間画面となる表示装置ｉ？
ｆ２Ｂに、第５図に示される簡略化解析モデルを表示す
る。オペレータは、ステップ１９で、表示装置ｆ！２Ａ
、２Ｂ上に表示され図形上において、対応する点または
辺を、カーソルかライトペンで指示する。演算部７ａは
、この対応表をメモリ部７ｃａに一時記憶する。第４図
と第５図の場合、１〜６で示した数字の同じ点が一対一
に対応しているものとする。

ステップ２０では、オペレータは、操作盤９から座標格
子生成のためのデータ、例えば、座標格子点数、座標格
子集中点等を入力する。演算部７ａは、入力データをメ
モリ部７Ｃ４に格納する。

ステップ２１では、メモリ部７ｃｌ、７ｃｚ＋７ｃ８．
及び７ｃ＋の情報をもとに、ステップ２１の処理手順記
憶部７ｂ４の手順に従い、座櫻変換法により座標格子を
生成し、その結果をメモリ部７ＣＦｌに一時格納して、
表示装置２Ａ、２Ｂにその結果を表示する。第６図は、
実空間画面用の表示装置２Ａ上の表示図、第７図は、写
像空間画面用の表示装置２Ｂ上の表示図である。

ここでいう座標変換法とは、実空間上の座標Ｘ。

ｙ＋Ｚと写像空間−ヒの座標ξ、η、ζを一対一に対応
づけるものである。すなわち、関数ｆ、に。

ｈによって、 ｘ＝ｆ（ξ、η、ζＬｙ＝ｇ（ξ、η、ζ）、　ｚ　＝
　ｈ　（ξ、η、ζ）のように、一対一対応をつけるこ
とをいう、ｆ。

ｇ＋ｈは、陽に表わされた関数でなくてもよく、例えば
、 ａ２ξ／ａｘ”＋８”ξ／ａｙ”＋ａ”ξ／ａｚ”＝：
Ｐ（ξ、η、ζ）ａ２ｒｒ／ａ　ｘ２＋ａ２η／ａ　ｙ
”＋ａ”＋７／ａ　ｚ２＝Ｑ（ξ、η、ζ）ａ”Ｑ／ａ
ｘ”＋ａ”ζ／ａｙ”＋ａ”ζ／ａｚ２＝Ｒ（ξ、η、
ζ）等を数値的に解いたものでもよい。

ステップ２２では、表示装置２Ａ、２Ｂ上に表示された
格子図が、オペレータによって十分であると判断された
場合には、演算部７ａは１表示装置上に、３次元問題で
あるか否かの質問を出す。

十分な格子でないとオペレータが判断した場合。

演算部７ａは、処理をステップ１９へ戻す。

オペレータが、ステップ２３で、３次元格子の生成が必
要であると操作盤９を通して操作した場合は、演算部７
ａは、処理をステップ２４へ進める。オペレータが３次
元格子が必要でないと操作した場合には、演算部７ａは
、座標格子データ出力部７ｅを経て外部記憶袋Ｖｔ　Ｓ
に座標格子生成データを出力する。

ステップ２４では、演算部７ａは、処理手順記憶部７ｂ
ｓの手順に従い、メモリ部７ｃｚのデータを用いて、回
転スウイープ等の操作により３次元の解析領域を計算機
内に構築し、その結果をメモリ部７ｃｓに一時記憶する
。また、実空間画面用の表示装置ｉ！２Ａ上に第８図を
表示する。

ステップ２５では、３次元の解析領域の簡略化モデルを
オペレータが入力する。演算部７ａは、形状モデルを７
ｃｏに一時記憶し、写像空間画面である表示袋［２Ｂ上
に第９図を表示する。

ステップ２６では、オペレータは、表示装置２Ａ、２Ｂ
上の図形の対応する頂点をピックし、一対一対応をつけ
る。そこて゛−一対一応をメモリ部７ｃ＋ｏに一時記憶
する。第８図と第９図では。

点１〜１８がそれぞれ対応する頂点である。

ステップ２７では、座標格子生成用のデータを操作盤か
ら入力する演算部７ａは、データをメモリ部７ａｌｔに
一時記憶する。

ステップ２８では、メモリ部７ｃδ、７ｃｅ。

７ｃ１ｏ、及び７ｃ１ｔの情報を用いて、座標変換法に
より３次元の座標格子を生成し１表示装置２Ａ。

２Ｂ上に、それぞれ第１０図、第１１図を表示し。

座標格子データをメモリ部７ｃｌｚに一時記憶する。

ステップ２９でオペレータが十分な格子であると判断し
た場合、座標格子生成データを外部記憶装置８に出力し
て処理を終了し、解析に適切な座標格子が生成される。

不十分な格子であると判断した場合、２次元格子生成か
ら再演算するか否かを表示装置に表示する。２次元格子
から再演算するとオペレータが答えた場合、演算部７ａ
は、処理をステップ１９へ戻し、３次元格子から再演算
するとオペレータが答えた場合、演算部７ａは、処理を
２６へ戻す。

本発明の他の実施例を次に説明する０本実施例は、第１
実施例の表示族ｆｉ２Ｂ、画像表示制御装置５．及び画
像データ記憶部６を取り除いたものである。このため、
出力部７ｊから出力された情報は、画像データ記憶部４
に記憶され、画像表示制御袋［３により表示袋ｆｉ２Ａ
に表示される。本実施例においては、表示装置１２Ａに
実空間画面と写像空間画面が、同時または交互に表示さ
れる。

いわゆるマルチウィンドウ化することも可能である。本
実施例においても前述の実施例と同様の効果が得られる
。さらに、でのハード構成要素が少ないので、座標格子
生成支援装置のシステムが単純化される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、写像空間両面上にオペレータが入力す
る簡略化モデルの単純な変更により実空間画面−ヒの座
標格子が変化するので、解析に対するオペレータの経験
を生かした座標格子作成ができる。例えば、第１２Ａ図
及び第１２Ｂ図には、それぞれ左に実空間画面、右に写
像空間画面を示した。写像空間両面の簡略化モデルの設
定の違いにより、実空間画面上の座標格子が大きく異な
る。

図上の５−６の辺が流入口で２−３の辺が流出口である
ような流体の解析の場合には、第１２Ｂ図のように簡略
化モデルを設定することにより流線に沿った格子が自動
的に作成でき、数値シミュレーションの精度が向上する
。従って、本発明によれば、オペレータの経験を座標格
子生成に反映し、数値シミュレーション精度の高い座標
格子を生成でき、しかも、座標格子生成に要する時間を
大幅に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による座標格子生成支援装置の一実施例
のブロック図、第２Ａ図は第１図の処理手順記憶部７ｂ
内のメモリ部の説明図、第２Ｂ図は第１図の中間データ
記憶部７ｃ内のメモリ部の説明図、第３Ａ、Ｂ、０図は
第１図の処理手順記憶部７ｂに記憶されている処理手順
プログラムの概略のフローチャート図、第４図は第３Ａ
図のステップ１７によって得られた情報を表示した表示
装置２Ａの画像の説明図、第５図は第３Ａ図のステップ
１８によって得られた情報を表示した表示装置２Ｂの画
像の説明図、第６図は第３Ａ図のステップ２１によって
得られた情報を表示した表示袋′ｅ１２Ａの画像の説明
図、第７図は第３Ａ図のステップ２１によって得られた
情報を表示した表示装置２Ｂの画像の説明図、第８図は
第３Ｂ図のステップ２４によって得られた情報を表示し
た表示袋ｆｆｆｉ２Ａの画像の説明図、第９図は第３Ｂ
図のステップ２５によって得られた情報を表示した表示
袋［２Ｂの画像の説明図、第１０図は第３Ｂ図のステッ
プ２８によって得られた情報を表示した表示装置２Ａの
画像の説明図、第１１図は第３８図のステップ２８によ
って得られた情報を表示した表示袋！２Ｂの画像の説明
図、第１２Ａ、１２１’３図は写像空間両面上の簡略モ
デルの設定の違いによる実空間画面上の座標格子の差異
の説明図である。 １・・・座標格子生成支援装置、２Ａ、２Ｂ・・・表示
装置ｆｉ、３．５・・・画像表示制御装置、４．６・・
・画像データ記憶部、７・・・演算処理装置、７ａ・・
・演算部、７ｂ・・・処理手順記憶部、７ｃ・・・中間
データ記憶部、７ｄ・・・入力部、７ｉ、７ｊ・・・画
像データ出力部、８・・・外部記憶装置、９・・・操作
盤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、３次元解析領域の立体面の１面の形状データを実空
   間画面を用いて形状定義データとして入力する第１入力
   ステップと、上記１面の簡略化形状モデルを写像空間画
   面を用いて入力する第２入力ステップと、第１入力ステ
   ップで入力された形状定義データをもとに平面上の幾何
   形状データを計算する第１演算ステップと、演算結果を
   実空間画面上に表示する第１表示ステップと、座標変換
   法により上記面上の座標格子の座標値を計算する第２演
   算ステップと、計算された座標格子点を実空間画面と写
   像空間画面とに表示する第２表示ステップと、第１演算
   ステップにより計算された幾何形状データを用いて３次
   元の解析領域の幾何形状データを演算する第３演算ステ
   ップと、解析領域の座標格子図を実空間画面上に表示す
   る第３表示ステップと、第３演算ステップによつて幾何
   形状データが計算された解析領域の簡略化モデルを写像
   空間画面を用いて入力する第３入力ステップと、座標変
   換法により３次元の座標格子値を計算する第４演算ステ
   ップと、３次元座標格子の座標格子図を実空間画面上に
   表示する第４表示ステップとからなり、第２表示ステッ
   プと第４表示ステップで表示された解析領域の座標格子
   図で観察しながら第２及び第３入力ステップに戻り、上
   記簡略化形状モデルを修正して、第２及び第４演算ステ
   ップにより座標格子値を再演算し、座標格子図を更新し
   、この修正をくり返すことにより、３次元解析領域内の
   格子の座標値を生成することを特徴とする座標格子生成
   支援方法。 ２、解析領域の形状定義データを指定する操作盤と、操
   作盤から入力した形状定義データを記憶する第１メモリ
   と、操作盤を用いて入力した簡略化モデルを記憶する第
   ２メモリと、平面上の幾何形状モデルを作成する第１手
   順を記憶している第３メモリと、第１メモリと第２メモ
   リから該当するデータを読み出して平面上の座標格子を
   座標変換法により計算する第２手順を記憶している第４
   メモリと、第２手順により生成された座標格子値を記憶
   する第５メモリと、第３メモリから該当するデータを読
   み出し３次元の解析領域の幾何形状データを演算する第
   ３手順を記憶している第６メモリと、第３手順により演
   算された３次元幾何形状データを記憶する第７メモリと
   、操作盤から入力した３次元の簡略化モデルを記憶する
   第８メモリと、第７メモリ及び第８メモリから該当する
   データを読み出し座標変換法によつて３次元の座標を計
   算する第４手順を記憶する第９メモリと、第４手順で作
   成した座標格子値を記憶する第１０メモリと、第２、第
   ５、第８、及び第１０メモリの情報を表示可能な信号に
   変換する表示制御装置と、表示制御装置の出力信号を図
   形に表示する表示装置と、第１、第２、第３、及び第４
   の手順に基づいて演算する演算手段と、第２及び第４手
   順の繰り返しを制御する制御装置とからなる座標格子生
   成支援装置。