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【発明の名称】 有限要素法の解析モデルデータ作成プログラム、その装置及びその方法
【発明者】 【氏名】渡邉 新一
【住所又は居所】東京都西東京市田無町六丁目１番１２号 シチズン時計株式会社内
【要約】 【課題】有限要素法解析システムは、解析対象となる物品形状を多面体要素にメッシュ分割して解析モデルを作成する。メッシュ分割の省力化は大きな課題となっているが、有効な解決手段はなかった。

【解決手段】コンピュータを使用して構造解析を行う有限要素法の解析モデルデータ作成プログラムであって、前記コンピュータを、解析対象となる物品形状を多面体要素にメッシュ分割して作成された一次解析モデルデータＭ１を変更するための条件を設定する改作条件設定手段６と、前記条件に基づいて前記一次解析モデルデータＭ１を演算することにより、改作した二次解析モデルデータＭ２を作成する解析モデル改作手段５５として機能させるためのプログラムである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 コンピュータを使用して構造解析を行う有限要素法の解析モデルデータ作成プログラムであって、前記コンピュータを、解析対象となる物品形状を多面体要素にメッシュ分割して作成された一次解析モデルデータを変更するための条件を設定する改作条件設定手段と、前記条件に基づいて前記一次解析モデルデータを演算することにより、改作した二次解析モデルデータを作成する解析モデル改作手段として機能させるためのプログラム。
【請求項２】 前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、任意の変数を用いた所定の数式を前記条件として設定する数式設定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを前記任意の変数に代入する手段と、前記所定の数式によって新たな変数値を演算する手段と、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力し、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする請求項１記載のプログラム。
【請求項３】 前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分する手段と、区分した前記節点データに対して、それぞれ異なる演算を実行することにより、新たな節点データを出力する手段と、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする請求項１記載のプログラム。
【請求項４】 前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段と、任意の変数を用いた所定の数式を複数設定する数式設定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分する手段と、区分した前記節点データを、それぞれ異なる前記所定の数式の前記任意の変数に代入する手段と、前記所定の数式によって新たな変数値を演算し、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力する手段と、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする請求項１記載のプログラム。
【請求項５】 前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、境界条件が変更される前記節点データを指定するための変更指定手段と、前記境界条件の変更内容を設定するための境界条件設定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、指定された前記節点データの前記境界条件を前記変更内容に基づいて変更する手段として機能させることを特徴とする請求項１記載のプログラム。
【請求項６】 前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、削除する前記多面体要素を指定する削除指定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記削除指定手段によって指定された前記多面体要素を削除する削除手段として機能させることを特徴とする請求項１記載のプログラム。
【請求項７】 前記削除指定手段は、前記コンピュータを、削除する前記多面体要素の節点データを指定する手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、指定された前記節点データを有する前記多面体要素の多面体要素データを削除する手段として機能させることを特徴とする請求項６記載のプログラム。
【請求項８】 前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを代入するための任意の変数を用いた所定の数式を設定する数式設定手段と、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段と、境界条件が変更される前記節点データを指定するための変更指定手段と、前記境界条件の変更内容を設定するための境界条件設定手段と、削除する前記多面体要素を指定する削除指定手段の中から、少なくとも一つの手段を任意に設定可能にしたプログラム手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記プログラム手段で設定された前記少なくとも一つの手段に基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする請求項１記載のプログラム。
【請求項９】 前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記節点データを前記任意の変数に代入する手段と、前記所定の数式によって新たな変数値を演算する手段と、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力し、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させる第１プログラムと、前記コンピュータを、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分する手段と、区分した前記節点データに対して、それぞれ異なる演算を実行することにより、新たな節点データを出力する手段と、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させる第２プログラムと、前記コンピュータを、前記変更指定手段によって指定された前記節点データの前記境界条件を前記変更内容に基づいて変更する手段として機能させる第３プログラムと、前記コンピュータを、前記削除指定手段によって指定された前記多面体要素を削除する削除手段として機能させる第４プログラムとを有する請求項８記載のプログラム。
【請求項１０】 前記解析モデル改作手段は、前記節点データの全てを演算することを特徴とする請求項１〜９記載のプログラム。
【請求項１１】 コンピュータを使用して構造解析を行う有限要素法の解析モデル作成装置であって、解析対象となる物品形状を多面体要素にメッシュ分割して作成された一次解析モデルデータを変更するための条件を設定する改作条件設定手段と、前記条件に基づいて前記一次解析モデルデータを演算することにより、改作した二次解析モデルデータを作成する解析モデル改作手段とを有する有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項１２】 前記改作条件設定手段は、任意の変数を用いた所定の数式を前記条件として設定する数式設定手段を有し、前記解析モデル改作手段は、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを前記任意の変数に代入する手段と、前記所定の数式によって新たな変数値を演算する手段と、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力し、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段とを有することを特徴とする請求項１１記載の有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項１３】 前記改作条件設定手段は、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段を有し、前記解析モデル改作手段は、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分する手段と、区分した前記節点データに対して、それぞれ異なる演算を実行することにより、新たな節点データを出力する手段と、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段とを有することを特徴とする請求項１１記載の有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項１４】 前記改作条件設定手段は、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段と、任意の変数を用いた所定の数式を複数設定する数式設定手段とを有し、前記解析モデル改作手段は、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分する手段と、区分した前記節点データを、それぞれ異なる前記所定の数式の前記任意の変数に代入する手段と、前記所定の数式によって新たな変数値を演算し、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力する手段と、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段とを有することを特徴とする請求項１１記載の有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項１５】 前記改作条件設定手段は、境界条件が変更される前記節点データを指定するための変更指定手段と、前記境界条件の変更内容を設定するための境界条件設定手段とを有し、前記解析モデル改作手段は、指定された前記節点データの前記境界条件を前記変更内容に基づいて変更する手段を有することを特徴とする請求項１１記載の有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項１６】 前記改作条件設定手段は、削除する前記多面体要素を指定する削除指定手段を有し、前記解析モデル改作手段は、前記削除指定手段によって指定された前記多面体要素を削除する削除手段を有することを特徴とする請求項１１記載の有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項１７】 前記削除指定手段は、削除する前記多面体要素の節点データを指定する手段であり、前記解析モデル改作手段は、指定された前記節点データを有する前記多面体要素の多面体要素データを削除する手段であることを特徴とする請求項１６記載の有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項１８】 前記改作条件設定手段は、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを代入するための任意の変数を用いた所定の数式を設定する数式設定手段と、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段と、境界条件が変更される前記節点データを指定するための変更指定手段と、前記境界条件の変更内容を設定するための境界条件設定手段と、削除する前記多面体要素を指定する削除指定手段の中から、少なくとも一つの手段を任意に設定可能に構成しており、前記解析モデル改作手段は、設定された前記少なくとも一つの手段に基づいて前記二次解析モデルデータを作成することを特徴とする請求項１１記載の有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項１９】 前記解析モデル改作手段は、前記節点データを前記任意の変数に代入する手段と、前記所定の数式によって新たな変数値を演算する手段と、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力し、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段とからなる第１の解析モデル改作手段と、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分する手段と、区分した前記節点データに対して、それぞれ異なる演算を実行することにより、新たな節点データを出力する手段と、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段とからなる第２の解析モデル改作手段と、前記変更指定手段によって指定された前記節点データの前記境界条件を前記変更内容に基づいて変更する手段からなる第３の解析モデル改作手段と、前記削除指定手段によって指定された前記多面体要素を削除する削除手段からなる第４の解析モデル改作手段とから構成されていることを特徴とする請求項１８記載の有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項２０】 前記解析モデル改作手段は、前記節点データの全てを演算することを特徴とする請求項１１〜１９記載の有限要素法の解析モデル作成装置。
【請求項２１】 コンピュータを使用して構造解析を行う有限要素法の解析モデル作成方法であって、解析対象となる物品形状を多面体要素にメッシュ分割して作成された一次解析モデルデータを変更するための条件を設定する改作条件設定ステップと、前記条件に基づいて前記一次解析モデルデータを演算することにより、改作した二次解析モデルデータを作成する解析モデル改作ステップとからなる有限要素法の解析モデル作成方法。
【請求項２２】 前記改作条件設定ステップは、任意の変数を用いた所定の数式を前記条件として設定する数式設定ステップを有し、前記解析モデル改作ステップは、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを前記任意の変数に代入するステップと、前記所定の数式によって新たな変数値を演算するステップと、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力し、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成するステップとを有することを特徴とする請求項２１記載の有限要素法の解析モデル作成方法。
【請求項２３】 前記改作条件設定ステップは、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定ステップを有し、前記解析モデル改作ステップは、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分するステップと、区分した前記節点データに対して、それぞれ異なる演算を実行することにより、新たな節点データを出力するステップと、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成するステップとを有することを特徴とする請求項２１記載の有限要素法の解析モデル作成方法。
【請求項２４】 前記改作条件設定ステップは、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定ステップと、任意の変数を用いた所定の数式を複数設定する数式設定ステップとを有し、前記解析モデル改作ステップは、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分するステップと、区分した前記節点データを、それぞれ異なる前記所定の数式の前記任意の変数に代入するステップと、前記所定の数式によって新たな変数値を演算し、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力するステップと、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成するステップとを有することを特徴とする請求項２１記載の有限要素法の解析モデル作成方法。
【請求項２５】 前記改作条件設定ステップは、境界条件が変更される前記節点データを指定するための変更指定ステップと、前記境界条件の変更内容を設定するための境界条件設定ステップとを有し、前記解析モデル改作ステップは、指定された前記節点データの前記境界条件を前記変更内容に基づいて変更するステップを有することを特徴とする請求項２１記載の有限要素法の解析モデル作成方法。
【請求項２６】 前記改作条件設定ステップは、削除する前記多面体要素を指定する削除指定ステップを有し、前記解析モデル改作ステップは、前記削除指定ステップで指定された前記多面体要素を削除する削除ステップを有することを特徴とする請求項２１記載の有限要素法の解析モデル作成方法。
【請求項２７】 前記削除指定ステップは、削除する前記多面体要素の節点データを指定するステップを有し、前記解析モデル改作ステップは、指定された前記節点データを有する前記多面体要素の多面体要素データを削除するステップを有することを特徴とする請求項２６記載の有限要素法の解析モデル作成方法。
【請求項２８】 前記改作条件設定ステップは、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを代入するための任意の変数を用いた所定の数式を設定する数式設定ステップと、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定ステップと、境界条件が変更される前記節点データを指定するための変更指定ステップと、前記境界条件の変更内容を設定するための境界条件設定ステップと、削除する前記多面体要素を区別して指定する削除指定ステップの中から、少なくとも一つのステップを任意に設定可能であり、前記解析モデル改作ステップは、設定された前記少なくとも一つのステップに基づいて前記二次解析モデルデータを作成するステップを有することを特徴とする請求項２１記載の有限要素法の解析モデル作成方法。
【請求項２９】 前記解析モデル改作ステップは、前記節点データを前記任意の変数に代入するステップと、前記所定の数式によって新たな変数値を演算するステップと、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力し、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成するステップとからなる第１の解析モデル改作ステップと、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分するステップと、区分した前記節点データに対して、それぞれ異なる演算を実行することにより、新たな節点データを出力するステップと、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成するステップとからなる第２の解析モデル改作ステップと、前記変更指定ステップによって指定された前記節点データの前記境界条件を前記変更内容に基づいて変更するステップからなる第３の解析モデル改作ステップと、前記削除指定ステップによって指定された前記多面体要素を削除する削除ステップからなる第４の解析モデル改作ステップとを有することを特徴とする請求項２８記載の有限要素法の解析モデル作成方法。
【請求項３０】 前記解析モデル改作ステップは、前記節点データの全てを演算することを特徴とする請求項２１〜２９記載の有限要素法の解析モデル作成方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は有限要素法の解析モデル作成プログラム、その装置及びその方法に関し、特にある特定のメッシュ分割仕様に従ってメッシュ分割された有限要素法の解析モデルを改作する解析モデル作成プログラム、その装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータの有効な活用技術の一つである有限要素法解析の製品開発分野への適用が広く普及してきている。ここで用いられる従来の有限要素法解析システムは、図１２に示すように、解析対象となる物品形状を多面体要素にメッシュ分割して作成した解析モデルの数値化された解析モデルデータを出力するプリプロセッサ１と、該解析モデルデータを入力し、有限要素法による数値解析をおこなって解析結果データを出力する解析ソルバー２と、該解析結果データを入力して解析結果を表示するポストプロセッサ３から構成されるのが一般的であり、この解析モデルデータは、解析対象となる物品形状をメッシュ分割して作成された節点データと多面体要素データと解析条件データ等からなる、数値化されたデータである。このプリプロセッサ１による解析モデルの一般的な作成工程は以下の３工程よりなる。
工程Ａ：物品形状を入力。
工程Ｂ：物品形状を多面体要素にメッシュ分割。
工程Ｃ：解析条件（解析種別、境界条件等）を入力。
近年は、工程Ｂで算法（アルゴリズム）の改善により進歩の著しい自動メッシュ分割を利用して、モデル作成時間を大幅に短縮した事例が増えてきている。
【０００３】ところで、有限要素法解析では、メッシュの分割数を増やすと一般的に計算精度は良くなるが、計算時間が指数関数的に増加することが知られている。すなわち、メッシュの分割数には実用上の限界がある。また、同じメッシュ分割数の場合、メッシュ分割の巧拙により計算精度に大きな差が出ることが知られている。これら２点より巧いメッシュ分割仕様、すなわち特定のメッシュ分割仕様に従ってメッシュ分割した有限要素法の解析モデルの作成が実用上必要となる。この様に、製品ごとにその製品に特有のメッシュ分割仕様に従ってメッシュ分割された有限要素法の解析モデルを作成する技術分野があることが分かる。なお、この技術分野では、この特有のメッシュ分割仕様は解析ノウハウとして企業等の財産となり、また、前述の自動メッシュ分割は、いろいろな製品ごとの特有のメッシュ分割仕様に従ったメッシュ分割をすべて満足するように実現するものではないので、必然的に手動メッシュ分割が多く用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術での解析モデル作成では、物品形状毎に少なくとも前記工程Ａ（物品形状を入力）と前記工程Ｂ（物品形状を多面体要素にメッシュ分割）を実行する必要があり、これら工程Ａ、工程Ｂともある程度長い作業時間を要する。特に工程Ｂを手動メッシュ分割で行う場合、物品形状によっては大変な手間と労力を要する。このため、その製品に特有のメッシュ分仕様を解析ノウハウとして持つ企業等にとっては、メッシュ分割の省力化は大きな課題となっているが、有効な解決手段はなかった。そこで、本発明の目的は、物品形状を入力し、メッシュ分割作業を行なって解析モデルを作成した後は、その解析モデルを変形することにより、多様な解析モデルを作成出来る有限要素法の解析モデル作成プログラム、その装置及びその方法を提供し、メッシュ分割の省力化に貢献することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために本発明は次のようなプログラム、装置及び方法を有している。即ち、コンピュータを使用して構造解析を行う有限要素法の解析モデル作成プログラムであって、前記コンピュータを、解析対象となる物品形状を多面体要素にメッシュ分割して作成された一次解析モデルを変更するための条件を設定する改作条件設定手段と、前記条件に基づいて前記一次解析モデルを演算することにより、改作した二次解析モデルを作成する解析モデル改作手段として機能させるためのプログラムである。
【０００６】また、前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、任意の変数を用いた所定の数式を前記条件として設定する数式設定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを前記任意の変数に代入する手段と、前記所定の数式によって新たな変数値を演算する手段と、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力し、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする。
【０００７】また、前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分する手段と、区分した前記節点データに対して、それぞれ異なる演算を実行することにより、新たな節点データを出力する手段と、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする。
【０００８】また、前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段と、任意の変数を用いた所定の数式を複数設定する数式設定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分する手段と、区分した前記節点データを、それぞれ異なる前記所定の数式の前記任意の変数に代入する手段と、前記所定の数式によって新たな変数値を演算し、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力する手段と、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする。
【０００９】また、前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、境界条件が変更される前記節点データを指定するための変更指定手段と、前記境界条件の変更内容を設定するための境界条件設定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、指定された前記節点データの前記境界条件を前記変更内容に基づいて変更する手段として機能させることを特徴とする。
【００１０】また、前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、削除する前記多面体要素を指定する削除指定手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記削除指定手段によって指定された前記多面体要素を削除する削除手段として機能させることを特徴とする。
【００１１】また、前記削除指定手段は、前記コンピュータを、削除する前記多面体要素の節点データを指定する手段として機能させ、前記削除手段は、前記コンピュータを、指定された前記節点データを有する前記多面体要素の多面体要素データを削除する手段として機能させることを特徴とする。
【００１２】また、前記改作条件設定手段は、前記コンピュータを、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを代入するための任意の変数を用いた所定の数式を設定する数式設定手段と、前記一次解析モデルデータを構成する節点データを区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段と、境界条件が変更される前記節点データを指定するための変更指定手段と、前記境界条件の変更内容を設定するための境界条件設定手段と、削除する前記多面体要素を指定する削除指定手段の中から、少なくとも一つの手段を任意に設定可能にしたプログラム手段として機能させ、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記プログラム手段で設定された前記少なくとも一つの手段に基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させることを特徴とする。
【００１３】また、前記解析モデル改作手段は、前記コンピュータを、前記節点データを前記任意の変数に代入する手段と、前記所定の数式によって新たな変数値を演算する手段と、前記新たな変数値を新たな節点データとして出力し、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させる第１プログラムと、前記コンピュータを、前記分岐条件に基づいて前記節点データを区分する手段と、区分した前記節点データに対して、それぞれ異なる演算を実行することにより、新たな節点データを出力する手段と、該新たな節点データに基づいて前記二次解析モデルデータを作成する手段として機能させる第２プログラムと、前記コンピュータを、前記変更指定手段によって指定された前記節点データの前記境界条件を前記変更内容に基づいて変更する手段として機能させる第３プログラムと、前記コンピュータを、前記削除指定手段によって指定された前記多面体要素を削除する削除手段として機能させる第４プログラムとを有する。また、前記解析モデル改作手段は、前記節点データの全てを演算することを特徴とする。上記のプログラムは、装置または方法に置換えて実施することも可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の一実施の形態を説明する。図１は本発明の解析モデル作成装置を示すシステム構成図である。図２は図１に示した本発明の解析モデル作成装置とプリプロセッサと解析ソルバーとのデータの流れを示すシステム構成図である。図３、図４は図２に示した解析モデル改作手段と改作条件設定手段とによって、一次解析モデルデータを二次解析モデルデータに改作する状態を示す機能説明図である。図５は解析モデル改作手段と数式を設定する改作条件設定手段とによって、一次解析モデルデータの節点データを二次解析モデルデータの節点データへ改作する状態を示す機能説明図である。図６は改作条件設定手段に設定した分岐条件によって、解析モデル改作手段がそれぞれ異なる演算を実行する状態を示した機能説明図である。図７は改作条件設定手段で指定した節点データの境界条件を、その変更内容に基づいて解析モデル改作手段が変更する状態を示す機能説明図である。図８は改作条件設定手段で削除が指定された多面体要素を、解析モデル改作手段が削除する状態を示す機能説明図である。図９は改作条件設定手段に図５〜図８のいずれかの機能を設定し、解析モデル改作手段が改作条件設定手段に設定した機能に応じて処理を行なう状態を示す機能説明図である。図１０は図２の解析モデル改作手段の動作を説明するフローチャートである。図１１は解析モデルデータの構成を示す説明図である。
【００１５】図１〜図９において、１００は表示装置、１０１は入力手段、１０２はＣＰＵ、１０３はＲＡＭ、１０４は画像処理部であり、コンピュータの基本構成を示している。１０５は表示装置、入力手段、ＣＰＵ、ＲＡＭ、画像処理部等で構成されたコンピュータを、改作条件設定手段または解析モデル改作手段として機能させるためのプログラムを格納するプログラムファイル、１０６はプリプロセッサ１で作成された一次解析モデルデータＭ１と該一次解析モデルを改作した二次解析モデルデータＭ２を格納するためのデータファイルである。
【００１６】図２において、本実施形態のコンピュータシステムは、プリプロセッサ１と、解析ソルバー２と、解析モデル作成装置４とから構成されている。さらに解析モデル作成装置４は、プリプロセッサ１によって作成された一次解析モデルデータＭ１を変更するための条件を設定する改作条件設定手段６と、改作条件設定手段６に設定された条件に基づいて一次解析モデルデータＭ１を演算することにより、改作した二次解析モデルデータＭ２を作成する解析モデル改作手段５５とから構成されている。つまり、本実施形態のコンピュータシステムは、図１２で説明した従来の有限要素法解析システムであるプリプロセッサ１、解析ソルバー２、ポストプロセッサ３に、プリプロセッサ１から一次解析モデルデータＭ１を入力して該プリプロセッサ１に二次解析モデルデータＭ２を出力する解析モデル改作手段５５と、改作条件設定手段６よりなる解析モデル作成装置４が追加された構成である。なお、図２の解析モデル作成装置４は、従来のプリプロセッサ１に、改作条件設定手段６で設定された改作条件に基づいて解析モデルを改作する機能を外付けしたものと見ることもできる。また、該機能をプリプロセッサ１に内蔵する実施形態も本発明に含むものである。
【００１７】図３、図４、図７、図８に示す如く、プリプロセッサ１で作成した一次解析モデルデータＭ１を構成するＮＮ１、ＢＢ１、ＥＥ１は、それぞれ一次解析モデルデータＭ１の節点データ、境界条件データ、多面体要素データであり、Ｎ１は該節点データＮＮ１にある１個の節点データを表わしている。同様に、二次解析モデルデータＭ２を構成するＮＮ２、ＢＢ２、ＥＥ２は、それぞれ該二次解析モデルデータＭ２の節点データ、境界条件データ、多面体要素データであり、Ｎ２は該節点データＮＮ２にある１個の節点データを表わしている。なお後述する図５、図６、図９は、説明を分かりやすくするために、２個の節点データＮ１・Ｎ２と解析モデル改作手段５５の一節点分である一節点データ分の解析モデル改作手段５だけを示しているが、実際は図３（あるいは図４）に示すように、改作対象となる多数の節点データ全てに適用される。以下の図５、図６、図９を用いた説明ではＮ１・Ｎ２を全ての節点データと仮定して説明する。
【００１８】次に図１１により解析モデルデータの構成例について説明する。解析制御データＫＳは、解析種別データ、該種別の解析制御データ、解析結果の出力制御データなどよりなる。節点データＮＮは、節点番号とＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標よりなる。要素データＥＥは要素番号と該要素を構成する節点の節点番号の集まりと要素タイプ情報や材料情報などからなる。ところで、要素タイプとしては最も代表的なものは６面体要素、４面体要素、２面体要素（通常、シェル要素と呼ばれる）などの多面体要素タイプで、他に梁要素タイプなどがある。本願では、解析モデルの形状を改作する特徴から、要素データとしては、多面体形状を持つ多面体要素タイプの要素データすなわち多面体要素データを改作の対象とする。境界条件データＢＢは、節点番号と拘束データなどからなる。その他のデータＳＤは材料データ、荷重データなどからなる。一般に、解析モデルデータの構成やデータフォーマットは、解析ソルバーによって同じとは限らず、一次解析モデルデータと二次解析モデルデータは同一にならない場合もあるが、本実施形態では一次解析モデルデータと二次解析モデルデータは同一構成、同一フォーマットとする。ここで、図１１の解析モデルデータのうち、節点データＮＮと要素データＥＥと境界条件データＢＢの３データについては、そのデータ構成やデータ間の相互関係が本願に関係することから具体的に典型的解析モデルデータ例を用いて説明する。なお、これら３データは、バルクデータとも呼ばれように大量データとなるのが一般的であるが、ここでは説明の都合上、６面体要素２個からなる小さな解析モデルを例とすな。なお、数値表現についても説明の都合上、桁数を短く表現している。
【００１９】
（典型的解析モデルデータ例）
００１：ＮＯＤＥ １２００２：０００１ ０ ０ ０００３：０００２ ０ ５ ０００４：０００３ ０ ５ ５００５：０００４ ０ ０ ５００６：０００５ ５ ０ ０００７：０００６ ５ ５ ０００８：０００７ ５ ５ ５００９：０００８ ５ ０ ５０１０：０００９ １０ ０ ００１１：００１０ １０ ５ ００１２：００１１ １０ ５ ５０１３：００１２ １０ ０ ５０１４：ＥＬＥＭＥＮＴ ２０１５：０００１ １ ８ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８０１６：０００２ １ ８ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２０１７：ＢＯＵＮＤＡＲＹ １２０１８：０００１ １１１１１１０１９：０００２ １１１１１１０２０：０００３ １１１１１１０２１：０００４ １１１１１１０２２：０００５ ０００００００２３：０００６ ０００００００２４：０００７ ０００００００２５：０００８ ０００００００２６：０００９ ０００００００２７：００１０ ０００００００２８：００１１ ０００００００２９：００１２ ００００００【００２０】典型的解析モデルデータ例において、文頭の４文字は本明細書での説明のために付加したもので、３桁の数字とコロンで行番号を表わす。行１は文字列ＮＯＤＥで以下の行に節点データが記載されることを示し、数値１２で１２個の節点データがあることを示し、続く行２〜行１３が１２個の節点データとなる。この各節点データは４桁の数字で表わした節点番号と、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標よりなる節点座標で表わされる。例えば行７は節点番号６の節点の節点座標が（５，５，０）であることを示す。行１４は文字列ＥＬＥＭＥＮＴで以下の行に要素データが記載されることを示し、数値２で２個の要素データがある事を示し、続く行１５〜行１６が２個の要素データとなる。この各要素データは要素番号、材料番号、要素タイプ、複数個の節点番号よりなる。例えば行１５は要素番号１、材料番号が１、要素タイプが８、８個の節点番号１、２、３、４、５、６、７、８より成ることを表わしている。要素番号１の要素が何を表わしているかは、別途記載される材料データの定義行の部分で材料番号１の意味が定義される。また要素タイプの８は、多面体要素が６面体要素をあることを表わし、節点番号１、２、３、４、５、６、７、８の８節点を頂点とすることを示す。行１７は文字列ＢＯＵＮＤＡＲＹで以下の行に境界条件データが記載されることを示し、数値１２で１２個の境界条件データがあることを示し、続く行１８〜２９が１２個の境界条件データとなる。この各境界条件データは節点番号と拘束条件よりなる。拘束条件の００００００は拘束無し、１１１１１１は完全拘束を表わすので、ここでは節点番号１〜４の節点が完全拘束されていることになる。この典型的解析モデルデータ例の解析モデルは、点（０，０，０）と（１０，５，５）を対角線とする直方体で、（０，０，０）と（５，５，５）を対角線とする立方体と（５，０，０）と（１０，５，５）を対角線とする立方体の２要素にメッシュ分割され、ＹＺ平面上の４点が完全拘束される例である。この典型的解析モデルデータ例に示されるように、一般的に、解析モデルデータでは要素データの節点情報は節点データへのポインタで示されるため、要素データを変更しなくても節点データの節点座標を変更することでモデル形状を変更することが可能となる。拘束条件データに関しては、この典型的解析モデル例から容易に分かるように、節点番号と拘束条件の組合せで全節点データ分の設定が可能である。
【００２１】さて、本実施形態の解析モデル作成装置では、改作条件設定手段６が各種複数の改作条件を設定する手段をさらに有している。即ちプログラムであればそれは各種のコマンドであり、方法であればそれは各種のステップを備えていることを意味している。また解析モデル作成手段は、改作条件設定手段６に設定された条件に基づいて、それぞれに対応する処理を実行している。そこで本実施形態の動作説明の最初に、それら複数の手段（コマンドやステップを含む）がどのような機能を有するかについて、図３〜図９の機能説明図を用いてそれぞれ説明する。
【００２２】最初に図３に示すように、解析モデル改作手段５５は、前記一次解析モデルデータＭ１を構成する節点データＮＮ１の全てを、改作条件設定手段６からの改作条件に基づいて再演算することを特徴とする。つまりすべての節点データＮＮ１は再演算され、新たな節点データＮＮ２になる。この構成によれば、全ての節点データＮＮ１を改作することが可能となる。すなわち、二次解析モデルデータＭ２は一次解析モデルデータＭ１と全く別の形状にすることも可能であるから、改作条件を複数用意すれば、一つの一次解析モデルから多様な二次解析モデルの作成が可能となる。
【００２３】次に図４において、解析モデル改作手段５５は一次解析モデルデータＭ１を構成する節点データＮＮ１のうち、改作条件設定手段６により解析対象となった節点データ（図４では６個の一節点データＮ１）に対してのみ、改作条件設定手段６からの改作条件により再演算することを特徴とする。この場合改作条件設定手段６には、後述する分岐条件が設定され、所定の分岐条件で区分された節点データＮ１だけが再演算されるようになっている。この構成によれば、全ての節点データＮＮ１ではなく、部分的な一節点データＮ１の改作が可能となるため、一つの一次解析モデルから、多種の部分変更された二次解析モデルの作成が可能となる。
【００２４】次に図５において、改作条件設定手段６は、任意の変数を用いた所定の数式を設定する数式設定手段６０として構成され、四則演算、関数計算などが設定可能である。解析モデル改作手段５５（図５では一節点データＮ１に対する解析モデル改作手段５の処理状態のみを記載した。以下図６も同様である。）は、改作条件設定手段６に設定された所定の数式の変数に一節点データＮ１を代入する代入手段５１と、所定の数式によって新たな変数値を演算する演算手段５２と、演算によって求められた新たな変数値を新たな一節点データＮ２として出力する出力手段５３を有している。この実施形態によれば、数式を用いて大量の節点データを演算することにより、元の１次解析モデルデータとは異なる新たな２次解析モデルデータの作成が可能となる。従来技術で多くの手間と労力を要していた解析モデルデータの作成において、数式で表現すると簡単な場合がある。そのような場合に前述のような数式を用いた解析モデルの作成を適用すると、多くの場合で、解析モデル作成にかかった多くの手間と労力を大幅に削減できる。また、多様な数式を用いることにより、一つの一次解析モデルデータＭ１から、多様な二次解析モデルデータＭ２の作成が可能となる。
【００２５】次の機能を図６に基づいて説明する。改作条件設定手段６は、節点データを複数のグループ（図６は３グループでの説明図）に区分するための分岐条件を設定する分岐条件設定手段６１と、複数の改作条件設定手段６Ａ、６Ｂ，６Ｃにより構成され、解析モデル改作手段５５は、分岐条件設定手段６１に設定された分岐条件によって、一次解析モデルデータＭ１を構成する複数の一節点データＮ１を区分する区分手段５４と、区分された各節点データＮ１に対して前記複数の改作条件設定手段６Ａ、６Ｂ，６Ｃにそれぞれ対応する演算を実行し、新たな節点データＮ２を出力する改作手段５Ａ，５Ｂ，５Ｃとにより構成される。この実施形態によれば、解析モデルデータの部分的な拡大・縮小が混在するような変形も可能となることから、解析モデルの一部の寸法をパラメータとして変えて、その解析結果への影響を検証する感度解析に適応できるばかりでなく、複数の分岐条件を組み合わせることにより、一つの一次解析モデルから多様な二次解析モデルの作成が可能となる。
【００２６】次の機能を図７に基づいて説明する。図７は前記典型的解析モデルデータ例と同じで、解析モデルデータＭ１、Ｍ２における境界条件データＢＢ１と節点データＮＮ１が１対１で用意されている例である。図７において、改作条件設定手段６は、境界条件が変更される節点データＮＮ１を指定するための変更指定手段６２と、境界条件の変更内容を設定する境界条件設定手段６Ｂを有し、解析モデル改作手段５５は、変更指定手段６２によって指定された節点データＮＮ１の境界条件ＢＢ１を変更内容に基づいて変更する境界条件変更手段５Ｂとして構成されている。解析モデル改作手段５５は、始めに境界条件データＢＢ１をすべて境界条件データＢＢ２に複写し、境界条件の変更に備える。さらに解析モデル改作手段５５は、前記節点データＮＮ１のうち変更される節点データＮＮ１を区分する区分手段５４と、区分された節点データＮＮ１に対応する境界条件データＢＢ１を、境界条件設定手段６Ｂにより設定された境界条件データＢＢ２に変更する境界条件変更手段５Ｂとを有し、指定された節点データＮＮ１の境界条件データＢＢ２のみを変更する。本実施形態では、節点データＮＮ１は全く変更されていないが、境界条件データＢＢ２がＢＢ１から変更されているので、表記としてはＮＮ２と表記している。以下の実施形態でも同様とする。図７の機能に基づけば、節点データを区分し、区分された節点データを有する領域毎に別々の境界条件を設定することが可能となることから、一つの一次解析モデルから多様な二次解析モデルの作成が可能となる。ところで、プリプロセッサにおける一般的な境界条件の設定・変更作業はグラフィック画面上で行われるため、節点が１万を超えるような大規模な解析では、間違わずに画面上で設定するには大変な根気と労力を要していたが、本実施形態によれば、解析モデルデータを直接編集するため、確実に簡単に設定できる。
【００２７】次の機能を図８に基づいて説明する。図８に示すように、改作条件設定手段６は削除する多面体要素の節点データＮＮ１を指定する削除指定手段６３を有し、解析モデル改作手段５５は、削除が指定された節点データＮＮ１を有する多面体要素を削除する削除手段を有することを特徴とする。図８において、解析モデル改作手段５５は、削除指定手段６３で指定された節点データを区別する手段５４と、節点データＮＮ１と多面体要素データＥＥ１とからなる一次解析モデルデータＭ１を入力し、削除指定手段６３で指定された節点データＮ１を有する多面体要素データＥ１を削除して二次解析モデルデータＭ２の多面体要素データＥＥ２を出力する多面体要素削除手段５Ｅを有し、削除が指定された節点データを有する多面体要素の削除を実現する。図８の機能に基づけば、要素の塊である一次解析モデルから所望の要素を指定して削除できるのであるから、当然一つの一次解析モデルから多様な二次解析モデルの作成が可能となる。
【００２８】次に図９は、前述した図５から図８の機能をすべて備えた場合の構成を示している。ただし、図９は、図５から図８の構成をそのまま集合したものではなく、改作条件設定手段６をプログラム手段で設定し、コンピュータによってプログラム手段を実行するものである。従って、少ない命令（コマンド）を上手く組み合わせることにより、図５から図８の単一機能だけでなく、これらの機能の組合せた処理も実現できる。すなわち、図９は本願における好適な構成例である。図９において、改作条件設定手段６は、プログラム手段で設定されることから、ここでは改作制御プログラム６と記載する。改作制御プログラム６は、任意の変数を用いた数式の演算結果を、他の任意の変数に代入する数式代入命令６４と、任意の変数又は数式の値を条件としてプログラム内の複数の位置に分岐させ、続いて実行する命令を、その分岐先の命令とする条件分岐命令６５と、境界条件設定命令６６と、要素削除命令６７とからなる４種類の命令の中から、少なくとも一つの命令を任意に組み合わせて構成される。
【００２９】更に、図９において一節点データＮ１分の解析モデル改作手段５は、一次解析モデルＭ１から取り出した一節点データＮ１を改作制御プログラム６で用いられる変数へ取り込む代入手段５１と、改作制御プログラム６を１回処理するプログラム処理手段５２Ｐと、改作制御プログラム６で用いられる変数から、改作された一節点データＮ２を出力する出力手段５３とから構成される。次に図９の構成で、図５から図８の各機能がどのようにして実現されるかを説明する。
【００３０】図９において、改作制御プログラム６が数式代入命令６４のみからなるとき、図９のプログラム処理手段５２Ｐと図５の演算手段５２は同じ機能となるので、図９に示した改作制御プログラム６によって図５の機能を実現していることになる。一方、図９では、代入手段５１により一節点データＮ１は改作制御プログラム６で用いられる変数に自動的に取り込まれる。この取り込まれた変数の値を条件にした条件分岐命令６５を用いることにより、図６、図７、図８に示した区分手段５４を実現している。また図９において、プログラム処理手段５２Ｐの処理後、出力手段５３により改作プログラム６で用いられる変数は自動的に一節点データＮ２としてファイルに書き出される。上記の命令を用いれば、解析制御プログラム６が３分岐の条件分岐命令６５と３分岐先に設定される数式代入文とにより図６の機能を実現できる。
【００３１】更に、図９において、解析制御プログラム６が境界条件を変更する一節点データＮ１を検出したときに境界条件設定命令６６を実行するようにプログラムされるとき、図７の解析モデル改作手段５５は、始めに境界条件データＢＢ１をすべて境界条件データＢＢ２に複写して境界条件の変更に備え、プログラム処理手段５２Ｐは境界条件設定命令６６によって当該節点の境界条件を変更することにより、図７の機能を実現している。
【００３２】更に、図９において、解析制御プログラム６が要素削除のために削除指定が必要な一節点データＮ１を検出したときに要素削除命令６７を実行するようにプログラムされるとき、図８の解析モデル改作手段５５は、節点データＮＮ１と多面体要素データＥＥ１とからなる一次解析モデルデータＭ１を入力し、プログラム処理手段５２Ｐは要素削除命令６７によって当該節点を有する多面体要素データＥＥ１を削除して二次解析モデルデータＭ２の多面体要素データＥＥ２を出力することにより、図８の機能を実現している。
【００３３】この実施形態によれば、一次解析モデルを構成する全ての節点データが改作対象となり、節点データを変数に取込み、所望の数式を使い、所望の変数で前記節点データを書き換えるので、多様な形状変更が可能となり、また節点データを変数に取込み、所望の数式を使い、所望の数式での条件分岐が出来るので、節点データの多様な区分が可能となる。そして、節点データの多様な区分毎に、多様な形状変形と、境界条件設定命令による境界条件設定と、要素削除命令による多面体要素の削除を機能させることができる。以上から、この実施形態によれば、一次解析モデルの所望の区分に対し所望の変形（形状変形の他に、境界条件変更、要素削除を含む）ををくわえた二次解析モデルを得ることが可能である。
【００３４】ところで、図９で説明した解析制御プログラム６のプログラム方法と解析モデル改作手段５５の機能によれば、図５から図８の機能を実現できるのであるから、この解析モデル改作手段５５は、前記図５の機能を実現する第１プログラムと、前記図６の機能を実現する第２プログラムと、前記図７の機能を実現する第３プログラムと、前記図８の機能を実現する第４プログラムを有していると見なせることになる。
【００３５】次に、図１０について説明する。図１０は、図９で説明した解析モデル改作手段５５の機能を実現するフロー図である。図９の解析モデル改作手段５（５５）は、図１０のステップ１（Ｓ１）で一次解析モデルデータを入力、該一次解析モデルデータを二次解析モデルデータに複製し、ステップ２（Ｓ２）で改作制御プログラム６を入力し、該改作制御プログラムから実行用改作制御プログラムモジュールを作成する。ステップ３（Ｓ３）で要素削除前処理を実行し、ステップ４（Ｓ４）で一次解析モデルデータから全節点データ（節点番号と座標データ）を順次取り出し、該順次取り出した節データに対し、ステップ５（Ｓ５）で該節点データの座標データを変数Ｘ、変数Ｙ、変数Ｚにセットし、ステップ６（Ｓ６）で実行用改作制御プログラムモジュールを実行し、ステップ７（Ｓ７）で二次解析モデルの同じ節点番号の座標データに前記変数Ｘ、前記変数Ｙ、前記変数Ｚをセットする動作を繰り返し、前記ステップ４で全節点データの取り出しが終る（データ終了）と、ステップ８（Ｓ８）で要素削除本処理を実行し、ステップ９（Ｓ９）で、二次解析モデルデータを出力する。ところで、実行用改作制御プログラムモジュールとは改作制御プログラムの実行モジュールを意味するが、機能としては改作制御プログラムと同じである。
【００３６】以上のフローの中から、要素削除処理だけを除けば、解析モデル改作手段５５は一次解析モデルの全節点データ（座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ））に対して改作制御プログラムを適用することにより、改作された二次解析モデルを作成することができる。なお、要素削除処理については改作実施例４の具体例で説明する。
【００３７】次に、本願では実施形態の説明だけではその有効性の説明が難しいため、以下では具体的な改作の実施例すなわち改作実施例を上げてその有効性を説明する。
【００３８】改作実施例の説明に入る前に、該改作実施例で用いられる改作制御プログラム（プログラムリスト1〜プログラムリスト５）の本例における一般的なプログラム表記規則について説明する。表の文頭の４文字は本明細書での説明のために付加したもので、文頭の３文字で行番号を表わす。表同士の併合時は、該行番号の小さい順に並べるものとする。数式代入命令は、記号「＝」の右側（右辺）を計算し左側（左辺）の変数に代入するもので、周知の方式である。なお、＊＊は指数演算、ＳＱＲは平方根関数、ＡＢＳは絶対値関数を表わす。条件分岐命令は一方式のみとし、該方式をＳＥＬＥＣＴ方式とする。該ＳＥＬＥＣＴ方式は、ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥ文とＥＮＤ ＳＥＬＥＣＴ文のペアの間に１個以上のＣＡＳＥ文を配したセットで、ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥの右に来る変数を評価し、各ＣＡＳＥ文の右の内容と比較し該ＣＡＳＥ文以降の実行の可否を決めるもので、周知の方式であるが、節点データの区分に用いることの多い本願向きにＣＡＳＥ文における数値の領域を表現する文字として「〜」を採用している。なお、本願での等号判定は、解析モデルデータの僅かな誤差を吸収するために、小さな誤差を見込んで判定している点を補足しておく。境界条件設定命令と要素削除命令については、それぞれ改作実施例３と改作実施例４で説明する。
【００３９】以下、改作実施例を説明する。まず、図１３により、改作実施例１・２・３・５の一次解析モデルについて説明する。該一次解析モデルは、原点（図示せず）からＸ、Ｙ、Ｚ方向に長さＸＬ＝５０、ＹＬ＝３０、ＺＬ＝１０の辺を持つ直方体をＸ、Ｙ、Ｚ方向に２０、１２、４等分にメッシュ分割される。なお、この一次解析モデルの作成は、容易におこなえる。すなわち、一般的に、プリプロセッサでは直方体のような基本図形をプリミティブ図形と称し、その解析モデル作成を支援するツールを用意しており、例えば、直方体においては、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の寸法と分割数を入力するだけで上記のような一次解析モデルを作成できるからである。
【００４０】（改作実施例１）改作実施例１は、図１３の一次解析モデルの全節点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対し、下記に示したプログラムリスト１の改作制御プログラムを適用して、図１４の二次解析モデルを作成する例である。図１４の二次解析モデルは、半径Ｒ＝６５の円柱の一部を切り取った形状である。
【００４１】（プログラムリスト１）
１００：ＸＬ＝５０２００：ＹＬ＝３０３００：ＺＬ＝１０４００：Ｒ＝６５５００：ＸＸ＝Ｘ−ＸＬ／２６００：ＺＺ＝Ｒ−ＳＱＲ（Ｒ＊＊２−ＸＸ＊＊２）
７００：Ｚ＝Ｚ＊（ＺＬ−ＺＺ）／ＺＬ８００：ＥＮＤ【００４２】プログラムリスト１において、行８００は改作制御プログラムの終了を明示的に表わすが、必須ではないので以下では一切説明を省略する。この時、プログラムリスト１は数式代入命令のみからなるプログラムと言える。即ち、数式の設定だけで図１２から図１３の改作が実現するのである。プログラムリスト１において、行１００〜行４００では変数ＸＬ、ＹＬ、ＺＬ、Ｒに前記の数値を代入する。行５００では対象節点のＸ方向のＸＬ／２から相対座標を計算し変数ＸＸに代入する。行６００では対象節点と同じＸ座標を持つ図１３の上面上の点を図１４の上面上の点に改作するときの移動量を計算し変数ＺＺに代入する。行７００では対象節点の元のＺ座標値に前記のＺＺを用いて割出した縮小率（ＺＬ−ＺＺ）／ＺＬを掛けることにより対象節点の新しいＺ座標値を求める。この縮小率を用いる方式により、図１４に示すようなＺ方向の等間隔メッシュが実現する。すなわち、プログラムリスト１の簡単な数式のみからなる改作制御プログラムで、Ｚ方向の等分割を維持して図１３から図１４の形状変形が達成される。
【００４３】（改作実施例２）改作実施例２は、図１３の一次解析モデルの全節点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対し、下記に示したプログラムリスト２の改作制御プログラムを適用して、図１５の二次解析モデルを作成する例である。図１５の二次解析モデルは、図に示す如く一次解析モデルのＸ軸方向に４個所１．５／１０のテーパーを付加した形状である。
【００４４】
（プログラムリスト２）
０１０：ＸＬ＝５００２０：ＹＬ＝３００３０：ＺＬ＝１００４０：ＴＡＰＥＲ１＝１００５０：ＴＡＰＥＲ２＝１．５０６０：ＸＸ＝ＡＢＳ（Ｘ−ＸＬ／２）
０７０：ＸＸ０＝ ＸＬ／２−ＴＡＰＥＲ１０８０：ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥ ＸＸ０９０： ＣＡＳＥ ＸＸ０〜１００： ＺＺ＝ＴＡＰＥＲ２＊（ＸＸ−ＸＸ０）／ＴＡＰＥＲ１１１０： Ｚ＝ＺＺ＋Ｚ＊（ＺＬ−２＊ＺＺ）／ＺＬ１２０：ＥＮＤ ＳＥＬＥＣＴ１３０：ＥＮＤ【００４５】プログラムリスト２において、行０１０〜行０５０ではＸＬ、ＹＬ、ＺＬ、ＴＡＰＥＲ１、ＴＡＰＥＲ２に前記数値を代入する。なお、ＴＡＰＥＲ１前記テーパ−情報の分母、ＴＡＰＥＲ２は分子の値である。行０６０では対象節点のＸ方向のＸＬ／２からの距離を計算しＸＸに代入する。行０７０はテーパーのかからないＸＬ／２からの範囲（距離）を求めてＸＸ０に代入する。なお、ＸＸ０は簡単に求まり１５である。行０８０、行０９０、行１２０は前記ＳＥＬＥＣＴ方式のセットでありＸＸの値が「ＸＸ０〜」のとき、即ちＸＸがＸＸ０より大きいとき行１００〜行１１０を実行する条件分岐命令である。対象節点がテーパーのかからない、すなわちＸ座標が１０〜４０のとき、行０６０でＸＸは０〜１５となり、ＸＸがＸＸ０即ち１５より大きくはないので行１００〜行１１０は実行されない。すなわち、数値代入命令でＸ、Ｙ、Ｚへの数値代入をおこなう行が一つも無くなり、対象節点は元のままとなる。逆に、対象節点がテーパー領域のときは行１００〜行１１０が実行される。これについてはＸ＝２、Ｚ＝１０の一数値例で説明する。この場合、ＸＸは２３となり、１５より大きいので行１００から行１１０が実行される。行１００でＺＺは１．２となる。これはこの位置（すなわちＸ＝２）のテーパー量である。続いて、行１１０で新しいＺ座標値は８．８と求まる。なお、行１１０における（ＺＬ−２＊ＺＺ）／ＺＬは改作実施例１における縮小率に相当し、同様にＺ方向の等分割を実現する。すなわち、プログラムリスト２の条件分岐命令により、テーパー個所が区分され、Ｚ方向の等分割を維持した図１３から図１５のテーパー付加による形状変形が達成される。
【００４６】（改作実施例３）改作実施例３は、図１３の一次解析モデルの全節点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対しプログラムリスト２＋プログラムリスト３の改作制御プログラムを適用して、図１６の二次解析モデルを作成する例である。
【００４７】（プログラムリスト３）
１２１：ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥ Ｘ１２２： ＣＡＳＥ ＸＬ１２３： ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥ Ｙ１２４： ＣＡＳＥ １０＝〜＝２０１２５： ＦＩＸ １１１１１１１２６： ＥＮＤ ＳＥＬＥＣＴ１２７：ＥＮＤ ＳＥＬＥＣＴ【００４８】図１６の二次解析モデルは、図１５の二次解析モデルのＸがＸＬでＹが１０以上２０以下の２５節点（図１６では、この２５節点に黒の四角マークを入れた）を固定状態にしたものである。プログラムリスト２＋プログラムリスト３において、プログラムリスト２の行０１０〜行１２０により図１３の一次解析モデルから図１５の二次解析モデルが得られることは改作実施例２で示した通りである。続く、プログラムリスト３の行１２１、行１２２、行１２７は一つのＳＥＬＥＣＴ方式のセットであり、ＸがＸＬと等しいとき行１２３〜１２６を実行する。行１２３、行１２４、行１２６も一つのＳＥＬＥＣＴ方式のセットであり、Ｙが「１０＝〜＝２０」のとき、すなわちＹが１０以上２０以下のとき、行１２５が実行される。行１２１〜行１２７をまとめると、Ｘ＝ＸＬでＹが１０以上２０以下のとき行１２５を実行、すなわち「ＦＩＸ １１１１１１」文が実行される。ここで、ＦＩＸは境界条件設定命令であり、１１１１１１はそのオペランド（目的語に相当するもの）である。図２の解析モデル改作手段５５は図１０のステップ６（Ｓ６）での実行用改作制御プログラムモジュールの実行で境界条件設定命令ＦＩＸが発行されたとき、二次解析モデルデータの現在処理中の節点と同じ節点番号の拘束条件をＦＩＸのオペランド、すなわち本改作実施例では１１１１１１（本例では完全固定を意味する）にセットする。すなわち、行１２１〜行１２７により図１５の解析モデルにＸ＝ＸＬでＹが１０以上２０以下の節点の完全固定を追加した図１６の二次解析モデルが得られることになる。以上から、本発明によれば、条件分岐命令と、境界条件設定命令ＦＩＸとそのオペランドの設定により、所望の節点に所望の拘束条件を設定することが可能であることが分かる。
【００４９】（改作実施例４）次に図１７により、改作実施例４の一次解析モデルについて説明する。該一次解析モデルは、前記図１３に示す改作実施例１・２・３・５の一次解析モデルにＺ＝ＺＬの平面全体に膜要素を張ったもので、当然、有限要素法の決まり事により、メッシュは下地（すなわち直方体のＺ＝ＺＬの面）に合せてある。すなわち、図１７において、この膜要素はＡＢＣＤを頂点とする長方形をメッシュ分割した２４０個の膜要素よりなる。
【００５０】改作実施例４は、図１７の一次解析モデルの全節点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対しプログラムリスト1＋プログラムリスト４の改作制御プログラムを適用して、図１８の二次解析モデルを作成する例である。
【００５１】
（プログラムリスト４）
００１：ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥ Ｚ００２： ＣＡＳＥ ＺＬ００３： ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥ Ｙ００４： ＣＡＳＥ 〜＝２．５００５： ＤＥＬＥＴＥＥＬＥＭＥＮＴ００６： ＣＡＳＥ ２．５〜２７．５００７： ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥ X００８： ＣＡＳＥ 〜＝１２．５００９： ＤＥＬＥＴＥＥＬＥＭＥＮＴ０１０： ＣＡＳＥ ２７．５＝〜０１１： ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥ Ｙ０１２： ＣＡＳＥ ７．５＝〜０１３： ＤＥＬＥＴＥＥＬＥＭＥＮＴ０１４： ＥＮＤ ＳＥＬＥＣＴ０１５： ＥＮＤ ＳＥＬＥＣＴ０１６： ＣＡＳＥ ２７．５＝〜０１７： ＤＥＬＥＴＥＥＬＥＭＥＮＴ０１８： ＥＮＤ ＳＥＬＥＣＴ０１９：ＥＮＤ ＳＥＬＥＣＴ【００５２】プログラムリスト1＋プログラムリスト４において、行００１、行００２、行０１９は前記ＳＥＬＥＣＴ方式の一セットであり、ＺがＺＬに等しいとき行００３〜行０１８が実行される。該行００３〜行０１８において、行００３、行００４、行００６、行０１６、行０１８はＳＥＬＥＣＴ方式の一セットであり、Ｙが２．５以下のとき行００５を実行し、２．５より大で２７．５未満のとき行００７〜行０１５を実行し、２７．５以上のとき行０１７を実行する。前記行００７〜行０１５において、行００７、行００８、行０１０、行０１５はＳＥＬＥＣＴ方式の一セットであり、Ｘが１２．５以下のとき行００９を実行し、２７．５以上のとき行０１１〜行０１４を実行する。該行０１１〜行０１４において、行０１１、行０１２、行０１４はＳＥＬＥＣＴ方式の一セットでありＹが７．５以上のとき行０１３を実行する。ところで、行００５、行００９、行０１３、行０１７のＤＥＬＥＴＥＥＬＥＭＥＮＴ文は要素削除命令である。以上から該行００５、行００９、行０１３、行０１７にて要素削除命令が発行される条件をまとめると以下となる。行００５では、Ｚ＝ＺＬでＹが２．５以下。行００９では、Ｚ＝ＺＬでＹが２．５〜２７．５の間でＸが１２．５以下。行１３では、Ｚ＝ＺＬでＹが２．５〜２７．５の間でＸが２７．５以上で且つＹが７．５以上。行１７ではＺ＝ＺＬでＹが２７．５以上。
【００５３】図１７に示す一次解析モデルにこれらの条件で要素削除を実行することにより図１８に示すようなａｂｃｄｅｆを頂点として持つ多角形で表わされる上面パターンが得られることは容易に確認出来る。図２の解析モデル改作手段５５は、図９のステップ３（Ｓ３）の要素削除前処理で要素削除命令有無情報を無にセットし、更に一次解析モデルの全節点データの節点削除有無情報を無に設定する。その後、全節点データを処理対象とするステップ６（Ｓ６）の実行用改作制御プログラムモジュールの実行で、要素削除命令ＤＥＬＥＴＥＥＬＥＭＥＮＴが発行されたとき、前記要素削除命令有無情報を有にセットし、更に一次解析モデルの現在処理中の節点と同じ節点番号の節点データの節点削除有無情報を有にセットする。その後、ステップ８（Ｓ８）の要素削除本処理で、前記要素削除命令有無情報をチェックし、該情報が有のとき、二次解析モデルの全要素データに対しその要素データの全構成節点の前記節点削除有無情報が有の要素を二次解析モデルから削除する。更にプログラムリスト1＋プログラムリスト４において、行１００〜行８００は改作実施例１で説明した如く、図１３の一次解析モデルを図１４の二次解析モデルに改作（形状変更）するものであり、当然、図１７の一次解析モデルを図１８の二次解析モデルに改作（形状変更）する。以上から、本発明によれば、条件分岐命令と、要素削除命令ＤＥＬＥＴＥＥＬＥＭＥＮＴにより、所望の要素を削除することが可能である上に、これと形状変更の組合せも容易に出来ることが分かる。改作実施例４に限って言えば、複雑なパターンの膜要素の作成がプログラムできる事が分かる。この適用例としては、圧電振動板に複雑な電極を貼り付けたような解析モデルの作成に有効である。
【００５４】次に図１９、図２０により、従来のメッシュ分割と本発明によるメッシュ分割の違いを端的に表わす事例を紹介する。図１９、図２０は同じ物品形状の解析モデルであり、球の一部を図１３の直方体で切り取った形状をしており、球の半径はＲ＝６５で、球面とＺ＝ＺＬの面との最大距離はＤＲ＝２である。図１９は従来のメッシュ分割による事例であり、２つの球面とその間の平面は別個にメッシュ分割されメッシュに大きな疎密ができる。これに対し、次に説明する本願による改作実施例５により作成される図２０の解析モデルは等分割のメッシュを実現できる。なお、改作実施例５は、図１３の一次解析モデルの全節点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対しプログラムリスト５の改作制御プログラムを適用して、この図２０の二次解析モデルを作成する。
【００５５】
（プログラムリスト５）
０１０：ＸＬ＝５００２０：ＹＬ＝３００３０：ＺＬ＝１００４０：Ｒ＝６５０５０：ＤＲ＝２０６０：ＸＸ＝Ｘ−ＸＬ／２０７０：ＹＹ＝Ｙ−ＹＬ／２０８０：ＺＺ＝Ｒ−ＳＱＲ（Ｒ＊＊２−ＸＸ＊＊２−ＹＹ＊＊２）
０９０：ＳＥＬＥＣＴ ＣＡＳＥ ＺＺ１００： ＣＡＳＥ ＤＲ〜１１０： ＺＺ＝ＺＺ−ＤＲ１２０： Ｚ＝Ｚ＊（ＺＬ−ＺＺ）／ＺＬ１３０：ＥＮＤ ＳＥＬＥＣＴ１４０：ＥＮＤ【００５６】プログラムリスト５について簡単に説明する。プログラムリスト５において、行０１０〜行０５０はＸＬ、ＹＬ、ＺＬ、Ｒ、ＤＲに前記の値を代入する。行０６０では対象節点のＸ方向のＸＬ／２から相対座標を計算し変数ＸＸに代入、行０７０ではＹ方向のＹＬ／２からの相対座標を計算し変数ＹＹに代入する。行０８０では対象節点位置の球面の対応点が球のＺ方向の最上部から下がる量を計算しＺＺに代入する。続いて行０９０〜行１３０では該ＺＺが前記ＤＲより大きいとき、行１１０・行１２０が実行される。該ＺＺがＤＲよりも大きいとは、対象節点が球面カットされる領域にあることを示す。行１００ではそのカット量を計算し新しいＺＺに代入、１１０はその新しいＺＺを用い改作実施例１のプログラムリスト1の行７００と同じ式を用いて新しいＺを計算している。これにより、図２０に示すように球面カット部（図１９でａｂｃｄとｅｆｇｈで示される球面に相当する部分）のＺ方向は等分割メッシュを維持することになる。すなわち、改作前の図１３の一次解析モデルの等分割メッシュの特徴は図２０でも維持されることになる。
【００５７】ここで、図２１、図２２により、改作実施例における技術分野の一例とし、時間基準用の振動子（物品）の開発分野における、固有振動モードや固有周波数を求める固有値解析におけるメッシュの等分割仕様の意味について説明する。以下では図１３の形状をこの分野での呼び方である矩形板と呼ぶ。図２０は矩形板の振動モードの一つで、Ｚ方向を厚みとする厚みすべり振動モードを表わす。なお、図中の矢印Ｙ１はＺ＝ＺＬの平面の厚みすべり方向を示し、Ｙ２はＺ＝０の面の厚みすべり方向を示します。一般に、該厚みすべり振動モードは高周波・高精度振動が得やすいため主振動として用いられる。該主振動に対し、寸法誤差や温度変化などによって該主振動の固有周波数に近づき主振動に悪影響を与える副振動として多くの振動モードが存在する。図２２は、該副振動としてよく問題になる屈曲振動モードを表わす。図２１の厚みすべり振動についてはＺ方向の分割を、図２２の屈曲振動についてはＸ方向の分割を、等分割にするのが少ないメッシュ分割でそれぞれの振動モードを表わす分割仕様であることは、明白である。すなわち、例えば図１９の極端に等分割でないメッシュ分割に対し折れ線で近似する場合を考えてみれば、等分割の有効性は明白である。すなわち、この開発分野においては、図１９のメッシュ分割より図２０のメッシュ分割が望ましい、すなわち、本発明による解析モデル作成方法が有効であることが分かる。
【００５８】以下、２点の補足説明をおこなう。一つは、図１０の解析モデル改作手段５５の機能を実現するフロー図のところで、具体的な説明を省略した実行用改作制御プログラムモジュールに関してである。該実行用改作制御プログラムモジュールは一般のプログラムの実行モジュールと同様で、一つは文字列のままのもの、一つは中間言語に変換したもの、一つは、機械語レベルに変換したものの３種類が考えられる。これらは一般のプログラム処理における、逐次訳方式、中間言語方式、コンパイル方式に対応する。これらについては、公知の技術として説明を省略するが、節点データの数だけ実行するため、より後者の方が望ましい、更には、節点データが数万を超す場合には最適化コンパイル的な工夫が望ましいことを補足しておく。もう一つは、図９の改作制御プログラムにおける命令の追加に関する。改作制御プログラムに、解析モデルデータにあって今回の改作実施例で用いていない個所を変更する命令を追加し機能を拡張することが容易にできることは明らかであることを補足しておく。
【００５９】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明によれば、より単純な物品形状入力と、より簡単なメッシュ分割で、より多様な解析モデルを作成出来るため、特定のメッシュ分割仕様によるメッシュ分割の省力化が実現する。なお、本発明は全ての解析対象に有効とは言えないが、多くの解析対象で、前記改作実施例で示したように、従来の解析モデル作成方法では極めて困難であった解析モデルデータを簡単に作成できる。また、改作条件設定手段と解析モデル改作手段の二手段を備え、この一次解析モデルを変形させるための条件を設定する条件設定手段を複数用意することにより、一個の一次解析モデルから複数の条件設定手段分の多様な二次解析モデルを作成可能となる。また、簡単なメッシュ分割で作成した一次解析モデルから条件設定手段の条件設定内容しだいで、前述の如く、多様な二次解析モデルを作成することができる。すなわち、一個の物品形状入力と、簡単なメッシュ分割で、多様な解析モデルを作成できる。
【出願人】 【識別番号】０００００１９６０
【氏名又は名称】シチズン時計株式会社
【住所又は居所】東京都西東京市田無町六丁目１番１２号
【出願日】 平成１４年１月２２日（２００２．１．２２）
【代理人】
【公開番号】 特開２００３−２１６６６３（Ｐ２００３−２１６６６３Ａ）
【公開日】 平成１５年７月３１日（２００３．７．３１）
【出願番号】 特願２００２−１２３３６（Ｐ２００２−１２３３６）