JP2000331194A

JP2000331194A - 形状モデル簡略化方法

Info

Publication number: JP2000331194A
Application number: JP11142780A
Authority: JP
Inventors: Makoto Onodera; 誠小野寺; Ichiro Nishigaki; 一朗西垣
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＡＤモデルは複雑な形状モデルにおける解析
精度に影響のない部分を簡略化し解析規模を低減する必
要がある。【解決手段】形状モデルにおける解析精度に影響のない
フィーチャを除去することにより、数値解析用の簡略モ
デルを作成する形状モデル簡略化手段と、形状簡略化の
手順を形状簡略化データベースに登録する手段と、形状
モデルを形状変更した際に、形状変更前の類似形状モデ
ルの形状モデル簡略化手順を形状変更後の形状モデルに
適用し、該当するフィーチャを除去することで、数値解
析用の簡略モデルを作成する形状簡略化手段を備えるこ
とで解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計算機を用いた数
値シミュレーションにより、設計業務を最適化，合理化
するＣＡＥシステムに係わり、特に、解析対象の形状モ
デルにおけるフィーチャを取り除くことにより形状モデ
ルを簡略化する形状モデル簡略化技術に関係する。

【０００２】

【従来の技術】従来の解析対象の形状モデルにおける解
析精度に影響のない部分を容易に簡略化するための技術
としては、以下に示す方法がある。

【０００３】１つ目は、形状モデルにおける解析精度に
影響しないフィレット部分の半径を数値で与えることに
よって該当するフィレット部分を検索し、そのフィレッ
ト部分の面を接線方向に拡張し互いの面の交差部分を超
えた面を切り取ることにより、簡略モデルを作成する方
法である。これに関しては特開平10−312473号公報に記
載。

【０００４】２つ目は、簡略化の種類と簡略化対象の形
状要素をユーザが指示することによって、前記形状要素
と平行であること、及び凹・凸・滑らかのいずれかの接
続状態であることを特徴とする形状要素を形状データか
ら抽出し、対象となる形状要素を削除、或いは結合する
ことにより、簡略モデルを作成する方法である。これに
関しては特開平6−259505 号公報に記載。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の２つの方法で
は、形状の形状変更の度に簡略化する部分を指定する必
要があり、簡略モデル作成の工数が増大する。さらに、
両方法ともに幾何演算により形状を簡略化しているため
処理に多くの時間を要したり、数値誤差によってはユー
ザの意図しない簡略モデルが作成される場合がある。ま
た、前者の方法では、フィレット部分の簡略化はできる
が、穴や面取り等の他のフィーチャを簡略化することが
できない。また、後者の方法では、簡略する形状要素を
対話的に一つ一つ選択する必要があり、複数の形状要素
を一括して指定できないため簡略モデル作成の工数が増
大する。

【０００６】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決し、解析精度を落とさずに計算コストの低減を図るた
めの簡略モデルを効率よく作成する形状簡略化方法を提
供することをにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、数値解析の対象となる形状モデルを計算
機に入力し記憶装置に登録する形状モデル入力手段と、
形状モデルのフィーチャが有する寸法データ及び面積デ
ータ及び体積データに対して、除去対象フィーチャとし
て大小を比較するための寸法パラメータ及び面積パラメ
ータ及び体積パラメータを入力する手段と、除去対象と
するフィーチャの名称のキーワードを入力する手段と、
直接フィーチャに対して除去の有無を入力する手段と、
前記入力した寸法パラメータ及び面積パラメータ及び体
積パラメータ及びフィーチャ名称のキーワードと直接フ
ィーチャに対して除去の有無を指定した手順データを形
状簡略化プロセスデータとしてデータベースに登録する
モデル簡略化プロセス登録手段と、前記データベースに
登録された形状簡略化プロセスデータを読み込む手段
と、前記登録された寸法パラメータより小さい寸法のフ
ィーチャを自動的に検索する手段と、前記登録された面
積パラメータより小さい面積のフィーチャを自動的に検
索する手段と、前記登録された体積パラメータより小さ
い体積のフィーチャを自動的に検索する手段と、前記登
録されたキーワードを含むまたは一致する名称を有する
フィーチャを自動的に検索する手段と、直接除去の有無
を指定されたフィーチャを自動的に検索する手段と、前
記検索に該当するフィーチャを簡略化フィーチャデータ
ベースに登録する手段と、簡略化フィーチャデータベー
スに登録されているフィーチャを除去することで簡略モ
デルを作成し、簡略モデルを記憶装置に登録する形状モ
デル簡略化手段を備えたものである。

【０００８】さらに、形状モデルを形状変更した際に、
形状変更前の形状簡略化プロセスデータを形状変更後の
形状モデルに対しても適用できるトレース手段も備え
る。また、前記形状モデル簡略化手段において、形状モ
デル簡略化後のモデルに対し数値解析を行い、前記数値
解析で得られた解析結果データの識別子を形状簡略化プ
ロセスデータベースに登録する解析結果登録手段も備え
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】１本発明の形状簡略化システム
の構成と各構成部の処理手順図１は、本形状簡略化装置の一実施例を示す構成図であ
る。本システムは形状モデルを計算機に入力し形状モデ
ルデータ１１１及びフィーチャデータ１１２として登録
する形状モデル入力部１０３、形状モデルのフィーチャ
が有する寸法データ及び面積データ及び体積データに対
して、除去対象フィーチャとして大小を比較するための
寸法パラメータ及び面積パラメータ及び体積パラメータ
を入力する手段と、除去対象とするフィーチャの名称の
キーワードを入力する手段と、直接フィーチャに対して
除去の有無を入力する手段を有する簡略化フィーチャ検
索パラメータ入力部１０４を有する。

【００１０】例えば、図２に示すような入力画面で検索
パラメータを入力する。ここでは寸法パラメータ及び面
積パラメータ及び体積パラメータによる除去対象のフィ
ーチャを解析精度に影響しないことの多い、フィレッ
ト，面取り，穴，切欠きとしたが、突起などの他のフィ
ーチャや穴の直径などの他のフィーチャパラメータを指
定することも可能である。

【００１１】例えば図３に示すように、フィレットを除
去する場合、フィレットの半径 301がユーザの入力する
寸法パラメータ以下の場合に３０２のような形状に変更
する。フィレットの寸法パラメータとしてフィレット半
径を２０１、面取りの寸法パラメータとして面取り寸法
を２０２、穴の面積パラメータとして穴輪郭の面積を２
０３、切欠きの体積パラメータとして切欠きの体積を２
０４に入力することとし、さらにフィーチャの名称のキ
ーワードを２０５に入力し、直接フィーチャに対して除
去することをボタン２０６とマウスポインタ２１０で指
定し、直接フィーチャに対して除去しないことをボタン
２０７とマウスポインタ２１０で指定する。

【００１２】さらに、簡略化フィーチャ検索パラメータ
入力部１０４で指定した手順データを入力した形状モデ
ルのモデル識別子と共に形状簡略化プロセスデータとし
て保持する形状簡略化プロセスデータベース１０５を有
する。

【００１３】そして、形状簡略化プロセスデータベース
１０５に登録されている形状簡略化プロセスデータを読
み込み、簡略化対象となるフィーチャを検索する簡略化
フィーチャ検索部１０６、前記検索の結果、該当するフ
ィーチャを簡略化フィーチャとして保持する簡略化フィ
ーチャデータベース１１５を有する。形状モデルから簡
略化フィーチャデータベース１１５に登録されているフ
ィーチャを取り除き簡略モデルデータ１１４として登録
する簡略モデル作成部１０７、簡略モデルデータ１１４
に数値解析用メッシュを生成しメッシュデータ１１３と
して登録する数値解析用メッシュ作成部１０８、メッシ
ュデータ１１３を基に数値解析を行う数値解析処理部１
０９、形状モデル簡略化前の解析結果と、形状モデル簡
略化後に数値解析し、得られた解析結果を比較し、前記
２ケースの解析結果の差を形状簡略化プロセスデータベ
ース１０５に登録する解析誤差登録部１１０から構成さ
れている。

【００１４】従来の形状簡略化方法における形状簡略化
装置に形状簡略化プロセスデータベース１０５と簡略化
フィーチャデータベース１１５を付与することで、形状
変更後の形状モデルについてより容易に簡略化モデルを
作成できるようになっている。さらに、形状簡略化後の
解析結果を参照できるようになっている。以下本システ
ムの各構成部での処理手順について記す。

【００１５】形状モデル入力部１０３では、ユーザが入
出力制御部１０２を介して入出力装置１０１のキーボー
ド１０１ｂやマウス１０１ｃを用い、入力したデータに
基づいて形状モデルを作成・変更して、形状モデルデー
タ１１１及びフィーチャデータ１１２として登録し、デ
ィスプレイ１０１ａ上に表示する。

【００１６】簡略化フィーチャ検索パラメータ入力部１
０４では、ユーザが入出力制御部１０２を介してディス
プレイ１０１ａに表示される図２の入力画面で、入力装
置１０１のキーボード１０１ｂやマウス１０１ｃを用い
形状モデルのフィーチャが有する寸法データ及び面積デ
ータ及び体積データに対して、除去対象フィーチャとし
て大小を比較するための寸法パラメータ及び面積パラメ
ータ及び体積パラメータと、除去対象とするフィーチャ
の名称のキーワードと、直接フィーチャに対して除去の
有無を入力する。さらに、簡略化フィーチャ検索パラメ
ータ入力部１０４で指定した手順を簡略化プロセスデー
タとして形状簡略化プロセスデータベース１０５に登録
する。

【００１７】簡略フィーチャ検索部１０６では形状モデ
ルデータ１１１における簡略化フィーチャ検索パラメー
タ入力部１０４で入力されたデータを基に図４に示す手
順で該当フィーチャを検索する。

【００１８】（１）形状簡略化の対象となる形状モデル
のフィーチャデータ１１２を読み込む（ＳＴ４−１）。

【００１９】（２）形状簡略化プロセスデータを形状簡
略化プロセスデータベース１０５から読み込む。この
際、同様の形状モデル識別子を有する形状簡略化プロセ
スデータが形状簡略化データベース１１１に複数登録さ
れている場合は、類似形状モデルの形状簡略化プロセス
データを選択することもできる（ＳＴ４−２）。

【００２０】（３）全フィーチャと対象に（４）〜（１
０）に示す簡略化プロセスデータを適用する。

【００２１】（４）対象フィーチャが直接簡略しないフ
ィーチャとして指定されている場合、除去フィーチャ対
象外とする（ＳＴ４−３）。

【００２２】（５）対象フィーチャが直接簡略するフィ
ーチャとして指定されている場合、除去フィーチャ対象
とする（ＳＴ４−４）。

【００２３】（６）対象フィーチャがフィレットの場
合、フィレットの半径が指定寸法パラメータより小さい
場合、除去フィーチャ対象とする（ＳＴ４−５）。

【００２４】（７）対象フィーチャが面取りの場合、面
取りの寸法が指定寸法パラメータより小さい場合、除去
フィーチャ対象とする（ＳＴ４−６）。

【００２５】（８）対象フィーチャが穴の場合、穴の輪
郭面積が指定面積パラメータより小さい場合、除去フィ
ーチャ対象とする（ＳＴ４−７）。

【００２６】（９）対象フィーチャが切欠きの場合、切
欠きの体積が指定体積パラメータより小さい場合、除去
フィーチャ対象とする（ＳＴ４−８）。

【００２７】（１０）対象フィーチャの名称が、指定キ
ーワードを含むもしくは一意する場合、除去フィーチャ
対象とする（ＳＴ４−９）。

【００２８】前記検索の結果、該当するフィーチャを簡
略化フィーチャとして簡略化フィーチャデータベース１
１５に登録する。簡略モデル作成部１０７では、形状簡
略化の対象となる形状モデルのフィーチャデータ１１２
を読み込み、簡略化フィーチャデータベース１１５に登
録されている簡略化フィーチャと一致するフィーチャを
除去し、除去した後の簡略モデルを簡略モデルデータ１
１４として登録する。

【００２９】数値解析用メッシュ生成部１０８は、簡略
モデル１１５に数値解析用メッシュを生成しメッシュデ
ータ１１３として登録する。

【００３０】数値解析処理部１０９ではメッシュデータ
を基に数値解析を行い、その結果を解析結果データ１１
４として保存する。

【００３１】解析誤差登録部１１０では、形状モデル簡
略化後のモデルに対し数値解析を行い、得られた解析結
果データの識別子を形状簡略化プロセスデータに登録す
る。

【００３２】２本発明の形状簡略化システムによる簡
略モデル作成例次に本発明の形状簡略化システムによる
簡略モデルの作成例について示す。

【００３３】図５に示す形状モデルに対して、簡略モデ
ルを作成する場合について示す。

【００３４】ユーザがボタン５０１を選択すると、簡略
化フィーチャ検索パラメータ入力部１０４として図２に
示すような入力画面を表示する。ユーザは簡略するフィ
レットの寸法パラメータとしてフィレット半径を２０
１、面取りの寸法パラメータとして面取り寸法を２０
２、穴の面積パラメータとして穴輪郭の面積を２０３、
切欠きの体積パラメータとして切欠きの体積を２０４、
簡略するフィーチャの名称を２０５で指定する。ボタン
２０６を選択するとマウスポインタ２１０による簡略フ
ィーチャの指定、ボタン２０７を選択するとマウスポイ
ンタ２１０による非簡略フィーチャの指定もできる。ボ
タン２０８で簡略化フィーチャの指定を確定し、ボタン
２０９でキャンセルする。簡略化フィーチャの指定を確
定後、本システムは前記指定した手順を形状簡略化プロ
セスデータベース１０５に登録する。

【００３５】続いて図４に示す手順でフィーチャを検索
し、該当するフィーチャを簡略化フィーチャとして簡略
化フィーチャデータベース１１５に登録し、登録された
フィーチャを形状モデルから除去し、除去後の形状を簡
略モデル（図６）として登録する。その後、数値解析用
メッシュの作成を行い、メッシュデータ１１３を基に数
値解析を行い、解析結果データ１１６として登録する。
その後、本システムは、形状簡略化前の形状モデルの解
析結果と簡略モデルの解析結果の差を解析誤差として形
状簡略化プロセスデータベース１０５に登録する。

【００３６】前記一連の処理の後、図７に示すように形
状変更した際の簡略モデルを作成する場合、前記に示し
た方法で形状を簡略化することもできる。ところが、形
状変更前に施した作業が多く、ユーザの手間が増大す
る。そこで形状変更前の形状簡略化プロセスデータを用
いて、形状変更後の形状モデルに対しても自動的に簡略
モデルを作成できる。

【００３７】ユーザがボタン７０１を選択すると、シス
テムは対象形状モデルと同様の形状モデル識別子を有す
る形状簡略化プロセスデータを形状簡略化プロセスデー
タベース１０５から検索する。この場合、形状変更前の
形状簡略化プロセスデータが登録されているので、図８
のように形状変更前の形状８０１と簡略化形状の解析結
果８０２を表示する。ここで、同様の形状モデル識別子
を有する形状簡略化プロセスデータが複数ある場合は、
ボタン８０３及びボタン８０４を選択すると既登録の簡
略モデルとその解析結果を順次表示することができる。

【００３８】形状簡略化プロセスを確定する場合にはボ
タン８０５、キャンセルする場合には８０６を選択す
る。形状簡略化プロセス確定後、システムは形状モデル
に登録されている形状簡略化プロセスデータを適用し、
図４に示す手順でフィーチャを検索し、該当するフィー
チャを簡略化フィーチャとして簡略化フィーチャデータ
ベース１１５に登録し、登録されたフィーチャを形状モ
デルから除去し、除去後の形状を簡略モデル（図９）１
１４として登録する。その後、数値解析用メッシュの作
成を行い、メッシュデータを基に数値解析を行い、その
結果を解析結果データとして保存する。その後、本シス
テムは、簡略モデルの解析結果データの識別子を形状簡
略化プロセスデータベース１０５に登録する。

【００３９】

【発明の効果】本発明の手法は、形状モデルにおける解
析精度に影響しないフィーチャを簡略化することができ
る。また形状の形状変更があった場合にも、容易に簡略
モデルを作成することができる。これにより短時間で数
値解析のための形状簡略化ができ、メッシュ数の低減や
数値解析時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本形状モデル簡略化装置の全体構成図である。

【図２】形状簡略の指定画面である。

【図３】簡略化フィーチャのパラメータと簡略化形状の
１例を示す図である。

【図４】簡略化フィーチャ検索部のフローチャートであ
る。

【図５】簡略対象の形状モデルの１例を示す斜視図であ
る。

【図６】簡略モデルの１例を示す斜視図である。

【図７】形状変更後の形状モデルの１例を示す斜視図で
ある。

【図８】形状簡略化プロセスデータ選択画面の１例を示
す斜視図である。

【図９】形状変更後の簡略モデルの１例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１０１…入出力装置、１０１ａ…ディスプレイ、１０１
ｂ…キーボード、101c…マウス。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】数値解析の対象となる形状モデルを計算機
に入力し、前記形状モデルに数値解析用メッシュを作成
し、前記数値解析用メッシュを基に数値解析する方法に
おいて、形状モデルの一部を形状変更した際に、形状変
更前に設定した形状簡略化の手順データをデータベース
から読み込み、前記簡略化手順を変更後の形状モデルに
適用し、簡略モデルを作成することを特徴とする形状モ
デル簡略化方法。