数値解析システム
【課題】指定操作の手間を低減し、シミュレーションを手軽にする。
【解決手段】有限要素からなる解析モデルを用いて対象物の物理特性を解析する数値解析システム１００において、対象物から抽出された形状、テクスチャ、物理量の測定値などの物体情報ＤＺ，ＤＧ，Ｄ８に基づいて、より好ましい解析モデルの生成および演算パラメータの設定を行う機能１を設ける。
【解決手段】有限要素からなる解析モデルを用いて対象物の物理特性を解析する数値解析システム１００において、対象物から抽出された形状、テクスチャ、物理量の測定値などの物体情報ＤＺ，ＤＧ，Ｄ８に基づいて、より好ましい解析モデルの生成および演算パラメータの設定を行う機能１を設ける。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有限要素法または境界要素法による解析を行う数値解析システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】対象物の物理特性を評価するため、コンピュータを用いたシミュレーションが行われている。有限要素法または境界要素法によるシミュレーションでは、ＣＡＤまたは３次元デジタイザにより得られた形状モデルを微小な要素の集合に置き換えるメッシングを行う。そして、各要素に材料定数を与えることにより得られる解析モデルに対して、境界条件を設定して所定の方程式を解く。
【０００３】従来、ソフトウェアを主体として構成される解析システムにおいて、予め指定された条件（要素サイズ、節点間の分割数など）で形状モデルを分割する自動メッシング機能が実現されている。オペレータは、指定条件を変更することにより、細かいまたは粗いメッシングを指定したり、自動メッシングの結果を部分的に手動修正したりすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】メッシングでは、メッシュを細かくするほど精密な解析結果が得られる。反面、メッシュを細かくするほど計算の所要時間が長くなる。このことから、対象物のうちの重要部分は細かく、他の部分は粗いという“粗密のあるメッシング”が望ましい場合が多い。しかし、従来において粗密のあるメッシングを実現するには、オペレータが粗とすべき部分と密とすべき部分とを判断しなければならず指定に熟練が要するとともに、指定作業に時間と労力がかかるという問題があった。また、様々な材質の部品で構成される対象物に対する解析では、メッシュの各要素の材質を指定する物性値入力作業が面倒であり、指定を間違えてしまうおそれがあった。境界条件の指定にも熟練を要した。
【０００５】本発明は、指定操作の手間を低減し、シミュレーションを手軽にすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、実在する対象物またはモデラーにより仮想的に生成された対象物に対する解析に際して、対象物から抽出された物体情報に基づいて、メッシング、物性値の入力、および境界条件の設定の少なくとも１つを自動的に行う。物体情報には、形状、テクスチャ、および他の物理量（重量、温度分布など）が含まれる。例えば、形状に基づいて、凹凸や屈曲といった特徴を認識し、メッシュの粗密を設定する。必要に応じて小さな穴や突起を省略する。また、テクスチャに基づいて予め定められたマーキングの有無および種別を判定し、マークに応じてメッシング・材質の設定・境界条件の設定を行う。
【０００７】対象物が実在する場合には、３次元入力、外観撮影、または物理量測定で得られた物体情報を利用することができる。例えば、物性値として密度を演算式に代入しなければならない場合に、３次元形状データから体積を求め、重量測定の結果と合わせて密度を算出する。これにより、オペレータが材質と密度との対応表を見て密度を入力する操作を省略することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る数値解析システムの構成図である。数値解析システム１００は、メインユニット１、操作入力デバイス５、ディスプレイ６、３次元デジタイザ７、および測定器８から構成されるシミュレーションシステムであり、実在する対象物Ｑの特性評価に好適である。
【０００９】メインユニット１は、解析モデルの生成および解析結果の表示を担うプリホストプロセッサ１０、方程式を解く演算を担うソルバー２０、および演算に必要なデータ（物性値、境界条件、自動設定を支援するＣＡＥデータベース情報）を記憶するデータテーブル３０からなる。データテーブル３０には、ＣＡＥ（Computer Aided Enginneering ）で培われた判断の基準やアルゴリズムを含むデータが登録されている。メインユニット１の機能は、ソウトウェアとそのうちのプログラムの実行が可能なコンピュータとで実現される。プリホストプロセッサ１０は、対象物Ｑのテクスチャ情報（画像情報）に基づいて、マーキングの位置や種類を認識するマーク判別部１１を有する。ソルバー２０は、応力解析、振動解析、熱解析、流体解析などのシミュレーション種目のそれぞれに対応したモジュールからなる。モジュールの種類および数は、数値解析システム１００の用途に応じて選択される。プリホストプロセッサ１０およびソルバー２０は、適宜にデータテーブル３０を参照して必要なデータを取り込む。
【００１０】３次元デジタイザ７は、対象物Ｑから形状情報ＤＺを抽出する測定機能とともに、画像情報ＤＧを抽出する撮影機能を有している。形状の測定方法に限定はないが、測定と撮影とで光学部品を共通化できることから、光切断法やステレオ視法に代表される光学式測定法が測定方法として好ましい。
【００１１】測定器８は、シミュレーション項目に応じて所定の測定情報Ｄ８をメインユニット１に提供する。例えば、熱伝導のシミュレーションでは、測定器８として温度計が設けられ、物体表面の温度分布が物性量として測定される。そして、この温度分布に基づいて、温度変化の激しい熱源近傍を他より細かく分割するメッシングが自動的に行われる。
【００１２】なお、３次元デジタイザ７および測定器８とメインユニット１とのデータの受渡しは、有線（ＳＣＳＩ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４など）または無線（ＩｒＤＡなど）のデータ通信によって行ってもよいし、可搬性の記録メディア（スマートメディア、コンパクトフラッシュ（登録商標）カードなど）を介して行ってもよい。
【００１３】以上の構成の数値解析システム１００においては、表１に示す複数の種目のシミュレーションが可能である。シミュレーション動作は、どの種目についてもモデリング、メッシング、物性値設定、境界条件設定、計算、および計算結果出力（表示）の６つの処理に大別される。これら処理のうち、境界条件設定は、形状情報を取り込んで解析モデルの原型を生成する“モデリング”から方程式を解く“計算”までのどの段階で行ってもよい。
【００１４】
【表１】
【００１５】上述のメインユニット１は、シミュレーションに係るモデリング・メッシング・物性値設定・境界条件設定の各処理において、表２、表３、表４および表５にまとめて示すとおり、対象物から抽出した情報およびデータテーブル３０のデータを適用して対象物に適した設定を自動的に行う。例えば、表２のように応力解析に係るモデリングでは、応力の測定情報に基づいて応力集中部以外の形状を簡略化する。また、表３のように応力解析に係るメッシングでは、応力の測定情報に基づいて応力集中部を他より細かい要素に分割する。
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】図２は解析モデル生成の手順を示すフローチャートである。プリホストプロセッサ１０は、形状情報ＤＺ、画像情報ＤＧ、および測定情報Ｄ８を取り込むとともに、操作入力デバイス５からの指定入力情報を取り込んで解析種目を認識する（＃１〜＃３）。画像情報ＤＧに基づいて、形状情報ＤＺで表される対象物の一部に注目してマーキングの有無を調べる（＃４）。予めマークの色および形について取り決めがなされているので、一般的なマッチング手法によるマークの探索が可能である。
【００２１】マークがあれば、マークに応じた処理を行い（＃５、＃９）、ステップ＃４に戻って以前と異なる部位に注目してマーキングの有無を調べる（＃９、＃４）。マークがなければ、注目部位についてのメッシュ条件および物性値をデフォルト値とする（＃５〜＃７）。その後、対象物の全ての部分に対してメッシュ条件および物性値が定義されると、定義に従ってメッシングを行う（＃８）。
【００２２】図３はマークに応じた処理のフローチャートである。このルーチンでは、最初にマークの属性（色や反射率など）からマークの種類およびマーキングの適用範囲を認識する（＃９０）。
【００２３】物性値マーキングの場合には、測定情報Ｄ８およびデータベース情報を含む関連データを参照し、適切な物性値についての判断を行う（＃９１、＃９２）。そして、判断結果に従ってマーキング適用範囲を定義する（＃９３）。同様に、境界条件マーキングの場合およびメッシングマーキングの場合にも、所定の関連データを参照して境界条件またはメッシングについて判断し、判断結果に従ってマーキング適用範囲を定義する（＃９４〜＃９９）。他のマーキングの場合にはそのマーキングに応じた処理を行う（＃１００）。
【００２４】以下、自動設定の具体例を列挙する。図４は振動解析におけるメッシングの例を示す図である。同図（Ａ）（Ｂ）の対象物Ｑは切欠きを有し、（Ｃ）の対象物Ｑは穴を有する。（Ｄ）の対象物Ｑはネジ止め部分を有し、（Ｅ）の対象物Ｑは溶接部分を有する。（Ｆ）対象物Ｑは円筒状の突起を有する。これらの対象物Ｑに対する解析モデルＭＱの生成に際しては、切欠き・穴・ネジ止め部分・溶接部分・突起などの特異点の近傍を細かく分割するとともに、外形に応じて要素形状を選択するメッシングが行われる。
【００２５】図５は振動解析におけるマーキングによる境界条件設定の概念図である。図５の例において、対象物Ｑは板状部品と柱状部品とをネジ止めで結合した机である。３次元デジタイザ７から取り込んだ形状情報（形状モデル）ＤＺに解析に必要な境界条件を与えるにあたって、対象物Ｑを組立てる以前の部品の画像情報ＤＧを利用する。画像情報ＤＧから形状モデルのネジ止め位置を検知し、部品どうしをネジ止め用の境界条件で結合した解析モデルＭＱを定義する。例示では、マーキングの属性が一致する結合相手を選び、面を合わせて結合している。
【００２６】図６は振動解析における実測による物性値設定の概念図である。図６の例において、測定器８は加振質量計であり、測定情報Ｄ８は対象物Ｑの質量と加振周波数とを示す。メインユニット１は、３次元デジタイザ７から取り込んだ形状情報ＤＺに基づいて、対象物Ｑの体積を計算するとともに、振動を加えたときの注目点の位置変化量（振幅）を検出して伝達関数を求める（実験モーダル解析）。そして、加振質量計から取り込んだ質量と計算で求めた体積とから対象物Ｑの密度を算出し、伝達特性のシミュレーションを行って実際の剛性Ｋを計算する。実際の剛性Ｋは次式で表される。
Ｋ＝（Ａ／Ｂ）2 ×（Ｍ／Ｍ’）×Ｋ’Ａ ：実験モーダル解析の結果Ｂ ：シミュレーションの結果Ｍ ：測定情報により得られた実際の密度Ｍ’：シミュレーションに用いた仮想の密度Ｋ’：シミュレーションに用いた仮想の剛性図７は電磁場解析におけるメッシングの例を示す図である。
【００２７】図７（Ａ）における対象物Ｑはイグニッションプラグであり、図７（Ｂ）における対象物Ｑはモーターである。数値解析システム１００のユーザーは、これら対象物Ｑに対して、取り決めに従って所定属性のマークを付けておく。メインユニット１は、マーキングに基づいて放電ギャップ・磁石・コイルなどの電磁場変化の激しい箇所を判断するとともに、評価対象範囲を判断する。そして、評価対象範囲のみに対応しかつ粗密のあるメッシングを施した解析モデルＭＱを生成する。
【００２８】図８は電磁場解析におけるマーキングによる境界条件設定の説明図である。図８（Ａ）では、対象物Ｑ（イグニッションプラグ）における電極ギャップの近傍に、陽極と陰極とを区別するマーキングがなされている。図８（Ｂ）では、対象物Ｑ（モーター）における磁石に、Ｎ極とＳ極とを区別するマーキングがなされている。コイルについても電流の方向を示すマーキングを施すのが望ましい。
【００２９】図９は電磁場解析におけるマーキングによる物性値設定の説明図である。メインユニット１は、マークの属性（ここでは色）をキーとしてデータテーブル３０の材料データベースを検索し、マークに応じた材料を設定する。
【００３０】図１０は音場解析におけるメッシングの例を示す図である。図１０において対象物Ｑは、穴のあいた中空の箱の内部または外面近傍の媒質（通常は空気）である。箱の外側における音の伝播特性を評価するための境界要素法による解析では、箱の振動特性を内面の音の伝播特性と連成させることによって、箱内の音が箱を揺らして外に放出されるときの伝播特性を評価する場合がある。この場合には、箱の穴を形状情報またはマークによって認識し、穴を除いた部分をメッシングする。一方、箱の内部の音響モードを評価するための有限要素法による解析では、箱の内部から外部への波の漏れが無視できるような大きさの穴を考慮する必要がない。メインユニット１は、穴の大きさを判断し、無視できるような穴であれば、その穴を含むメッシングを行う。箱の外または内のどちらを評価するかは、ユーザーが指定する。メインユニット１は、指定に応じて解析法およびメッシング形態を選択する。
【００３１】図１１は音場解析におけるマーキングによる境界条件設定の説明図である。対象物Ｑは図１０の例と同様である。メインユニット１はユーザーによる指定に応じて解析法を選択し、境界要素法による解析では穴の周囲の節点に圧力差＝０の条件を設定し、有限要素法による解析では穴を構成する要素に圧力差＝０の条件を設定する。
【００３２】図１２は熱解析におけるマーキングによる物性値設定の説明図である。対象物Ｑは、樹脂からなる部品とアルミニウムからなる部品とで構成される。ユーザーは、対象物Ｑに材質を表すマークを付けておく。メインユニット１はマークから材質を認識し、材質に応じて粗密のあるメッシングを行う。樹脂と比べて熱伝導率の大きい金属からなる部分については粗いメッシングを行う。樹脂からなる部分については、温度変化が激しいと予想されるので、細かいメッシングを行う。
【００３３】図１３は熱解析における境界条件設定の例を示す図である。この例での対象物Ｑは加熱ローラーであり、測定器８は放射温度計である。メインユニット１は、放射温度計からの測定情報Ｄ８である温度分布を取り込み、温度分布を境界条件として加熱ローラーの内部温度を計算する。
【００３４】
【発明の効果】請求項１乃至請求項４の発明によれば、指定操作の手間を低減し、シミュレーションを手軽にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る数値解析システムの構成図である。
【図２】解析モデル生成の手順を示すフローチャートである。
【図３】マークに応じた処理のフローチャートである。
【図４】振動解析におけるメッシングの例を示す図である。
【図５】振動解析におけるマーキングによる境界条件設定の概念図である。
【図６】振動解析における実測による物性値設定の概念図である。
【図７】電磁場解析におけるメッシングの例を示す図である。
【図８】電磁場解析におけるマーキングによる境界条件設定の説明図である。
【図９】電磁場解析におけるマーキングによる物性値設定の説明図である。
【図１０】音場解析におけるメッシングの例を示す図である。
【図１１】音場解析におけるマーキングによる境界条件設定の説明図である。
【図１２】熱解析におけるマーキングによる物性値設定の説明図である。
【図１３】熱解析における境界条件設定の例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 数値解析システム
Ｑ 対象物
ＭＱ 解析モデル
ＤＺ 形状情報（物体情報）
ＤＧ 画像情報（テクスチャ情報、物体情報）
Ｄ８ 測定情報（物体情報）
３０ データテーブル（支援データテーブル）
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有限要素法または境界要素法による解析を行う数値解析システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】対象物の物理特性を評価するため、コンピュータを用いたシミュレーションが行われている。有限要素法または境界要素法によるシミュレーションでは、ＣＡＤまたは３次元デジタイザにより得られた形状モデルを微小な要素の集合に置き換えるメッシングを行う。そして、各要素に材料定数を与えることにより得られる解析モデルに対して、境界条件を設定して所定の方程式を解く。
【０００３】従来、ソフトウェアを主体として構成される解析システムにおいて、予め指定された条件（要素サイズ、節点間の分割数など）で形状モデルを分割する自動メッシング機能が実現されている。オペレータは、指定条件を変更することにより、細かいまたは粗いメッシングを指定したり、自動メッシングの結果を部分的に手動修正したりすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】メッシングでは、メッシュを細かくするほど精密な解析結果が得られる。反面、メッシュを細かくするほど計算の所要時間が長くなる。このことから、対象物のうちの重要部分は細かく、他の部分は粗いという“粗密のあるメッシング”が望ましい場合が多い。しかし、従来において粗密のあるメッシングを実現するには、オペレータが粗とすべき部分と密とすべき部分とを判断しなければならず指定に熟練が要するとともに、指定作業に時間と労力がかかるという問題があった。また、様々な材質の部品で構成される対象物に対する解析では、メッシュの各要素の材質を指定する物性値入力作業が面倒であり、指定を間違えてしまうおそれがあった。境界条件の指定にも熟練を要した。
【０００５】本発明は、指定操作の手間を低減し、シミュレーションを手軽にすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、実在する対象物またはモデラーにより仮想的に生成された対象物に対する解析に際して、対象物から抽出された物体情報に基づいて、メッシング、物性値の入力、および境界条件の設定の少なくとも１つを自動的に行う。物体情報には、形状、テクスチャ、および他の物理量（重量、温度分布など）が含まれる。例えば、形状に基づいて、凹凸や屈曲といった特徴を認識し、メッシュの粗密を設定する。必要に応じて小さな穴や突起を省略する。また、テクスチャに基づいて予め定められたマーキングの有無および種別を判定し、マークに応じてメッシング・材質の設定・境界条件の設定を行う。
【０００７】対象物が実在する場合には、３次元入力、外観撮影、または物理量測定で得られた物体情報を利用することができる。例えば、物性値として密度を演算式に代入しなければならない場合に、３次元形状データから体積を求め、重量測定の結果と合わせて密度を算出する。これにより、オペレータが材質と密度との対応表を見て密度を入力する操作を省略することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る数値解析システムの構成図である。数値解析システム１００は、メインユニット１、操作入力デバイス５、ディスプレイ６、３次元デジタイザ７、および測定器８から構成されるシミュレーションシステムであり、実在する対象物Ｑの特性評価に好適である。
【０００９】メインユニット１は、解析モデルの生成および解析結果の表示を担うプリホストプロセッサ１０、方程式を解く演算を担うソルバー２０、および演算に必要なデータ（物性値、境界条件、自動設定を支援するＣＡＥデータベース情報）を記憶するデータテーブル３０からなる。データテーブル３０には、ＣＡＥ（Computer Aided Enginneering ）で培われた判断の基準やアルゴリズムを含むデータが登録されている。メインユニット１の機能は、ソウトウェアとそのうちのプログラムの実行が可能なコンピュータとで実現される。プリホストプロセッサ１０は、対象物Ｑのテクスチャ情報（画像情報）に基づいて、マーキングの位置や種類を認識するマーク判別部１１を有する。ソルバー２０は、応力解析、振動解析、熱解析、流体解析などのシミュレーション種目のそれぞれに対応したモジュールからなる。モジュールの種類および数は、数値解析システム１００の用途に応じて選択される。プリホストプロセッサ１０およびソルバー２０は、適宜にデータテーブル３０を参照して必要なデータを取り込む。
【００１０】３次元デジタイザ７は、対象物Ｑから形状情報ＤＺを抽出する測定機能とともに、画像情報ＤＧを抽出する撮影機能を有している。形状の測定方法に限定はないが、測定と撮影とで光学部品を共通化できることから、光切断法やステレオ視法に代表される光学式測定法が測定方法として好ましい。
【００１１】測定器８は、シミュレーション項目に応じて所定の測定情報Ｄ８をメインユニット１に提供する。例えば、熱伝導のシミュレーションでは、測定器８として温度計が設けられ、物体表面の温度分布が物性量として測定される。そして、この温度分布に基づいて、温度変化の激しい熱源近傍を他より細かく分割するメッシングが自動的に行われる。
【００１２】なお、３次元デジタイザ７および測定器８とメインユニット１とのデータの受渡しは、有線（ＳＣＳＩ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４など）または無線（ＩｒＤＡなど）のデータ通信によって行ってもよいし、可搬性の記録メディア（スマートメディア、コンパクトフラッシュ（登録商標）カードなど）を介して行ってもよい。
【００１３】以上の構成の数値解析システム１００においては、表１に示す複数の種目のシミュレーションが可能である。シミュレーション動作は、どの種目についてもモデリング、メッシング、物性値設定、境界条件設定、計算、および計算結果出力（表示）の６つの処理に大別される。これら処理のうち、境界条件設定は、形状情報を取り込んで解析モデルの原型を生成する“モデリング”から方程式を解く“計算”までのどの段階で行ってもよい。
【００１４】
【表１】
【００１５】上述のメインユニット１は、シミュレーションに係るモデリング・メッシング・物性値設定・境界条件設定の各処理において、表２、表３、表４および表５にまとめて示すとおり、対象物から抽出した情報およびデータテーブル３０のデータを適用して対象物に適した設定を自動的に行う。例えば、表２のように応力解析に係るモデリングでは、応力の測定情報に基づいて応力集中部以外の形状を簡略化する。また、表３のように応力解析に係るメッシングでは、応力の測定情報に基づいて応力集中部を他より細かい要素に分割する。
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】図２は解析モデル生成の手順を示すフローチャートである。プリホストプロセッサ１０は、形状情報ＤＺ、画像情報ＤＧ、および測定情報Ｄ８を取り込むとともに、操作入力デバイス５からの指定入力情報を取り込んで解析種目を認識する（＃１〜＃３）。画像情報ＤＧに基づいて、形状情報ＤＺで表される対象物の一部に注目してマーキングの有無を調べる（＃４）。予めマークの色および形について取り決めがなされているので、一般的なマッチング手法によるマークの探索が可能である。
【００２１】マークがあれば、マークに応じた処理を行い（＃５、＃９）、ステップ＃４に戻って以前と異なる部位に注目してマーキングの有無を調べる（＃９、＃４）。マークがなければ、注目部位についてのメッシュ条件および物性値をデフォルト値とする（＃５〜＃７）。その後、対象物の全ての部分に対してメッシュ条件および物性値が定義されると、定義に従ってメッシングを行う（＃８）。
【００２２】図３はマークに応じた処理のフローチャートである。このルーチンでは、最初にマークの属性（色や反射率など）からマークの種類およびマーキングの適用範囲を認識する（＃９０）。
【００２３】物性値マーキングの場合には、測定情報Ｄ８およびデータベース情報を含む関連データを参照し、適切な物性値についての判断を行う（＃９１、＃９２）。そして、判断結果に従ってマーキング適用範囲を定義する（＃９３）。同様に、境界条件マーキングの場合およびメッシングマーキングの場合にも、所定の関連データを参照して境界条件またはメッシングについて判断し、判断結果に従ってマーキング適用範囲を定義する（＃９４〜＃９９）。他のマーキングの場合にはそのマーキングに応じた処理を行う（＃１００）。
【００２４】以下、自動設定の具体例を列挙する。図４は振動解析におけるメッシングの例を示す図である。同図（Ａ）（Ｂ）の対象物Ｑは切欠きを有し、（Ｃ）の対象物Ｑは穴を有する。（Ｄ）の対象物Ｑはネジ止め部分を有し、（Ｅ）の対象物Ｑは溶接部分を有する。（Ｆ）対象物Ｑは円筒状の突起を有する。これらの対象物Ｑに対する解析モデルＭＱの生成に際しては、切欠き・穴・ネジ止め部分・溶接部分・突起などの特異点の近傍を細かく分割するとともに、外形に応じて要素形状を選択するメッシングが行われる。
【００２５】図５は振動解析におけるマーキングによる境界条件設定の概念図である。図５の例において、対象物Ｑは板状部品と柱状部品とをネジ止めで結合した机である。３次元デジタイザ７から取り込んだ形状情報（形状モデル）ＤＺに解析に必要な境界条件を与えるにあたって、対象物Ｑを組立てる以前の部品の画像情報ＤＧを利用する。画像情報ＤＧから形状モデルのネジ止め位置を検知し、部品どうしをネジ止め用の境界条件で結合した解析モデルＭＱを定義する。例示では、マーキングの属性が一致する結合相手を選び、面を合わせて結合している。
【００２６】図６は振動解析における実測による物性値設定の概念図である。図６の例において、測定器８は加振質量計であり、測定情報Ｄ８は対象物Ｑの質量と加振周波数とを示す。メインユニット１は、３次元デジタイザ７から取り込んだ形状情報ＤＺに基づいて、対象物Ｑの体積を計算するとともに、振動を加えたときの注目点の位置変化量（振幅）を検出して伝達関数を求める（実験モーダル解析）。そして、加振質量計から取り込んだ質量と計算で求めた体積とから対象物Ｑの密度を算出し、伝達特性のシミュレーションを行って実際の剛性Ｋを計算する。実際の剛性Ｋは次式で表される。
Ｋ＝（Ａ／Ｂ）2 ×（Ｍ／Ｍ’）×Ｋ’Ａ ：実験モーダル解析の結果Ｂ ：シミュレーションの結果Ｍ ：測定情報により得られた実際の密度Ｍ’：シミュレーションに用いた仮想の密度Ｋ’：シミュレーションに用いた仮想の剛性図７は電磁場解析におけるメッシングの例を示す図である。
【００２７】図７（Ａ）における対象物Ｑはイグニッションプラグであり、図７（Ｂ）における対象物Ｑはモーターである。数値解析システム１００のユーザーは、これら対象物Ｑに対して、取り決めに従って所定属性のマークを付けておく。メインユニット１は、マーキングに基づいて放電ギャップ・磁石・コイルなどの電磁場変化の激しい箇所を判断するとともに、評価対象範囲を判断する。そして、評価対象範囲のみに対応しかつ粗密のあるメッシングを施した解析モデルＭＱを生成する。
【００２８】図８は電磁場解析におけるマーキングによる境界条件設定の説明図である。図８（Ａ）では、対象物Ｑ（イグニッションプラグ）における電極ギャップの近傍に、陽極と陰極とを区別するマーキングがなされている。図８（Ｂ）では、対象物Ｑ（モーター）における磁石に、Ｎ極とＳ極とを区別するマーキングがなされている。コイルについても電流の方向を示すマーキングを施すのが望ましい。
【００２９】図９は電磁場解析におけるマーキングによる物性値設定の説明図である。メインユニット１は、マークの属性（ここでは色）をキーとしてデータテーブル３０の材料データベースを検索し、マークに応じた材料を設定する。
【００３０】図１０は音場解析におけるメッシングの例を示す図である。図１０において対象物Ｑは、穴のあいた中空の箱の内部または外面近傍の媒質（通常は空気）である。箱の外側における音の伝播特性を評価するための境界要素法による解析では、箱の振動特性を内面の音の伝播特性と連成させることによって、箱内の音が箱を揺らして外に放出されるときの伝播特性を評価する場合がある。この場合には、箱の穴を形状情報またはマークによって認識し、穴を除いた部分をメッシングする。一方、箱の内部の音響モードを評価するための有限要素法による解析では、箱の内部から外部への波の漏れが無視できるような大きさの穴を考慮する必要がない。メインユニット１は、穴の大きさを判断し、無視できるような穴であれば、その穴を含むメッシングを行う。箱の外または内のどちらを評価するかは、ユーザーが指定する。メインユニット１は、指定に応じて解析法およびメッシング形態を選択する。
【００３１】図１１は音場解析におけるマーキングによる境界条件設定の説明図である。対象物Ｑは図１０の例と同様である。メインユニット１はユーザーによる指定に応じて解析法を選択し、境界要素法による解析では穴の周囲の節点に圧力差＝０の条件を設定し、有限要素法による解析では穴を構成する要素に圧力差＝０の条件を設定する。
【００３２】図１２は熱解析におけるマーキングによる物性値設定の説明図である。対象物Ｑは、樹脂からなる部品とアルミニウムからなる部品とで構成される。ユーザーは、対象物Ｑに材質を表すマークを付けておく。メインユニット１はマークから材質を認識し、材質に応じて粗密のあるメッシングを行う。樹脂と比べて熱伝導率の大きい金属からなる部分については粗いメッシングを行う。樹脂からなる部分については、温度変化が激しいと予想されるので、細かいメッシングを行う。
【００３３】図１３は熱解析における境界条件設定の例を示す図である。この例での対象物Ｑは加熱ローラーであり、測定器８は放射温度計である。メインユニット１は、放射温度計からの測定情報Ｄ８である温度分布を取り込み、温度分布を境界条件として加熱ローラーの内部温度を計算する。
【００３４】
【発明の効果】請求項１乃至請求項４の発明によれば、指定操作の手間を低減し、シミュレーションを手軽にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る数値解析システムの構成図である。
【図２】解析モデル生成の手順を示すフローチャートである。
【図３】マークに応じた処理のフローチャートである。
【図４】振動解析におけるメッシングの例を示す図である。
【図５】振動解析におけるマーキングによる境界条件設定の概念図である。
【図６】振動解析における実測による物性値設定の概念図である。
【図７】電磁場解析におけるメッシングの例を示す図である。
【図８】電磁場解析におけるマーキングによる境界条件設定の説明図である。
【図９】電磁場解析におけるマーキングによる物性値設定の説明図である。
【図１０】音場解析におけるメッシングの例を示す図である。
【図１１】音場解析におけるマーキングによる境界条件設定の説明図である。
【図１２】熱解析におけるマーキングによる物性値設定の説明図である。
【図１３】熱解析における境界条件設定の例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 数値解析システム
Ｑ 対象物
ＭＱ 解析モデル
ＤＺ 形状情報（物体情報）
ＤＧ 画像情報（テクスチャ情報、物体情報）
Ｄ８ 測定情報（物体情報）
３０ データテーブル（支援データテーブル）
【特許請求の範囲】
【請求項１】有限要素からなる解析モデルを用いて対象物の物理的な特性を解析する数値解析システムであって、対象物から抽出された物体情報に基づいて、解析モデルの生成および演算パラメータの設定を行うことを特徴とする数値解析システム。
【請求項２】対象物の形状情報に基づいて形状判断を行い、その結果に応じて前記解析モデルを生成するためのメッシングおよび境界条件設定の少なくとも一方を行う請求項１記載の数値解析システム。
【請求項３】測定により対象物から抽出された物理量情報に基づいて、解析に係わる物性値を算出して演算パラメータの設定を行う請求項１記載の数値解析システム。
【請求項４】対象物のテクスチャ情報に基づいてマーキング判別を行い、その結果に応じて支援データテーブルを参照して演算パラメータの設定を行う請求項１記載の数値解析システム。
【請求項１】有限要素からなる解析モデルを用いて対象物の物理的な特性を解析する数値解析システムであって、対象物から抽出された物体情報に基づいて、解析モデルの生成および演算パラメータの設定を行うことを特徴とする数値解析システム。
【請求項２】対象物の形状情報に基づいて形状判断を行い、その結果に応じて前記解析モデルを生成するためのメッシングおよび境界条件設定の少なくとも一方を行う請求項１記載の数値解析システム。
【請求項３】測定により対象物から抽出された物理量情報に基づいて、解析に係わる物性値を算出して演算パラメータの設定を行う請求項１記載の数値解析システム。
【請求項４】対象物のテクスチャ情報に基づいてマーキング判別を行い、その結果に応じて支援データテーブルを参照して演算パラメータの設定を行う請求項１記載の数値解析システム。
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図８】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１０】
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図８】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１０】
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００２−１０８９５２（Ｐ２００２−１０８９５２Ａ）
【公開日】平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−２９８２３４（Ｐ２０００−２９８２３４）
【出願日】平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【出願人】（０００００６０７９）ミノルタ株式会社 (155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【出願人】（０００００６０７９）ミノルタ株式会社 (155)
【Ｆターム（参考）】
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