JP4599723B2

JP4599723B2 - Numerical analysis method, program for implementing the method, and recording medium recording the same

Info

Publication number: JP4599723B2
Application number: JP2001035024A
Authority: JP
Inventors: 敦史川本; 隆之青山; 瑞穂稲垣; 信行森
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-02-13
Also published as: JP2002236708A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の実際形状を近似的に表現する形状モデルを用いた数値解析に関し、特に、その数値解析の高効率化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
対象物の運動等の特性をコンピュータにより数値解析することが既に行われている。この数値解析の一種に、その対象物の実際形状を近似的に表現する形状モデルを利用するものが既に存在する。数値解析の一例は、有限要素法を用いるものであり、この場合、形状モデルは、有限要素モデルまたはＦＥモデルと称される。
【０００３】
形状モデルを用いた数値解析を行うためには、一般に、コンピュータにより、予め定められた規則に従い、対象物に複数の節点を自動的に付与するとともにその付与された複数の節点を選択して自動的に結ぶことにより、対象物を複数のメッシュに自動的に分割する。
【０００４】
この自動メッシュ分割は、一般に、画一的な分割規則に従って行われ、対象物に固有の幾何学的特徴を個別に十分に考慮しては行われない。そのため、実際に分割された複数のメッシュにより表現される形状モデルが、対象物の実際形状を十分に精度よく表現しない場合がある。
【０００５】
対象物の一例は、回転軸線まわりに回転する回転体を有する機械システムである。機械システムの一例は、自動車用のエンジン（内燃機関）であり、それの回転体の一例は、クランク軸である。この場合、形状モデルの回転軸線が、その形状モデルのうちの複数の節点であって回転軸線に関連するものの座標値に基づいて決定される。
【０００６】
しかし、上記機械システムに対する自動メッシュ分割の誤差に起因し、形状モデルの回転軸線を定義する複数の節点の各座標値に誤差が生じ、その結果、形状モデルの回転軸線が、本来、真直ぐであるはずであるにもかかわらず、十分には真直ぐにならない場合がある。
【０００７】
この場合、従来においては、数値解析に先立ち、形状モデルの回転軸線を定義する複数の節点の適否を個々に、各座標値（数値）を見ながら作業者が確認し、必要に応じて作業者が各座標値（数値）を手動で修正していた。
【０００８】
対象物の中には、単一の構成単位から構成されるものも存在するが、複数の個別対象物が機構的に複合して構成された複合対象物も存在する。複合対象物の一例は、前記機械システムである。
【０００９】
そして、このような複合対象物を数値解析する方法の一従来例は、（ａ）各個別対象物の実際形状を近似的に表現する形状モデルを用いることにより、各個別対象物を個別に解析する個別解析を行う個別解析工程と、（ｂ）その個別解析工程の実行によって複数の個別対象物について取得された複数の個別解析結果と、複合対象物の全体の機構を近似的に表現する機構モデルとを用いることにより、その複合対象物を全体的に解析する全体解析を行う全体解析工程とを含み、かつ、個別解析工程が、その形状モデルと機構モデルとが数値解析上、互いに整合するか否かにかかわらず、個別解析を実行するように構成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、回転軸線を有する対象物に対する自動メッシュ分割により形状モデル上に生成された複数の節点であって回転軸線を定義するものの各座標値に誤差が存在する場合には、従来においては、数値解析に先立ち、それら複数の節点の適否を個々に、各座標値（数値）を見ながら作業者が確認し、必要に応じて作業者が各座標値（数値）を手動で修正していた。この修正作業は、多くの手間と時間がかかるものであった。そのため、従来においては、数値解析の高効率化を図ることが困難であった。
【００１１】
また、前述のように、複合対象物を数値解析する方法の一従来例においては、個別解析が先に、全体解析が後に行われ、かつ、その個別解析が、形状モデルと機構モデルとが数値解析上、互いに整合するか否かにかかわらず、行われていた。
【００１２】
そのため、この従来例では、形状モデルと機構モデルとが数値解析上、整合しなかったことが原因で個別解析の結果が異常であっために全体解析を正常に行い得ないことがその全体解析の実行後に判明すると、個別解析に用いた形状モデルを修正し、その後、その修正された形状モデルを用いて再度、個別解析を行わなければならなかった。
【００１３】
その結果、この従来例では、正常な全体解析が行われるまでに、多くの手間と時間を費やすことを避け得なかった。
【００１４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
それらの事情を背景として、本発明は、対象物の実際形状を近似的に表現する形状モデルを用いて行われる数値解析を高効率化することを課題としてなされたものである。
その課題を解決するために、本発明の第１側面によれば、回転軸線まわりに回転させられる回転体を含む対象物の実際形状を近似的に表現する形状モデルを用いることにより、その対象物を数値解析する方法であって、
コンピュータにより、予め定められた規則に従い、前記対象物に複数の節点を自動的に付与するとともにその付与された複数の節点を選択して自動的に結ぶことにより、前記対象物を複数のメッシュに自動的に分割する自動分割工程と、
その自動分割後、前記数値解析に先立ち、それら複数のメッシュにより表現される前記回転体の回転軸線の幾何学的誤差が許容範囲を超えた場合に、理想的な回転軸線と、その理想的な回転軸線を定義すべき複数の節点とを前記ユーザが前記コンピュータの画面上で指定することに応答して、そのコンピュータにより、それら複数の節点の各座標値を、幾何学的誤差が許容範囲を超えない回転軸線を定義することとなるように、自動的に修正する修正工程と、
その自動修正後、コンピュータにより、前記形状モデルを用いることによって前記対象物を数値解析する解析工程と
を含み、
前記対象物は、複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられて構成された複合対象物であり、それら複数の個別対象物の１つが、前記回転体であり、別の個別対象物が、その回転体を前記回転軸線まわりに回転可能に支持する支持部材であり、
前記解析工程は、前記コンピュータにより、前記複数の個別対象物にそれぞれ対応する複数の前記形状モデルと、それら複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられる状態を機構的に表現する機構モデルとを用いることによって前記複合対象物を数値解析する工程を含み、
当該数値解析方法は、さらに、
前記複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に関する誤差を除去することが前記数値解析の適正化に必要である場合に、前記機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して前記誤差を除去して前記数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する機構モデル修正工程を含む数値解析方法が提供される。
また、本発明の第２側面によれば、回転軸線まわりに回転させられる回転体を含む対象物の実際形状を近似的に表現する形状モデルを用いることにより、その対象物を数値解析する方法であって、
コンピュータにより、予め定められた規則に従い、前記対象物に複数の節点を自動的に付与するとともにその付与された複数の節点を選択して自動的に結ぶことにより、前記対象物を複数のメッシュに自動的に分割する自動分割工程と、
その自動分割後、前記数値解析に先立ち、それら複数のメッシュにより表現される前記回転体の回転軸線の幾何学的誤差が許容範囲を超えた場合に、理想的な回転軸線と、その理想的な回転軸線を定義すべき複数の節点とを前記ユーザが前記コンピュータの画面上で指定することに応答して、そのコンピュータにより、それら複数の節点の各座標値を、幾何学的誤差が許容範囲を超えない回転軸線を定義することとなるように、自動的に修正する修正工程と、
その自動修正後、コンピュータにより、前記形状モデルを用いることによって前記対象物を数値解析する解析工程と
を含み、
前記対象物は、複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられて構成された複合対象物であり、それら複数の個別対象物の１つが、前記回転体であり、別の個別対象物が、その回転体を前記回転軸線まわりに回転可能に支持する支持部材であり、
前記解析工程は、前記コンピュータにより、前記複数の個別対象物にそれぞれ対応する複数の前記形状モデルと、それら複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられる状態を機構的に表現する機構モデルとを用いることによって前記複合対象物を数値解析する工程を含み、
当該数値解析方法は、さらに、
前記複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に誤差を付与することが前記数値解析の適正化に必要である場合に、前記機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して前記誤差を付与して前記数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する機構モデル修正工程を含む数値解析方法が提供される。
さらに、本発明の第３側面によれば、複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられて構成された複合対象物をコンピュータによって数値解析する方法であって、
前記複数の個別対象物の各実際形状を近似的に表現する複数の形状モデルを個別に用いることにより、各個別対象物を個別に解析する個別解析を行う個別解析工程と、
その個別解析により前記複数の個別対象物について取得された複数の個別解析の解析結果と、それら複数の個別対象物が互いに連携させられる機構を近似的に表現する機構モデルとを用いることにより、前記複合対象物を全体的に解析する全体解析を行う全体解析工程と、
それら個別解析と全体解析との実行に先立ち、前記複数の形状モデルと前記機構モデルとが数値解析上、互いに整合しないか否かを判断し、整合しない場合には、それら複数の形状モデルを修正する形状モデル修正工程と、
前記全体解析に先立ち、本来であれば前記複数の形状モデルの修正により実現すべき前記全体解析の解析結果を前記機構モデルの修正により実現するためにその機構モデルを修正する機構モデル修正工程と
を含む数値解析方法が提供される。
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴のいくつかおよびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
【００１５】
（１）回転軸線まわりに回転させられる回転体を含む対象物の実際形状を近似的に表現する形状モデルを用いることにより、その対象物を数値解析する方法であって、
コンピュータにより、予め定められた規則に従い、前記対象物に複数の節点を自動的に付与するとともにその付与された複数の節点を選択して自動的に結ぶことにより、前記対象物を複数のメッシュに自動的に分割する自動分割工程と、
その自動分割後、前記数値解析に先立ち、それら複数のメッシュにより表現される前記回転体の回転軸線の幾何学的誤差が許容範囲を超えた場合に、理想的な回転軸線と、その理想的な回転軸線を定義すべき複数の節点とを前記ユーザが前記コンピュータの画面上で指定することに応答して、そのコンピュータにより、それら複数の節点の各座標値を、幾何学的誤差が許容範囲を超えない回転軸線を定義することとなるように、自動的に修正する修正工程と、
その自動修正後、コンピュータにより、前記形状モデルを用いることによって前記対象物を数値解析する解析工程と
を含む数値解析方法［請求項１］。
この方法によれば、対象物が自動的に分割された複数のメッシュにより表現される回転体の回転軸線の幾何学的誤差が許容範囲を超えた場合には、複数の節点のうち回転軸線を定義するものの各座標値そのものを直接にコンピュータのユーザが手動で修正することに完全にまたは部分的に代えて、理想的な回転軸線と、その理想的な回転軸線を定義すべき複数の節点とをユーザがコンピュータの画面上で指定することに応答して、そのコンピュータにより、それら複数の節点の各座標値を、幾何学的誤差が許容範囲を超えない回転軸線を定義することとなるように、自動的に修正し得る。
したがって、この方法によれば、回転軸線の修正を、その回転軸線を定義する複数の節点の各座標値そのものを直接にコンピュータのユーザが手動で修正する従来に比較し、少ない手間と時間で行うことが可能となり、その結果、数値解析全体の効率を容易に向上させ得る。
本項において「幾何学的誤差」は、例えば、真直度を含むように解釈したり、空間上の位置に関する誤差を含むように解釈することが可能である。
（２）前記数値解析が、有限要素法を用いるものであり、前記形状モデルが、有限要素モデルである（１）項に記載の数値解析方法。
（３）前記対象物が、複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられて構成された複合対象物であり、それら複数の個別対象物の１つが、前記回転体であり、別の個別対象物が、その回転体を前記回転軸線まわりに回転可能に支持する支持部材である（１）または（２）項に記載の数値解析方法［請求項２］。
この方法においては、共に個別対象物である回転体と支持部材とが、本来、同じ回転軸線を互いに共有する。しかし、各個別対象物ごとに自動メッシュ分割が行われるため、その直後にあっては、複数のメッシュにより表現される回転軸線が、回転体と支持部材とで、十分には高い精度で互いに一致しない可能性が高い。
これに対して、この方法によれば、前記修正工程の存在により、複数のメッシュにより表現される回転軸線を、回転体と支持部材とで、十分に高い精度で互いに一致させることを容易に行い得る。
したがって、この方法によれば、回転軸線を共有する複数の個別対象物を含む複合対象物の数値解析を、自動メッシュ分割の誤差が良好に除去された状態で、精度よく行い得る。
（４）前記複合対象物が、シリンダブロックの軸受にクランク軸がそれの回転軸線まわりに回転可能に支持された自動車用のエンジンであり、前記回転体が、前記クランク軸であり、前記別の個別対象物が、前記シリンダブロックである（３）項に記載の数値解析方法。
（５）前記解析工程が、前記コンピュータにより、前記複数の個別対象物にそれぞれ対応する複数の前記形状モデルと、それら複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられる状態を機構的に表現する機構モデルとを用いることによって前記複合対象物を数値解析する工程を含む（３）または（４）項に記載の数値解析方法［請求項３］。
この方法によれば、複合対象物の数値解析を、個別対象物ごとの形状モデルと、形状モデル相互の機構的な連携（力学的関係）を記述する機構モデルとの組合せにより、行い得る。
（６）さらに、前記複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に関する誤差を除去することが前記数値解析の適正化に必要である場合に、前記機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して前記誤差を除去して前記数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する機構モデル修正工程を含む（５）項に記載の数値解析方法［請求項４］。
前述の自動メッシュ分割の誤差などが原因となり、複合対象物を表現する複数の形状モデルに形状誤差が生じると、この形状誤差が、複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に関する誤差を生じさせる原因となり得る。その相対位置に関する誤差が生じると、機構モデルは、それら形状モデル相互の機構的な連携を正常に表現することが不可能となり得る。
その相対位置に関する誤差は、それを生じさせた直接の原因である複数の形状モデルを修正することによって除去することは可能である。しかし、形状モデルの修正には一般に、多くの手間と時間がかかってしまう。一方、その相対位置に関する誤差は、機構モデルを修正することによっても修正可能である。形状モデルの誤差が最終的な数値解析結果に現れないように機構モデルによりその形状モデルの誤差を吸収することが可能なのである。
それらの知見に基づき、本項に係る方法によれば、複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に関する誤差を除去することが数値解析の適正化に必要である場合に、それら複数の形状モデルを修正することに完全にまたは部分的に代えて、機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して誤差を除去して数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正し得る。
したがって、この方法によれば、形状モデルの誤差に起因した数値解析精度の低下を、形状モデルの修正より容易であることが一般的である機構モデルの修正により、抑制し得る。
本項に記載の特徴的技術は、前記（１）項に記載の特徴的技術から独立して採用することが可能である。回転軸線まわりに回転させられる回転体を有しない複合対象物の数値解析において採用したり、回転軸線まわりに回転させられる回転体を有する複合対象物の数値解析であって回転軸線の修正を必要としないものにおいて採用することが可能なのである。
（７）さらに、前記複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に誤差を付与することが前記数値解析の適正化に必要である場合に、前記機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して前記誤差を付与して前記数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する機構モデル修正工程を含む（５）または（６）項に記載の数値解析方法［請求項５］。
ある対象物の数値解析に際して用いられるモデルは、一般に、その対象物の理想的な形状を忠実に反映するように作成される。しかし、その対象物が工業製品であるなどの理由により、製造誤差を避け得ないものである場合がある。この場合には、対象物の理想的な形状のみならず、それに対して予想される製造誤差をも反映するようにモデルを作成することが、数値解析によって対象物の実際の特性を精度よくシミュレートするために有効である。
一方、モデルとして前述の形状モデルと機構モデルとの組合せを利用する場合には、製造誤差を考慮せずに形状モデルを作成した後、その製造誤差が反映されるように形状モデルを修正することが可能である。
しかし、形状モデルの修正には一般に、多くの手間と時間がかかってしまう。
一方、形状モデルの製造誤差が、複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に関する誤差として現れるものである場合には、その相対位置に関する誤差は、機構モデルを修正することにより、それら形状モデルに付与することが可能である。形状モデルの製造誤差が最終的な数値解析結果に現れるように機構モデルによりその形状モデルをみかけ上修正することが可能なのである。
それらの知見に基づき、本項に係る方法によれば、複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に誤差を付与することが数値解析の適正化に必要である場合に、それら複数の形状モデルを修正することに完全にまたは部分的に代えて、機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して誤差を付与して数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正し得る。
したがって、この方法によれば、対象物に実際に現れる誤差を考慮して数値解析結果の再現性を向上させることを、形状モデルの修正より容易であることが一般的である機構モデルの修正により、行い得る。
本項に記載の特徴的技術も、前記（７）項に記載の特徴的技術と同様に、前記（１）項に記載の特徴的技術から独立して採用することが可能である。
（８）複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられて構成された複合対象物をコンピュータによって数値解析する方法であって、
前記複数の個別対象物の各実際形状を近似的に表現する複数の形状モデルを個別に用いることにより、各個別対象物を個別に解析する個別解析を行う個別解析工程と、
その個別解析により前記複数の個別対象物について取得された複数の個別解析の解析結果と、それら複数の個別対象物が互いに連携させられる機構を近似的に表現する機構モデルとを用いることにより、前記複合対象物を全体的に解析する全体解析を行う全体解析工程と、
それら個別解析と全体解析との実行に先立ち、前記複数の形状モデルと前記機構モデルとが数値解析上、互いに整合しないか否かを判断し、整合しない場合には、それら複数の形状モデルを修正する形状モデル修正工程と、
前記全体解析に先立ち、本来であれば前記複数の形状モデルの修正により実現すべき前記全体解析の解析結果を前記機構モデルの修正により実現するためにその機構モデルを修正する機構モデル修正工程と
を含む数値解析方法［請求項６］。
この方法においては、個別解析と全体解析との実行に先立ち、形状モデルと機構モデルとが数値解析上、互いに整合しないか否かを判断し、整合しない場合には、形状モデルを修正する。
したがって、この方法によれば、個別解析に先立ち、形状モデルの修正の要否を判断可能となり、形状モデルの修正が必要であった場合にそれにもかかわらず個別解析が無駄に行われてしまうことを回避し得る。
その結果、この方法によれば、複合対象物についての数値解析の効率を全体として容易に向上させ得る。
さらに、この方法においては、全体解析に先立ち、本来であれば形状モデルの修正により実現すべき全体解析の解析結果を機構モデルの修正により実現するためにその機構モデルを修正する。
したがって、この方法によれば、形状モデルの修正より一般的に容易である機構モデルの修正により、形状モデルを修正した場合におけると同等の数値解析を実現し得、このことによっても、複合対象物についての数値解析の効率を全体として容易に向上させ得る。
（９）前記機構モデル修正工程が、前記複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に関する誤差を除去することが前記数値解析の適正化に必要である場合に、前記機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して前記誤差を除去して前記数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する工程を含む（８）項に記載の数値解析方法。
この方法によれば、前記（６）項に係る方法と基本的に同じ原理に従い、同様の作用効果が実現され得る。
（１０）前記機構モデル修正工程が、前記複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に誤差を付与することが前記数値解析の適正化に必要である場合に、前記機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して前記誤差を付与して前記数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する工程を含む（８）または（９）項に記載の数値解析方法。
この方法によれば、前記（７）項に係る方法と基本的に同じ原理に従い、同様の作用効果が実現され得る。
（１１）前記数値解析が、有限要素法を用いるものであり、前記形状モデルが、有限要素モデルである（８）ないし（１０）項のいずれかに記載の数値解析方法。
（１２）前記複合対象物が、シリンダブロックの軸受にクランク軸がそれの回転軸線まわりに回転可能に支持された自動車用のエンジンであり、前記複数の個別対象物の１つが、前記クランク軸であり、別の個別対象物が、前記シリンダブロックである（８）ないし（１１）項のいずれかに記載の数値解析方法。
（１３）コンピュータにより、機構的に互いに連携させられる複数の個別対象物の各実際形状を近似的に表現する複数の形状モデルと、それら複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられる状態を機構的に表現する機構モデルとを用いることにより、それら複数の個別対象物が複合されて構成された複合対象物を数値解析する方法であって、
前記複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に関する誤差を除去することが前記数値解析の適正化に必要である場合に、前記機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して前記誤差を除去して前記数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する機構モデル修正工程を含む数値解析方法。
（１４）コンピュータにより、機構的に互いに連携させられる複数の個別対象物の各実際形状を近似的に表現する複数の形状モデルと、それら複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられる状態を機構的に表現する機構モデルとを用いることにより、それら複数の個別対象物が複合されて構成された複合対象物を数値解析する方法であって、
前記複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に誤差を付与することが前記数値解析の適正化に必要である場合に、前記機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して前記誤差を付与して前記数値解析を行うことを想定した場合にその数値解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する機構モデル修正工程を含む数値解析方法。
（１５）（１）ないし（１４）項のいずれかに記載の数値解析方法を実施するためにコンピュータにより実行されるプログラム［請求項７］。
このプログラムがコンピュータにより実行されれば、前記（１）ないし（１４）項のいずれかに係る方法と同様な作用効果を実現し得る。
本項に係るプログラムは、それの機能を果たすためにコンピュータにより実行される指令の組合せのみならず、各指令により処理されるファイルやデータをも含むように解釈することが可能である。
（１６）（１５）項に記載のプログラムをコンピュータ読取り可能に記録した記録媒体［請求項８］。
この記録媒体に記録されたプログラムがコンピュータにより実行されれば、前記（１）ないし（１４）項のいずれかに係る方法と同様な作用効果を実現し得る。
本項における「記録媒体」は種々の形式を採用可能であり、例えば、フロッピーディスク等の磁気記録媒体、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の光記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、ＲＯＭ等のアンリムーバブル・ストレージ等の少なくとも１つを採用可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１には、本実施形態である数値解析方法を実施するために使用されるコンピュータ１０のハードウエア構成が示されている。
【００１８】
このコンピュータ１０の用途の一例は、自動車用のエンジンなど、回転軸線まわりに回転させられる回転体を有する機械システムの特性の時刻歴応答を、有限要素モデルを用い、かつ、本出願人の特開２０００−３０５９２２号公報に記載のアルゴリズムに従って解析することである。
【００１９】
この数値解析方法は、単一の対象物から構成された単一体を数値解析することも可能であるが、本実施形態においては、複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられて構成された複合対象物（複合体）を数値解析する場合を説明する。
その複合対象物の一例は、上記エンジンである。
【００２０】
エンジンにおいては、よく知られているように、シリンダブロックに形成されたボアにピストンが往復運動可能に嵌合され、そのピストンに連接棒を介してクランク軸が連結されている。これにより、ピストンの往復運動がクランク軸の回転運動に変換される。クランク軸は、それの回転軸線まわりに回転可能に、シリンダブロックの軸受に支持されている。すなわち、このエンジンにおいては、クランク軸が回転体として１つの個別対象物を構成し、シリンダブロックとピストンと連接棒とがそれぞれ、別の個別対象物を構成しているのである。
【００２１】
コンピュータ１０は、図１に示すように、コンピュータ部１２に入力装置１４と出力装置１６が接続されて構成されている。入力装置１４は、ポインティングデバイスとしてのマウス２０と、キーボード２２とを含むように構成され、一方、出力装置１６は、文字または図像を画面上に表示するディスプレイ２４を含むように構成されている。コンピュータ部１２には、随時、外部記録装置２８が接続されて使用される。
【００２２】
図２に示すように、コンピュータ部１２は、よく知られているように、プロセシング・ユニット（以下、「ＰＵ」と略称する）４０とメモリ４２とがバス４４により互いに接続されて構成される。メモリ４２は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，磁気ディスク，光ディスク等の記録媒体を含むように構成される。このメモリ４２には、各種プログラムと各種データとが予め記憶されている。
【００２３】
各種プログラムは、個別解析用プリ・ポストプログラム５０と、前記単一体を表現する単体モデルのためのシミュレーション解析ソフトである個別解析用ソルバ５２と、全体解析用プリ・ポストプログラム５４と、前記複合体を表現する複合体モデルのためのシミュレーション解析ソフトである全体解析用ソルバ５６とを含んでいる。図３には、それら４つのプログラム５０ないし５６相互の関係が概念的にブロック図で表されている。
【００２４】
一方、各種データは、図２に示すように、形状データと、形状モデルと、機構モデルとを含んでいる。形状データは、数値解析が行われるべき各個別対象物の外形形状をサーフェスモデルまたはソリッドモデルで表すデータである。形状モデルと機構モデルとはいずれも、数値解析用のモデルである。具体的には、形状モデルは、各個別対象物ごとに、それの実際形状を複数のメッシュにより近似的に表現するモデルである。一方、機構モデルは、複合対象物において複数の個別対象物が機構的に相互に連携させされる状態を機構的に表現するモデルである。
この機構モデルは、例えば、複数の個別対象物を複数の剛体とみなしてそれら複数の個別対象物を各関節において互いに連結して構成されたモデルである。
【００２５】
個別解析用プリ・ポストプログラム５０は、個別解析用ソルバ５２の実行前に実行されるプリプログラムと、その実行後に実行されるポストプログラムとを備えている。
【００２６】
プリプログラムは、自動メッシュ分割プログラムを含んでいる。この自動メッシュ分割プログラムは、上述の各個別対象物の形状データに基づき、かつ、予め定められた分割規則に従い、各個別対象物に複数の節点を自動的に付与するとともにその付与された複数の節点を選択して自動的に結ぶことにより、各個別対象物を複数のメッシュに自動的に分割するために実行される。この自動メッシュ分割により、各個別対象物ごとに、それの実際形状を近似的に表現する形状モデルが作成されることになる。このプリプログラムにおいては、各節点の属性情報（座標値情報を含む）と、各メッシュの属性情報とが作成される。さらに、このプリプログラムにおいては、個別解析用ソルバ５２が実行すべき解析の種類（例えば、周波数応答解析）を特定するためのコマンドがその個別解析用ソルバ５２に指令される。
【００２７】
図４には、個別対象物としてのシリンダブロック６０を複数のメッシュにより近似的に表現する形状モデルが斜視図で示されている。
【００２８】
上記プリプログラムは、さらに、その自動メッシュ分割プログラムにより作成された形状モデルを、それのクランク軸の回転軸線の位置および真直度が自動的に修正されるように、修正する形状モデル自動修正プログラムも備えている。このプログラムの内容は、後に詳述する。
【００２９】
これに対して、個別解析用プリ・ポストプログラム５０におけるポストプログラムは、それに先行する個別解析用ソルバ５２の実行により各個別対象物ごとに取得された数値解析の計算結果を取り込んで必要な解析をさらに行うために実行される。その必要な解析には、例えば、形状モデルの各節点の変位や応力を解析したり、形状モデルの振動の固有値や固有モードを解析することが含まれ得る。
【００３０】
一方、個別解析用ソルバ５２は、各個別対象物ごとに、有限要素法ＦＥＭを用いることにより、各節点の動きや各メッシュの変形を計算するために実行される。個別解析のために実行されるのである。本実施形態においては、その個別解析が、各個別対象物の弾性体としての性質を考慮することにより、行うことが可能となっている。
【００３１】
全体解析用プリ・ポストプログラム５４も、上記個別解析用プリ・ポストプログラム５０と同様に、全体解析用ソルバ５６の実行前に実行されるプリプログラムと、その実行後に実行されるポストプログラムとを含んでいる。プリプログラムは、前記複合対象物の全体を機構的に表現する機構モデルを定義するために実行される。機構モデルは、その複合対象物を構成する複数の個別対象物が機構的に互いに連携させられる状態を機構的に表現するモデルである。図５には、その機構モデルにおけるピストン７０と連接棒７２とクランク軸７４との関係が示されている。一方、ポストプログラムは、前記個別解析用プリ・ポストプログラム５０におけるポストプログラムに準じて設計されている。
【００３２】
これに対して、全体解析用ソルバ５６は、その定義された機構モデルと、前記個別解析用ソルバ５２により複数の個別対象物について取得された複数の個別解析結果とに基づき、複合対象物全体を数値解析するために実行される。この全体解析ソルバ５６は、各機構要素に個別解析結果の弾性特性を反映させることにより全体系の機構と弾性振動の数値解析を行うことが可能となっている。
【００３３】
図６には、その複合対象物を数値解析する解析者が、本実施形態である数値解析方法を実施してその数値解析を実行する一例がフローチャートで表されている。その解析者は、もちろん、前記コンピュータ１０のユーザである。
【００３４】
この実行例においては、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じとする。）において、ユーザは、全体解析用プリ・ポストプログラム５４の実行により、今回の複合対象物のための機構モデルを定義する。
【００３５】
次に、Ｓ２において、ユーザは、個別解析用プリ・ポストプログラム５０のうちの自動メッシュ分割プログラムの実行により、各個別対象物を複数のメッシュに分割し、それにより、各個別対象物ごとに形状モデルを作成する。
【００３６】
続いて、Ｓ３において、ユーザは、個別解析用プリ・ポストプログラム５０のうちの形状モデル自動修正プログラムの実行により、上記作成された形状モデルの回転軸線の位置および真直度を修正する。
【００３７】
図７には、その形状モデル自動修正プログラムの内容が概念的にフローチャートで表されている。
【００３８】
この形状モデル自動修正プログラムにおいては、まず、Ｓ１０１において、現時点で作成されている形状モデルがディスプレイ２４の画面（以下、単に「画面」という。）上に表示される。図８の（ａ）には、その画面上に、形状モデルのうちそれの回転軸線に関連する部分のみが拡大して表示される様子の一例が示されている。この例においては、形状モデルの各節点が白丸で表示されている。
【００３９】
次に、Ｓ１０２において、ユーザがマウス２０を操作することにより、画面上において理想の回転軸線が指定される。図８の（ａ）の例においては、その指定された理想の回転軸線が破線で画面上に表示されている。この例においては、その理想の回転軸線上に位置すべき５つの節点のうち３番目の節点と５番目の節点のみが、現時点において、その理想の回転軸線上に位置している。他の節点である１番目の節点については、位置誤差ｅ１、２番目の節点については、位置誤差ｅ２、４番目の節点については、位置誤差ｅ４がそれぞれ存在している。
【００４０】
続いて、Ｓ１０３において、ユーザがマウス２０を操作することにより、画面上に表示されている複数の節点のうち、上記指定された理想の回転軸線上に位置すべきものが指定される。図８の（ａ）の例においては、１番目の節点と、２番目の節点と、４番目の節点とが指定されることになる。
【００４１】
その後、Ｓ１０４において、その指定された各節点が画面上で、上記指定された理想の回転軸線上に位置するように、その回転軸線に対して直角な方向に移動させられるように、その各節点の座標値（例えば、３次元座標系における座標値）が自動的に修正される。
【００４２】
続いて、Ｓ１０５において、そのようにして自動的に節点座標値が修正された形状モデルが画面上に表示される。図８の（ｂ）には、修正後の形状モデルが画面上に表示される様子が示されている。
【００４３】
以上で、この形状モデル自動修正プログラムの一回の実行が終了する。
【００４４】
その後、図６のＳ４に移行する。このＳ４においては、前記機構モデルが再定義される。
【００４５】
この再定義は、複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に関する誤差を除去することが全体解析用ソルバ５６による全体解析の適正化に必要である場合に、機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して上記誤差を除去して全体解析を行うことを想定した場合にその解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する第１機構モデル修正工程を選択的に含んでいる。この第１機構モデル修正工程は、形状モデルに存在する予定外の誤差を除去して複合対象物の全体解析を行うために実行される。
【００４６】
また、その再定義は、複数の形状モデルのうち機構的に互いに連携させられたものの相対位置に誤差を付与することが全体解析用ソルバ５６による全体解析の適正化に必要である場合に、機構モデルを、それら複数の形状モデルを修正して上記誤差を付与して全体解析を行うことを想定した場合にその解析結果に現れることとなる影響と実質的に同じ影響が現れるように、修正する第２機構モデル修正工程を選択的に含んでいる。この第２機構モデル修正工程は、形状モデルにより表現される複合対象物に予想される製造誤差を見込んで複合対象物の全体解析を行うために実行される。
【００４７】
その再定義においては、ユーザにより、必要に応じて、第１機構モデル修正工程のみが選択されて実行される場合と、第２機構モデル修正工程のみが選択されて実行される場合と、それら第１機構モデル修正工程と第２機構モデル修正工程との双方が選択されて実行される場合とがある。
【００４８】
その後、Ｓ５において、ユーザは、現状の複数の形状モデルと機構モデルとが数値解析上、互いに整合するか否かを判断することにより、現状の複数の形状モデルを手動で修正することが必要であるか否かを判断する。全体解析を適正化するために複数の形状モデルを修正して個別解析を行い、その結果を用いて全体解析を行うことが必要であるか否かを判断するのである。ここに、「複数の形状モデルと機構モデルとが数値解析上、互いに整合する」とは、例えば、その機構モデルのもとにそれら複数の形状モデルに動きを仮想的に与えた場合にその動きが予定通り実現されることや、それら複数の形状モデルが予定外に相互に物理的に干渉しないことなどを意味する。
【００４９】
今回は、ユーザにより、形状モデルを修正する必要はないと判断されたと仮定すれば、直ちにＳ７に移行する。これに対して、その必要があると判断されたと仮定すれば、Ｓ６において、ユーザがマウス２０またはキーボード２２を操作することにより、コンピュータ１０上で、複数の形状モデルのうち必要なものが手動で修正される。その後、Ｓ４およびＳ５が再度、実行される。形状モデルの修正が不要となれば、Ｓ７に移行する。
【００５０】
Ｓ７においては、ユーザが、個別解析用ソルバ５２の実行により、修正が不要であったかまたは必要な修正が行われた形状モデルを用いることにより、各個別対象物ごとに、個別解析を行う。本実施形態においては、その個別解析を、各個別対象物の弾性解析として行うことが可能である。
【００５１】
複数の個別対象物のすべてについて個別解析が終了し、その結果、複数の個別解析結果が取得されたならば、Ｓ８において、ユーザは、全体解析用ソルバ５６の実行により、それら複数の個別解析結果と、前記再定義された機構モデルとを用いることにより、複合対象物の全体解析を行う。
【００５２】
以上で、この数値解析方法の一回の実行が終了する。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、図６におけるＳ２が請求項１における「自動分割工程」の一例を構成し、Ｓ３が同請求項における「修正工程」の一例を構成し、Ｓ７およびＳ８がそれぞれ同請求項における「解析工程」の一例を構成しているのである。
【００５４】
さらに、本実施形態においては、図６におけるＳ７およびＳ８が互いに共同して請求項３における「工程」の一例を構成しているのである。
【００５５】
さらに、本実施形態においては、図６におけるＳ４が請求項４における「機構モデル修正工程」の一例を含むステップなのである。
【００５６】
さらに、本実施形態においては、図６におけるＳ４が請求項５における「機構モデル修正工程」の一例を含むステップなのである。
【００５７】
さらに、本実施形態においては、図６におけるＳ７が請求項６における「個別解析工程」の一例を構成し、Ｓ８が同請求項における「全体解析工程」の一例を構成し、Ｓ５およびＳ６が互いに共同して同請求項における「形状モデル修正工程」の一例を構成し、Ｓ４が同請求項における「機構モデル修正工程」の一例を構成しているのである。
【００５８】
さらに、本実施形態においては、個別解析用プリ・ポストプログラム５０と、個別解析用ソルバ５２と、全体解析用プリ・ポストプログラム５４と、全体解析用ソルバ５６とが互いに共同して請求項７に係る「プログラム」の一例を構成しているのである。
【００５９】
さらに、本実施形態においては、メモリ４２が請求項８に係る「記録媒体」の一例を構成しているのである。
【００６０】
以上、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これは例示であり、前記［課題を解決するための手段および発明の効果］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である数値解析方法を実施するために使用されるコンピュータ１０のハードウエア構成を示す正面図である。
【図２】図１におけるコンピュータ１０の内部構成を概念的に説明するためのブロック図である。
【図３】図２におけるメモリ４２に予め記憶されている複数の主要なプログラム相互の関係を概念的に示すブロック図である。
【図４】図２における形状モデルの一例を示す斜視図である。
【図５】図２における機構モデルの意味を説明するための正面図である。
【図６】図１のコンピュータ１０のユーザにより前記数値解析方法が実行される手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６におけるＳ３の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートを自動車用エンジンのクランク軸を例にとり、具体的に説明するための正面図である。
【符号の説明】
１０コンピュータ
１２コンピュータ部
１４入力装置
２０マウス
２２キーボード
２４ディスプレイ
４２メモリ
５０個別解析用プリ・ポストプログラム
５２個別解析用ソルバ
５４全体解析用プリ・ポストプログラム
５６全体解析用ソルバ
６０シリンダブロック
７０ピストン
７２連接棒
７４クランク軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to numerical analysis using a shape model that approximately represents the actual shape of an object, and more particularly to increasing the efficiency of the numerical analysis.
[0002]
[Prior art]
Numerical analysis of characteristics such as motion of an object by a computer has already been performed. One type of numerical analysis already uses a shape model that approximately represents the actual shape of the object. An example of numerical analysis uses a finite element method. In this case, the shape model is referred to as a finite element model or an FE model.
[0003]
In order to perform numerical analysis using a shape model, in general, a computer automatically assigns a plurality of nodes according to a predetermined rule and automatically selects and assigns the given nodes. By automatically connecting, the object is automatically divided into a plurality of meshes.
[0004]
This automatic mesh division is generally performed according to a uniform division rule and is not performed with sufficient consideration of the geometric features specific to the object individually. For this reason, the shape model represented by a plurality of actually divided meshes may not sufficiently represent the actual shape of the object.
[0005]
An example of the object is a mechanical system having a rotating body that rotates around a rotation axis. An example of the mechanical system is an automobile engine (internal combustion engine), and an example of the rotating body thereof is a crankshaft. In this case, the rotation axis of the shape model is determined based on the coordinate values of a plurality of nodes of the shape model that are related to the rotation axis.
[0006]
However, due to an error of automatic mesh division for the mechanical system, an error occurs in each coordinate value of a plurality of nodes defining the rotation axis of the shape model, and as a result, the rotation axis of the shape model is inherently straight. In spite of this, it may not be straight enough.
[0007]
In this case, conventionally, prior to numerical analysis, the operator checks the suitability of the nodes defining the rotation axis of the shape model individually while looking at each coordinate value (numerical value), and if necessary, the worker However, each coordinate value (numerical value) was corrected manually.
[0008]
Some objects are composed of a single structural unit, but there are also complex objects in which a plurality of individual objects are mechanically combined. An example of a composite object is the mechanical system.
[0009]
One conventional example of a method for numerically analyzing such a composite object is (a) analyzing each individual object individually by using a shape model that approximately represents the actual shape of each individual object. An individual analysis step for performing an individual analysis to be performed; and (b) a mechanism for approximately expressing a plurality of individual analysis results obtained for a plurality of individual objects by executing the individual analysis step, and an overall mechanism of the composite object. And an overall analysis process for performing an overall analysis to analyze the composite object as a whole, and the individual analysis process matches the shape model and the mechanism model with each other in numerical analysis. It is configured to perform an individual analysis whether or not.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the case where there are errors in each coordinate value of the plurality of nodes generated on the shape model by the automatic mesh division for the object having the rotation axis and defining the rotation axis, conventionally, Prior to numerical analysis, the operator confirms the suitability of these multiple nodes individually while looking at each coordinate value (numerical value), and the operator manually corrects each coordinate value (numerical value) as necessary. It was. This modification was time consuming and time consuming. Therefore, conventionally, it has been difficult to improve the efficiency of numerical analysis.
[0011]
In addition, as described above, in one conventional example of a method for numerically analyzing a composite object, individual analysis is performed first and overall analysis is performed later, and the shape analysis and the mechanism model are performed numerically. The analysis was performed regardless of whether or not they matched each other.
[0012]
Therefore, in this conventional example, the overall analysis cannot be performed normally because the result of the individual analysis was abnormal because the shape model and the mechanism model did not match in the numerical analysis. When it becomes clear after execution, the shape model used for the individual analysis must be corrected, and then the individual analysis must be performed again using the corrected shape model.
[0013]
As a result, in this conventional example, it is inevitable that much time and effort are spent before a normal overall analysis is performed.
[0014]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In view of these circumstances, the present invention has been made with the object of improving the efficiency of numerical analysis performed using a shape model that approximately represents the actual shape of an object.The
In order to solve the problem, according to the first aspect of the present invention, by using a shape model that approximately represents an actual shape of an object including a rotating body that is rotated around a rotation axis, the object is obtained. Is a method of numerical analysis,
A computer automatically assigns a plurality of nodes to the object according to a predetermined rule, and selects and automatically connects the given nodes to a plurality of meshes. An automatic division process that automatically divides,
After the automatic division, prior to the numerical analysis, when the geometric error of the rotation axis of the rotating body expressed by the plurality of meshes exceeds an allowable range, the ideal rotation axis and the ideal rotation axis In response to the user designating a plurality of nodes on which the rotation axis is to be defined on the screen of the computer, the computer sets each coordinate value of the plurality of nodes so that the geometric error is within an allowable range. A correction process that automatically corrects to define a rotation axis that does not exceed,
After the automatic correction, an analysis step of numerically analyzing the object by using the shape model by a computer;
Including
The object is a composite object configured by mechanically linking a plurality of individual objects, one of the plurality of individual objects is the rotating body, and another individual object is , A support member that rotatably supports the rotating body around the rotation axis,
The analysis step includes a plurality of the shape models respectively corresponding to the plurality of individual objects, and a mechanism model that mechanically represents a state in which the plurality of individual objects are mechanically linked to each other. Numerically analyzing the composite object by using
The numerical analysis method further includes:
When it is necessary for the optimization of the numerical analysis to remove an error relating to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other, the mechanism model is corrected to the plurality of shape models. Numerical analysis including a mechanism model correction step for correcting so that the same effect as that which appears in the numerical analysis result appears when it is assumed that the numerical analysis is performed by removing the error A method is provided.
In addition, according to the second aspect of the present invention, by using a shape model that approximately represents an actual shape of an object including a rotating body that is rotated around a rotation axis, the object can be numerically analyzed. There,
A computer automatically assigns a plurality of nodes to the object according to a predetermined rule, and selects and automatically connects the given nodes to a plurality of meshes. An automatic division process that automatically divides,
After the automatic division, prior to the numerical analysis, when the geometric error of the rotation axis of the rotating body expressed by the plurality of meshes exceeds an allowable range, the ideal rotation axis and the ideal rotation axis In response to the user designating a plurality of nodes on which the rotation axis is to be defined on the screen of the computer, the computer sets each coordinate value of the plurality of nodes so that the geometric error is within an allowable range. A correction process that automatically corrects to define a rotation axis that does not exceed,
After the automatic correction, an analysis step of numerically analyzing the object by using the shape model by a computer;
Including
The object is a composite object configured by mechanically linking a plurality of individual objects, one of the plurality of individual objects is the rotating body, and another individual object is , A support member that rotatably supports the rotating body around the rotation axis,
The analysis step includes a plurality of the shape models respectively corresponding to the plurality of individual objects, and a mechanism model that mechanically represents a state in which the plurality of individual objects are mechanically linked to each other. Numerically analyzing the composite object by using
The numerical analysis method further includes:
When it is necessary for the optimization of the numerical analysis to add an error to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other, the mechanism model is corrected to the plurality of shape models. Numerical analysis including a mechanism model correction step for correcting so that the same effect appears as the effect that appears in the numerical analysis result when it is assumed that the numerical analysis is performed with the error added A method is provided.
Furthermore, according to the third aspect of the present invention, there is provided a method for numerical analysis by a computer of a composite object configured by mechanically linking a plurality of individual objects.
An individual analysis step for performing an individual analysis for individually analyzing each individual object by individually using a plurality of shape models that approximately represent each actual shape of the plurality of individual objects,
By using an analysis result of a plurality of individual analyzes acquired for the plurality of individual objects by the individual analysis, and a mechanism model that approximately represents a mechanism in which the plurality of individual objects are linked to each other, An overall analysis process for performing an overall analysis to analyze the composite object as a whole;
Prior to the execution of the individual analysis and the overall analysis, it is determined whether the plurality of shape models and the mechanism model do not match each other in numerical analysis. If they do not match, the plurality of shape models are corrected. Shape model correction process to
Prior to the overall analysis, a mechanism model correcting step for correcting the mechanism model in order to realize an analysis result of the overall analysis that should be realized by correcting the plurality of shape models by correcting the mechanism model;
Is provided.
The following aspects are obtained by the present invention. As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features described herein and some of the combinations thereof. The technical features and combinations of the technical features described herein are It should not be construed as limited.
[0015]
(1) A method for numerically analyzing an object by using a shape model that approximately represents an actual shape of the object including a rotating body that is rotated about a rotation axis.
A computer automatically assigns a plurality of nodes to the object according to a predetermined rule, and selects and automatically connects the given nodes to a plurality of meshes. An automatic division process that automatically divides,
After the automatic division, prior to the numerical analysis, when the geometric error of the rotation axis of the rotating body expressed by the plurality of meshes exceeds an allowable range, the ideal rotation axis and the ideal rotation axis In response to the user designating a plurality of nodes on which the rotation axis is to be defined on the screen of the computer, the computer sets each coordinate value of the plurality of nodes so that the geometric error is within an allowable range. A correction process that automatically corrects to define a rotation axis that does not exceed,
After the automatic correction, an analysis step of numerically analyzing the object by using the shape model by a computer;
A numerical analysis method including: [Claim 1].
According to this method, when the geometric error of the rotation axis of the rotating body represented by a plurality of meshes in which the object is automatically divided exceeds an allowable range, the rotation axis of the plurality of nodes is changed. Instead of completely or partially replacing each coordinate value itself of the definition itself directly by a computer user, an ideal axis of rotation and a plurality of nodes defining the ideal axis of rotation In response to the user specifying on the computer screen, the computer defines the coordinate values of the plurality of nodes and the rotation axis whose geometric error does not exceed the allowable range. , Can automatically correct.
Therefore, according to this method, the rotation axis is corrected with less effort and time compared to the conventional method in which the computer user directly corrects the coordinate values of a plurality of nodes defining the rotation axis directly. As a result, the efficiency of the entire numerical analysis can be easily improved.
In this section, “geometric error” can be interpreted to include, for example, straightness or to include an error related to a position in space.
(2) The numerical analysis method according to (1), wherein the numerical analysis uses a finite element method, and the shape model is a finite element model.
(3) The object is a composite object configured such that a plurality of individual objects are mechanically linked to each other, and one of the plurality of individual objects is the rotating body, and another individual object. The numerical analysis method according to (1) or (2), wherein the object is a support member that rotatably supports the rotating body about the rotation axis [Claim 2].
In this method, the rotating body and the support member, both of which are individual objects, inherently share the same rotational axis. However, since automatic mesh division is performed for each individual object, immediately after that, the rotation axes expressed by a plurality of meshes coincide with each other with sufficiently high accuracy between the rotating body and the support member. There is a high possibility of not.
On the other hand, according to this method, due to the presence of the correction step, the rotation axes expressed by the plurality of meshes can be easily matched with each other with sufficiently high accuracy between the rotating body and the support member. obtain.
Therefore, according to this method, the numerical analysis of the composite object including a plurality of individual objects that share the rotation axis can be accurately performed in a state where the error of the automatic mesh division is well removed.
(4) The composite object is an automobile engine in which a crankshaft is supported by a bearing of a cylinder block so as to be rotatable around a rotation axis thereof, the rotating body is the crankshaft, The numerical analysis method according to item (3), wherein the individual object is the cylinder block.
(5) The analysis step mechanically expresses a state in which the plurality of shape models respectively corresponding to the plurality of individual objects and the plurality of individual objects are mechanically linked to each other by the computer. The numerical analysis method according to (3) or (4), which includes a step of numerically analyzing the composite object by using a mechanism model.
According to this method, a numerical analysis of a composite object can be performed by a combination of a shape model for each individual object and a mechanism model that describes a mechanical linkage (mechanical relationship) between the shape models.
(6) Further, when it is necessary for the optimization of the numerical analysis to remove an error related to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other, Modifying the shape model of the model so as to eliminate the error and perform the numerical analysis, so that the same effect as the effect that would appear in the numerical analysis result appears, the mechanism model correction The numerical analysis method according to (5), including a step [Claim 4].
If a shape error occurs in multiple shape models that represent a compound object due to the error of the automatic mesh division described above, this shape error is relative to the one that is mechanically linked among the multiple shape models. This may cause a position error. When an error relating to the relative position occurs, the mechanism model may not be able to normally express the mechanical cooperation between the shape models.
The error with respect to the relative position can be removed by modifying the shape models that are the direct cause of it. However, correction of the shape model generally takes a lot of time and effort. On the other hand, the error regarding the relative position can be corrected by correcting the mechanism model. The error of the shape model can be absorbed by the mechanism model so that the error of the shape model does not appear in the final numerical analysis result.
Based on these findings, according to the method according to this section, when it is necessary for the optimization of numerical analysis to eliminate errors related to the relative positions of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other. , Instead of completely or partially substituting the multiple shape models, the numerical value of the mechanism model is assumed if numerical analysis is performed by correcting the multiple shape models to eliminate errors. Modifications can be made so that substantially the same effects appear in the analysis results.
Therefore, according to this method, it is possible to suppress a decrease in numerical analysis accuracy caused by an error of the shape model by correcting the mechanism model, which is generally easier than correcting the shape model.
The characteristic technique described in this section can be adopted independently of the characteristic technique described in the above section (1). Used in numerical analysis of complex objects that do not have a rotating body rotated around the rotation axis, or numerical analysis of compound objects having a rotating object rotated around the rotation axis, requiring correction of the rotation axis It can be adopted in things that do not.
(7) Furthermore, when it is necessary for the optimization of the numerical analysis to add an error to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other, the mechanism models are Modifying the shape model of the model so that when the numerical analysis is performed with the error added, the mechanism model correction is corrected so that substantially the same effect appears in the numerical analysis result. The numerical analysis method according to (5) or (6), including a step [Claim 5].
In general, a model used for numerical analysis of an object is created so as to faithfully reflect an ideal shape of the object. However, there may be cases where manufacturing errors cannot be avoided because the object is an industrial product. In this case, creating the model to reflect not only the ideal shape of the target object but also the expected manufacturing error, it is possible to accurately simulate the actual characteristics of the target object through numerical analysis. It is effective to
On the other hand, when using a combination of the above-mentioned shape model and mechanism model as a model, after creating the shape model without considering the manufacturing error, modify the shape model to reflect the manufacturing error. Is possible.
However, correction of the shape model generally takes a lot of time and effort.
On the other hand, if the manufacturing error of the shape model appears as an error related to the relative position of a plurality of shape models that are mechanically linked to each other, the error related to the relative position is to correct the mechanism model. Thus, it is possible to assign to these shape models. The shape model can be apparently corrected by the mechanism model so that the manufacturing error of the shape model appears in the final numerical analysis result.
Based on these findings, according to the method according to this section, when it is necessary for the optimization of numerical analysis to give an error to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other , Instead of completely or partially substituting these multiple shape models, the numerical value of the mechanism model is assumed when numerical analysis is performed by correcting these multiple shape models and adding errors. Modifications can be made so that substantially the same effects appear in the analysis results.
Therefore, according to this method, it is generally easier to improve the reproducibility of numerical analysis results in consideration of errors that actually appear in the object by correcting the mechanism model. Can do.
The characteristic technique described in this section can be employed independently from the characteristic technique described in the above section (1), similarly to the characteristic technique described in the above section (7).
(8) A method of numerically analyzing a composite object composed of a plurality of individual objects mechanically linked to each other by a computer,
An individual analysis step for performing an individual analysis for individually analyzing each individual object by individually using a plurality of shape models that approximately represent each actual shape of the plurality of individual objects,
By using an analysis result of a plurality of individual analyzes acquired for the plurality of individual objects by the individual analysis, and a mechanism model that approximately represents a mechanism in which the plurality of individual objects are linked to each other, An overall analysis process for performing an overall analysis to analyze the composite object as a whole;
Prior to the execution of the individual analysis and the overall analysis, it is determined whether the plurality of shape models and the mechanism model do not match each other in numerical analysis. If they do not match, the plurality of shape models are corrected. A shape model correction process,
Prior to the overall analysis, a mechanism model correcting step for correcting the mechanism model in order to realize an analysis result of the overall analysis that should be realized by correcting the plurality of shape models by correcting the mechanism model;
A numerical analysis method including: [Claim 6].
In this method, prior to the execution of the individual analysis and the entire analysis, it is determined whether the shape model and the mechanism model do not match each other in numerical analysis. If they do not match, the shape model is corrected.
Therefore, according to this method, it is possible to determine whether or not the shape model needs to be corrected prior to the individual analysis, and if the shape model needs to be corrected, the individual analysis is nevertheless performed. Can be avoided.
As a result, according to this method, the efficiency of the numerical analysis for the composite object can be easily improved as a whole.
Further, in this method, prior to the overall analysis, the mechanism model is corrected in order to realize the analysis result of the overall analysis that should be realized by correcting the shape model, by correcting the mechanism model.
Therefore, according to this method, it is possible to realize numerical analysis equivalent to that in the case where the shape model is corrected by correcting the mechanism model, which is generally easier than correction of the shape model. As a whole, the efficiency of numerical analysis can be easily improved.
(9) When the mechanism model correcting step is necessary for the optimization of the numerical analysis, it is necessary to remove an error related to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other. When the model is assumed to perform the numerical analysis by correcting the plurality of shape models to remove the error, an effect substantially the same as the effect that will appear in the numerical analysis result appears. The numerical analysis method according to item (8), including a correction step.
According to this method, the same function and effect can be realized according to basically the same principle as the method according to the above item (6).
(10) When the mechanism model correction step is necessary for the optimization of the numerical analysis, it is necessary to give an error to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other. When the model is assumed to perform the numerical analysis by correcting the plurality of shape models and adding the error, substantially the same effect as the effect that will appear in the numerical analysis result appears. The numerical analysis method according to item (8) or (9), including a step of correcting.
According to this method, the same function and effect can be realized according to basically the same principle as the method according to the item (7).
(11) The numerical analysis method according to any one of (8) to (10), wherein the numerical analysis uses a finite element method, and the shape model is a finite element model.
(12) The composite object is an engine for an automobile in which a crankshaft is supported on a bearing of a cylinder block so as to be rotatable around a rotation axis thereof, and one of the plurality of individual objects is the crankshaft. The numerical analysis method according to any one of (8) to (11), wherein another individual object is the cylinder block.
(13) A plurality of shape models that approximately represent the actual shapes of a plurality of individual objects mechanically linked to each other by a computer, and a state in which the plurality of individual objects are mechanically linked to each other. A method of numerically analyzing a composite object configured by combining a plurality of individual objects by using a mechanism model that mechanically expresses,
When it is necessary for the optimization of the numerical analysis to remove an error relating to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other, the mechanism model is corrected to the plurality of shape models. Numerical analysis including a mechanism model correction step for correcting so that the same effect as that which appears in the numerical analysis result appears when it is assumed that the numerical analysis is performed by removing the error Method.
(14) A plurality of shape models that approximately represent actual shapes of a plurality of individual objects mechanically linked to each other by a computer, and a state in which the plurality of individual objects are mechanically linked to each other. A method of numerically analyzing a composite object configured by combining a plurality of individual objects by using a mechanism model that mechanically expresses,
When it is necessary for the optimization of the numerical analysis to add an error to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other, the mechanism model is corrected to the plurality of shape models. Numerical analysis including a mechanism model correction step for correcting so that the same effect appears as the effect that appears in the numerical analysis result when it is assumed that the numerical analysis is performed with the error added Method.
(15) A program executed by a computer to perform the numerical analysis method according to any one of (1) to (14) [Claim 7].
If this program is executed by a computer, it is possible to achieve the same effects as the method according to any one of the above items (1) to (14).
The program according to this section can be interpreted so as to include not only a combination of instructions executed by a computer to fulfill its function, but also files and data processed by each instruction.
(16) A recording medium in which the program according to (15) is recorded so as to be readable by a computer [Claim 8].
If the program recorded on the recording medium is executed by a computer, the same operation and effect as the method according to any one of the above items (1) to (14) can be realized.
The “recording medium” in this section can adopt various formats, for example, a magnetic recording medium such as a floppy disk, an optical recording medium such as a CD and a CD-ROM, a magneto-optical recording medium such as an MO, and an ROM. At least one of removable storage and the like can be employed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a more specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 shows a hardware configuration of a computer 10 used for implementing the numerical analysis method according to the present embodiment.
[0018]
An example of the use of the computer 10 is a time history response of a mechanical system having a rotating body rotated around a rotation axis such as an automobile engine, using a finite element model, and the applicant's Japanese Patent Application Laid-Open No. The analysis is performed according to the algorithm described in Japanese Patent Application Publication No. 2000-305922.
[0019]
In this numerical analysis method, it is possible to numerically analyze a single body composed of a single object, but in the present embodiment, a plurality of individual objects are mechanically linked to each other. A case of numerical analysis of the composite object (composite) will be described.
An example of the composite object is the engine.
[0020]
In an engine, as is well known, a piston is fitted in a bore formed in a cylinder block so as to be able to reciprocate, and a crankshaft is connected to the piston via a connecting rod. Thereby, the reciprocating motion of the piston is converted into the rotational motion of the crankshaft. The crankshaft is supported by a bearing of the cylinder block so as to be rotatable about its rotation axis. That is, in this engine, the crankshaft constitutes one individual object as a rotating body, and the cylinder block, the piston, and the connecting rod each constitute another individual object.
[0021]
As shown in FIG. 1, the computer 10 is configured by connecting an input device 14 and an output device 16 to a computer unit 12. The input device 14 is configured to include a mouse 20 as a pointing device and a keyboard 22, while the output device 16 is configured to include a display 24 that displays characters or images on the screen. An external recording device 28 is connected to the computer unit 12 as needed.
[0022]
As shown in FIG. 2, the computer unit 12 includes a processing unit (hereinafter abbreviated as “PU”) 40 and a memory 42 connected to each other via a bus 44 as is well known. The memory 42 is configured to include a recording medium such as a ROM, a RAM, a magnetic disk, and an optical disk. In the memory 42, various programs and various data are stored in advance.
[0023]
The various programs include an individual analysis pre / post program 50, an individual analysis solver 52, which is a simulation analysis software for a single model representing the single body, an overall analysis pre / post program 54, and the complex. And an overall analysis solver 56 that is simulation analysis software for a complex model that expresses. In FIG. 3, the relationship between these four programs 50 to 56 is conceptually represented in a block diagram.
[0024]
On the other hand, the various data includes shape data, a shape model, and a mechanism model, as shown in FIG. The shape data is data representing the external shape of each individual object to be numerically analyzed by a surface model or a solid model. Both the shape model and the mechanism model are models for numerical analysis. Specifically, the shape model is a model that approximately represents the actual shape of each individual object with a plurality of meshes. On the other hand, the mechanism model is a model that mechanically represents a state in which a plurality of individual objects are mechanically linked to each other in a composite object.
This mechanism model is, for example, a model configured by regarding a plurality of individual objects as a plurality of rigid bodies and connecting the plurality of individual objects to each other at each joint.
[0025]
The individual analysis pre / post program 50 includes a pre program executed before the execution of the individual analysis solver 52 and a post program executed after the execution.
[0026]
The preprogram includes an automatic mesh division program. This automatic mesh division program automatically assigns a plurality of nodes to each individual object based on the shape data of each individual object described above and in accordance with a predetermined division rule, and a plurality of the assigned plurality of nodes. It is executed to automatically divide each individual object into a plurality of meshes by selecting and automatically connecting the nodes. With this automatic mesh division, a shape model that approximately represents the actual shape of each individual object is created. In this preprogram, attribute information (including coordinate value information) of each node and attribute information of each mesh are created. Further, in this preprogram, a command for specifying the type of analysis (for example, frequency response analysis) to be executed by the individual analysis solver 52 is instructed to the individual analysis solver 52.
[0027]
FIG. 4 is a perspective view showing a shape model that approximately represents a cylinder block 60 as an individual object by a plurality of meshes.
[0028]
The preprogram further includes a shape model automatic correction program for correcting the shape model created by the automatic mesh division program so that the position and straightness of the rotation axis of the crankshaft are automatically corrected. I have. The contents of this program will be described in detail later.
[0029]
On the other hand, the post program in the individual analysis pre / post program 50 takes in the calculation result of the numerical analysis acquired for each individual object by the execution of the individual analysis solver 52 preceding it, and performs the necessary analysis. It is executed to do more. The necessary analysis may include, for example, analyzing the displacement and stress of each node of the shape model, and analyzing the natural value and natural mode of the vibration of the shape model.
[0030]
On the other hand, the individual analysis solver 52 is executed to calculate the movement of each node and the deformation of each mesh by using the finite element method FEM for each individual object. It is executed for individual analysis. In the present embodiment, the individual analysis can be performed by considering the properties of each individual object as an elastic body.
[0031]
Similar to the individual analysis pre / post program 50, the overall analysis pre / post program 54 includes a pre program executed before the execution of the overall analysis solver 56 and a post program executed after the execution. It is out. The preprogram is executed to define a mechanism model that mechanically represents the entire composite object. The mechanism model is a model that mechanically represents a state in which a plurality of individual objects constituting the composite object are mechanically linked to each other. FIG. 5 shows the relationship among the piston 70, the connecting rod 72, and the crankshaft 74 in the mechanism model. On the other hand, the post program is designed according to the post program in the individual analysis pre / post program 50.
[0032]
On the other hand, the overall analysis solver 56 calculates the entire composite object based on the defined mechanism model and the plurality of individual analysis results obtained for the plurality of individual objects by the individual analysis solver 52. It is executed for numerical analysis. The overall analysis solver 56 can perform numerical analysis of the mechanism and elastic vibration of the entire system by reflecting the elastic characteristics of the individual analysis results in each mechanism element.
[0033]
FIG. 6 is a flowchart showing an example in which an analyst who performs numerical analysis of the composite object performs the numerical analysis by executing the numerical analysis method according to the present embodiment. The analyst is of course the user of the computer 10.
[0034]
In this execution example, first, in step S1 (hereinafter, simply referred to as “S1”, the same applies to other steps), the user executes the overall analysis pre / post program 54 to execute the current composite. Define a mechanism model for the object.
[0035]
Next, in S <b> 2, the user divides each individual object into a plurality of meshes by executing an automatic mesh division program of the pre-post program for individual analysis 50, thereby forming a shape for each individual object. Create a model.
[0036]
Subsequently, in S <b> 3, the user corrects the position and straightness of the rotation axis of the created shape model by executing the shape model automatic correction program in the individual analysis pre / post program 50.
[0037]
FIG. 7 conceptually shows a flowchart of the contents of the shape model automatic correction program.
[0038]
In this shape model automatic correction program, first, in S101, the shape model currently created is displayed on the screen of the display 24 (hereinafter simply referred to as “screen”). FIG. 8A shows an example in which only the portion of the shape model related to the rotation axis is enlarged and displayed on the screen. In this example, each node of the shape model is displayed as a white circle.
[0039]
Next, in S102, when the user operates the mouse 20, an ideal rotation axis is designated on the screen. In the example of FIG. 8A, the designated ideal rotation axis is displayed on the screen as a broken line. In this example, only the third node and the fifth node among the five nodes that should be positioned on the ideal rotation axis are currently positioned on the ideal rotation axis. For the first node, which is another node, there is a position error e1, a position error e2 for the second node, and a position error e4 for the fourth node.
[0040]
Subsequently, in S103, when the user operates the mouse 20, a node to be positioned on the designated ideal rotation axis among the plurality of nodes displayed on the screen is designated. In the example of FIG. 8A, the first node, the second node, and the fourth node are designated.
[0041]
After that, in S104, each designated node is moved in a direction perpendicular to the designated rotation axis so that the designated node is positioned on the designated ideal rotation axis on the screen. Coordinate values (for example, coordinate values in a three-dimensional coordinate system) are automatically corrected.
[0042]
Subsequently, in S105, the shape model in which the nodal coordinate values are automatically corrected is displayed on the screen. FIG. 8B shows a state in which the corrected shape model is displayed on the screen.
[0043]
This completes one execution of this shape model automatic correction program.
[0044]
Thereafter, the process proceeds to S4 of FIG. In S4, the mechanism model is redefined.
[0045]
In this redefinition, when it is necessary for the optimization of the overall analysis by the solver for overall analysis 56 to remove the error related to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other, The first correction is made so that when the plurality of shape models are corrected to eliminate the above error and the entire analysis is performed, the same effect as that which appears in the analysis result appears. A mechanism model correction step is selectively included. This first mechanism model correcting step is executed in order to remove the unscheduled error existing in the shape model and perform the entire analysis of the composite object.
[0046]
In addition, the redefinition is performed in a case where it is necessary for the optimization of the overall analysis by the overall analysis solver 56 to add an error to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other. Modify the model so that it will have substantially the same effect as the one that appears in the analysis results when it is assumed that the entire analysis will be performed by modifying the multiple shape models and adding the above error. A second mechanism model correcting step is selectively included. This second mechanism model correction step is executed in order to perform an overall analysis of the composite object in anticipation of manufacturing errors expected for the composite object represented by the shape model.
[0047]
In the redefinition, the user selects and executes only the first mechanism model correcting step, if necessary, and selects and executes only the second mechanism model correcting step. There are cases where both the first mechanism model correcting step and the second mechanism model correcting step are selected and executed.
[0048]
Thereafter, in S5, the user needs to manually correct the current plurality of shape models by determining whether or not the current plurality of shape models and the mechanism model match each other in numerical analysis. Judge whether there is. In order to optimize the overall analysis, a plurality of shape models are corrected, individual analysis is performed, and the result is used to determine whether it is necessary to perform the overall analysis. Here, “a plurality of shape models and mechanism models match each other in numerical analysis” means that, for example, when movements are virtually given to the plurality of shape models under the mechanism models, Is realized as planned, and the plurality of shape models do not physically interfere with each other unplanned.
[0049]
If it is assumed that it is not necessary to correct the shape model by the user this time, the process immediately proceeds to S7. On the other hand, if it is determined that it is necessary, in S6, a user operates the mouse 20 or the keyboard 22 to manually select necessary ones of the plurality of shape models on the computer 10. Will be corrected. Thereafter, S4 and S5 are executed again. If it is not necessary to correct the shape model, the process proceeds to S7.
[0050]
In S <b> 7, the user performs an individual analysis for each individual object by using a shape model that has not been corrected by the execution of the individual analysis solver 52 or has been corrected. In the present embodiment, the individual analysis can be performed as an elastic analysis of each individual object.
[0051]
If the individual analysis is completed for all of the plurality of individual objects and, as a result, a plurality of individual analysis results are acquired, in S8, the user performs the plurality of individual analysis results by executing the overall analysis solver 56. And the overall analysis of the composite object using the redefined mechanism model.
[0052]
Thus, one execution of this numerical analysis method is completed.
[0053]
As is clear from the above description, in the present embodiment, S2 in FIG. 6 constitutes an example of the “automatic division process” in claim 1, and S3 constitutes an example of the “correction process” in the claim. , S7 and S8 constitute an example of the “analysis step” in the claims.
[0054]
Furthermore, in the present embodiment, S7 and S8 in FIG. 6 together constitute an example of the “step” in claim 3.
[0055]
Furthermore, in this embodiment, S4 in FIG. 6 is a step including an example of the “mechanism model correcting step” in claim 4.
[0056]
Furthermore, in this embodiment, S4 in FIG. 6 is a step including an example of the “mechanism model correcting step” in claim 5.
[0057]
Furthermore, in this embodiment, S7 in FIG. 6 constitutes an example of “individual analysis step” in claim 6, S8 constitutes an example of “overall analysis step” in the claim, and S5 and S6 are mutually connected. Together, it constitutes an example of the “shape model correction step” in the claim, and S4 constitutes an example of the “mechanism model correction step” in the claim.
[0058]
Furthermore, in the present embodiment, the individual analysis pre / post program 50, the individual analysis solver 52, the overall analysis pre / post program 54, and the whole analysis solver 56 are combined with each other in claim 7. It constitutes an example of such a “program”.
[0059]
Further, in the present embodiment, the memory 42 constitutes an example of a “recording medium” according to claim 8.
[0060]
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, this is an exemplification, and includes the aspects described in the section of [Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]. It is possible to implement the present invention in other forms with various modifications and improvements based on the knowledge of the traders.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a hardware configuration of a computer 10 used to implement a numerical analysis method according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram for conceptually explaining the internal configuration of a computer 10 in FIG. 1;
3 is a block diagram conceptually showing the relationship between a plurality of main programs stored in advance in a memory 42 in FIG. 2. FIG.
4 is a perspective view showing an example of a shape model in FIG. 2. FIG.
5 is a front view for explaining the meaning of the mechanism model in FIG. 2; FIG.
6 is a flowchart showing an example of a procedure in which the numerical analysis method is executed by a user of the computer 10 in FIG. 1;
FIG. 7 is a flowchart showing details of S3 in FIG. 6;
FIG. 8 is a front view for specifically explaining the flowchart of FIG. 7 by taking a crankshaft of an automobile engine as an example.
[Explanation of symbols]
10 Computer
12 Computer part
14 Input device
20 mice
22 Keyboard
24 display
42 memory
50 Pre / Post program for individual analysis
52 Solver for individual analysis
54 Pre / Post Program for Whole Analysis
56 Solver for overall analysis
60 cylinder block
70 piston
72 connecting rod
74 Crankshaft

Claims

A method of numerically analyzing an object by using a shape model that approximately represents an actual shape of an object including a rotating body that is rotated about a rotation axis,
A computer automatically assigns a plurality of nodes to the object according to a predetermined rule, and selects and automatically connects the given nodes to a plurality of meshes. An automatic division process that automatically divides,
After the automatic division, prior to the numerical analysis, when the geometric error of the rotation axis of the rotating body expressed by the plurality of meshes exceeds an allowable range, the ideal rotation axis and the ideal rotation axis In response to the user designating a plurality of nodes on which the rotation axis is to be defined on the screen of the computer, the computer sets each coordinate value of the plurality of nodes so that the geometric error is within an allowable range. A correction process that automatically corrects to define a rotation axis that does not exceed,
After the automatic correction by computer, it sees contains an analysis step of numerically analyzing the object by using the shape model,
The object is a composite object configured by mechanically linking a plurality of individual objects, one of the plurality of individual objects is the rotating body, and another individual object is , A support member that rotatably supports the rotating body around the rotation axis,
The analysis step includes a plurality of the shape models respectively corresponding to the plurality of individual objects, and a mechanism model that mechanically represents a state in which the plurality of individual objects are mechanically linked to each other. Numerically analyzing the composite object by using
The numerical analysis method further includes:
When it is necessary for the optimization of the numerical analysis to remove an error relating to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other, the mechanism model is corrected to the plurality of shape models. Numerical analysis including a mechanism model correction step for correcting so that the same effect as that which appears in the numerical analysis result appears when it is assumed that the numerical analysis is performed by removing the error Method.

A method of numerically analyzing an object by using a shape model that approximately represents an actual shape of an object including a rotating body that is rotated about a rotation axis,
A computer automatically assigns a plurality of nodes to the object according to a predetermined rule, and selects and automatically connects the given nodes to a plurality of meshes. An automatic division process that automatically divides,
After the automatic division, prior to the numerical analysis, when the geometric error of the rotation axis of the rotating body expressed by the plurality of meshes exceeds an allowable range, the ideal rotation axis and the ideal rotation axis In response to the user designating a plurality of nodes on which the rotation axis is to be defined on the screen of the computer, the computer sets each coordinate value of the plurality of nodes so that the geometric error is within an allowable range. A correction process that automatically corrects to define a rotation axis that does not exceed,
After the automatic correction, an analysis step of numerically analyzing the object by using the shape model by a computer;
Including
The object is a composite object configured by mechanically linking a plurality of individual objects, one of the plurality of individual objects is the rotating body, and another individual object is , A support member that rotatably supports the rotating body around the rotation axis,
The analysis step includes a plurality of the shape models respectively corresponding to the plurality of individual objects, and a mechanism model that mechanically represents a state in which the plurality of individual objects are mechanically linked to each other. Numerically analyzing the composite object by using
The numerical analysis method further includes:
When it is necessary for the optimization of the numerical analysis to add an error to the relative position of the plurality of shape models that are mechanically linked to each other, the mechanism model is corrected to the plurality of shape models. Numerical analysis including a mechanism model correction step for correcting so that the same effect appears as the effect that appears in the numerical analysis result when it is assumed that the numerical analysis is performed with the error added Method.

A method for numerical analysis by a computer of a composite object composed of a plurality of individual objects mechanically linked to each other,
An individual analysis step for performing an individual analysis for individually analyzing each individual object by individually using a plurality of shape models that approximately represent each actual shape of the plurality of individual objects,
By using an analysis result of a plurality of individual analyzes acquired for the plurality of individual objects by the individual analysis, and a mechanism model that approximately represents a mechanism in which the plurality of individual objects are linked to each other, An overall analysis process for performing an overall analysis to analyze the composite object as a whole;
Prior to the execution of the individual analysis and the overall analysis, it is determined whether the plurality of shape models and the mechanism model do not match each other in numerical analysis. If they do not match, the plurality of shape models are corrected. Shape model correction process to
Prior to the overall analysis, a mechanism model correcting step for correcting the mechanism model in order to realize an analysis result of the overall analysis that should be realized by correcting the plurality of shape models by correcting the mechanism model;
Numerical analysis method including

A program executed by a computer to implement the numerical analysis method according to any one of claims 1 to 3.

The recording medium which recorded the program of Claim 4 so that computer reading was possible.