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METHOD FOR GENERATING TETRAHEDRON MESH FOR FINITE ELEMENT ANALYSIS AND FINITE ELEMENT ANALYSIS SYSTEM USING ITS METHOD UPDATE_EN

Patent code P09A015030
File No. P2004-088-JP01
Posted date Feb 19, 2010
Application number P2004-252933
Publication number P2006-072531A
Patent number P4664023
Date of filing Aug 31, 2004
Date of publication of application Mar 16, 2006
Date of registration Jan 14, 2011
Inventor
  • (In Japanese)金井 理
  • (In Japanese)伊達 宏昭
  • (In Japanese)岸浪 建史
  • (In Japanese)西垣 一朗
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北海道大学
Title METHOD FOR GENERATING TETRAHEDRON MESH FOR FINITE ELEMENT ANALYSIS AND FINITE ELEMENT ANALYSIS SYSTEM USING ITS METHOD UPDATE_EN
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To establish a method for automatically generating a tetrahedron mesh having properties suitable for analysis from a high density tetrahedron mesh.
SOLUTION: An analytic condition setting part 1 for setting analysis conditions by capturing the data of the solid model of a product, a tetrahedron mesh generation part 2 for generating a high density tetrahedron mesh by adding an identification code to an element whose analysis conditions are set based on at least a set element size, a multiple resolution tetrahedron mesh generation part 3 for capturing the tetrahedron mesh generated by the tetrahedron mesh generation part, and added with the identification code and a set feature control parameter, and for generating a low density tetrahedron mesh for analysis and a finite element analysis part 4 for capturing the multiple resolution tetrahedron mesh generated by the multiple resolution tetrahedron mesh generation part capable of controlling resolution, and for executing finite element analysis by using the analysis conditions.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

製品などの物品の強度や熱変形等の物理的な性質を有限要素法(FEM)により解析する際、その物品を例えばコンピュータグラフィックス(CG)化したソリッドモデルを、細かい面分要素(メッシュ)の集合として表現したメッシュモデルが用いられる。

従来、ソリッドモデルからメッシュを自動生成する方法として、高密度の四面体メッシュを生成できるFEMメッシャが代表的である。

また、従来のメッシュモデルの生成法としては、例えば、非特許文献1~2に開示されたものが知られている。

【非特許文献1】
Oliver G. Staadt and Markus H. Gross: Progressive Tetra- hedralizations, proc. of IEEE Visualization 98, 397-402, 1998.
【非特許文献2】
M. Garland and Paul. S. Heckbert: Surface Simplification Using Quadric Error Metrics, proc. of SIGRAPH 97, pp. 209-216, 1997

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、有限要素解析用の四面体メッシュの生成装置に係り、具体的には、コンピュータを用いて高密度四面体メッシュから解析に適した性質を持つ解析用多重解像度メッシュを自動生成する技術に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
物品のソリッドモデルおよび解析条件を取り込み、少なくとも設定要素サイズに基づいて前記解析条件が設定された要素に識別符号を付して高密度の四面体メッシュを生成する四面体メッシュ生成部と、
前記四面体メッシュ生成部により生成されかつ前記識別符号が付された高密度の四面体メッシュと、設定された性質制御パラメータとを取り込み、前記解析条件が設定された要素を保存しながらエッジコラプス処理を適用してメッシュの数を減らして解析用の低密度の四面体メッシュを生成する多重解像度四面体メッシュ生成部とを、コンピュータを用いて構成してなる解析用四面体メッシュ生成装置であって、
前記多重解像度四面体メッシュ生成部は、高密度の四面体メッシュを構成する稜線の両端の頂点を1つに統合するための新頂点の位置を算出し、算出された前記新頂点により変更された稜線を含む全ての稜線に対して前記エッジコラプス処理の適用可能性を評価し、前記エッジコラプス処理が適用可能と評価された稜線を有効稜線として前記エッジコラプス処理を実行し、
前記エッジコラプス処理の適用可能性の評価は、前記新頂点により変更された稜線を含む全ての稜線に対して、四面体メッシュの性質を制御するパラメータとして予め設定された要素形状品質の下限値τST、メッシュサイズの上限値τSZ、メッシュ形状近似誤差の上限値τTL、頂点評価の上限値τVLを満たすことで評価する解析用四面体メッシュ生成装置

【請求項2】
 
前記多重解像度四面体メッシュ生成部は、前記エッジコラプス処理が適用可能と評価された稜線を有効稜線として、前記エッジコラプス処理を適用した場合のメッシュの品質保存度を評価し、前記品質保存度の評価が最大の稜線と前記新頂点の位置とに基づいて前記エッジコラプス処理を実行し、
前記四面体メッシュの品質保存度は、前記エッジコラプス処理を適用して得られる四面体メッシュの要素形状の下記式で示すストレッチSt(h)が0.05以上であることを基準に評価することを特徴とする請求項1に記載の解析用四面体メッシュ生成装置
St(h)=6√6Vh/(maxe∈h×Sh
ここで、Vh:四面体メッシュの体積
Sh:四面体メッシュの表面積

【請求項3】
 
さらに、前記四面体メッシュの性質制御パラメータを変更するパラメータ変更部を備え、
前記パラメータ変更部は、前記多重解像度四面体メッシュ生成部により生成された解像度制御が可能な多重解像度の四面体メッシュと前記解析条件を用いて有限要素解析を実施する有限要素解析部の解析結果に基づいて、前記性質制御パラメータを変更することを特徴とする請求項1又は2に記載の解析用四面体メッシュ生成装置
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004252933thum.jpg
State of application right Registered
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