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技術 情報処理装置およびその方法

出願人 キヤノン株式会社
発明者 永井新吾
出願日 1997年12月15日 (23年4ヶ月経過) 出願番号 1997-345330
公開日 1999年7月2日 (21年10ヶ月経過) 公開番号 1999-175508
状態 未査定
技術分野 複合演算
主要キーワード 等差級数 事前作業 分割要素 等比級数 要素分割数 有限差分法 分割条件 解析対象物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年7月2日)のものです。
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図面 (9)

課題

少ない労力と時間で解析領域ブロックおよび要素に分割することができる情報処理装置およびその方法を提供することを目的とする。

解決手段

テップS40では、要素単位に分割するブロックを指定する。ステップS41では、指定されたブロックの分割数を指定する。ステップS42では、指定されたブロックに隣接するブロックが既に要素単位に分割されているか否か判断する。ステップS43では、既に要素単位に分割されたブロックに含まれる要素の中から、指定されたブロックに隣接する要素の大きさが求められる。ステップS44では、要素の大きさを初項、ブロックの大きさを級数の和、分割数を項数として等比級数が求められる。ステップS45では、等比級数に基づいて、指定されたブロックが要素単位に分割される。

概要

背景

近年、計算機発達に伴って、電磁界、構造、熱、流体などの現象数値解析することにより、各種装置の設計及び開発を支援することが一般的になっている。これらの現象(電磁界、構造、熱、流体など)の多くは偏微分方程式で表されるが、各現象に応じた理論解を得ることは難しく、有限要素法有限差分法境界要素法等に代表されるように、解析対象物解析領域)をいくつかの小領域に分割して数値的に解析する手法がよく用いられる。

このような数値解析の事前作業として、解析領域を分割し要素分割モデルを作成する必要がある。そして、作成した要素分割モデルは、得られる解析の精度、計算時間等に大きく影響を与える。つまり、解析領域の分割を細かくすれば解析精度は向上するが、計算に要する時間や計算機が必要とするメモリが多くなり、逆に解析領域の分割を粗くすれば解析精度は低下する。このことから、解析する問題に応じて、解析領域の分割の粗密をつける必要があり、なるべく少ない分割数でより良い精度が得られるように解析領域を分割することが重要となる。

また、これらの解析手法では隣接する要素から求めた式を用いて方程式解くことから、解析精度を向上させるためには隣接する要素の大きさをある程度そろえておくことが必要となる。そして、効率的かつ効果的に解析を行うためには、上述した条件を満たす要素分割モデルの作成を短時間かつ少ない労力で実現できるようにすることが重要となる。

一方、数値解析に用いる要素分割モデルを作成する手法は数多くあるが、よく用いられる手法の一つとして、解析領域をいくつかのブロックに分割し、それぞれのブロックを逐次、分割条件を指定して分割する領域分割法がある。領域分割法についてはこれまで数多くの手法が研究されており、例えば、機械の研究Vol.37(1985年)の704〜708頁、835〜840頁、935〜939頁に紹介されている。

また、1つのブロック内において、解析領域の分割の粗密をつける最も簡単な手法の一つとして、等比級数等差級数などの級数を用いて要素の大ささを段階的に変化させる分割手法がある。この手法によれば、通常、モニタ等に表示された複数のブロックの中から分割したいブロックをユーザが指定し、指定したブロックに対していくつかの分割条件(分割数、要素の大きさ、等比級数の公比や等差級数の公差、両端の要素の大きさの比などの組み合わせ)を入力することにより、ブロック内部を規則的に分割することができる。

概要

少ない労力と時間で解析領域をブロックおよび要素に分割することができる情報処理装置およびその方法を提供することを目的とする。

テップS40では、要素単位に分割するブロックを指定する。ステップS41では、指定されたブロックの分割数を指定する。ステップS42では、指定されたブロックに隣接するブロックが既に要素単位に分割されているか否か判断する。ステップS43では、既に要素単位に分割されたブロックに含まれる要素の中から、指定されたブロックに隣接する要素の大きさが求められる。ステップS44では、要素の大きさを初項、ブロックの大きさを級数の和、分割数を項数として等比級数が求められる。ステップS45では、等比級数に基づいて、指定されたブロックが要素単位に分割される。

目的

本発明は、上記の問題を解決するものであり、少ない労力と時間で解析領域をブロックおよび要素に分割することができる情報処理装置およびその方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

指定される解析領域数値解析する情報処理装置であって、前記解析領域をブロックに分割するための第一の分割情報、および、前記第一の分割情報に基づき分割されたブロックをさらに細分割するための第二の分割情報が入力される入力手段と、前記第一の分割情報に基づき前記解析領域を分割し、前記第二の分割情報により指示されるブロックを、そのブロックに隣接するブロックの分割要素に基づき細分割する分割手段と、前記分割手段により分割された解析領域の数値解析を行う解析手段とを有し、前記細分割は、前記第二の分割情報により細分割が指示されたブロックに隣接する分割要素、前記隣接ブロックにおける最小サイズの分割要素の何れかに基づくことを特徴とする情報処理装置。

請求項2

前記細分割は、等差級数、または、等比級数に従って行われることを特徴とする請求項1に記載された情報処理装置。

請求項3

前記等差級数および等比級数は、前記第二の分割情報により細分割が指示されたブロックのサイズを級数の和、前記分割要素のサイズを初項、および、前記第二の分割情報により指示される分割数項数とすることを特徴とする請求項2に記載された情報処理装置。

請求項4

前記等差級数および等比級数は、前記第二の分割情報により細分割が指示されたブロックのサイズと前記分割要素のサイズとの和を級数の和、前記分割要素のサイズを初項、および、前記第二の分割情報により指示される分割数を項数とすることを特徴とする請求項2に記載された情報処理装置。

請求項5

指定される解析領域を数値解析する情報処理方法であって、前記解析領域をブロックに分割するための第一の分割情報、および、前記第一の分割情報に基づき分割されたブロックをさらに細分割するための第二の分割情報を入力し、前記第一の分割情報に基づき前記解析領域を分割し、前記第二の分割情報により指示されるブロックを、そのブロックに隣接するブロックの分割要素に基づき細分割し、分割された解析領域の数値解析を行う各ステップを有し、前記細分割は、前記第二の分割情報により細分割が指示されたブロックに隣接する分割要素、前記隣接ブロックにおける最小サイズの分割要素の何れかに基づくことを特徴とする情報処理方法。

請求項6

指定される解析領域を数値解析する情報処理プログラムコードが記憶された記憶媒体であって、前記解析領域をブロックに分割するための第一の分割情報、および、前記第一の分割情報に基づき分割されたブロックをさらに細分割するための第二の分割情報を入力するステップのプログラムコードと、前記第一の分割情報に基づき前記解析領域を分割するステップのプログラムコードと、前記第二の分割情報により指示されるブロックを、そのブロックに隣接するブロックの分割要素に基づき細分割するステップのプログラムコードと、分割された解析領域の数値解析を行うステップのプログラムコードとを有し、前記細分割は、前記第二の分割情報により細分割が指示されたブロックに隣接する分割要素、前記隣接ブロックにおける最小サイズの分割要素の何れかに基づくことを特徴とする記憶媒体。

技術分野

0001

本発明は、情報処理装置およびその方法に関し、例えば、数値解析に用いる要素分割モデルを作成するための情報処理装置およびその方法に関するものである。

背景技術

0002

近年、計算機発達に伴って、電磁界、構造、熱、流体などの現象を数値解析することにより、各種装置の設計及び開発を支援することが一般的になっている。これらの現象(電磁界、構造、熱、流体など)の多くは偏微分方程式で表されるが、各現象に応じた理論解を得ることは難しく、有限要素法有限差分法境界要素法等に代表されるように、解析対象物解析領域)をいくつかの小領域に分割して数値的に解析する手法がよく用いられる。

0003

このような数値解析の事前作業として、解析領域を分割し要素分割モデルを作成する必要がある。そして、作成した要素分割モデルは、得られる解析の精度、計算時間等に大きく影響を与える。つまり、解析領域の分割を細かくすれば解析精度は向上するが、計算に要する時間や計算機が必要とするメモリが多くなり、逆に解析領域の分割を粗くすれば解析精度は低下する。このことから、解析する問題に応じて、解析領域の分割の粗密をつける必要があり、なるべく少ない分割数でより良い精度が得られるように解析領域を分割することが重要となる。

0004

また、これらの解析手法では隣接する要素から求めた式を用いて方程式解くことから、解析精度を向上させるためには隣接する要素の大きさをある程度そろえておくことが必要となる。そして、効率的かつ効果的に解析を行うためには、上述した条件を満たす要素分割モデルの作成を短時間かつ少ない労力で実現できるようにすることが重要となる。

0005

一方、数値解析に用いる要素分割モデルを作成する手法は数多くあるが、よく用いられる手法の一つとして、解析領域をいくつかのブロックに分割し、それぞれのブロックを逐次、分割条件を指定して分割する領域分割法がある。領域分割法についてはこれまで数多くの手法が研究されており、例えば、機械の研究Vol.37(1985年)の704〜708頁、835〜840頁、935〜939頁に紹介されている。

0006

また、1つのブロック内において、解析領域の分割の粗密をつける最も簡単な手法の一つとして、等比級数等差級数などの級数を用いて要素の大ささを段階的に変化させる分割手法がある。この手法によれば、通常、モニタ等に表示された複数のブロックの中から分割したいブロックをユーザが指定し、指定したブロックに対していくつかの分割条件(分割数、要素の大きさ、等比級数の公比や等差級数の公差、両端の要素の大きさの比などの組み合わせ)を入力することにより、ブロック内部を規則的に分割することができる。

発明が解決しようとする課題

0007

しかし、上述した技術においては、次のような問題がある。

0008

ユーザにより指定されたブロックを要素単位に分割するための分割条件を設定し、設定された分割条件に基づいてブロックを要素単位に分割する方法では、一旦、分割したブロックをモニタ等に表示し、隣接するブロック間の要素の大きさがそろっているか否か確認し、要素の大きさがそろっていない場合、分割条件を入力し直して再度ブロックを要素単位に分割するという一連の作業を繰り返さなければならない。

0009

特に、複数のブロックを要素単位に分割する場合には、1つ1つのブロックに対して、分割条件の設定から分割結果の確認までの一連の作業を行う必要があるため、数値解析に用いる解析領域をブロックに分割し、さらにそのブロックを要素単位に分割する作業に大変多くの労力と時間とを費やすという問題がある。

0010

本発明は、上記の問題を解決するものであり、少ない労力と時間で解析領域をブロックおよび要素に分割することができる情報処理装置およびその方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。

0012

本発明にかかる情報処理装置は、指定される解析領域を数値解析する情報処理装置であって、前記解析領域をブロックに分割するための第一の分割情報、および、前記第一の分割情報に基づき分割されたブロックをさらに細分割するための第二の分割情報が入力される入力手段と、前記第一の分割情報に基づき前記解析領域を分割し、前記第二の分割情報により指示されるブロックを、そのブロックに隣接するブロックの分割要素に基づき細分割する分割手段と、前記分割手段により分割された解析領域の数値解析を行う解析手段とを有し、前記細分割は、前記第二の分割情報により細分割が指示されたブロックに隣接する分割要素、前記隣接ブロックにおける最小サイズの分割要素の何れかに基づくことを特徴とする。

0013

本発明にかかる情報処理方法は、指定される解析領域を数値解析する情報処理方法であって、前記解析領域をブロックに分割するための第一の分割情報、および、前記第一の分割情報に基づき分割されたブロックをさらに細分割するための第二の分割情報を入力し、前記第一の分割情報に基づき前記解析領域を分割し、前記第二の分割情報により指示されるブロックを、そのブロックに隣接するブロックの分割要素に基づき細分割し、分割された解析領域の数値解析を行う各ステップを有し、前記細分割は、前記第二の分割情報により細分割が指示されたブロックに隣接する分割要素、前記隣接ブロックにおける最小サイズの分割要素の何れかに基づくことを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0014

図1(A)および図1(B)は、本発明にかかる一実施形態の解析領域のモデルの例を示す図である。

0015

なお、本実施形態では、1次元の解析領域を等比級数を用いて要素分割する例について説明を行うものとする。

0016

図1(A)および図1(B)において、10、11、12は、解析領域をいくつかのブロックに分割したものである。13は、ブロック11を構成する要素(所定の方法によりブロックをさらに分割したもの)を示す。14、15、16は、本発明により作成された要素を示す。要素13と要素14の大きさ(長さ)は同じであり、要素14、要素15および要素16の大きさは等比的に変化しているものとする。

0017

図2は、本発明にかかる一実施形態の情報処理装置の構成例を示すブロック図である。

0018

本発明にかかる情報処理装置は、CPU20、RAM21、CRT22、キーボードKB)23、外部メモリ24、システムバス25、キーボードコントローラ(KBC)26、CRTコントローラ(CRTC)27、メモリコントローラ(MC)28、ROM29等を備える。

0019

CPU20は、ROM29に記憶された本発明にかかる一実施形態の解析プログラムや情報処理装置の制御プログラム等を実行するためのCPUである。RAM21は、CPU20の主メモリあるいはワークエリア等として使用するための記憶部である。CRT22は、画像データ等を表示するためのディスプレイ等の表示装置である。キーボード23は、例えば、数値解析に使用するデータやパラメータ等を入力するための入力装置である。

0020

外部メモリ24は、情報処理装置のブートプログラムユーザファイル等を記憶するためのハードディスク、あるいはフロッピーディスク等の記憶装置である。キーボードコントローラ26は、キーボード23やマウス等のポインティングデバイスからの入力を制御する。CRTコントローラ27は、CRT22への画像データ等の表示を制御する。メモリコントローラ28は、ブートプログラム、フォントデータ、ユーザファイル等を記憶するためのハードディスク、あるいはフロッピーディスク等の外部メモリ24とのアクセスを制御する。

0021

ROM29は、本発明にかかる一実施形態の解析プログラムや制御プログラム等を記憶するための記憶部である。バス25は、CPU20、RAM21、CRT22、キーボード23、外部メモリ24、キーボードコントローラ26、CRTコントローラ27、メモリコントローラ28、ROM29とインタフェイスする。

0022

なお、RAM21は、本発明にかかる一実施形態の解析プログラムを一時的に格納するための解析プログラム格納部21a、解析プログラム格納部21aに格納された解析プログラムにより設定された要素分割モデルを格納するための要素分割モデルデータ格納部21b、解析領域をブロック単位に分割するための情報(例えば、解析領域を座標系表現した場合の各ブロックの座標位置や大きさなどの情報)を格納するためのブロック情報格納部21c、各ブロックが要素単位に分割されたか否かを示すフラグを格納するための分割終了フラグ格納部21d、ブロックを要素単位に分割するための情報(例えば、各ブロックの分割数などの情報)を格納するためのブロック情報格納部21e、要素単位に分割されたブロックに含まれ、要素単位に分割されていないブロックに隣接する要素に関する情報を格納するための要素情報格納部21fから構成される。

0023

また、ROM29は、キーボード23からユーザにより入力される情報に基づいて、解析領域をブロック単位に分割するための情報を設定するブロック数設定プログラム29a、キーボード23からユーザにより入力される情報に基づいて各ブロックを要素単位に分割するための情報を設定する要素数設定プログラム29b、ブロック分割プログラムによりブロックが要素単位に分割されたか否か判断し要素単位に分割されていないブロックを選択するためのブロック選択プログラム29c、分割済のブロックに存在する要素の中から分割未済のブロックに隣接する要素を選択するための要素選択プログラム29d、要素選択プログラムにより選択された要素の大きさに基づいて分割未済のブロックを要素単位に分割するためのブロック分割プログラム29eを格納する。

0024

図3は、本発明にかかる一実施形態のブロックを分割する処理を説明するためのフローチャートである。

0025

ステップS39は、初期設定を行う処理である。このステップでは、例えば、ユーザはキーボード23を利用して、解析領域をブロック単位に分割するためのブロック分割数を設定する。そして、設定されたブロック分割数を基に解析領域がブロック単位に例えば均等に分割される。また、分割されたブロックのうち少なくとも1つが所定の要素分割数(ユーザにより設定することも可能)で例えば均等に分割されるなどの処理が行われる。なお、このステップで行われる処理は周知の技術により実施することができるため、詳細な説明は省略する。

0026

ステップS40は、ブロック数設定プログラム29aが行う処理である。このステップでは、ユーザはキーボード23を利用して、要素単位に分割するブロックをm個(少なくとも1つ以上)指定する。そして、指定されたm個のブロックに関する情報(例えば、解析領域を座標系で表現した場合、指定されたm個のブロックの座標位置、各ブロックの大きさB、各ブロックに固有なIDなどの情報)が設定され、ブロック情報格納部21cに記憶される。

0027

ステップS41は、要素数設定プログラム29bが行う処理である。このステップでは、ユーザはキーボード23を利用して、指定されたm個のブロックそれぞれをn個の要素単位に分割するための要素分割数nを指定する。そして、指定された要素分割数nは、ブロック情報格納部21eに記憶される。なお、上述した要素分割数nは、ステップS40で指定されたブロックが複数個ある場合、それぞれのブロックに対して要素分割数nを設定することもできる。

0028

ステップS42は、ブロック選択プログラム29cが行う処理である。このステップでは、指定されたm個のブロックそれぞれに隣接するブロックが既に要素単位に分割されているか否か判断するために分割終了フラグ格納部21dが参照される。そして、指定されたm個のブロックそれぞれに隣接するブロックが、既に要素単位に分割されたブロックである場合、指定されたm個のブロックの中から既に要素単位に分割されたブロックに隣接するブロックが選択される。

0029

ここで、例えば、指定されたm個のブロックそれぞれに隣接するブロックが要素単位に分割されていない場合、ステップS40に戻り、再度要素単位に分割するブロックをm個(少なくとも1つ以上)指定することができる。

0030

ステップS43は、要素選択プログラム29dが行う処理である。このステップでは、既に要素単位に分割されたブロックに含まれる要素の中から、ステップS42で選択されたブロックに隣接する要素が選択され大きさL(例えば、要素の長さなど)が求められる。そして、求められた要素の大きさLは要素情報格納部21fに記憶される。

0031

ステップS44は、ブロック分割プログラム29eが行う処理である。このステップでは、要素情報格納部21fに格納された要素の大きさLを初項、ブロックの大きさBを級数の和、分割数nを項数として、等比級数ai(i=1〜n)が求められる。

0032

ステップS45は、ブロック分割プログラム29eが行う処理である。このステップでは、等比級数ai(i=1〜n)に基づいて、要素単位に分割されていないブロックがn個の要素に分割される。

0033

ステップS46では、ステップS45で要素単位に分割したブロックに対応する分割終了フラグが、分割終了フラグ格納部21dに立てられる。

0034

ステップS47では、ステップS40で指定したm個のブロック全てが要素単位に分割されたか否か判断する。そして、指定したm個のブロック全てが分割された場合処理を終了し、それ以外の場合ステップS42へ戻る。

0035

次に、図1(B)により、各ブロックを要素単位に分割する手順について説明する。ただし、前提条件としてブロック10が要素単位に分割されているものとする。

0036

まず、ユーザにより要素単位に分割するブロックとしてブロック11(ステップS40で指定するm個のブロックに相当するもの)が指定される。指定されたブロック11に関する情報(例えば、解析領域を座標系で表現した場合、そして、指定されたm個のブロックの座標位置、各ブロックの大きさB、各ブロックに固有なIDなどの情報)が設定され、ブロック情報格納部21cに記憶される。次に、ユーザはブロック11を要素単位に分割するための要素分割数として3を設定する。そして、要素数設定プログラム29bにより、設定された要素分割数に基づいて、ブロック11を3個の要素に分割するための情報が設定され、ブロック情報格納部21eに記憶される。

0037

次に、ブロック選択プログラム29cにより、指定されたブロック11に隣接するブロック10およびブロック12が、既に要素単位に分割されているか否か判断するために分割終了フラグ格納部21dが参照される。そして、ブロック10は既に要素単位に分割されているので、ブロック10に隣接するブロック11は、要素単位に分割することが可能であると判断される。例えば、ブロック10およびブロック12の両方が要素単位に分割されたブロックである場合、あらかじめ付与したID(例えば、ブロック10の「10」およびブロック12の「12」をID番号とする。)番号の小さい方を選択するようにしてもよい。

0038

次に、要素選択プログラム29dにより、既に要素単位に分割されたブロック10に含まれる要素の中から、ブロック11に隣接する要素が選択される。ここでは、ブロック10の要素13が選択される。そして、要素13の大きさL13が求められる。ここで、図1(A)に示すように解析領域は座標系で表現することができるため、各ブロックの始点および終点の位置(X軸)や、各要素の始点および終点の位置(X軸)を求めることができる。したがって、要素13の大きさL13も座標軸から求めることができる。

0039

次に、ブロック分割プログラム29eにより、要素情報格納部21fに格納された要素の大きさL13を初項、ブロック11の大きさBを級数の和、分割数3を項数とする等比級数ai(i=1〜3)が求められる。ステップS45では、ブロック分割プログラム29eにより、等比級数ai(i=1〜3)に基づいて、要素単位に分割されていないブロック11が3個の要素(要素14、要素15、要素16)に分割される。

0040

そして、ブロック11を要素単位に分割する処理が終了したことを示す分割終了フラグがたてられ、全ての処理を完了する。

0041

このように、本実施形態では、ブロック11を要素単位に分割する場合、まず、ブロック11に隣接しかつ既に要素単位に分割されたブロックであるブロック10が選択される。そして、ブロック10に含まれる要素の中から、ブロック11に隣接する要素13が検索され、その検索された要素13の大きさLを基準にして、等比級数を求めてブロック11を分割することにより、ブロック10の要素13の大きさとブロック11の要素14の大きさを簡単にそろえることができる。

0042

なお、本発明は、図5に示すような処理ステップを実行することによってもブロックを要素単位に分割することができる。以下にその詳細な説明を行う。

0043

ステップS39は、初期設定を行う処理である。このステップでは、例えば、ユーザはキーボード23を利用して、解析領域をブロック単位に分割するためのブロック分割数を設定する。そして、設定されたブロック分割数を基に解析領域がブロック単位に例えば均等に分割される。また、分割されたブロックのうち少なくとも1つが所定の要素分割数(ユーザにより設定することも可能)で例えば均等に分割されるなどの処理が行われる。なお、このステップで行われる処理は周知の技術により実施することができるため詳細な説明は省略する。

0044

ステップS40は、ブロック数設定プログラム29aが行う処理である。このステップでは、ユーザはキーボード23を利用して、要素単位に分割するブロックをm個(少なくとも1つ以上)指定する。そして、指定されたm個のブロックに関する情報(例えば、解析領域を座標系で表現した場合、指定されたm個のブロックの座標位置、各ブロックの大きさB、各ブロックに固有なIDなどの情報)が設定され、ブロック情報格納部21cに記憶される。

0045

ステップS41は、要素数設定プログラム29bが行う処理である。このステップでは、ユーザはキーボード23を利用して、指定されたm個のブロックそれぞれをn個の要素単位に分割するための要素分割数nを指定する。そして、指定された要素分割数nは、ブロック情報格納部21eに記憶される。なお、上述した要素分割数nは、ステップS40で指定されたブロックが複数個ある場合、それぞれのブロックに対して要素分割数nを設定することもできる。

0046

ステップS42は、ブロック選択プログラム29cが行う処理である。このステップでは、指定されたm個のブロックそれぞれに隣接するブロックが既に要素単位に分割されているか否か判断するために分割終了フラグ格納部21dが参照される。そして、指定されたm個のブロックそれぞれに隣接するブロックが、既に要素単位に分割されたブロックである場合、指定されたm個のブロックの中から既に要素単位に分割されたブロックに隣接するブロックが選択される。

0047

ここで、例えば、指定されたm個のブロックそれぞれに隣接するブロックが要素単位に分割されていない場合、ステップS40に戻り、再度要素単位に分割するブロックをm個(少なくとも1つ以上)指定することができる。

0048

ステップS43は、要素選択プログラム29dが行う処理である。このステップでは、既に要素単位に分割されたブロックに含まれる要素の中から、ステップS42で選択されたブロックに隣接する要素が選択され大きさL(例えば、要素の長さなど)が求められる。そして、求められた要素の大きさLは要素情報格納部21fに記憶される。

0049

ステップS60は、ブロック分割プログラム29eが行う処理である。このステップでは、要素情報格納部21fに格納された要素の大きさLを初項、要素の大きさL+ブロックの大きさBを級数の和、分割数nに1を足したn+1を項数として、等比級数ai(i=1〜n+1)が求められる。

0050

ステップS61は、ブロック分割プログラム29eが行う処理である。このステップでは、等比級数ai(i=2〜n+1)に基づいて、要素単位に分割されていないブロックがn個の要素に分割される。

0051

ステップS46では、ステップS45で要素単位に分割したブロックに対応する分割終了フラグが、分割終了フラグ格納部21dに立てられる。

0052

ステップS47では、ステップS40で指定したm個のブロック全てが要素単位に分割されたか否か判断する。そして、指定したm個のブロック全てが分割された場合処理を終了し、それ以外の場合ステップS42へ戻る。

0053

次に、各ブロックを要素単位に分割する手順について説明する。ただし、前提条件としてブロック10が要素単位に分割されているものとする。

0054

まず、ユーザにより要素単位に分割するブロックとしてブロック11(ステップS40で指定するm個のブロックに相当するもの)が指定される。指定されたブロック11に関する情報(例えば、解析領域を座標系で表現した場合、そして、指定されたm個のブロックの座標位置、各ブロックの大きさB、各ブロックに固有なIDなどの情報)が設定され、ブロック情報格納部21cに記憶される。次に、ユーザはブロック11を要素単位に分割するための要素分割数として3を設定する。そして、要素数設定プログラム29bにより、設定された要素分割数に基づいて、ブロック11を3個の要素に分割するための情報が設定され、ブロック情報格納部21eに記憶される。

0055

次に、ブロック選択プログラム29cにより、指定されたブロック11に隣接するブロック10およびブロック12が、既に要素単位に分割されているか否か判断するために分割終了フラグ格納部21dが参照される。そして、ブロック10は既に要素単位に分割されているので、ブロック10に隣接するブロック11は、要素単位に分割することが可能であると判断される。

0056

次に、要素選択プログラム29dにより、既に要素単位に分割されたブロック10に含まれる要素の中から、ブロック11に隣接する要素が選択される。ここでは、ブロック10の要素13が選択される。そして、要素13の大きさL13が求められる。ここで、図1(A)に示すように解析領域は座標系で表現することができるため、各ブロックの始点および終点の位置(X軸)や、各要素の始点および終点の位置(X軸)を求めることができる。したがって、要素13の大きさL13も座標軸から求めることができる。

0057

次に、ブロック分割プログラム29eにより、要素情報格納部21fに格納された要素13の大きさL13を初項、要素13の大きさL13+ブロック11の大きさBを級数の和、要素分割数3に1を足した数を項数とする等比級数ai(i=1〜4)が求められる。

0058

次にブロック分割プログラム25eにより、等比級数ai(i=2〜4)に基づいて、要素単位に分割されていないブロック11が3個の要素(要素50、要素51、要素52)に分割される。そして、ブロック11を要素単位に分割する処理が終了したことを示す分割終了フラグがたてられ全ての処理を完了する。

0059

このように、図5の処理ステップを実行することによってブロックを要素単位に分割した結果を図4に示す。図4において符号1および符号10〜13は図1(A)のそれと同じであり説明を省略する。また、符号50〜52は、図5に示す処理ステップを実行することにより生成された要素を表している。

0060

図1(A)の解析領域を図3に示す処理ステップを実行することにより得られた結果(図1(B))と、図1(A)の解析領域を図5に示す処理ステップを実行することにより得られた結果(図4)との違いを説明すると、図1(B)の要素13と要素13に隣接する要素14との大きさは等しいのに対して、図4の要素13と要素13に隣接する要素50との大きさは異なっている。これは、等比級数の求めかたの違いによるものである。

0061

つまり、図3のステップS44では、要素13の大きさL13を初項、ブロック11の大きさBを級数の和、要素分割数nを項数として、等比級数ai(i=1〜n)を求めるの対し、図4のステップS60では、要素13の大きさL13を初項、要素13の大きさL13+ブロック11の大きさBを級数の和、要素分割数nに1を足したn+1を項数として、等比級数ai(i=1〜n+1)を求めている。

0062

そして、図3のステップS45では、等比級数ai(i=1〜n)に基づいて、ブロック11をn個の要素に分割し、図5のステップS61では、等比級数ai(i=2〜n+1)に基づいて、ブロック11をn個の要素に分割している。このように等比級数ai(i=2〜n+1)に基づいて、ブロック11を要素単位に分割すると要素13を含めてブロック11の各要素の大きさが等比的に変化するため、図4に示すような分割結果となる。

0063

本実施形態では、1次元の解析領域に含まれるブロックを要素単位に分割する方法について説明したが、2次元(または2次元以上)の解析領域に含まれるブロックを要素単位に分割する方法について図3および図6に基づき説明する。

0064

2次元の解析領域を解析する場合、図3に示すフローチャートにおいて、ステップS43からステップS45の処理が異なり、その他の処理は1次元の解析領域を解析するときと同様の処理を行うため説明を省略する。

0065

ステップS43では、ブロック602に隣接する複数の要素の中からブロック602を分割するための基準となる要素を1つ選択する処理を行う。このとき、分割の基準となる要素を選択する基準として、例えば、システムまたはユーザの操作により、ブロック601の中から最も小さい要素603が選択される。

0066

ここで、ブロック601の中から最も小さい要素を選択する方法として、例えば、図8のフローチャート(ステップS43の処理を詳細に説明したもの)に示すように、各要素のサイズを求め(ステップS801)、サイズが一番小さい要素を最も小さい要素と定義する(ステップS802)。なお、ここでいうサイズとは、二次元ならば面積、三次元ならば体積のことである。

0067

そして、選択された要素のX軸方向の大きさLXおよびY軸方向の大きさLYが求められる(ステップS803)。ここで、図6(a)に示すように解析領域は座標系で表現することができるため、各ブロックの始点および終点の位置(X軸方向、Y軸方向)や、各要素の始点および終点の位置(X軸方向、Y軸方向)を求めることができる。したがって、要素603のX軸方向の大きさLXおよびY軸方向の大きさLYも座標軸から求めることができる。

0068

ステップS44では、求められた要素603のX軸方向の大きさLXを初項、ブロックの大きさBを級数の和、分割数nを項数として、等比級数axi(i=1〜n)が求められる。同様に、要素603のY軸方向の大きさLYを初項、ブロックの大きさBを級数の和、分割数nを項数として、等比級数ayi(i=1〜n)が求められる。ここで、例えば、ブロック602を「9」個の要素に分割したい場合、X軸方向の分割数nを「3」とし、Y軸方向の分割数nを「3」とすれば、ブロック602を「9」個の要素に分割することができる。

0069

ステップS45では、等比級数axi(i=1〜n)およびayi(i=1〜n)に基づいて、ブロック602をX軸方向およびY軸方向に沿って分割する。つまり、図6(b)に示すように、作成された節点に囲まれた領域が要素となる。

0070

なお、上記説明では、X軸方向、Y軸方向ともに本発明の等比級数による分割を行ったが、どちらか一方の軸にのみ本発明を適用してもよい。例えば、図7において、X軸方向については本発明を適用し、Y軸方向についてはブロック602に隣接している要素603から要素608のY軸方向の大きさを求め、その大きさをもとに6つに分割する。これにより生成される要素は、ブロック601に隣接する要素701から要素706と、ブロック602に隣接する要素603から要素608の間で整合性のとれた要素が生成されることになる。

0071

このように、本発明は、1次元の解析領域の他、2次元や3次元の解析領域に対して適用することができる。また、アイソパラメトリック要素のように曲線曲面で定義された要素、あるいは次数の高い高次要素に対しても局所座標系への写像を利用することにより適用することができる。さらに、要素だけではなく節点や格子点も作成することができることは自明であり、要素をブロックとみなすことにより、要素の内部をさらに細かく分割することも可能である。

0072

また、本実施形態では、既に要素単位に分割されたブロックや、要素単位に分割されたブロックに含まれる要素の中から、要素単位に分割されていないブロックに隣接する要素をプログラムにより自動的に検索する処理を行っているが、ユーザ自身がモニタなどの画面に表示されたブロックをもとに指定するようにしてもよい。

0073

また、ユーザがブロックを要素単位に分割するための条件である要素分割数の代りに、等比級数の公比などを入力するようにしてもよい。さらに、ブロックを要素単位に分割するための方法として等比級数を用いたが、等差級数等のように値が段階的に大きく、もしくは小さくなるような級数であれば本実施形態に適用することができ、有限要素法や境界要素法に限らず有限差分法等も本実施形態に適用することができる。

0074

なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータインタフェイス機器リーダプリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機ファクシミリ装置など)に適用してもよい。

0075

また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

0076

この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

0077

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク,ハードディスク,光ディスク光磁気ディスクCD−ROM,CD−R,磁気テープ不揮発性メモリカード,ROMなどを用いることができる。

0078

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

0079

さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

発明の効果

0080

以上説明したように、本発明によれば、少ない労力と時間で解析領域をブロックおよび要素に分割することができる情報処理装置およびその方法を提供することができる。

0081

図面の簡単な説明

0082

図1本発明にかかる一実施形態の解析領域のモデルの例を示す図、
図2本発明にかかる一実施形態の情報処理装置の構成例を示すブロック図、
図3本発明にかかる一実施形態のブロックを分割する処理を説明するためのフローチャート、
図4本発明にかかる一実施形態の解析領域のモデルの例を示す図、
図5本発明にかかる一実施形態のブロックを分割する処理を説明するためのフローチャート、
図6本発明にかかる一実施形態の2次元の解析領域のモデルの例を示す図、
図7本発明にかかる一実施形態の2次元の解析領域の他のモデルの例を示す図、
図8ブロック601の中から最も小さい要素を選択する方法を説明するためのフローチャートである。

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