Finite element analyzer
专利汇可以提供Finite element analyzer专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: To obtain an accurate computed result even for an analysis object of curved shape.
CONSTITUTION: This analyzer is comprised in such a way that a micro finite element (mesh) divided and set based on orthogonal coordinates by the orthogonal coordinate setting means 11a of a mesh setting means 11 is set by converting to polar coordinates in accordance with the analysis object of curved shape by a polar coordinate setting means 11b, and analysis by an arithmetic means 12 can be accurately executed according to the micro finite element divided and set based on the polar coordinate when mesh setting on the analysis object of curved shape is performed.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO&Japio，下面是Finite element analyzer专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続体の解析を行う有限要素解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】解析対象物を微小有限要素に分割して演算・解析を行う有限要素解析法が知られているが、近年、その有限要素解析法を所定の解析プログラムに従って実行し、種々のシミュレーションを行うようにした有限要素解析装置の開発が進められている。 この有限要素解析装置では、まずメッシュ設定手段によって、解析対象物としての連続体を所定形状の微小有限要素に分割して表示し、ついでこれらの各微小有限要素毎に、演算手段により所定の解析を実行していくようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の有限要素解析装置においては、解析対象物を直交座標に基づいて分割することが一般的であり、解析対象物が例えば円形状を有している場合には、その円形状を直線に近似して計算を行っている。 しかしながらこのような直線への近似では、厳密な計算結果を必要とする場合に誤差を生じてしまい、シミュレーション結果が不正確となることがある。
【０００４】そこで本発明は、曲線状の解析対象物に対しても正確な演算を実行することができるようにした有限要素解析装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため本発明にかかる有限要素解析装置は、解析対象物を微小有限要素に分割して表示するメッシュ設定手段と、このメッシュ設定手段により設定された各微小有限要素毎に、解析プログラムに従って所定の演算を実行する演算手段とを備えた有限要素解析装置において、上記メッシュ設定手段は、解析対象物を直交座標に基づいて微小有限要素に分割して表示する直交座標設定手段と、この直交座標設定手段により設定された微小有限要素を、極座標に変換して表示する極座標設定手段とを有する構成になされている。
【０００８】
【作用】このような構成を有する手段において、曲線状の解析対象物に対してメッシュの設定を行う場合には、
メッシュ設定手段の直交座標設定手段により、直交座標に基づき分割設定された微小有限要素が、極座標設定手段によって、曲線状の解析対象物に対応した極座標に変換して設定され、その極座標に基づき分割設定された微小有限要素に即して演算手段による解析が行われるようになっている。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１には、有限要素解析装置としての磁場解析装置１に本発明を適用した実施例が表されている。
この磁場解析装置１は、解析対象物を微小有限要素に分割設定するメッシュ設定手段１１と、このメッシュ設定手段１１により設定された各微小有限要素（メッシュ）
毎に、解析プログラムに従った演算を実行する演算手段１２とを備えており、上記演算手段１２には、計算結果を一時的に記憶するＲＡＭ１３及び解析プログラムを備え計算結果を永久的に記憶するハードディスク１４が接続されている。
【００１０】また上記メッシュ設定手段１１に対しては、解析対象物の情報を入力するための入力手段１５が外部から接続されているとともに、前記演算手段１２には、メッシュ設定手段１１により設定された微小有限要素（メッシュ）及び演算手段１２による演算結果を表示するためのＣＲＴ等からなる表示手段１６が外部に接続されている。
【００１１】さらに前記メッシュ設定手段１１は、解析対象物を直交座標に基づいて微小有限要素（メッシュ）
に分割設定する直交座標設定手段１１ａと、この直交座標設定手段１１ａにより設定された微小有限要素（メッシュ）を、極座標に変換して設定する極座標設定手段１
１ｂとを有しており、これらの両座標設定手段１１ａ，
１１ｂにより設定されたメッシュ情報が、演算手段１２
にそれぞれ発せられて表示されるように構成されている。
【００１２】このような磁場解析装置１のメッシュ設定手段１１を用いて、磁気ヘッドによるドラム着磁におけるメッシュ設定を行う場合について以下説明する。 まずメッシュ設定手段１１の直交座標設定手段１１ａによって、例えば図２に示されているような直交座標に基づく微小有限要素（メッシュ）が分割設定される。 これは、
解析対象物としてのドラム部分における円形状を直線に近似したものである。 そしてそのドラム部分における微小有限要素（メッシュ）が、極座標設定手段１１ｂにより次のようにして、ドラム円形状に対応した極座標に変換して設定される。
【００１３】図３に示されているように、まずステップ１において、メッシュ変換領域におけるスタート節点番号(ps)及びエンド節点番号(pe)と、ドラム半径drが、入力手段１５を通して入力される。 ついでステップ２において、メッシュ変換領域における右端節点番号(ixe[t])
及びセンター節点番号(pyc[t])が、入力手段１５を通して入力される。
【００１４】この入力された情報に基づき、ステップ３
において、変換前における直交座標に基づく１つの微小有限要素（１メッシュ）の底辺長(dm[T][T])と、変換後における極座標に基づく１つの微小有限要素（１メッシュ）の底辺長(d[T][T]) と、変換によるメッシュの回転角度(dig[T][T]) が算出される。
【００１５】そして上記算出値に基づき、ステップ４においてまずメッシュ変換領域の左半分の領域における変換後の微小有限要素のｘ座標(xy[1][T])及びｙ座標(xy
[2][T])がそれぞれ演算される。 ついでステップ５においてメッシュ変換領域の右半分の領域における変換後の微小有限要素のｘ座標(xy[1][T])及びｙ座標(xy[2][T])
がそれぞれ演算される。
【００１６】このような各ステップにおける手順の演算状態を、図４に基づいて具体的に説明する。 図４に示されているように、演算の前提条件として、ドラムの半径をＲとするとともに、変換前におけるメッシュ節点Ｐ
2 、Ｐ 3の各座標を（ｘ 2 ，ｙ 2 ）、（ｘ 3 ，ｙ 3 ）とし、変換後におけるメッシュ節点Ｐ 2 '、Ｐ 3 'の各座標を（ｘ 2 '，ｙ 2 '）、（ｘ 3 '，ｙ 3 '）とする。 またメッシュ中心軸上におけるドラム中心Ｏからのメッシュ節点Ｐ 1
（ｘ 1 ，ｙ 1 ）に至る距離をｒとする。
【００１７】そしてまず１つの微小有限要素（１メッシュ）における変換後の底辺長ｄ 1 ，ｄ 2及び回転角度θ
1 ，θ 2は、メッシュ幅Ｄ 1 （＝Ｄ 1 '），Ｄ 2 （＝Ｄ
2 '）に対して、 ｄ 1 ＝ｒＤ 1 ／Ｒ θ 1 ＝sin -1 (ｄ 1 ／２ｒ） 及び、 ｄ 2 ＝ｒＤ 2 ／Ｒ θ 2 ＝sin -1 (ｄ 2 ／２ｒ） により演算される。
【００１８】次に、変換後におけるメッシュ節点Ｐ 2 '、
Ｐ 3 'の座標（ｘ 2 '，ｙ 2 '）、 (ｘ 3 '，ｙ 3 '）は、メッシュ節点Ｐ 1の座標（ｘ 1 ，ｙ 1 ）に対して、 ｘ 2 '＝｜ｘ 1 −ｄ 1 cosθ 1 ｜ ｙ 2 '＝ｙ 1 ＋ｄsin θ 1及び、 ｘ 3 '＝｜ｘ 2 '−ｄ 1 cosθ 1 ｜ ｙ 3 '＝ｙ 2 '＋ｄsin θ 1なる演算式により求められる。
【００１９】これを順次繰り返すことにより任意のメッシュ節点Ｐ t 'の座標（ｘ t '，ｙ t '）が算出され、結果として図５に示されているように、ドラム部分に対応するメッシュ領域の微小有限要素が、ドラムの極率に対応した極座標に基づいて分割設定される。 そしてこの極座標に基づき変換設定された微小有限要素に即して、前記演算手段１２による解析が正確に実行されることとなる。
【００２０】上述した実施例は、磁場解析装置に本発明を適用したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のあらゆる有限要素解析装置に対しても同様に適用することができるものである。
【００２１】また解析対象物は、円形状のものに限られることはなく、円形以外の曲線に対しても同様な変換により正確な解析を実行することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように本発明にかかる有限要素解析装置は、曲線状の解析対象物に対してメッシュの設定を行う場合に、メッシュ設定手段の直交座標設定手段により、直交座標に基づき分割設定された微小有限要素を、極座標設定手段によって、曲線状の解析対象物に対応した極座標に変換して設定し、その極座標に基づき分割設定した微小有限要素に即して演算手段による解析を正確に実行するようにしたものであるから、円形状の解析対象物に対しても正確な計算結果を得ることができ、装置の信頼性を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例における有限要素解析装置を表した構成ブロック説明図である。
【図２】直交座標設定手段により、直交座標に基づき分割設定された微小有限要素からなるメッシュ状態を表した線図である。
【図３】本発明により実行される座標変換手順を表したフロー図である。
【図４】座標変換における演算の基本図形を表した線図である。
【図５】極座標設定手段により、極座標に基づき分割設定された微小有限要素からなるメッシュ状態を表した線図である。
１ 磁場解析装置（有限要素解析装置） １１ メッシュ設定手段 １２ 演算手段 １１ａ 直交座標設定手段 １１ｂ 極座標設定手段 １５ 入力手段
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