JP5081844B2 - Deformation amount evaluation support apparatus, deformation amount evaluation support method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、物体の断面の変形量の評価を支援する変形量評価支援装置、変形量評価支援方法およびプログラムに関するものである。   The present invention relates to a deformation amount evaluation support apparatus, a deformation amount evaluation support method, and a program for supporting evaluation of a deformation amount of a cross section of an object.

従来から、車体の剛性を評価する試験が行われている。このような試験としては、例えば、リヤ側のサスペンション取付点を固定し、フロント側のサスペンション取付点横方向に荷重を与える片持ち試験、リヤのアッパーサポートを固定し、フロント側の左右アッパーサポートに上下逆の方向に荷重を加える捩り試験などがある。また、特許文献1には、操安性の評価を的確に行い得る評価方法と計測すべき計測部を特定する計測点の特定方法等が記載されている。   Conventionally, a test for evaluating the rigidity of a vehicle body has been performed. Examples of such tests include a cantilever test in which the rear suspension attachment point is fixed and a load is applied in the lateral direction of the front suspension attachment point, the rear upper support is fixed, and the front left and right upper supports are fixed. There is a torsion test that applies a load in the opposite direction. Further, Patent Document 1 describes an evaluation method that can accurately evaluate the operability, a measurement point specifying method that specifies a measurement unit to be measured, and the like.

特開2002−107272号公報JP 2002-107272 A

しかしながら、従来の評価方法では、変形量を構成する成分の総和の情報しか得ることができないため、横並び評価は可能であるが、車体のある点における変形量を抑制するための設計変更の情報としては不十分である。計測される変形量は、曲げ成分、剛体回転成分(以下、単に回転成分という。)、ひずみ成分によって構成されており、これらを分離せずに評価する場合、補強をする際の対策立案が勘と経験に頼らざるを得ない。   However, since the conventional evaluation method can only obtain information on the sum of the components constituting the deformation amount, side-by-side evaluation is possible, but as design change information for suppressing the deformation amount at a certain point of the vehicle body Is insufficient. The amount of deformation measured is composed of a bending component, a rigid body rotation component (hereinafter simply referred to as a rotation component), and a strain component. If these are evaluated without being separated, it is necessary to consider measures for reinforcement. I have to rely on experience.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、変形量を構成する曲げ成分、回転成分、ひずみ成分を分離して定量評価できる変形量評価支援装置等を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a deformation amount evaluation support device and the like that can separate and quantitatively evaluate a bending component, a rotation component, and a strain component that constitute a deformation amount. It is.

前述した目的を達成するために第1の発明は、物体の断面の変形量の評価を支援する変形量評価支援装置であって、評価対象の断面のせん断中心点を設定する第1の設定手段と、前記せん断中心点を原点とする座標系において、評価対象の断面内の変形前計算点の座標(Y、Z)、前記変形前計算点に対応する変形後計算点の座標(y、z)を設定する第2の設定手段と、y=aY+bZ+c、z=aY+bZ+cの係数a、b、c、a、b、cを算出する第1の算出手段と、前記係数a、a、b、bと変形勾配テンソルが等価であることを示す式を用いて、評価対象の断面の変形状態を曲げ成分、回転成分、ひずみ成分に分離して、各成分の定量値を算出する第2の算出手段と、前記曲げ成分、前記回転成分、前記ひずみ成分の各成分の定量値を出力する出力手段と、を具備することを特徴とする変形量評価支援装置である。 In order to achieve the above-described object, a first invention is a deformation amount evaluation support apparatus that supports evaluation of a deformation amount of a cross section of an object, and is a first setting means for setting a shear center point of a cross section of an evaluation object. And the coordinate (Y, Z) of the pre-deformation calculation point in the cross section to be evaluated, the coordinates of the post-deformation calculation point corresponding to the pre-deformation calculation point (y, z) ) And a second setting means for setting y = a 1 Y + b 1 Z + c 1 and z = a 2 Y + b 2 Z + c 2 , coefficients a 1 , b 1 , c 1 , a 2 , b 2 , c 2 are calculated. Using the first calculation means and an expression indicating that the coefficients a 1 , a 2 , b 1 , b 2 and the deformation gradient tensor are equivalent, the deformation state of the cross section to be evaluated is expressed as a bending component, a rotation component, A second calculating means for separating the strain components and calculating a quantitative value of each component; Bending components, the rotating component, a deformation amount evaluation support apparatus characterized by comprising an output means for outputting the quantitative value of each component of the distortion components.

第1の発明における第2の算出手段は、変形勾配テンソルから変位勾配テンソルを算出し、変位勾配テンソルを対称テンソルと反対称テンソルとに分離し、対称テンソルからひずみ成分の定量値を算出し、反対称テンソルから回転成分の定量値を算出し、係数c、cから曲げ成分の定量値を算出する。また、第2の算出手段は、対称テンソルの対角成分から圧縮ひずみ成分の定量値を算出し、対称テンソルの非対角成分からせん断ひずみ成分の定量値を算出することが望ましい。 The second calculation means in the first invention calculates a displacement gradient tensor from the deformation gradient tensor, separates the displacement gradient tensor into a symmetric tensor and an antisymmetric tensor, calculates a quantitative value of the strain component from the symmetric tensor, A quantitative value of the rotational component is calculated from the antisymmetric tensor, and a quantitative value of the bending component is calculated from the coefficients c 1 and c 2 . The second calculation means preferably calculates a quantitative value of the compressive strain component from the diagonal component of the symmetric tensor and calculates a quantitative value of the shear strain component from the non-diagonal component of the symmetric tensor.

第1の発明における出力手段は、例えば、変形前の第1の形状、および曲げ成分、回転成分、ひずみ成分の3つの成分による変形を個々に加えた後の第2の形状、第3の形状、第4の形状をそれぞれ表示する。また、出力手段は、例えば、評価対象の断面内の任意の点ごとに、曲げ成分、回転成分、ひずみ成分による変位量を表示する。   The output means in the first invention includes, for example, the first shape before deformation, and the second shape and third shape after individually applying deformation by the three components of the bending component, the rotation component, and the strain component. The fourth shape is displayed. The output unit displays, for example, the displacement amount due to the bending component, the rotation component, and the strain component for each arbitrary point in the cross section to be evaluated.

第2の発明は、物体の断面の変形量の評価を支援する変形量評価支援方法であって、評価対象の断面のせん断中心点を設定する第1の設定ステップと、前記せん断中心点を原点とする座標系において、評価対象の断面内の変形前計算点の座標(Y、Z)、前記変形前計算点に対応する変形後計算点の座標(y、z)を設定する第2の設定ステップと、y=aY+bZ+c、z=aY+bZ+cの係数a、b、c、a、b、cを算出する第1の算出ステップと、前記係数a、a、b、bと変形勾配テンソルが等価であることを示す式を用いて、評価対象の断面の変形状態を曲げ成分、回転成分、ひずみ成分に分離して、各成分の定量値を算出する第2の算出ステップと、前記曲げ成分、前記回転成分、前記ひずみ成分の各成分の定量値を出力する出力ステップと、を含むことを特徴とする変形量評価支援方法である。 A second invention is a deformation amount evaluation support method for supporting an evaluation of a deformation amount of a cross section of an object, the first setting step of setting a shear center point of a cross section to be evaluated, and the shear center point as an origin The second setting for setting the coordinates (Y, Z) of the pre-deformation calculation point in the cross section to be evaluated and the coordinates (y, z) of the post-deformation calculation point corresponding to the calculation point before the deformation And a first calculation step for calculating coefficients a 1 , b 1 , c 1 , a 2 , b 2 , c 2 of y = a 1 Y + b 1 Z + c 1 , z = a 2 Y + b 2 Z + c 2 , Using a formula indicating that the coefficients a 1 , a 2 , b 1 , b 2 and the deformation gradient tensor are equivalent, the deformation state of the cross section to be evaluated is separated into a bending component, a rotation component, and a strain component, A second calculation step of calculating a quantitative value of the component, the bending component, Serial rotation component, a deformation amount evaluation support method characterized by comprising an output step of outputting the quantitative value of each component of the distortion components.

第3の発明は、コンピュータを第1の発明の変形量評価支援装置として機能させるプログラムである。   A third invention is a program for causing a computer to function as the deformation amount evaluation support apparatus of the first invention.

本発明の変形量評価支援装置等により、変形量を構成する曲げ成分、回転成分、ひずみ成分を分離して定量評価できる。   With the deformation amount evaluation support apparatus of the present invention, the bending component, the rotation component, and the strain component constituting the deformation amount can be separated and quantitatively evaluated.

コンピュータのハードウェア構成図Computer hardware configuration diagram 変形量評価支援装置1の動作の詳細を示すフローチャートThe flowchart which shows the detail of operation | movement of the deformation amount evaluation assistance apparatus 1. 変形前計測点を説明するための図Diagram for explaining measurement points before deformation せん断中心点の一例を示す図Diagram showing an example of shear center point 変形前の物体の一例を示す図Diagram showing an example of an object before deformation 変形後の物体の一例を示す図A figure showing an example of a deformed object 各成分の定量値の表示例を示す図The figure which shows the example of a display of the quantitative value of each ingredient 計算点ごとの各成分による変位量の出力の一例を示す図The figure which shows an example of the output of the displacement amount by each component for every calculation point 計算点ごとの各成分による変位量の出力の一例を示す図The figure which shows an example of the output of the displacement amount by each component for every calculation point 計算点ごとの各成分による変位量の出力の一例を示す図The figure which shows an example of the output of the displacement amount by each component for every calculation point 計算点ごとの各成分による変位量の出力の一例を示す図The figure which shows an example of the output of the displacement amount by each component for every calculation point

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る変形量評価支援装置1を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。尚、図1のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。   FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a computer that realizes a deformation amount evaluation support apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. Note that the hardware configuration in FIG. 1 is an example, and various configurations can be adopted depending on the application and purpose.

変形量評価支援装置1は、制御部3、記憶部5、メディア入出力部7、通信制御部9、入力部11、表示部13、周辺機器I/F部15等が、バス17を介して接続される。   The deformation amount evaluation support apparatus 1 includes a control unit 3, a storage unit 5, a media input / output unit 7, a communication control unit 9, an input unit 11, a display unit 13, a peripheral device I / F unit 15, and the like via a bus 17. Connected.

制御部3は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成される。   The control unit 3 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.

CPUは、記憶部5、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス17を介して接続された各装置を駆動制御し、変形量評価支援装置1が行う後述する処理を実現する。
ROMは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOS等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
RAMは、揮発性メモリであり、記憶部5、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部3が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
The CPU calls and executes a program stored in the storage unit 5, ROM, recording medium, etc. to a work memory area on the RAM, drives and controls each device connected via the bus 17, and a deformation amount evaluation support device 1 to realize the later-described processing.
The ROM is a non-volatile memory and permanently holds a computer boot program, a program such as BIOS, data, and the like.
The RAM is a volatile memory, and temporarily stores programs, data, and the like loaded from the storage unit 5, ROM, recording medium, and the like, and includes a work area used by the control unit 3 for performing various processes.

記憶部5は、HDD(ハードディスクドライブ)であり、制御部3が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OS(オペレーティングシステム)等が格納される。プログラムに関しては、OS(オペレーティングシステム)に相当する制御プログラムや、後述する処理をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部3により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。
The storage unit 5 is an HDD (hard disk drive), and stores a program executed by the control unit 3, data necessary for program execution, an OS (operating system), and the like. With respect to the program, a control program corresponding to an OS (operating system) and an application program for causing a computer to execute processing described later are stored.
Each of these program codes is read by the control unit 3 as necessary, transferred to the RAM, read by the CPU, and executed as various means.

メディア入出力部7(ドライブ装置)は、データの入出力を行い、例えば、CDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、DVDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、MOドライブ等のメディア入出力装置を有する。   The media input / output unit 7 (drive device) inputs / outputs data, for example, a CD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), DVD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), MO drive, etc. And other media input / output devices.

通信制御部9は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク19間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク19を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。   The communication control unit 9 includes a communication control device, a communication port, and the like, and is a communication interface that mediates communication between the computer and the network 19, and performs communication control between other computers via the network 19.

入力部11は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部11を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
The input unit 11 inputs data and includes, for example, a keyboard, a pointing device such as a mouse, and an input device such as a numeric keypad.
An operation instruction, an operation instruction, data input, and the like can be performed on the computer via the input unit 11.

表示部13は、CRTモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等(ビデオアダプタ等)を有する。   The display unit 13 includes a display device such as a CRT monitor and a liquid crystal panel, and a logic circuit (such as a video adapter) for realizing a video function of the computer in cooperation with the display device.

周辺機器I/F(インタフェース)部15は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器I/F部15を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器I/F部15は、USBやIEEE1394やRS−232C等で構成されており、通常複数の周辺機器I/Fを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。   The peripheral device I / F (interface) unit 15 is a port for connecting a peripheral device to the computer, and the computer transmits and receives data to and from the peripheral device via the peripheral device I / F unit 15. The peripheral device I / F unit 15 is configured by USB, IEEE 1394, RS-232C, or the like, and usually has a plurality of peripheral devices I / F. The connection form with the peripheral device may be wired or wireless.

バス17は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。   The bus 17 is a path that mediates transmission / reception of control signals, data signals, and the like between the devices.

図2は、変形量評価支援装置1の動作の詳細を示すフローチャートである。変形量評価支援装置1は、物体のある断面を評価対象とし、評価対象の断面のせん断中心点の座標、断面内の変形前計算点の座標、変形前計算点に対応する変形後計算点の座標を入力とし、物体の変形量を曲げ成分、回転成分、ひずみ成分に分離して定量値を算出し、出力する。   FIG. 2 is a flowchart showing details of the operation of the deformation amount evaluation support apparatus 1. The deformation amount evaluation support apparatus 1 targets a cross-section of an object as an evaluation target, coordinates of a shear center point of the cross-section to be evaluated, coordinates of a pre-deformation calculation point in the cross-section, and post-deformation calculation points corresponding to the pre-deformation calculation points. Using coordinates as input, the amount of deformation of the object is separated into a bending component, a rotation component, and a strain component, and a quantitative value is calculated and output.

図3は、評価対象の一例を示す図である。21は、筒型の直方体であって、評価対象の物体である。右下がり平行斜線で示す領域23は、YZ平面と平行であって、評価対象の断面である。矢印25、27は、物体21に加える荷重を示している。右上がり平行斜線で示す領域29は、YZ平面と平行であって、固定端面である。以下、図3に示す物体の形状、境界条件、評価対象の断面位置、荷重条件を例として、変形量評価支援装置1の動作の詳細を説明する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an evaluation target. Reference numeral 21 denotes a cylindrical rectangular parallelepiped, which is an object to be evaluated. A region 23 indicated by a right-downward parallel oblique line is parallel to the YZ plane and is a cross section to be evaluated. Arrows 25 and 27 indicate loads applied to the object 21. A region 29 indicated by a right-upward parallel oblique line is parallel to the YZ plane and is a fixed end surface. Hereinafter, the details of the operation of the deformation amount evaluation support apparatus 1 will be described by taking the shape of the object, the boundary condition, the cross-sectional position of the evaluation target, and the load condition shown in FIG. 3 as examples.

図2に示すように、変形量評価支援装置1の制御部3は、評価対象の断面のせん断中心点を設定する(S101)。せん断中心点の座標は、数値解析によって、物体の形状、境界条件、評価対象の断面位置、荷重条件等から算出可能である。また、せん断中心点は、入力部11を介して入力しても良い。   As shown in FIG. 2, the control unit 3 of the deformation amount evaluation support apparatus 1 sets the shear center point of the cross section to be evaluated (S101). The coordinates of the shear center point can be calculated from the shape of the object, the boundary condition, the cross-sectional position of the evaluation target, the load condition, and the like by numerical analysis. The shear center point may be input via the input unit 11.

図4は、せん断中心点の一例を示す図である。点31が、せん断中心点である。せん断中心点31は、評価対象の断面23上の点である。後述する処理のため、制御部3は、図4に示すように、せん断中心点31を原点とする二次元(YZ平面)の座標系を設定する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the shear center point. Point 31 is the shear center point. The shear center point 31 is a point on the cross section 23 to be evaluated. For processing to be described later, the control unit 3 sets a two-dimensional (YZ plane) coordinate system having the shear center point 31 as the origin, as shown in FIG.

制御部3は、S101にて設定したせん断中心点を原点とする座標系において、変形前計算点の座標(Y、Z)、変形前計算点に対応する変形後計算点の座標(y、z)を設定する(S102)。   In the coordinate system having the origin of the shear center point set in S101, the control unit 3 coordinates the calculation points before deformation (Y, Z) and the coordinates (y, z) of the calculation points after deformation corresponding to the calculation points before deformation. ) Is set (S102).

図5は、変形前の物体の一例を示す図である。右下がり平行斜線で示す領域23aは、変形前の評価対象の断面である。33a、35a、37a、39aは、変形前計算点である。計算点は、4つに限らず、少なくとも3つ以上であれば良い。少なくとも3つ以上必要な理由は、S103の説明にて後述する。変形前計算点の座標(Y、Z)は、例えば、入力部11を介して入力する。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an object before deformation. A region 23a indicated by a right-downward parallel oblique line is a cross section of an evaluation target before deformation. Reference numerals 33a, 35a, 37a, and 39a are pre-deformation calculation points. The number of calculation points is not limited to four but may be at least three. The reason why at least three are necessary will be described later in the description of S103. The coordinates (Y, Z) of the pre-deformation calculation point are input via the input unit 11, for example.

図6は、変形後の物体の一例を示す図である。図6に示す変形後の物体21bは、図5に示す矢印25、27による荷重によって変形したものである。右下がり平行斜線で示す領域23bは、変形前の評価対象の断面である。33b、35b、37b、39bは、変形後計算点である。変形後の物体21bの形状は、数値解析(例えば、有限要素法等)によって算出することが可能であり、変形後計算点の座標(y、z)も得られる。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the deformed object. The deformed object 21b shown in FIG. 6 is deformed by the load by the arrows 25 and 27 shown in FIG. A region 23b indicated by a right-downward parallel oblique line is a cross section of an evaluation target before deformation. Reference numerals 33b, 35b, 37b, and 39b are post-deformation calculation points. The shape of the deformed object 21b can be calculated by numerical analysis (for example, a finite element method or the like), and coordinates (y, z) of the calculated calculation point can be obtained.

尚、せん断中心点の座標、変形前計算点の座標、変形後計算点の座標は、数値解析によらず、実際に行った剛性評価試験の結果を利用しても良い。すなわち、本発明は、数値解析によるシミュレーションに対してだけでなく、実際の試験結果にも適用可能である。   Note that the coordinates of the shear center point, the coordinates of the pre-deformation calculation points, and the coordinates of the post-deformation calculation points may be based on the results of an actually performed rigidity evaluation test, without using numerical analysis. That is, the present invention can be applied not only to simulation by numerical analysis but also to actual test results.

図2の説明に戻る。制御部3は、変形後計算点の座標(y、z)について、
y=aY+bZ+c・・・(1)、
z=aY+bZ+c・・・(2)、
と定義し、係数a、b、c、a、b、cを算出する(S103)。
Returning to the description of FIG. The control unit 3 determines the coordinates (y, z) of the post-deformation calculation point.
y = a 1 Y + b 1 Z + c 1 (1),
z = a 2 Y + b 2 Z + c 2 (2),
The coefficients a 1 , b 1 , c 1 , a 2 , b 2 , c 2 are calculated (S103).

式(1)、(2)は、それぞれ未定係数が3つであるから、計算点が少なくとも3つあれば、係数a、b、c、a、b、cを算出できる。また、計算点を4つ以上とした場合、回帰分析などの手法を用いて、係数a、b、c、a、b、cを算出する。 Since the equations (1) and (2) each have three undetermined coefficients, the coefficients a 1 , b 1 , c 1 , a 2 , b 2 , and c 2 can be calculated if there are at least three calculation points. . When there are four or more calculation points, the coefficients a 1 , b 1 , c 1 , a 2 , b 2 , and c 2 are calculated using a technique such as regression analysis.

以下、S103の処理について説明する。二次元の任意の点の運動前後の位置を関係付ける作用素として定義される変形勾配テンソルLは、運動前の座標を(y、z)、運動後の座標を(Y、Z)とすると、次式で定義される。   Hereinafter, the process of S103 will be described. The deformation gradient tensor L, which is defined as an operator that relates the positions of two-dimensional arbitrary points before and after the motion, assumes that the coordinates before the motion are (y, z) and the coordinates after the motion are (Y, Z). It is defined by an expression.

Figure 0005081844
Figure 0005081844

変形勾配テンソルLは、式(1)、(2)から、次式に示すように、係数a、b、a、bを用いて表すことができる。すなわち、係数a、a、b、bと変形勾配テンソルは等価である。 The deformation gradient tensor L can be expressed using the coefficients a 1 , b 1 , a 2 , and b 2 from the expressions (1) and (2) as shown in the following expression. That is, the coefficients a 1 , a 2 , b 1 , b 2 and the deformation gradient tensor are equivalent.

Figure 0005081844
Figure 0005081844

ここで、変位勾配テンソルDを次式で定義する。   Here, the displacement gradient tensor D is defined by the following equation.

Figure 0005081844
Figure 0005081844

変位勾配テンソルDと変形勾配テンソルLは、
[D]=[L]−I・・・(6)
の関係が成り立つ。
The displacement gradient tensor D and the deformation gradient tensor L are
[D] = [L] −I (6)
The relationship holds.

更に、変位勾配テンソルDは、次式のように、対称テンソルMと反対称テンソルNに分離すると、対称テンソルの対角項が圧縮ひずみ成分、対称テンソルの非対角項がせん断ひずみ成分を示している。また、反対称テンソルの非対角項が回転成分を示している。   Further, when the displacement gradient tensor D is separated into a symmetric tensor M and an antisymmetric tensor N as shown in the following equation, the diagonal term of the symmetric tensor indicates the compressive strain component, and the off-diagonal term of the symmetric tensor indicates the shear strain component. ing. In addition, the off-diagonal term of the antisymmetric tensor indicates the rotation component.

Figure 0005081844
Figure 0005081844

対称テンソルMと反対称テンソルNは、式(4)、(5)、(6)、(7)から、次式に示すように、係数a、b、a、bを用いて表すことができる。 The symmetric tensor M and antisymmetric tensor N are obtained from the equations (4), (5), (6), and (7) using the coefficients a 1 , b 1 , a 2 , and b 2 as shown in the following equation. Can be represented.

Figure 0005081844
Figure 0005081844

従って、式(1)、(2)を解いて、係数a、b、a、bを算出することで、対称テンソルMと反対称テンソルNを得ることができ、ひずみ成分、回転成分の定量値を得ることができる。 Therefore, by solving the equations (1) and (2) and calculating the coefficients a 1 , b 1 , a 2 , and b 2 , the symmetric tensor M and the antisymmetric tensor N can be obtained, and the distortion component, rotation The quantitative value of the component can be obtained.

また、式(1)、(2)の係数c、cは、変形前の評価対象の断面内の移動量を示しており、曲げ成分と等価である。従って、式(1)、(2)を解いて、係数c、cを算出することで、曲げ成分の定量値を得ることができる。 In addition, the coefficients c 1 and c 2 in the expressions (1) and (2) indicate the movement amount in the cross section of the evaluation target before deformation, and are equivalent to the bending component. Therefore, by solving the equations (1) and (2) and calculating the coefficients c 1 and c 2 , a quantitative value of the bending component can be obtained.

以上の通り、S103において、式(1)、(2)の係数a、b、c、a、b、cを算出することで、ひずみ成分、回転成分、曲げ成分の定量値を得ることができる。 As described above, in S103, the coefficients a 1 , b 1 , c 1 , a 2 , b 2 , and c 2 in equations (1) and (2) are calculated, thereby quantifying strain components, rotational components, and bending components. A value can be obtained.

図2の説明に戻る。制御部3は、曲げ成分、回転成分、ひずみ成分の定量値を算出する(S104)。制御部3は、S103にて算出した式(1)、(2)の係数a、b、a、bの値を式(8)、(9)に代入することで、回転成分、ひずみ成分の定量値を算出する。また、制御部3は、S103にて算出した式(1)、(2)の係数c、cを曲げ成分の定量値として算出する。 Returning to the description of FIG. The control unit 3 calculates quantitative values of the bending component, the rotation component, and the strain component (S104). The control unit 3 substitutes the values of the coefficients a 1 , b 1 , a 2 , and b 2 of the equations (1) and (2) calculated in S103 into the equations (8) and (9), thereby rotating components The quantitative value of the strain component is calculated. Further, the control unit 3 calculates the coefficients c 1 and c 2 of the expressions (1) and (2) calculated in S103 as the quantitative values of the bending component.

制御部3は、曲げ成分、回転成分、ひずみ成分の定量値を出力する(S105)。制御部3は、例えば、表示部13に曲げ成分、回転成分、ひずみ成分の定量値を表示する。   The control unit 3 outputs quantitative values of the bending component, the rotation component, and the strain component (S105). For example, the control unit 3 displays the quantitative values of the bending component, the rotation component, and the strain component on the display unit 13.

図7は、各成分の定量値の表示例を示す図である。図7に示す矩形Aは、変形前の評価対象の断面を示している。矩形Bは、矩形Aに対して、曲げ成分の変形を加えた後の評価対象の断面を示している。矩形Cは、矩形Bに対して、回転成分の変形を加えた後の評価対象の断面を示している。矩形Dは、矩形Cに対して、ひずみ成分の変形を加えた後の評価対象の断面を示している。   FIG. 7 is a diagram illustrating a display example of quantitative values of each component. A rectangle A shown in FIG. 7 indicates a cross section of an evaluation target before deformation. A rectangle B shows a cross section of an evaluation target after the bending component is deformed with respect to the rectangle A. A rectangle C shows a cross section of an evaluation target after the rotation component is deformed with respect to the rectangle B. A rectangle D indicates a cross section of an evaluation target after the deformation of the strain component is applied to the rectangle C.

曲げ成分の変形を加えることは、任意の点に対してY方向にc、Z方向にcだけ移動させることである。回転成分の変形を加えることは、任意の点に対して式(9)で定義される回転を作用させることである。ひずみ成分の変形を加えることは、任意の点に対して式(8)で定義される圧縮、せん断を作用させることである。矩形Aに対して、曲げ成分、回転成分、ひずみ成分の変形を加えた後の状態を示す矩形Dは、変形後の評価対象の断面と一致する。矩形A、B、C、Dは、全てを同時に表示しても良いし、矩形A、B、C、Dの順にアニメーション表示しても良い。 Adding bending deformation of the component is to be moved by c 2 to c 1, Z direction in the Y direction with respect to an arbitrary point. Adding the deformation of the rotation component is to apply the rotation defined by the equation (9) to an arbitrary point. Applying the deformation of the strain component is to apply compression and shear defined by the equation (8) to an arbitrary point. A rectangle D indicating the state after the deformation of the bending component, the rotation component, and the strain component is applied to the rectangle A matches the cross section of the evaluation target after the deformation. The rectangles A, B, C, and D may all be displayed at the same time, or may be displayed in the order of the rectangles A, B, C, and D.

尚、各成分の変形を加える順序は、曲げ成分、回転成分、ひずみ成分の順に限るものではなく、任意の順に行うことができる。また、前述の説明では、各成分の変形を加える対象を矩形A、矩形B、矩形Cのように順番に変更したが、各成分の変形を加える対象を全て矩形Aとしても良い。すなわち、変形前の評価対象の断面に対して、個々の成分のみの変形を加えた後の状態をそれぞれ表示するようにしても良い。   Note that the order of applying the deformation of each component is not limited to the order of the bending component, the rotation component, and the strain component, and can be performed in any order. Further, in the above description, the target to which the deformation of each component is changed in the order of the rectangle A, the rectangle B, and the rectangle C, but the target to be deformed of each component may be all the rectangle A. That is, the state after the deformation of only individual components may be displayed on the cross section of the evaluation target before the deformation.

図8から図11は、計算点ごとの各成分による変位量の出力の一例を示す図である。図8は、変形前計算点33a、変形後計算点33bに関する各成分による変位量の出力を示している。図9は、変形前計算点35a、変形後計算点35bに関する各成分による変位量の出力を示している。図10は、変形前計算点37a、変形後計算点37bに関する各成分による変位量の出力を示している。図11は、変形前計算点39a、変形後計算点39bに関する各成分による変位量の出力を示している。この例では、せん断ひずみを与える荷重を負荷しており、ひずみ成分(主に、せん断ひずみ成分)の変位量が大きくなっている。尚、S104の算出結果に基づいて、計算点以外にも評価対象の断面内の任意の点ごとに、各成分による変位量を出力することができる。   FIG. 8 to FIG. 11 are diagrams showing an example of the output of the displacement amount by each component for each calculation point. FIG. 8 shows the output of the displacement amount by each component regarding the pre-deformation calculation point 33a and the post-deformation calculation point 33b. FIG. 9 shows the output of the displacement amount by each component regarding the pre-deformation calculation point 35a and the post-deformation calculation point 35b. FIG. 10 shows the output of the displacement amount by each component regarding the pre-deformation calculation point 37a and the post-deformation calculation point 37b. FIG. 11 shows an output of the displacement amount by each component regarding the pre-deformation calculation point 39a and the post-deformation calculation point 39b. In this example, a load giving a shear strain is applied, and the displacement amount of the strain component (mainly the shear strain component) is large. In addition, based on the calculation result of S104, the displacement amount by each component can be output for every arbitrary point in the cross section to be evaluated in addition to the calculation point.

本発明の実施形態に係る変形量評価支援装置1によれば、評価対象の断面のせん断中心点の座標、断面内の変形前計算点の座標、変形前計算点に対応する変形後計算点の座標から、物体の変形量を曲げ成分、回転成分、ひずみ成分に分離した定量値を得ることができる。これによって、車体等の設計者は、変形に大きく寄与している成分に着目して適切な補強箇所を選定し、過剰な補強を避けることが可能となる。   According to the deformation amount evaluation support apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the coordinates of the shear center point of the cross section to be evaluated, the coordinates of the pre-deformation calculation points in the cross section, the post-deformation calculation points corresponding to the pre-deformation calculation points. From the coordinates, a quantitative value obtained by separating the deformation amount of the object into a bending component, a rotation component, and a strain component can be obtained. As a result, the designer of the vehicle body or the like can select an appropriate reinforcement location by paying attention to the component that greatly contributes to the deformation, and can avoid excessive reinforcement.

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る変形量評価支援装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the deformation amount evaluation support apparatus and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.

1………変形量評価支援装置
3………制御部
5………記憶部
7………メディア入出力部
9………通信制御部
11………入力部
13………表示部
15………周辺機器I/F部
17………バス
19………ネットワーク
21………評価対象の物体
21a………変形前の評価対象の物体
21b………変形後の評価対象の物体
23………評価対象の断面
23a………変形前の評価対象の断面
23b………変形後の評価対象の断面
25、27………物体21に加える荷重
29………固定端面
31………せん断中心点
33a、35a、37a、39a………変形前計算点
33b、35b、37b、39b………変形後計算点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Deformation amount evaluation assistance apparatus 3 ......... Control part 5 ......... Storage part 7 ......... Media input / output part 9 ......... Communication control part 11 ......... Input part 13 ......... Display part 15 ... ...... Peripheral device I / F unit 17 ......... Bus 19 ......... Network 21 ......... Object to be evaluated 21a ...... Object to be evaluated before deformation 21b ......... Object to be evaluated after deformation 23 ... …… Cross section 23a ………… Cross section 23b ………… Cross section 25, 27 ………… Load applied to the object 21 29 ………… Fixed end face 31 ………… Shear Center point 33a, 35a, 37a, 39a ......... Calculation point before deformation 33b, 35b, 37b, 39b ......... Calculation point after deformation

Claims (7)

物体の断面の変形量の評価を支援する変形量評価支援装置であって、
評価対象の断面のせん断中心点を設定する第1の設定手段と、
前記せん断中心点を原点とする座標系において、評価対象の断面内の変形前計算点の座標(Y、Z)、前記変形前計算点に対応する変形後計算点の座標(y、z)を設定する第2の設定手段と、
y=aY+bZ+c、z=aY+bZ+cの係数a、b、c、a、b、cを算出する第1の算出手段と、
前記係数a、a、b、bと変形勾配テンソルが等価であることを示す式を用いて、評価対象の断面の変形状態を曲げ成分、回転成分、ひずみ成分に分離して、各成分の定量値を算出する第2の算出手段と、
前記曲げ成分、前記回転成分、前記ひずみ成分の各成分の定量値を出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする変形量評価支援装置。
A deformation amount evaluation support device that supports the evaluation of the deformation amount of a cross section of an object,
First setting means for setting a shear center point of a cross section to be evaluated;
In the coordinate system with the shear center point as the origin, the coordinates (Y, Z) of the pre-deformation calculation point in the cross section to be evaluated, and the coordinates (y, z) of the post-deformation calculation point corresponding to the pre-deformation calculation point A second setting means for setting;
first calculating means for calculating coefficients a 1 , b 1 , c 1 , a 2 , b 2 , c 2 of y = a 1 Y + b 1 Z + c 1 , z = a 2 Y + b 2 Z + c 2 ;
Using the equation indicating that the coefficients a 1 , a 2 , b 1 , b 2 and the deformation gradient tensor are equivalent, the deformation state of the cross section to be evaluated is separated into a bending component, a rotation component, and a strain component, A second calculating means for calculating a quantitative value of each component;
Output means for outputting a quantitative value of each component of the bending component, the rotation component, and the strain component;
A deformation amount evaluation support apparatus comprising:
前記第2の算出手段は、前記変形勾配テンソルから変位勾配テンソルを算出し、前記変位勾配テンソルを対称テンソルと反対称テンソルとに分離し、前記対称テンソルから前記ひずみ成分の定量値を算出し、前記反対称テンソルから前記回転成分の定量値を算出し、前記係数c、cから前記曲げ成分の定量値を算出することを特徴とする請求項1に記載の変形量評価支援装置。 The second calculating means calculates a displacement gradient tensor from the deformation gradient tensor, separates the displacement gradient tensor into a symmetric tensor and an antisymmetric tensor, calculates a quantitative value of the strain component from the symmetric tensor, The deformation amount evaluation support apparatus according to claim 1, wherein a quantitative value of the rotational component is calculated from the antisymmetric tensor, and a quantitative value of the bending component is calculated from the coefficients c 1 and c 2 . 前記第2の算出手段は、前記対称テンソルの対角成分から圧縮ひずみ成分の定量値を算出し、前記対称テンソルの非対角成分からせん断ひずみ成分の定量値を算出することを特徴とする請求項2に記載の変形量評価支援装置。   The second calculation means calculates a quantitative value of a compressive strain component from a diagonal component of the symmetric tensor and calculates a quantitative value of a shear strain component from an off-diagonal component of the symmetric tensor. Item 3. The deformation amount evaluation support device according to Item 2. 前記出力手段は、変形前の第1の形状、および前記曲げ成分、前記回転成分、前記ひずみ成分の3つの成分による変形を個々に加えた後の第2の形状、第3の形状、第4の形状をそれぞれ表示することを特徴とする請求項1に記載の変形量評価支援装置。   The output means includes a first shape before deformation, and a second shape, a third shape, and a fourth shape after individually applying deformation by the three components of the bending component, the rotation component, and the strain component. The deformation amount evaluation support apparatus according to claim 1, wherein each of the shapes is displayed. 前記出力手段は、評価対象の断面内の任意の点ごとに、前記曲げ成分、前記回転成分、前記ひずみ成分による変位量を表示することを特徴とする請求項1に記載の変形量評価支援装置。   The deformation amount evaluation support apparatus according to claim 1, wherein the output unit displays a displacement amount due to the bending component, the rotation component, and the strain component for each arbitrary point in the cross section of the evaluation target. . 物体の断面の変形量の評価を支援する変形量評価支援方法であって、
評価対象の断面のせん断中心点を設定する第1の設定ステップと、
前記せん断中心点を原点とする座標系において、評価対象の断面内の変形前計算点の座標(Y、Z)、前記変形前計算点に対応する変形後計算点の座標(y、z)を設定する第2の設定ステップと、
y=aY+bZ+c、z=aY+bZ+cの係数a、b、c、a、b、cを算出する第1の算出ステップと、
前記係数a、a、b、bと変形勾配テンソルが等価であることを示す式を用いて、評価対象の断面の変形状態を曲げ成分、回転成分、ひずみ成分に分離して、各成分の定量値を算出する第2の算出ステップと、
前記曲げ成分、前記回転成分、前記ひずみ成分の各成分の定量値を出力する出力ステップと、
を含むことを特徴とする変形量評価支援方法。
A deformation amount evaluation support method for supporting the evaluation of the deformation amount of a cross section of an object,
A first setting step for setting a shear center point of a cross section to be evaluated;
In the coordinate system with the shear center point as the origin, the coordinates (Y, Z) of the pre-deformation calculation point in the cross section to be evaluated, and the coordinates (y, z) of the post-deformation calculation point corresponding to the pre-deformation calculation point A second setting step to set;
a first calculation step of calculating coefficients a 1 , b 1 , c 1 , a 2 , b 2 , c 2 of y = a 1 Y + b 1 Z + c 1 , z = a 2 Y + b 2 Z + c 2 ;
Using the equation indicating that the coefficients a 1 , a 2 , b 1 , b 2 and the deformation gradient tensor are equivalent, the deformation state of the cross section to be evaluated is separated into a bending component, a rotation component, and a strain component, A second calculation step for calculating a quantitative value of each component;
An output step of outputting a quantitative value of each component of the bending component, the rotation component, and the strain component;
A deformation amount evaluation support method characterized by comprising:
コンピュータを請求項1に記載の変形量評価支援装置として機能させるプログラム。   A program causing a computer to function as the deformation amount evaluation support apparatus according to claim 1.
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