CN104781816B - 结构体的接合位置的优化解析方法以及装置 - Google Patents

结构体的接合位置的优化解析方法以及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104781816B
CN104781816B CN201280076914.5A CN201280076914A CN104781816B CN 104781816 B CN104781816 B CN 104781816B CN 201280076914 A CN201280076914 A CN 201280076914A CN 104781816 B CN104781816 B CN 104781816B
Authority
CN
China
Prior art keywords
engagement
candidate
optimization
point
analysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280076914.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104781816A (zh
Inventor
齐藤孝信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp filed Critical NKK Corp
Publication of CN104781816A publication Critical patent/CN104781816A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104781816B publication Critical patent/CN104781816B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0953—Monitoring or automatic control of welding parameters using computing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45135—Welding
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/18—Manufacturability analysis or optimisation for manufacturability
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明所涉及的接合位置的优化解析方法是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析方法，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该优化解析方法具有以下步骤：解析对象部设定步骤，设定对上述多个部件进行接合的接合点或者接合部中的解析对象部；固定接合设定步骤，在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；接合候补设定步骤，对上述解析对象部设定成为接合点或者接合部的候补的接合候补；解析条件设定步骤，对上述解析对象部设定解析条件；以及解析步骤，从上述接合候补中求出满足上述解析条件的最佳的接合点或者接合部。

Description

结构体的接合位置的优化解析方法以及装置
技术领域
本发明涉及结构体的接合位置的优化解析方法以及装置，主要涉及点焊等点接合、和激光焊接、电弧焊或者粘接点焊接合等连续接合的接合位置的优化解析方法以及装置。
背景技术
近年来，特别是，在汽车行业中以环境问题为起因而不断推进车身的轻量化，在车身的设计中基于计算机辅助工学(computer aided engineering)的解析(以下，称为“CAE解析”)成为不可缺少的技术。
已知在该CAE解析中通过使用数理优化、板厚优化、形状优化、拓扑优化等优化技术来谋求刚性的提高、轻量化，例如经常用于发动机体等铸件的结构优化。
在优化技术中，特别是拓扑优化(topology optimization)正在受到关注。拓扑优化是以下方法：设置某种程度大小的设计空间，在该设计空间中组入立体要素(element)，通过保留满足所赋予的条件并且为所需最小限度的立体要素的部分，而设为满足该条件的最佳形状。因此，拓扑优化使用以下方法，即对形成设计空间的立体要素进行直接约束并直接施加载荷。
作为与这种拓扑优化有关的技术，在专利文献1中公开了一种用于对复杂结构体的要素进行拓扑优化的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-250818号公报
发明内容
发明要解决的课题
车身那样的结构体通过利用焊接等将多个部件接合来形成一个结构体，已知如果增加接合量则刚性提高。但是，从成本的观点出发，期望使接合量尽可能小。
作为用于决定部件之间的接合位置的方法，存在设定为均等间隔的方法、通过经验和直觉来设定的方法、通过应力解析对应力高的部分进行追加的方法等。
然而，在将接合位置设定为均等间隔的方法、通过经验和直觉来设定焊接位置的方法中，并非找出用于提高刚性所需的位置来设定焊接位置，因此会在不需要的位置上设定焊接位置，从而从成本方面出发不得不说效率较差。
另外，在通过应力解析对应力大的部位追加焊接位置的方法中，相对于追加前，仅作为焊接位置而追加的部位附近的特性提高，但是其它部位的特性相对降低，在对整体进行评价时不能说是使焊接位置最佳。
这样，在以往技术中，均无法设定于用于提高特性的最佳位置。
因此，考虑应用专利文献1所公开那样的优化技术，但是该文献并非是公开对焊接位置的优化如何应用优化技术的文献，从而期望开发出这种技术。
本发明是为了解决上述问题而完成的，目的在于提供一种接合位置的优化技术，能够求出用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的最佳位置，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型。
用于解决课题的方案
为了达到上述目的，本发明提供以下接合位置的优化解析方法以及接合位置的优化解析装置。
(1)一种接合位置的优化解析方法，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析方法，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析方法具有以下步骤：
解析对象部设定步骤，设定对上述多个部件进行接合的接合点或者接合部中的解析对象部；
固定接合设定步骤，在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
接合候补设定步骤，对上述解析对象部设定成为接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析条件设定步骤，对上述解析对象部设定解析条件；以及
解析步骤，从上述接合候补中求出满足上述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
(2)一种接合位置的优化解析方法，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析方法，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析方法具有以下步骤：
接合候补设定步骤，设定成为对上述多个部件进行接合的接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析对象部设定步骤，对所设定的接合候补设定解析对象部；
固定接合设定步骤，在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
解析条件设定步骤，对上述解析对象部设定解析条件；以及
解析步骤，从上述接合候补中求出满足上述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
(3)一种接合位置的优化解析方法，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析方法，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析方法具有以下步骤：
接合候补设定步骤，设定成为对上述多个部件进行接合的接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析对象部设定步骤，对所设定的接合候补设定解析对象部；
固定接合设定步骤，在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
接合候补再设定步骤，对上述解析对象部再次设定成为接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析条件设定步骤，对上述解析对象部设定解析条件；以及
解析步骤，从再次设定的上述接合候补中求出满足上述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
(4)根据(3)所述的接合位置的优化解析方法，其中，
上述接合候补再设定步骤具有用于生成上述接合点或者上述接合部的接合生成步骤，
该接合生成步骤具有以下步骤：根据构成部件的各平面要素的节点坐标来决定要素的代表点的步骤；以及以上述部件的一个平面要素为基准，针对其它部件的平面要素，根据坐标值计算各代表点彼此之间的点间距离，在能够焊接接合的距离的平面要素之间配置接合要素的步骤。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的接合位置的优化解析方法，其中，在上述解析步骤中，将离散系数设定为4以上而进行离散化。
(6)根据(1)～(5)中任一项所述的接合位置的优化解析方法，其中，在上述固定接合设定步骤中，对所接合的多个部件进行结构解析，基于该结构解析的结果来设定上述固定接合点或者上述固定接合部。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的接合位置的优化解析方法，其中，在上述固定接合设定步骤中，以所接合的多个部件中的全部接合要素为对象而进行基于数值解析的优化计算，基于该优化计算来设定上述固定接合点或者上述固定接合部。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的接合位置的优化解析方法，其中，上述接合候补设定步骤具有用于生成上述接合点或者上述接合部的接合生成步骤，该接合生成步骤具有以下步骤：根据构成部件的各平面要素的节点坐标来决定要素的代表点的步骤；以及以上述部件的一个平面要素为基准，针对其它部件的平面要素，根据坐标值计算各代表点彼此之间的点间距离，在能够焊接接合的距离的平面要素之间配置接合要素的步骤。
(9)一种接合位置的优化解析装置，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析装置，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析装置具有：
解析对象部设定部，其设定对上述多个部件进行接合的接合点或者接合部中的解析对象部；
固定接合设定部，其在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
接合候补设定部，其对上述解析对象部设定成为接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析条件设定部，其对上述解析对象部设定解析条件；以及
优化解析部，其从上述接合候补中求出满足上述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
(10)一种接合位置的优化解析装置，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析装置，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析装置具有：
接合候补设定部，其设定成为对上述多个部件进行接合的接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析对象部设定部，其对所设定的接合候补设定解析对象部；
固定接合设定部，其在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
解析条件设定部，其对上述解析对象部设定解析条件；以及
优化解析部，其从上述接合候补中求出满足上述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
(11)一种接合位置的优化解析装置，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析装置，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析装置具有：
接合候补设定部，其设定成为对上述多个部件进行接合的接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析对象部设定部，其对所设定的接合候补设定解析对象部；
固定接合设定部，其在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
接合候补再设定部，其对上述解析对象部再次设定成为接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析条件设定部，其对上述解析对象部设定解析条件；以及
优化解析部，其从再次设定的上述接合候补中求出满足上述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
(12)根据(11)所述的接合位置的优化解析装置，其中，上述接合候补再设定部具有用于生成上述接合点或者上述接合部的接合生成部，该接合生成部根据构成部件的各平面要素的节点坐标来决定要素的代表点，以上述部件的一个平面要素为基准，针对其它部件的平面要素，根据坐标值来计算各代表点彼此之间的点间距离，在能够焊接接合的距离的平面要素之间配置接合要素。
(13)根据(9)～(12)中任一项所述的接合位置的优化解析装置，其中，上述优化解析部将离散系数设定为4以上而进行离散化。
(14)根据(9)～(13)中任一项所述的接合位置的优化解析装置，其中，上述固定接合设定部对所接合的多个部件进行结构解析，基于该结构解析的结果来设定上述固定接合点或者上述固定接合部。
(15)根据(9)～(13)中任一项所述的接合位置的优化解析装置，其中，上述固定接合设定部以所接合的多个部件中的全部接合要素为对象而进行基于数值解析的优化计算，基于该优化计算来设定上述固定接合点或者上述固定接合部。
(16)根据(9)～(15)中任一项所述的接合位置的优化解析装置，其中，上述接合候补设定部具有用于生成上述接合点或者上述接合部的接合生成部，该接合生成部根据构成部件的各平面要素的节点坐标来决定要素的代表点，以上述部件的一个平面要素为基准，针对其它部件的平面要素，根据坐标值来计算各代表点彼此之间的点间距离，在能够焊接接合的距离的平面要素之间配置接合要素。
发明的效果
在本发明中，具备以下步骤：解析对象部设定步骤，设定对多个部件进行接合的接合点或者接合部中的解析对象部；固定接合设定步骤，在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；接合候补设定步骤，对上述解析对象部设定成为接合点或者接合部的候补的接合候补；解析条件设定步骤，对上述解析对象部设定解析条件；以及解析步骤，从上述接合候补中求出满足上述解析条件的最佳的接合点或者接合部，由此，能够设定用于提高结构体特性的最佳的接合位置。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的接合位置的优化解析装置的框图。
图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的接合位置的优化解析装置中的接合生成部的处理流程的流程图。
图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的接合位置的优化解析装置的处理流程的流程图。
图4是表示本发明的其它实施方式所涉及的接合位置的优化解析装置的处理流程的流程图。
图5是说明结构体模型的一例的说明图。
图6是在本发明的一个实施方式中设定了固定接合点后的状态的说明图。
图7是说明在本发明的一个实施方式中在设定固定接合点之后生成了接合部的状态的说明图。
图8是说明对图7示出的状态进行了用于求出最佳接合点的解析处理后的状态的说明图。
图9是比较例的说明图，是说明不设定固定点接合点而生成了接合部的状态的图。
图10是说明对图9示出的状态进行了用于求出最佳接合点的解析处理后的状态的说明图。
图11是说明作为解析条件的载荷约束条件的说明图。
具体实施方式
实施方式1
基于附图说明本发明的实施方式。
首先，主要根据图1示出的框图，关于图5示出的由多个部件构成的车身的结构体模型21，以使这些部件之间的点接合(点焊)优化的情况为例，说明多个部件的接合优化解析装置1的结构。以下，将多个部件的接合优化解析装置1简称为“接合优化解析装置1”。
本实施方式所涉及的接合优化解析装置1是进行多个部件的接合的优化的装置，由PC(个人计算机)构成，具有显示装置3、输入装置5、存储装置7、作业用数据存储器9以及运算处理部11。
另外，在运算处理部11上连接显示装置3、输入装置5、存储装置7以及作业用数据存储器9，根据运算处理部11的指令来进行各功能。
<显示装置>
显示装置3用于计算结果的显示等，由液晶显视器等构成。
<输入装置>
输入装置5用于结构体模型文件13的显示指示、操作人员的条件输入等，由键盘、鼠标等构成。
<存储装置>
存储装置7用于文件的存储等，由硬盘等构成。在存储装置7内至少存储结构体模型文件13等各种信息。图5示出将结构体模型文件13显示在显示装置中的一例。结构体模型21可以仅由平面要素构成，或者也可以由平面要素与立体要素的组合构成。例如，作为结构体模型21的示例而以图5示出那样的车身(主体)为例，车身主要由薄钢板(steel sheet)形成，因此由平面要素构成。但是，例如发动机那样的由铸件形成的块体那样的结构体由立体要素构成。图5示出的结构体模型21是构成结构体模型21的各部件通过初始接合点25而以40mm间距被接合的示例。
<作业用数据存储器>
作业用数据存储器9用于运算处理部11中所使用的数据的临时保存、运算等，由RAM等构成。
<运算处理部>
运算处理部11由PC的CPU构成，以下说明的各部分通过由CPU执行规定的程序来实现。
运算处理部11具备解析对象部设定部15、固定接合设定部16、接合生成部19、解析条件设定部17以及优化解析部18。
解析对象部设定部15设定对多个部件进行接合的接合点或者接合部中的解析对象部23。
固定接合设定部16在所设定的解析对象部23中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部。
接合生成部19对解析对象部23设定图7示出的接合候补29。
解析条件设定部17对解析对象部23设定解析条件。
优化解析部18进行离散化并进行满足解析条件的最佳的接合点或者接合位置优化计算。
此外，接合点是指点焊的情况，接合部是指连续焊接的情况，但是在以下说明中主要以接合点为例进行说明。当然本发明还能够应用于连续接合的情况。
详细说明各部分的结构。
[解析对象部设定部]
解析对象部设定部15将在结构体模型21的一部分中成为优化对象的部分设定为解析对象部23。在图5示出的结构体模型21中，示出在车身中央部的底板以下的部分中由矩形包围的部位，在本例中该部位是成为解析对象部23的部位。
[固定接合设定部]
固定接合设定部16针对预先设定的接合部(以下，称为“初始接合点25”)作为有效的接合点而选出图6示出的固定接合点27。选出固定接合点27的理由是基于以下知识：作为优化解析的预处理而必须选出要接合的一处以上的接合部位，由此能够确切地进行优化解析。
根据实施简单结构解析或者拓扑优化的结果来设定固定接合点27。
在利用简单结构解析来设定固定接合点27的情况下，如下所述地进行设定。首先，进行刚性解析等简单结构解析，对各个初始接合点25分别计算应力、应变、应变能、载荷等。接着，将该计算出的结果进行排序，从顺序高的结果开始依次仅选出预先设定的固定接合点27的数量。将固定接合点27的数量设为1以上。
在利用拓扑优化设定固定接合点27的情况下，对初始接合点25整体执行解析，将密度大的有效点作为固定接合点27并仅选择预先设定的数量。
通过由固定接合设定部16执行固定接合设定处理，如图6所示，配置了固定接合点27。
[接合生成部]
接合生成部19相当于本发明的接合候补设定部的一个方式。
接合生成部19在某两个部件(以下，分别称为“部件A”和“部件B”)之间设定图7的接合候补29。基于图2示出的流程图来说明接合候补29的设定过程。
首先，根据各部件上的各平面要素的节点(node)坐标计算中心点、重心点，从而决定要素的代表点。也可以使用FEM(Finite Element Method：有限元法)解析中的积分点坐标(步骤S1)。
接着，根据坐标值计算部件A上的某一平面要素a的代表点与部件B上的全部平面要素的代表点之间的各自的点间距离(步骤S2)。
接着，关于点间距离为各自部件板厚的1/2之和+Xmm的代表点，将连结代表点的线制作为连结线(步骤S3)。规定点间距离是为了仅挑选在实际焊接中能够接合的接合点。此外，在点接合的情况下优选为X<3mm，在激光接合的情况下优选为X<3mm，在电弧接合的情况下优选为X<6mm，在粘接点焊接合的情况下优选为X<6mm。
接着，计算连结线与平面要素的角度，选出角度为50～90°之间的连结线(步骤S4)。
角度的规定理由也与上述点间距离的规定同样地，是为了挑选在实际焊接中能够接合的接合点。
接着，在选出的连结线的中心设定点，通过网格划分软件(meshing soft)配置接合要素，设定接合候补29(步骤S5)。
接着，对除计算了一次的平面要素a以外的部件A上的全部平面要素依次进行步骤S1～步骤S5(步骤S6)。
此外，通过图1的接合生成部19生成图7示出的接合候补29的处理在以下情况下也进行，即，图5的结构体模型21本身由多个部件构成，但在该处理中没有赋予接合点。另外，在预先赋予了初始接合点的情况下，在对接合对象部进行优化处理之前进行该处理。
图7示出通过接合生成部19对解析对象部23生成了接合候补29后的状态。
此外，在利用接合生成部19设定接合候补29的情况下，可以根据解析对象部23的体积等来设定接合候补29的数量，也可以在能够设定的范围内尽可能多地进行设定。
[解析条件设定部]
解析条件设定部17输入用于进行优化计算的解析条件。作为解析条件，例如为结构体的约束位置、附加载荷的位置、材料体积率、使刚性最大、使位移最小、使应力最小等。
例如当在对结构体模型21(车身)作用扭转那样的载荷的情况下，计算解析对象部23的最大刚性时，设为以下这样的条件：如图11所示，设定结构体模型21的四处(a、b、c、d)，对其中的三处进行约束，对剩余的一处附加载荷。
[优化解析部]
优化解析部18根据由解析条件设定部17设定的解析条件对存在于解析对象部23中的接合候补29执行优化解析，选出最佳接合点31。
作为优化解析方法，能够应用拓扑优化，在该情况下，优选将要素的补偿系数(penalty coefficient)设定为4以上而进行离散。
在拓扑优化中使用密度法的情况下，在中间的密度多的情况下，优选进行离散化，用式(1)表示。
K(ρ)＝ρpK ·····(1)
在此，
K：对要素的刚性矩阵进行补偿而得到的矩阵
K：要素的刚性矩阵
ρ：密度
p：补偿系数
在离散化中多使用的补偿系数为2以上，但是可知在本发明中作为补偿系数，接合的优化需要4以上的值。
此外，优化解析部18可以进行拓扑优化处理，也可以通过其它计算方式进行优化处理。因而，作为优化解析部18，例如能够使用市场上销售的使用有限元的解析软件。
通过接合生成部19对解析对象部23生成接合候补29(参照图7)，通过对该接合候补29执行优化解析处理，留下对图7示出的解析对象部23设定的接合候补29中的、图10示出的满足所赋予的解析条件的最佳接合点31。
接着，关于根据图3示出的流程图使用接合优化解析装置1进行的接合优化解析方法，以使图5示出的由多个部件构成的结构体模型21中的这些部件彼此之间的接合优化的情况为例进行说明。在此，如图5所示，预先设为以40mm的间距设定初始接合点25。此外，在以下说明的处理中，操作人员通过输入装置5对PC进行指示，由此PC中的运算处理部11的各功能执行处理。
操作人员通过输入装置5来指示成为解析处理的对象的结构体模型21的文件读出，由此从存储装置7读出结构体模型21，并将其显示在显示装置3中。
操作人员在所显示的结构体模型21中指示成为优化处理的对象的解析对象部23的设定。通过进行该指示，解析对象部设定部15将该部位设定为解析对象部23(S11)。
当设定了解析对象部23后，操作人员进行如下指示，即，从存在于解析对象部23中的初始接合点25中设定固定接合点27。固定接合设定部16接收该指示，并设定通过上述简单结构解析或者拓扑优化而预先决定的数量的固定接合点27(参照图6)(S12)。
当设定了固定接合点27后，操作人员进行对解析对象部23设定接合候补29的指示。接合生成部19接收该指示，并通过上述的处理对解析对象部23生成接合候补29(参照图7)(S13)。
接着，操作人员通过解析条件设定部17来设定解析条件(S14)。作为解析条件，如上所述，为结构体的约束位置、附加载荷的位置、材料体积率、使刚性最大、使位移最小、使应力最小等。当解析条件的输入完成后，指示执行解析。
优化解析部18接收指示而执行优化解析的计算(S15)。通过优化计算，在显示部中显示接合候补29中的所需的接合点(参照图8)。
操作人员利用通过优化计算而得到的接合点来制作模型，基于该模型来进行刚性确认。
如上所述，在本实施方式中，将成为接合优化的对象的部位在结构体模型21中设定为解析对象部23，对所设定的解析对象部23设定固定接合点27，并且对解析对象部23生成接合候补29而进行优化解析处理，因此能够确切地对接合点进行优化解析处理。
由此，能够实现例如车身构造中的焊接部位的优化，从而能够实现焊接成本的降低。
此外，在上述说明中，以在结构体模型21中预先以40mm的间距设定初始接合点25的情况为例，示出了固定接合设定部16从初始接合点25中设定通过简单结构解析或者拓扑优化预先决定的数量的固定接合点27的示例。
但是，本发明中的固定接合设定步骤中的固定接合点或者固定接合部的设定方法并不限定于上述情况，操作人员也可以通过输入装置5将与初始接合点25不同的、期望的位置设定为固定接合点或者固定接合部。
另外，操作人员也可以通过输入装置5将与初始接合点25不同的、适当的位置作为固定接合点或者固定接合部的候补而进行输入，并对该输入的候补设定通过简单结构解析或者拓扑优化预先决定的数量的固定接合点27。
另外，也可以通过接合生成部19生成固定接合点或者固定接合部的候补，对所生成的候补设定通过简单结构解析或者拓扑优化预先决定的数量的固定接合点27。
此外，在上述说明中，对结构体模型21预先设定初始接合点25的情况除了包括例如与操作人员不同的人员预先设定初始接合点的情况以外，还包括操作人员等对由其他人员设定的初始设定点追加设定了接合点那样的情况。
实施方式2
在上述实施方式1中，如图5所示，是构成车身的结构体模型21的部件被预先初始接合的情况。
但是，根据结构体模型21不同而也存在构成结构体模型21的各部件未被接合的情况。在该情况下，对构成结构体模型21的各部件整体，通过接合生成部19生成接合候补29，将所生成的接合候补29作为初始接合点而进行与实施方式1相同的处理即可。
图4是这种情况下的流程图，对进行与图3相同的处理之处标注相同的附图标记。以下，基于图4来说明不存在初始接合点25的情况下的接合优化解析方法的处理流程。
此外，在以下说明中，省略说明与在实施方式1中说明的处理相同的处理。
读出存储在存储装置7中的结构体模型21，生成对构成结构体模型21的各部件进行接合的接合候补29(S13)。
当生成了接合候补29后，设定成为解析对象的解析对象部23(S11)。针对存在于所设定的解析对象部中的由S13生成的接合候补29，由固定接合设定部16设定通过例如简单结构解析或者拓扑优化预先决定的数量的固定接合点27(S12)。
在设定固定接合点27之后，与实施方式1同样地设定解析条件(S14)，对存在于解析对象部23中的接合候补29执行优化处理(S15)。
如上所述，根据本实施方式，在未对结构体模型21设定初始接合的情况下，也能够对期望的解析对象部23的接合进行优化。
此外，在上述说明中，作为固定接合点27的设定方法，示出了从作为初始接合点而生成的接合候补29中设定通过简单结构解析或者拓扑优化预先决定的数量的固定接合点27的示例。
但是，本发明中的固定接合设定步骤中的固定接合点或者固定接合部的设定方法并不限定于上述情况，操作人员也可以通过输入装置5将与作为初始接合点而生成的接合候补29不同的、期望的位置设定为固定接合点或者固定接合部。
另外，操作人员也可以通过输入装置5将与所生成的接合候补29不同的、适当的位置作为固定接合点或者固定接合部的候补而进行输入，并对该输入的候补设定通过简单结构解析或者拓扑优化预先决定的数量的固定接合点27。
另外，也可以通过具有与接合生成部19相同的功能的接合候补再设定部来自动地再次生成与作为初始接合点而生成的接合候补29不同的固定接合点或者固定接合部的候补，并对再次生成的候补设定通过简单结构解析或者拓扑优化预先决定的数量的固定接合点27。
此外，在上述实施方式1、2中，作为设定接合候补29的方法说明了通过接合生成部自动地生成的方法，但是本发明并不限定于此，例如操作人员也可以使用输入装置5来手动输入而进行设定。
实施例
进行了用于确认本发明的效果的模拟，以下，对此进行说明。
关于以下情况进行了模拟：将图5示出的车身的结构体模型21中的被长方体包围的区域设为解析对象部23，对解析对象部23内的部件彼此之间的接合进行优化。在以40mm间距设定了初始接合点25这种条件下，按照上述实施方式1的步骤进行了模拟。另外，根据解析对象部23的体积等将接合候补29、最佳接合点31分别设为5424个、347个。此外，使用拓扑优化计算来进行固定接合点27的设定。拓扑优化计算的结果是，将密度高的66个接合点设为固定接合点27。
以下，为了与本发明的效果进行比较，不设定固定接合点27而进行了优化解析处理。图9示出该情况下的对解析对象部23生成接合候补29后的状态，图10示出对所生成的接合候补29不设定固定接合点27而进行拓扑优化计算的结果。
此外，在比较例和实施例中，最终的接合点的数量为相同的413个，但是比较图8与图10可知，最佳接合点31的位置不同。
基于在实施例与比较例中分别计算出的最佳接合点的设定而进行了刚性解析。将解析条件设为对图11示出的a、b、c、d这四处中的一处附加0.5kN的载荷，对其它三处进行约束，赋予扭转。
另外，作为解析条件，改变有无密度的离散化、补偿系数、有无固定接合点27的设定、有无接合候补自动生成，来进行模拟。
用于解析的车身的尺寸为宽度1200mm、长度3350mm、高度1130mm，使用了板厚0.8mm至2.0mm的钢板和钢材。基准重量为125kg，原形状下的扭转刚性的平均值为25.1(kN*m/deg)。在本实施例中使用了钢基的材料，但是使用铝、钛、镁、玻璃、树脂、橡胶等各种材料也没问题。
表1示出解析结果。
[表1]
如表1所示，在比较例6、7中，刚性提高率几乎没有上升，与此相对，在本发明例1～5中刚性提高率大大提高。从而证实了通过本发明的模型的制作方法和计算方法确切地使接合点优化这一情况。
此外，以初始的40mm间距设置接合点的情况为基准，表1中的刚性提高率是指刚性相对于该情况下的刚性的提高率。
附图标记说明
1：接合优化解析装置
3：显示装置
5：输入装置
7：存储装置
9：作业用数据存储器
11：运算处理部
13：结构体模型文件
15：解析对象部设定部
16：固定接合设定部
17：解析条件设定部
18：优化解析部
19：接合生成部
21：结构体模型
23：解析对象部
25：初始接合点
27：固定接合点
29：接合候补
31：最佳接合点

Claims (14)

1.一种接合位置的优化解析方法，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析方法，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析方法具有以下步骤：
接合候补设定步骤，设定成为对所述多个部件进行接合的接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析对象部设定步骤，对所设定的接合候补设定解析对象部；
固定接合设定步骤，在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
解析条件设定步骤，对所述解析对象部设定解析条件；以及
解析步骤，从所述接合候补中求出满足所述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
2.一种接合位置的优化解析方法，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析方法，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析方法具有以下步骤：
接合候补设定步骤，设定成为对所述多个部件进行接合的接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析对象部设定步骤，对所设定的接合候补设定解析对象部；
固定接合设定步骤，在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
接合候补再设定步骤，对所述解析对象部再次设定成为接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析条件设定步骤，对所述解析对象部设定解析条件；以及
解析步骤，从再次设定的所述接合候补中求出满足所述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
3.根据权利要求2所述的接合位置的优化解析方法，其中，
所述接合候补再设定步骤具有用于生成所述接合点或者所述接合部的接合生成步骤，
该接合生成步骤具有以下步骤：根据构成部件的各平面要素的节点坐标来决定要素的代表点的步骤；以及以所述部件的一个平面要素为基准，针对其它部件的平面要素，根据坐标值计算各代表点彼此之间的点间距离，在能够焊接接合的距离的平面要素之间配置接合要素的步骤。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的接合位置的优化解析方法，其中，
在所述解析步骤中，将离散系数设定为4以上而进行离散化。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的接合位置的优化解析方法，其中，
在所述固定接合设定步骤中，对所接合的多个部件进行结构解析，基于该结构解析的结果来设定所述固定接合点或者所述固定接合部。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的接合位置的优化解析方法，其中，
在所述固定接合设定步骤中，以所接合的多个部件中的全部接合要素为对象而进行基于数值解析的优化计算，基于该优化计算来设定所述固定接合点或者所述固定接合部。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的接合位置的优化解析方法，其中，
所述接合候补设定步骤具有用于生成所述接合点或者所述接合部的接合生成步骤，
该接合生成步骤具有以下步骤：根据构成部件的各平面要素的节点坐标来决定要素的代表点的步骤；以及以所述部件的一个平面要素为基准，针对其它部件的平面要素，根据坐标值计算各代表点彼此之间的点间距离，在能够焊接接合的距离的平面要素之间配置接合要素的步骤。
8.一种接合位置的优化解析装置，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析装置，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析装置具有：
接合候补设定部，其设定成为对所述多个部件进行接合的接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析对象部设定部，其对所设定的接合候补设定解析对象部；
固定接合设定部，其在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
解析条件设定部，其对所述解析对象部设定解析条件；以及
优化解析部，其从所述接合候补中求出满足所述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
9.一种接合位置的优化解析装置，是用于多个部件的接合的点接合或者连续接合的优化解析装置，该多个部件构成由平面要素及/或立体要素构成的结构体模型，该接合位置的优化解析装置具有：
接合候补设定部，其设定成为对所述多个部件进行接合的接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析对象部设定部，其对所设定的接合候补设定解析对象部；
固定接合设定部，其在所设定的解析对象部中将至少一处的接合点或者接合部设定为固定接合点或者固定接合部；
接合候补再设定部，其对所述解析对象部再次设定成为接合点或者接合部的候补的接合候补；
解析条件设定部，其对所述解析对象部设定解析条件；以及
优化解析部，其从再次设定的所述接合候补中求出满足所述解析条件的最佳的接合点或者接合部。
10.根据权利要求9所述的接合位置的优化解析装置，其中，
所述接合候补再设定部具有用于生成所述接合点或者所述接合部的接合生成部，
该接合生成部根据构成部件的各平面要素的节点坐标来决定要素的代表点，以所述部件的一个平面要素为基准，针对其它部件的平面要素，根据坐标值来计算各代表点彼此之间的点间距离，在能够焊接接合的距离的平面要素之间配置接合要素。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的接合位置的优化解析装置，其中，
所述优化解析部将离散系数设定为4以上而进行离散化。
12.根据权利要求8～10中任一项所述的接合位置的优化解析装置，其中，
所述固定接合设定部对所接合的多个部件进行结构解析，基于该结构解析的结果来设定所述固定接合点或者所述固定接合部。
13.根据权利要求8～10中任一项所述的接合位置的优化解析装置，其中，
所述固定接合设定部以所接合的多个部件中的全部接合要素为对象而进行基于数值解析的优化计算，基于该优化计算来设定所述固定接合点或者所述固定接合部。
14.根据权利要求8～10中任一项所述的接合位置的优化解析装置，其中，
所述接合候补设定部具有用于生成所述接合点或者所述接合部的接合生成部，
该接合生成部根据构成部件的各平面要素的节点坐标来决定要素的代表点，以所述部件的一个平面要素为基准，针对其它部件的平面要素，根据坐标值来计算各代表点彼此之间的点间距离，在能够焊接接合的距离的平面要素之间配置接合要素。
CN201280076914.5A 2012-11-06 2012-11-06 结构体的接合位置的优化解析方法以及装置 Active CN104781816B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/007101 WO2014073018A1 (ja) 2012-11-06 2012-11-06 構造体の接合位置の最適化解析方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104781816A CN104781816A (zh) 2015-07-15
CN104781816B true CN104781816B (zh) 2017-10-10

Family

ID=50684163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280076914.5A Active CN104781816B (zh) 2012-11-06 2012-11-06 结构体的接合位置的优化解析方法以及装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10086464B2 (zh)
EP (1) EP2919139A4 (zh)
KR (1) KR101628644B1 (zh)
CN (1) CN104781816B (zh)
WO (1) WO2014073018A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6222302B1 (ja) * 2016-07-05 2017-11-01 Ｊｆｅスチール株式会社 車体の接合位置の最適化解析方法及び装置
JP6278087B1 (ja) * 2016-10-04 2018-02-14 Ｊｆｅスチール株式会社 車体の接合位置の最適化解析方法及び装置
JP6583309B2 (ja) * 2017-02-24 2019-10-02 Ｊｆｅスチール株式会社 車体の補強部材の形状最適化方法及び装置
EP3417989B1 (en) * 2017-06-21 2023-12-27 General Electric Technology GmbH Method of repairing a turbomachine component
KR101965649B1 (ko) * 2017-12-22 2019-04-10 (주)호원 자동차 차체 부품 모듈의 비틀림 해석 방법
JP6590009B2 (ja) * 2018-02-09 2019-10-16 Ｊｆｅスチール株式会社 車体の接着位置の最適化解析方法及び装置
KR101984156B1 (ko) * 2019-03-28 2019-05-31 (주)호원 자동차 차체 부품 모듈의 비틀림 해석을 위한 메쉬 방법
KR101984158B1 (ko) * 2019-03-28 2019-05-31 (주)호원 자동차 차체 부품 모듈의 비틀림 해석을 위한 탄성 영역 판단 방법
KR101984157B1 (ko) * 2019-03-28 2019-05-31 (주)호원 자동차 차체 부품 모듈의 비틀림 해석의 정확도 향상 방법
JP6958670B1 (ja) * 2020-05-07 2021-11-02 Ｊｆｅスチール株式会社 車体の接着位置の最適化解析方法及び装置
JP6958675B1 (ja) * 2020-05-23 2021-11-02 Ｊｆｅスチール株式会社 車体の接合位置の最適化解析方法及び装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2251805A2 (en) * 2009-04-10 2010-11-17 Livermore Software Technology Corporation Improved topology optimization for designing engineering product
CN102012958A (zh) * 2010-12-29 2011-04-13 奇瑞汽车股份有限公司 一种用于车身结构布置的设计方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8274013B2 (en) * 2009-03-09 2012-09-25 Lincoln Global, Inc. System for tracking and analyzing welding activity
JP5249185B2 (ja) * 2009-12-10 2013-07-31 本田技研工業株式会社 仮打ち打点決定方法、打点順決定方法、及びプログラム
JP5418374B2 (ja) 2010-04-06 2014-02-19 新日鐵住金株式会社 スポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析方法及びそのプログラム
RU2505793C1 (ru) * 2010-04-07 2014-01-27 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Способ, устройство и программа для анализа разрушения для точечно-сваренной части и машиночитаемый носитель данных

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2251805A2 (en) * 2009-04-10 2010-11-17 Livermore Software Technology Corporation Improved topology optimization for designing engineering product
CN102012958A (zh) * 2010-12-29 2011-04-13 奇瑞汽车股份有限公司 一种用于车身结构布置的设计方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
The Layout and Fatigue Life Analysis of Welding Spots for the Cab Body In White of a Commercial Vehicle;An Cui 等;《 Electronic & Mechanical Engineering and Information Technology》;20110919;2089-2093 *
拓扑优化在某SRV白车身焊点缩减中的应用;陈勇敢;《汽车工程》;20110825;第33卷(第8期);733-737 *
车身结构中焊点布置的分区拓扑优化设计方法研究;吕毅宁 等;《计算力学学报》;20100831;第27卷(第4期);648-654 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2919139A1 (en) 2015-09-16
US10086464B2 (en) 2018-10-02
WO2014073018A1 (ja) 2014-05-15
EP2919139A4 (en) 2016-03-16
CN104781816A (zh) 2015-07-15
US20150298236A1 (en) 2015-10-22
KR20150063525A (ko) 2015-06-09
KR101628644B1 (ko) 2016-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104781816B (zh) 结构体的接合位置的优化解析方法以及装置
JP5445529B2 (ja) 構造体の接合位置の最適化解析方法及び装置
US20130000415A1 (en) Fracture analysis method, device, and program for spot welded portion, and computer-readable recording medium
KR101669779B1 (ko) 형상 최적화 해석 방법 및 장치
Favre et al. A continuous crystallographic approach to generate cubic lattices and its effect on relative stiffness of architectured materials
KR102398560B1 (ko) 적층 복합 부재의 형상 최적화 해석 방법 및 형상 최적화 해석 장치
JP2020046185A (ja) 車体の振動特性の適正化解析方法及び装置
JP2013246830A (ja) 有限要素解析モデルを用いた熱影響部を有する構造体の数値的シミュレーション
JP2013025533A (ja) 形状最適化解析方法及び装置
Kumar et al. Ergonomic evaluation of workstation design using taguchi experimental approach: A case of an automotive industry
Horn Integrating constructability into conceptual structural design and optimization
Seo et al. Welding distortion design formulae of thin-plate panel structure during the assembly process
JP5343052B2 (ja) 構造物解析方法、プログラムおよび解析装置
JP7287336B2 (ja) 車体の接合位置の最適化解析方法及び装置
Fügenschuh et al. Integer linear programming models for topology optimization in sheet metal design
Khedmati et al. A numerical investigation into the effects of parabolic curvature on the buckling strength and behaviour of stiffened plates under in-plane compression
JP5150230B2 (ja) 曲げ加工方法及び曲げ加工支援装置
JP2012133672A (ja) 溶接構造物の設計最適化装置および設計最適化方法
JP7327577B1 (ja) 車体の接合位置の最適化解析方法、装置及びプログラム
Borovyk et al. Application of computer simulation and analysis to professional education
WO2023228512A1 (ja) 車体の接合位置の最適化解析方法、装置及びプログラム、並びに車体の製造方法
WO2023223629A1 (ja) 車体の接合位置の最適化解析方法、装置及びプログラム、並びに車体の製造方法
JP2018077720A (ja) 板隙修正装置
Tsai et al. Understanding residual stress and distortion in welds: an overview
WO2022163047A1 (ja) 車体の接合位置の最適化解析方法、装置及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant