CN111684451B - 车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置 - Google Patents

车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的车身的粘接位置的优化解析方法使用预先设定有将多个部件以部件组的形式焊接的焊接部的车身骨架模型，求出与焊接并用地利用结构用粘接剂进行粘接的最佳位置，包括下述步骤：粘接候补位置设定步骤S5，其中，在成为进行粘接的候补的位置配置粘接要素；优化解析条件设定步骤S7，其中，在优化解析中设定包含载荷条件的优化解析条件；及优化解析步骤S9，其中，以设定了优化解析条件的车身骨架模型的粘接要素为优化的解析对象进行优化解析，求出满足优化解析条件的粘接要素的位置作为利用结构用粘接剂进行粘接的位置。

Description

车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置
技术领域
本发明涉及车身(automotive body)的粘接(adhesive bonding)位置的优化解析(optimization analysis)方法及优化解析装置，特别是，涉及求出与焊接(welding)并用地利用结构用粘接剂(structural adhesive)的情况下的利用所述结构用粘接剂进行粘接的最佳位置的车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置。
背景技术
近年来，在汽车工业中，考虑环境问题的车身的轻量化(weight reduction ofautomotive body)正在发展，计算机辅助工程(computer aided enginerring)(以下称为“CAE”)解析成为车身设计中不可或缺的技术。在该CAE解析中，实施刚性解析(stiffnessanalysis)、碰撞解析(crashworthiness analysis)、振动解析(vibration analysis)等，大有助于车身性能(automotive-body performance)的提高。另外，CAE解析不仅能够进行简单的性能评价，通过使用数学优化(mathematical optimization)、板厚优化(thicknessoptimization)、形状优化(shape optimization)、拓扑优化(topology optimization)等优化解析技术，从而不仅能够使车身轻量化，还能够进行车身的设计辅助以提高刚性(stiffness)、耐碰撞性能(crashworthiness performance)等各种特性。
作为使用优化解析技术的车身的设计辅助的例子，例如专利文献1中公开了通过拓扑优化对复杂的结构体的组件(component)进行优化的技术。
现有技术文献
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
车身这样的结构体通过将多个部件(parts)以部件组(parts set)的形式利用焊接(welding)等进行接合(joining)而形成，已知若使进行接合的部位的接合量增加(例如点焊(spot welding)点的追加等)，则作为结构体整体的刚性提高。但是，从成本的观点出发希望使接合量尽可能少。
因而，为了提高车身的刚性，已知的是，与使部件彼此接合的焊接并用地涂布结构用粘接剂来进行粘接是有效的。但是，为了对使车身的部件彼此接合的全部凸缘部进行粘接，存在将结构用粘接剂涂布100m以上的长度的情况，这种长度的涂布耗费时间，在生产成本方面存在问题。
因而，为了提高车身的刚性等性能，考虑应用专利文献1中公开的优化技术来求出与焊接并用地利用结构用粘接剂来进行粘接的最佳位置。但是，在专利文献1中，并未公开关于与形成车身这样的结构体的焊接并用地利用结构用粘接剂进行粘接的位置的优化该怎样应用优化技术。因此，希望能求出在并用焊接和结构用粘接剂的情况下的利用所述结构用粘接剂进行粘接的最佳位置的技术。
本发明是鉴于上述课题提出的，其目的在于，提供使用多个部件以部件组的形式焊接而得的汽车的车身骨架模型(body structure model)，求出与所述焊接并用地利用结构用粘接剂来对所述部件组进行粘接的最佳位置的车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置。
用于解决课题的手段
本发明的车身的粘接位置的优化解析方法中，使用车身骨架模型来求出与焊接并用地利用结构用粘接剂对部件组进行粘接的最佳位置，所述车身骨架模型具有由平面要素(two-dimensional element)及/或立体要素(three-dimensional element)形成的多个部件，且所述车身骨架模型中预先设定有将所述多个部件以部件组的形式进行焊接的焊接部，所述车身的粘接位置的优化解析方法的特征在于，包括下述步骤：粘接候补位置设定步骤，其中，计算机在成为利用所述结构用粘接剂进行粘接的候补的位置配置作为所述结构用粘接剂的粘接要素(adhesive element)；优化解析条件设定步骤，其中，根据操作者的指示，计算机针对配置有所述粘接要素的所述车身骨架模型设定包含在优化解析中施加于所述车身骨架模型的载荷条件(loading condition)的优化解析条件；和优化解析步骤，其中，计算机以设定了所述优化解析条件的所述车身骨架模型的所述粘接要素为优化的解析对象进行优化解析，求出满足所述优化解析条件的粘接要素的位置作为利用所述结构用粘接剂进行粘接的位置。
本发明的车身的粘接位置的优化解析方法的特征在于，在上述发明中，在所述粘接候补位置设定步骤中连续地配置所述粘接要素。
本发明的车身的粘接位置的优化解析方法的特征在于，在上述发明中，包括下述步骤：车辆模型生成步骤，其中，计算机在设定有装配件(equipment for door assembly)或盖件(closure panels)的车身骨架模型上连接底盘模型(chassis model)以生成车辆模型(automobile model)；和行驶解析步骤，其中，计算机进行该车辆模型的行驶解析(driving analysis)，获取行驶时在所述车身骨架模型中的与所述底盘模型连接的连接部(connecting point)处产生的载荷(load)及/或位移(displacement)作为载荷条件，将在该行驶解析步骤中获取到的载荷条件设为所述优化解析条件设定步骤中的载荷条件。
本发明的车身的粘接位置的优化解析方法的特征在于，在上述发明中，包括下述步骤：车辆模型生成步骤，其中，计算机在设定有与装配件或盖件相当的质量(mass)的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型；和行驶解析步骤，其中，计算机进行该车辆模型的行驶解析，获取行驶时在所述车身骨架模型中的与所述底盘模型连接的连接部处产生的载荷及/或位移作为载荷条件，将在该行驶解析步骤中获取到的载荷条件设为所述优化解析条件设定步骤中的载荷条件。
本发明的车身的粘接位置的优化解析方法的特征在于，在上述发明中，在所述粘接候补位置设定步骤中，在设定有装配件及/或盖件的车身骨架模型中配置所述粘接要素。
本发明的车身的粘接位置的优化解析方法的特征在于，在上述发明中，在所述粘接候补位置设定步骤中，在设定有与装配件及/或盖件相当的质量的车身骨架模型中配置所述粘接要素。
本发明的车身的粘接位置的优化解析装置使用车身骨架模型来求出与焊接并用地利用结构用粘接剂对部件组进行粘接的最佳位置，所述车身骨架模型具有由平面要素及/或立体要素形成的多个部件，且所述车身骨架模型中预先设定有将所述多个部件以部件组的形式进行焊接的焊接部，所述车身的粘接位置的优化解析装置的特征在于，具备：粘接候补位置设定部，其在成为利用所述结构用粘接剂进行粘接的候补的位置配置作为所述结构用粘接剂的粘接要素；优化解析条件设定部，其针对配置有所述粘接要素的所述车身骨架模型设定包含在优化解析中施加于所述车身骨架模型的载荷条件的优化解析条件；和优化解析部，其以设定了所述优化解析条件的所述车身骨架模型的所述粘接要素为优化的解析对象进行优化解析，求出满足所述优化解析条件的粘接要素的位置作为利用所述结构用粘接剂进行粘接的位置。
本发明的车身的粘接位置的优化解析装置的特征在于，在上述发明中，所述粘接候补位置设定部连续地配置所述粘接要素。
本发明的车身的粘接位置的优化解析装置的特征在于，在上述发明中，包括：车辆模型生成部，其在设定有装配件或盖件的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型；和行驶解析部，其进行该车辆模型的行驶解析，获取行驶时在所述车身骨架模型中的与所述底盘模型连接的连接部处产生的载荷及/或位移作为载荷条件，将利用该行驶解析部获取到的载荷条件设为所述优化解析条件设定部中的载荷条件。
本发明的车身的粘接位置的优化解析装置的特征在于，在上述发明中，具备：车辆模型生成部，其在设定有与装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型；和行驶解析部，其进行该车辆模型的行驶解析，获取行驶时在所述车身骨架模型中的与所述底盘模型连接的连接部处产生的载荷及/或位移作为载荷条件，将在该行驶解析部中获取到的载荷条件设为所述优化解析条件设定部中的载荷条件。
本发明的车身的粘接位置的优化解析装置的特征在于，在上述发明中，所述粘接候补位置设定部在设定有装配件及/或盖件的车身骨架模型中配置所述粘接要素。
本发明的车身的粘接位置的优化解析装置的特征在于，在上述发明中，所述粘接候补位置设定部在设定有与装配件及/或盖件相当的质量的车身骨架模型中配置所述粘接要素。
发明效果
根据本发明，能够赋予设想在车辆行驶时作用于上述汽车的车身骨架模型的载荷条件来进行优化解析，能够高精度地求出与上述焊接并用地利用结构用粘接剂对所述部件组进行粘接的最佳位置。
附图说明
图1是本发明实施方式的车身的粘接位置的优化解析装置的框图。
图2是说明本实施方式中使用的车身骨架模型和在该车身骨架模型中预先设定的焊接部的说明图((a)：立体图、(b)：侧视图)。
图3是说明本实施方式中使用的车身骨架模型和在该车身骨架模型中设定的固定连结部的说明图。
图4是说明本实施方式中使用的车身骨架模型中与底盘模型连接的连接部的位置的图。
图5是说明本实施方式的行驶解析中使用的车辆模型的生成的图(立体图)。
图6是说明本实施方式的行驶解析中使用的车辆模型的生成的图(仰视图)。
图7是示出在本实施方式中使用的车身骨架模型中设定有质量要素的车身骨架模型的一例的图。
图8是示出在本实施方式中使用的车身骨架模型中设定有质量要素的车身骨架模型的其他例的图。
图9是示出在本实施方式的优化解析中，在设定有质量要素的车身骨架模型中在成为对部件组进行粘接的候补的位置配置有粘接要素的一例的图((a)：立体图、(b)：侧视图)。
图10是示出本实施方式的优化解析中的预先设定有焊接部的部件组(a)、在成为对该部件组进行粘接的候补的位置连续地配置的粘接要素(b)和满足优化解析条件而被保留的粘接要素及不满足优化解析条件而被去除的粘接要素(c)的图(其1)。
图11是说明本实施方式的优化解析中的成为对部件组进行粘接的候补的粘接要素的优选的配置的图。
图12是说明本实施方式的优化解析中的预先设定有焊接部的部件组(a)、在成为对该部件组进行粘接的候补的位置连续地配置的粘接要素(b)和满足优化解析条件而被保留的粘接要素及不满足优化解析条件而被去除的粘接要素(c)的图(其2)。
图13是示出本发明实施方式的车身的粘接位置的优化解析方法的处理流程的流程图。
图14是说明在本实施方式的车身的粘接位置的优化解析方法的行驶解析步骤中设定的行驶条件的一例的图((a)：转向角(steering angle)、(b)：行驶轨迹(runningpath))。
图15是示出本发明的车身的粘接位置的优化解析装置的其他方式的框图。
图16是示出本发明的车身的粘接位置的优化解析方法的其他方式的流程图。
图17是示出实施例中作为行驶解析中的行驶条件而设定的转向角、车辆模型的行驶轨迹和利用行驶解析所获取到的在车身骨架模型中的前侧的连接部处产生的载荷的结果的图((a)：转向角、(b)：行驶轨迹、(c)：连接部位置、(d)：在连接部处产生的载荷的经时变化、(e)：在连接部处产生的载荷的大小及方向)。
图18是示出实施例中作为行驶解析中的行驶条件而设定的转向角、车辆模型的行驶轨迹和利用行驶解析所获取到的在车身骨架模型中的后侧的连接部处产生的载荷的结果的图((a)：转向角、(b)：行驶轨迹、(c)：连接部位置、(d)：在连接部处产生的载荷的经时变化、(e)：在连接部处产生的载荷的大小及方向)。
图19是示出实施例中作为解析对象的车身骨架模型的图((a)：无旋转车门(revolving door)构成部件或与旋转车门构成部件相当的质量的设定、(b)有旋转车门构成部件的设定)。
图20是说明实施例中作为优化解析条件赋予至车身骨架模型的载荷条件的图(前侧的连接部)。
图21是说明实施例中作为优化解析条件赋予至车身骨架模型的载荷条件的图(后侧的连接部)。
图22是示出实施例中赋予利用行驶解析所获取到的载荷条件的情况下的车身变形(body deformation)的解析结果的图(其1)。
图23是示出实施例中赋予利用行驶解析所获取到的载荷条件的情况下的车身变形的解析结果的图(其2)。
图24是示出实施例中赋予假想载荷条件的情况下的车身变形的解析结果的图(其1)。
图25是示出实施例中赋予假想载荷条件的情况下的车身变形的解析结果的图(其2)。
图26是示出实施例中以未设定质量的车身骨架模型中配置的粘接要素为解析对象，赋予行驶解析中所获取到的载荷条件并进行优化解析而求出的粘接要素的图。
图27是示出实施例中以未设定质量的车身骨架模型中配置的粘接要素为解析对象，赋予假想载荷条件并进行优化解析而求出的粘接要素的图。
图28是示出实施例中以在设定了质量的身骨架模型中配置的粘接要素为解析对象，赋予行驶解析中所获取到的载荷条件并进行优化解析而求出的粘接要素的图。
图29是示出实施例中以在设定了质量的身骨架模型中配置的粘接要素为解析对象，赋予假想载荷条件并进行优化解析而求出的粘接要素的图。
图30是示出实施例中以在设定了旋转车门构成部件的车身骨架模型中配置的粘接要素为解析对象，赋予行驶解析中所获取到的载荷条件并进行优化解析而求出的粘接要素的图。
图31是示出实施例中以在设定了旋转车门构成部件的车身骨架模型中配置的粘接要素为解析对象，赋予假想载荷条件并进行优化解析而求出的粘接要素的图。
图32是示出在实施例中配置有利用作为约束条件而使结构用粘接剂的涂布长度变更的优化解析所求出的粘接要素的车身的刚性提高率的曲线图(graph)。
具体实施方式
以下，参照图1～图16说明本发明一实施方式的车身的粘接位置的优化方法及优化装置。需要说明的是，在说明车身的粘接位置的优化方法及优化装置之前，说明本发明中作为对象的车身骨架模型。
＜车身骨架模型＞
本发明中使用的车身骨架模型由底盘(chassis)部件等多个部件构成，车身骨架模型的各部件使用平面要素及/或立体要素进行模型化而得到。另外，本发明中使用的车身骨架模型具有将各部件以部件组的形式焊接的焊接部、用于固定或连结装配件或盖件的固定连结部(fixed connecting portion)、与具备悬架机构(suspension structure)、转向机构(steering structure)的车身模型连接的连接部。
图2～图4示出车身骨架模型31的一例。如图2所示，车身骨架模型31中预先设定有与各部件组分别焊接的焊接部33。需要说明的是，本发明的车身骨架模型中预先设定的焊接部33也包含进行点焊而成的焊接点、利用弧焊(arc welding)、激光焊(laser welding)而连续焊接而成的焊接部位。
另外，在车身骨架模型31中，如图3所示，设定有用于对作为盖件的旋转车门进行固定或连结的固定连结部35即铰链(hinge)35a、铰链35b及闩眼(striker)35c。
本发明的车身骨架模型的固定连结部不限定于上述构件，例如包含对装配件(用于固定发动机的发动机架(engine mount)等)进行固定的部件、对盖件(旋转车门以外的滑动车门(slide door)、发动机盖(bonnet)等)进行固定或连结的构件。
此外，在车身骨架模型31中，如图4所示，预先设定有与底盘模型51(参见图5)连接的连接部(图4中的节点(Node)1～节点12)，其中，该底盘模型51具备具有轮胎(tire)、悬架臂(suspension arm)、悬挂弹簧(suspension spring)、减震器(shock absorber)等的悬架机构和具有方向盘(steering wheel)等的转向机构。在图4中，在前侧设定有6个部位(节点1、2、7、8、9及10)的连接部，在后侧设定有6个部位(节点3、4、5、6、11、12)的连接部。需要说明的是，在图4中，X轴表示车身前后方向，Y轴表示车身宽度方向，Z轴表示车身高度方向(在以下的图中也相同)。
需要说明的是，车身骨架模型31是为了对作用有载荷、惯性力(inertia force)时的变形行为(deformation behavior)等进行解析而以弹性体(elastic body)或粘弹性体(viscoelastic body)或弹塑性体(elastic-plastic body)进行模型化而成的模型。另外，与车身骨架模型31的连接部连接的底盘模型51(图5)也是将悬架臂等部件(连杆)以刚体、弹性体或弹塑性体模型化而成的模型，或者将轮胎、悬挂弹簧以弹性体、粘弹性体或弹塑性体模型化而成的模型。
构成车身骨架模型31的各部件的要素信息等、与各部件组中的焊接部33(图2)、用于固定或连结装配件或盖件的固定连结部35(图3)、与悬架机构连接的连接部(图4)等相关的信息保存在车身骨架模型文件30(参见图1)中。
＜车身的粘接位置的优化解析装置＞
以下，主要基于图1所示的框图说明本发明实施方式的车身的粘接位置的优化解析装置1(以下简称为“优化解析装置1”)的构成。
优化解析装置1为求出与将构成车身骨架模型31(参见图2～图4)的多个部件以部件组的形式接合的焊接并用地利用结构用粘接剂进行粘接的最佳位置的装置，其由PC(个人计算机)等构成，具有显示装置(display device)3、输入装置(input device)5、存储装置(memory storage)7、操作用数据存储器(working data memory)9及运算处理部(arithmetic processing unit)11。并且，显示装置3、输入装置5、存储装置7及操作用数据存储器9与运算处理部11连接，根据来自运算处理部11的指令执行各自的功能。
《显示装置》
显示装置3用于解析结果等的显示，由液晶监视器等构成。
《输入装置》
输入装置5用于车身骨架模型文件30的显示指示、操作者的条件输入等，由键盘、鼠标等构成。
《存储装置》
存储装置7用于车身骨架模型文件30等各种文件的存储等，由硬盘等构成。
《操作用数据存储器》
操作用数据存储器9用于运算处理部11中使用的数据的暂时保存、运算，由RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等构成。
《运算处理部》
如图1所示，运算处理部11具有车辆模型生成部13、行驶解析部15、粘接候补位置设定部17、优化解析条件设定部19和优化解析部21，由PC等的CPU(中央运算处理装置(central processing unit))构成。上述各部分通过CPU执行规定的程序而发挥功能。
以下，说明运算处理部11内的各部分的功能。需要说明的是，关于运算处理部11的各部分的功能中的具体的处理内容，在后述的＜车身的粘接位置的优化解析方法＞中说明。
(车辆模型生成部)
车辆模型生成部13将具有悬架机构、转向机构等的底盘模型51连接于车身骨架模型41以生成车辆模型61，该车身骨架模型41上预先设定有将多个部件以部件组的形式焊接的焊接部(如图2所示)，且如图5及图6所示，车身骨架模型41是在车身骨架模型31上设定有装配件或作为盖件的旋转车门构成部件43而成的，车身骨架模型41经由其所具有的连接部(相当于图4中的节点1～12)与底盘模型51连接。
在图5及图6中，作为设定有装配件或盖件的车身骨架模型41的一例，设定有作为盖件的旋转车门构成部件43，但本发明的车辆模型生成部也可以使用设定有与装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型来生成车辆模型。
将设定有与装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型71的一例示于图7。图7所示的车身骨架模型71在车身骨架模型31的在固定连结部35固定或连结旋转车门构成部件43的区域内的规定位置设定有与旋转车门构成部件43的质量相当的质量要素73。
对于设定质量要素73的规定位置而言，能够设在将多个固定连结部35中的一组(铰链35a与闩眼35c、铰链35b与闩眼35c)连结的直线上、或者沿着安装有盖件等的车身的形状将固定连结部35连结的曲线上。在图7例示的车身骨架模型71中，在连结铰链35a与闩眼35c的直线的中点设定有质量要素73。
尤其是，对于设定与所述装配件或盖件相当的质量的规定位置而言，其并非限定于所述直线或所述曲线的线上，也可以不设在连结铰链35a与铰链35b的直线上，而设在由所述直线包围的平面上或由所述曲线包围的曲面上。
另外，在利用在车身骨架模型中预先设定的4处的固定连结部固定或连结装配件的情况下，优选以两条直线相互交叉的方式以直线连结所述固定连结部彼此，并在该直线上设定质量要素。在该情况下，也可以将上述4处的固定连结部中的除铰链彼此以外的其他两个固定连结部与车身具有的曲率相适应地以曲线连接，在该曲线上或由该曲线包围的曲面上设定质量要素。
作为在车身骨架模型的规定位置设定与装配件或盖件相当的质量的具体的质量设定方法，例如存在以下的(1)、(2)及(3)。
(1)在上述规定位置设定具有与装配件或盖件的质量相当的质量的质量要素73，将质量要素73与固定连结部35使用刚体要素75连接(参见图7)。
图7是在连结固定连结部35的直线的中心上设定有一个质量要素73的例子，如图8所示，也可以在将上述直线均等分割的点上设定多个质量要素73。在设定多个质量要素73的情况下，以各质量要素73的质量的总和与上述装配件或盖件的质量相当的方式确定各质量要素73的质量即可。
(2)在上述规定位置设定与装配件或盖件的质量相当的质量的质量要素(masselement)，将该质量要素与固定连结部使用梁要素(beam element)连接。在该情况下，设定为质量要素与梁要素各自的质量之和与在固定连结部固定或连结的上述装配件或盖件的质量相当。
梁要素的质量由作为梁要素的截面特性而赋予的截面积及作为材料特性(material property)而赋予的材料密度(element density)决定。梁要素的截面积例如通过赋予梁要素的半径来确定。
此外，在使用梁要素连接质量要素的情况下，在后述的行驶解析部15进行的行驶解析中，需要针对梁要素适当设定由作用于质量要素及梁要素的惯性力引起的载荷向车身骨架模型传递所需的截面特性及材料特性。
需要说明的是，梁要素为线状的要素，只要是能够传递沿该要素的轴向作用的拉伸压缩载荷(tension and compression load)的构件即可，也可以是杆要素(棒要素(barelement))，与梁要素同样地，该杆要素的质量由作为截面特性而赋予的截面积(或半径)及作为材料特性而赋予的材料密度设定。
(3)使用具有与装配件或盖件的质量相当的质量的梁要素来设定。
梁要素的质量由作为梁要素的截面特性而赋予的截面积及作为材料特性而赋予的材料密度决定，例如，通过赋予梁要素的半径来确定上述截面积。
(行驶解析部)
行驶解析部15以通过车辆模型生成部13生成的车辆模型61为解析对象而进行行驶解析，获取行驶时在车身骨架模型41中的与底盘模型51连接的连接部处产生的载荷及/或位移作为载荷条件。
在车辆模型61的行驶解析中，需要设定车辆模型61的驱动(drive)、转向等行驶条件(driving condition)，作为所设定的行驶条件，能够举出为了驱动车辆模型61而赋予车辆模型61的载荷、为了使车辆模型61进行转向而针对底盘模型51所具备的方向盘设定的转向角。并且，行驶解析部15针对在所设定的行驶条件下行驶的车辆模型61获取在车身骨架模型41中的与底盘模型51连接的连接部处产生的载荷、位移等。
需要说明的是，作为行驶解析部15，能够使用市售的车辆的行驶解析软件，在该情况下，在车辆模型生成部13中，能够使用该行驶解析软件所具有的组合有悬架等组件的底盘模型来生成车辆模型。
(粘接候补位置设定部)
粘接候补位置设定部17在车身骨架模型31中成为利用结构用粘接剂进行粘接的候补的位置配置作为上述结构用粘接剂的粘接要素。在图9中，作为配置有由立体要素形成的粘接要素作为结构用粘接剂的车身骨架模型的一例，示出关于设定有质量要素73的车身骨架模型71在成为利用结构用粘接剂进行粘接的候补的位置配置有粘接要素45的车身骨架模型47。
作为车身骨架模型47中的成为进行粘接的候补的位置，可举出将车身骨架模型71(车身骨架模型31)所具有的多个部件以部件组的形式焊接的部位(例如凸缘部)。并且，对于粘接要素45而言，关于如图10的(a)所示预先设定有焊接部33的部件组37，粘接要素45如图10的(b)所示连续地配置在从焊接部33的轴线偏离的位置。
在此，如图11的(a)所示，在具有凸缘部83a和纵壁部83b的部件83与部件85进行点焊而成的部件组81的情况下，车身承受载荷而容易变形的主要是凸缘部(flange portion)83a与纵壁部(side wall portion)83b得以连续的R部(R portion)83c。因此，在这样的部件组81中，在凸缘部83a中的R部83c侧涂布结构用粘接剂对于刚性提高是有效的。因此，在本实施方式中，如图11的(b)所示，也优选将比焊接部33靠R部83c侧设为成为进行粘接的候补的位置来配置粘接要素45。
需要说明的是，图10为在从焊接部33的轴线偏离的位置涂布结构用粘接剂以进行粘接的情况，但成为进行粘接的候补的位置不限于此，如图12中示出的部件组39所示，也可以在预先设定的焊接部33的轴线上连续地配置粘接要素45(与焊接部33重叠)。例如，在针对实际的部件组并用点焊和结构用粘接剂进行接合的情况下，只要在该结构用粘接剂中混入金属粉以使其具有电导性(electric conductive)，即使沿着涂布有结构用粘接剂的部位进行点焊在工序上也没有问题。
另外，在如上所述连续地配置粘接要素的情况下，粘接要素的宽度、全长或者相对于焊接部偏离(offset)的距离等适当设定即可。此外，在上述例子中连续地配置有粘接要素45，但本发明也可以将粘接要素离散(discrete)地配置，在该情况下，适当设定粘接要素的个数、粘接要素彼此的间隔等即可。
另外，粘接要素优选由立体要素形成，但粘接要素并非限定于立体要素，也可以由平面要素及/或梁要素形成。
(优化解析条件设定部)
优化解析条件设定部19针对配置有粘接要素45的车身骨架模型47(图9)设定包含在优化解析中施加于车身骨架模型47的载荷条件的优化解析条件。
对于施加于车身骨架模型47的载荷条件而言，只要赋予通过行驶解析部15获取到的载荷条件即可。或者，在未进行由行驶解析部15进行的行驶解析的情况下，也可以测定实际车辆的行驶时作用于车身的载荷或赋予的所设想的假想载荷。
此外，优化解析条件设定部19作为优化解析中的优化解析条件设定目标条件(objective condition)和约束条件(constrained condition)这两种。目标条件是对应于优化解析的目的而设定的条件，例如使应变(strain)能最小、使吸收能(absorved energy)最大、使产生应力(stress)最小，等。约束条件是为进行优化解析而施加的约束，例如包括使得车身骨架模型47具有规定的刚性的条件、在车身骨架模型中配置的粘接要素的全长(相当于在部件组中涂布结构用粘接剂的涂布长度)等。需要说明的是，约束条件能够设定多个。
(优化解析部)
优化解析部21以通过优化解析条件设定部19设定了优化解析条件的车身骨架模型47的粘接要素45为解析对象而进行优化解析，求出满足上述优化解析条件的粘接要素45的位置作为利用结构用粘接剂进行粘接的位置。
在此，能够在由优化解析部21进行的优化解析中应用例如拓扑优化。在拓扑优化中使用密度法(density method)时，在中间性的密度多的情况下优选离散化(discretization)，该情况下，由以下所示的式(1)表示。
[数学式1]
K′(ρ)＝ρpK
其中，
K'：对要素的刚性矩阵(stiffness matrix)实施惩罚(penalty)后的刚性矩阵
K：要素的刚性矩阵
ρ：归一化(normalization)的密度
p：惩罚系数
离散化中通常使用的惩罚系数为2以上，在本发明的粘接位置的优化中，惩罚系数的值适当设定即可。
然后，通过拓扑优化，将不满足由优化解析条件设定部19设定的优化解析条件(目标条件、约束条件、载荷条件)的粘接要素去除，保留满足该优化解析条件的有效的(significant)粘接要素，因此能够将该保留的粘接要素的位置确定为利用结构用粘接剂进行粘接的位置。
例如，以如图10的(b)所示连续地配置的粘接要素45为解析对象而进行优化解析，如图10的(c)所示，在保留满足优化解析条件的粘接要素45a而将其余的粘接要素45b去除的情况下，求出所保留的粘接要素45a的位置作为利用结构用粘接剂进行粘接的位置即可。另外，在如图12的(b)所示以与焊接部33重叠的方式配置粘接要素45的情况下，同样地，求出满足优化解析条件而保留的粘接要素45a的位置作为利用结构用粘接剂进行粘接的位置即可。
需要说明的是，优化解析部21可以进行拓扑优化处理，也可以是基于其他计算方式的优化处理。并且，作为优化解析部21，能够使用例如市售的使用有限元法(finiteelement method)的解析软件。
另外，优化解析部21可以使用惯性释放法(inertia relief method)来考虑汽车的行驶时作用于旋转车门构成部件43或质量要素73的惯性力以进行优化解析。惯性释放法是指在成为惯性力的坐标基准的支承点处支承有物体的状态(自由支承(free support)状态)下，根据匀加速度运动(uniformly accelerated motion)中的物体上所作用的力求出应力(stress)、应变的解析方法，其被用于运动中的飞行器、船的静态解析(staticanalysis)。
＜车身的粘接位置的优化解析方法＞
以下，说明本实施方式的车身的粘接位置的优化解析方法(以下简称为“优化解析方法”)。
本实施方式的优化解析方法使用车身骨架模型31来求出与焊接并用地利用结构用粘接剂对部件组进行粘接的最佳位置，车身骨架模型31具有由平面要素及/或立体要素形成的多个部件，且车身骨架模型31中预先设定有将该多个部件以部件组的形式进行焊接的焊接部33，如图13所示，包括车辆模型生成步骤S1、行驶解析步骤S3、粘接候补位置设定步骤S5、优化解析条件设定步骤S7和优化解析步骤S9。以下，说明各步骤。需要说明的是，在以下的说明中，各步骤均设为使用由计算机构成的优化解析装置1来执行。
《车辆模型生成步骤》
车辆模型生成步骤S1为将车身骨架模型41与具有悬架机构、转向机构等的底盘模型51连接以生成车辆模型61的步骤，上述车身骨架模型41中预先设定将多个部件以部件组的形式焊接的焊接部(如图2所示)，且如图5所示设定有旋转车门构成部件43，该车辆模型生成步骤S1在优化解析装置1中由车辆模型生成部13进行。
车身骨架模型41中的底盘模型51的连接位置为供悬架、副车架(sub-frame)安装的部位(连接部)。作为车身骨架模型41中的连接部，能够使用在车身骨架模型31上预先设定的连接部(图4中的节点1～12)。
此外，图5所示的车身骨架模型41作为盖件设定有旋转车门构成部件43，在旋转车门构成部件43这样的盖件、装配件的形状等已确定的情况下，将它们模型化后设定在车身骨架模型31中。但是，在盖件的设计、装配件的形状尚未确定的情况下，如前述的图7所示，也可以使用设定有与装配件或盖件相当的质量的质量要素73的车身骨架模型71。
《行驶解析步骤》
行驶解析步骤S3为下述步骤，即，使用在车辆模型生成步骤S1中生成的车辆模型61，在任意设定的行驶条件下进行车辆模型61的行驶解析，将行驶时在车身骨架模型41中的与底盘模型51连接的连接部处产生的载荷及/或位移作为载荷条件而获取的、获取行驶时的车身特性的步骤。
作为行驶解析步骤S3中设定的行驶条件，例如存在车辆模型61的驱动和转向等。对于车辆模型61而言，例如，通过向车辆模型61赋予载荷而被驱动，能够使车辆模型61加速行驶(accelerated driving)、匀速行驶(constant speed driving)。另外，对于车辆模型61的转向而言，例如能够控制底盘模型51所具备的方向盘的转向角并借助转向机构来进行。
在图14中，作为行驶解析中的行驶条件的一例，示出行驶中连续两次进行车道变线(lane migration)的两次车道变更时的方向盘的转向角(图14的(a))和赋予了该转向角时的车辆模型61的行驶轨迹(running path)(图14的(b))。
并且，在行驶解析步骤S3中，作为在所设定的行驶条件下处于行驶状态的车辆模型61中的车身特性，获取在车身骨架模型41中的与底盘模型51连接的连接部(图4中的节点1～12)处产生的载荷及/或位移。
需要说明的是，在行驶的车辆模型61中，在车身骨架模型41的连接部处产生的载荷与车辆的行为一起变化，但在行驶解析步骤S3中，基于行驶解析中的车辆的行为和在各连接部产生的载荷的结果，能够适当获取在车身骨架模型41中的连接部产生的载荷。
如前所述，在本实施方式的行驶解析步骤S3中，由于使用将设定有装配件或盖件的车身骨架模型41与底盘模型51连接而得的车辆模型61进行车辆的行驶解析，因此能够考虑在行驶时作用于装配件或盖件的惯性力来获取载荷或位移。
但是，本发明的行驶解析步骤不限于使用将设定有装配件或盖件的车身骨架模型41与底盘模型51连接得到的车辆模型61进行行驶解析，也可以使用将设定了与装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型71(图7)与底盘模型51连接得到的车辆模型(未图示)来进行行驶解析。
《粘接候补位置设定步骤》
粘接候补位置设定步骤S5为在车身骨架模型31中的成为以部件组的形式进行粘接的候补的位置配置粘接要素45的步骤，在图1所示的优化解析装置1中由粘接候补位置设定部17进行。在图9中，作为在成为进行粘接的候补的位置配置有粘接要素的一例，示出在设定有质量要素73的车身骨架模型71中连续地配置有由立体要素形成的粘接要素45的情况。
对于在粘接候补位置设定步骤S5中配置的粘接要素45而言，如前述的图10所示，可以是连续配置在从部件组37中预先设定的焊接部33的轴线偏离的位置，也可以是如前述的图12所示，将粘接要素45连续地配置在焊接部33的轴线上。在像这样将粘接要素45连续地配置的情况下，粘接要素45的宽度、连续配置的长度、从焊接部33偏离的距离等适当设定即可。
尤其是，粘接候补位置设定步骤S5不限于连续地配置粘接要素45的步骤，也可以将粘接要素45离散地配置，在该情况下，粘接要素的个数、粘接要素彼此的间隔等适当设定即可。
另外，作为粘接要素，优选由立体要素形成，但粘接要素并非限定于立体要素，也可以由平面要素形成。
《优化解析条件设定步骤》
优化解析条件设定步骤S7为下述步骤，即，针对配置有粘接要素45的车身骨架模型31设定包含在优化解析中施加于车身骨架模型31的载荷条件的优化解析条件，该优化解析条件设定步骤S7在优化解析装置1中按照操作者的指示由优化解析条件设定部19进行。
在优化解析条件设定步骤S7中，对于优化解析条件所包含的载荷条件而言，赋予在行驶解析步骤S3中获取到的载荷条件即可。或者，在行驶解析步骤S3中未进行行驶解析的情况下，也可以测定车辆行驶时作用于车身的载荷、或将设想的假想载荷赋予至车身骨架模型的连接部。
另外，作为优化解析条件设定步骤S7中设定的优化解析条件，包括目标条件和约束条件这两种，根据优化解析的目的适当设定。
《优化解析步骤》
优化解析步骤S9为下述步骤，即，针对在粘接候补位置设定步骤S5中在成为粘接的候补的位置配置有粘接要素45的车身骨架模型31(参见图9)进行优化解析，求出满足在优化解析条件设定步骤S7中设定的优化解析条件的粘接要素45，将该求出的粘接要素45的位置设为利用结构用粘接剂进行粘接的位置，该优化解析步骤S9在优化解析装置1中由优化解析部21进行。
在例如图10所示的部件组37中，若在优化解析步骤S9中针对在部件组37中设定的粘接要素45进行优化解析，则如图10的(c)所示，满足优化解析条件的粘接要素45a被保留，而不满足优化解析条件的粘接要素45b在优化解析的过程中被去除。由此，能够求出所保留的粘接要素45a的位置作为利用结构用粘接剂进行粘接的位置。
在优化解析步骤S9中的优化解析中，能够应用拓扑优化。此外，在拓扑优化中应用密度法的情况下，优选将要素的惩罚系数设定为4以上以进行离散化。
并且，在优化解析中，汽车行驶时作用于装配件或盖件的惯性力可以使用惯性释放法考虑。
如上所述，根据本实施方式的车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置，使用将预先设定有将多个部件以部件组的形式焊接的焊接部的车身骨架模型与底盘模型连接而得的车辆模型进行行驶解析，通过该行驶解析获取行驶时在车身骨架模型中的与底盘模型连接的连接部处产生的载荷条件，在成为利用结构用粘接剂进行粘接的候补的位置配置作为上述结构用粘接剂的粘接要素，赋予通过上述行驶解析获取到的上述连接部处产生的载荷条件，以该粘接要素为优化的解析对象进行优化解析，从而能够高精度地求出为了提高行驶时的汽车的刚性而利用结构用粘接剂进行粘接的最佳位置。
在此，本发明的车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置并非限定于在行驶解析中设定装配件或盖件或者设定与装配件或盖件相当的质量要素，并在优化解析中也在设定有装配件或盖件或者质量要素的车身骨架模型中配置粘接要素。即，并非在优化解析中必须使用设定有装配件或盖件的车身骨架模型、设定有与装配件或盖件相当的质量的身骨架模型，也可以在未设定装配件或盖件、未设定与该装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型中配置粘接要素并进行优化解析。但是，在使用未设定装配件或盖件、未设定与该装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型进行优化解析的情况下，作为优化解析条件，赋予通过行驶解析获取到的载荷条件。
另外，本发明的车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置只要在行驶解析中设定装配件或盖件或者设定与装配件或盖件相当的质量来获取载荷条件，并将该获取到的载荷条件作为优化解析条件赋予即可，也可以在优化解析中使用未设定装配件或盖件或者未设定与装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型。
需要说明的是，在上述说明中，赋予通过行驶解析获取到的载荷来作为载荷条件，但本发明也可以不进行行驶解析，而测定在车辆行驶时作用于车身骨架模型的载荷或赋予假想载荷条件来进行优化解析。
在上述情况下，作为本发明其他实施方式的车身的粘接位置的优化解析装置，如图15所示，能够例示具备粘接候补位置设定部17、优化解析条件设定部19、优化解析部21的优化解析装置23。同样地，作为本发明其他实施方式的车身的粘接位置的优化解析方法，如图16所示，能够例示包含粘接候补位置设定步骤S5、优化解析条件设定步骤S7和优化解析步骤S9的方法。需要说明的是，优化解析中赋予的假想载荷条件的具体例在后述的实施例中说明。
此外，本发明的车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置能够应用于求出与点焊的点焊接、激光焊或弧焊等连续焊接并用地利用结构用粘接剂进行粘接的最佳位置的情况。需要说明的是，作为结构用粘接剂，能够使用杨氏模量(Young’s modulus)为2～4GPa的材料。
实施例
进行了确认本发明效果的实验，以下对其进行说明。在实验中，首先，使用图2～图4所示的车身骨架模型31，如图8所示，在车身骨架模型31中，在供作为盖件的旋转车门构成部件固定或连结的区域内的规定位置设定有与旋转车门构成部件43相当的质量要素73。
本实施例中使用的车身骨架模型31具有：焊接部33(参见图2)，其设置在将各部件以部件组的形式焊接的部位；固定连结部35(参见图3)，其用于固定或连结装配件或盖件；和连接部(图4中的节点1～12)，其与具有悬架机构等的底盘模型51(参见图5)连接，车身骨架模型31的质量大约为300kg，而旋转车门构成部件43的质量以4件计大约为79kg。
如图8所示，在连结上侧的铰链35a与闩眼35c的直线上均匀地配置有10个质量要素73，将质量要素73彼此、质量要素73与铰链35a及质量要素73与闩眼35c以刚体要素75连接，从而生成设定有与旋转车门构成部件相当的质量的身骨架模型77。在此，设定为各质量要素73的质量的总和与上述旋转车门构成部件的质量相等。
接下来，如图5所示，通过使车身骨架模型77与底盘模型51连接而生成车辆模型61，并进行行驶解析。在生成车辆模型61时，车身骨架模型77与底盘模型51借助在车身骨架模型31中预先设定的连接部(图4、节点1～12)连接。
行驶解析中的车辆模型61的行驶条件设为图14所示的两次车道变更。即，模拟了下述情况：从行驶开始起到1.0秒，对车辆模型61赋予载荷而加速至50km/h，然后不加速而匀速行驶。接下来，如图14所示赋予使车道变更的转向角，在1.0秒的时刻开始转动方向盘以变更车线，在5.0秒的时刻返回至原来的车线。
然后，通过上述行驶条件下的行驶解析，获取到在车辆模型61行驶时在车身骨架模型77与底盘模型51连接的连接部(节点1～12)处产生的载荷。
图17中示出通过行驶解析获取到的在车辆前侧的连接部(节点1、2、7～10)产生的载荷的结果。图17的(a)示出行驶解析中的转向装置的转向角，图17的(b)示出车辆模型61的行驶轨迹，图17的(c)示出获取载荷的前侧的连接部(节点1、2、7～10)的位置，图17的(d)示出在连接部中的节点7及8处产生的Y方向(车宽度方向)的载荷的经时变化，图17的(e)示出从行驶开始起经过t＝1.14秒时在各连接部处产生的载荷的方向和大小。
在图18中，示出通过行驶解析获取到的车辆后侧的连接部(节点3～6、11、12)处的载荷。图18的(a)示出行驶解析中的转向装置的转向角，图18的(b)示出车辆模型61的行驶轨迹，图18的(c)示出获取载荷的后侧的连接部(节点3～6、11、12)的位置，图18的(d)示出在连接部中的节点11及12处产生的Y方向(车宽度方向)的载荷的经时变化，图18的(e)示出从行驶开始起经过t＝1.37秒时在各连接部处产生的载荷的方向和大小。
从图17及图18能够看出在各连接部处产生的载荷存在差异(图17的(d)及图18的(d))，另外，载荷的大小和方向根据各连接部的位置而不同(图17的(e)及图18的(e))。
需要说明的是，在本实施例中，关于前侧的连接部(节点1、2、7～10)，将从行驶开始起经过t＝1.14秒时的载荷(图17)确定为行驶时在连接部处产生的载荷，关于后侧的连接部(节点3～6、11、12)，将从行驶开始起经过t＝1.37秒时的载荷(图18)确定为行驶时在连接部处产生的载荷。
需要说明的是，上述对载荷进行确定的经过时间设为紧随在行驶解析中开始转动方向盘之后，另外，关于后侧设为与前侧相比延迟若干时间，但关于对载荷进行确定的时间，能够基于行驶解析中的车辆的行为和在各连接部处产生的载荷的结果适当选择。
在本实施例中，对于未设定旋转车门构成部件的质量的车身骨架模型31(图19的(a))及设定有旋转车门构成部件43的车身骨架模型41(图19的(b))，也与设定有质量要素73的车身骨架模型77(图8)同样地，与底盘模型51连接而分别生成车辆模型并进行行驶解析，获取在与底盘模型51连接的连接部处产生的载荷。
图20的(a)、图20的(b)示出利用使用了设定有质量要素73的车身骨架模型77的行驶解析获取到的、在前侧的连接部(节点1、2、7～10)处产生的载荷的大小和方向(图17的(e))，各连接部处的载荷的值如图20的(b)所示。
图21的(a)、图21的(b)示出利用使用了设定有质量要素73的车身骨架模型77的行驶解析获取到的、在后侧的连接部(节点3～6、11、12)产生的载荷的大小和方向(图18的(e))，各连接部处的载荷的大小如图21的(b)所示。
在本实施例中，未进行行驶解析，针对设定有质量要素73的车身骨架模型77的连接部赋予设想为车道变更的假想载荷，进行粘接位置的优化解析，对于优化解析中的载荷条件的差异进行了研究。图20的(c)、图20的(d)示出在设定有质量要素73的车身骨架模型77的前侧的连接部(节点1、2、7～10)赋予的假想载荷的大小和方向，针对各连接部沿同一方向(Y方向)赋予相同的载荷(＝1000N)。图21的(c)、图21的(d)示出针对设定有质量要素73的车身骨架模型77的后侧的连接部(节点3～6、11、12)赋予的假想载荷的大小和方向，针对各连接部沿同一方向(Y方向)赋予相同的载荷(＝1000N)。
接下来，将向车身骨架模型的连接部作为载荷条件而赋予利用行驶解析获取到的载荷时的车身变形的解析结果示于图22～图25。
图22及图23中示出将利用行驶解析获取到的载荷条件赋予至后侧的连接部时的车身变形的解析结果。在图22及图23中，(a)～(c)为车身位移量的解析结果，(a)为针对设定有与旋转车门构成部件43相当的质量的质量要素73的车身骨架模型77(有质量设定)的结果，(b)为针对未设定旋转车门构成部件43的质量的车身骨架模型31(无质量设定)的结果，(c)为针对设定有旋转车门构成部件43的车身骨架模型41(有车门设定)的结果，(d)为示出利用行驶解析获取到的后侧的连接部处的载荷的大小和方向的图。另外，图22从左前侧示出车身，图23从左后侧示出车身，图22及图23均将车身的位移量放大至1000倍示出。
对于未设定质量的车身骨架模型31中的车身的位移量(图22的(b)、图23的(b))而言，与有质量设定的车身骨架模型77(图22的(a)、图23的(a))及有车门设定的车身骨架模型41(图22的(c)、图23的(c))相比，在位移大的部位(车顶部(roof portion)等)存在若干差异，但车身整体的位移呈相同的倾向。
图24及图25中示出将设想为车道变更的假想载荷条件赋予至后侧的连接部时的车身变形的解析结果。
与图22及图23同样地，在图24及图25中，(a)～(c)为车身位移量的解析结果，分别地，(a)为针对设定有与旋转车门构成部件43的质量相当的质量要素73的车身骨架模型77(有质量设定)的结果，(b)为针对未设定旋转车门构成部件43的质量的车身骨架模型31(无质量设定)的结果，(c)为针对设定有旋转车门构成部件43的车身骨架模型41(有车门设定)的结果，(d)为示出赋予至后侧的连接部的假想载荷的大小和方向。另外，图24从左前侧示出车身，图25从左后侧示出车身，图24及图25均将车身的位移量放大至1000倍示出。
在输入假想载荷的情况下，对于无质量设定的车身骨架模型31中的车身的位移量(图24的(b)、图25的(b))而言，与有质量设定的车身骨架模型77(图24的(a)、图25的(a))及有车门设定的车身骨架模型41(图24的(c)、图25的(c))的情况相比，也在位移大的部位(车顶部等)存在若干差异，但车身整体的位移呈相同的倾向。
但是，与使用利用行驶解析获取到的载荷的情况(图22及图23)相比，使用假想载荷的情况下的车身的位移(图24及图25)整体上为很大的值(参见图中的“位移的总和”)，可知载荷条件的差异会影响车身位移。
像这样，当度赋予通过行驶解析获取到的载荷的情况与输入假想载荷的情况进行比较时，在任一车身骨架模型中均观察到变形行为存在很大的差异，因此认为，在利用结构用粘接剂进行粘接的最佳位置的优化解析中，优选赋予利用行驶解析获取到的载荷。
接下来，说明以在成为利用结构用粘接剂进行粘接的候补的位置配置的粘接要素为对象进行优化解析的结果。
在本实施例中，进行赋予通过行驶解析获取到的载荷条件的粘接位置的优化解析和未进行行驶解析而赋予假想载荷条件的粘接位置的优化解析双方，对优化解析中的载荷条件的差异进行研究。
在本实施例中，与行驶解析的情况同样地，对于在有质量设定的车身骨架模型77(图8)中连续地配置有粘接要素45的情况、在未设定与旋转车门构成部件43相当的质量的车身骨架模型31(图19的(a))中连续地配置有粘接要素45的情况、及在设定有旋转车门构成部件43的车身骨架模型41(图19的(b))中连续地配置有粘接要素45的情况，分别进行粘接位置的优化解析。
在此，粘接要素45设为由立体要素形成，在车身骨架模型中的全部凸缘部连续地配置有粘接要素45。此时，连续配置的粘接要素的全长为102.8m。在102.8m的设定的情况下，在构成车身骨架模型的大致全部部件组配置有粘接要素45，在车门开口(dooropening)也连续地配置有作为优化解析对象的粘接要素45。
接下来，以车身骨架模型中配置的粘接要素45为解析对象来设定优化解析条件。在本实施例中，作为优化解析条件，针对目标条件设定为车身刚性的最大化，针对约束条件设定结构用粘接剂的涂布长度。在此，结构用粘接剂的涂布长度对应于通过优化解析而保留的粘接要素45a的全长。此外，作为优化解析中的载荷条件，赋予通过行驶解析获取到的在车身骨架模型31的连接部(图4中的节点1～12)产生的载荷，进行优化解析，求出满足上述优化解析条件的粘接要素45。
图26～图31中示出通过作为载荷条件而在车身后侧赋予横向弯曲(lateralbending)载荷、作为约束条件赋予结构用粘接剂的涂布长度20m的优化解析而求出的粘接要素45a的结果。
图26的(a)、图26的(b)为将通过使用未设定质量的车身骨架模型31进行的行驶解析获取到的载荷(图26的(c))赋予至车身骨架模型31并进行优化解析而求出的粘接要素45a，在本发明的范围内(发明例1)。图27的(a)、图27的(b)为未进行行驶解析而将假想载荷(图27的(c))赋予至无质量的车身骨架模型31并进行优化解析而求出的粘接要素45a，在本发明的范围外(比较例1)。
图28及图29中示出针对在有质量设定的车身骨架模型77中配置的粘接要素45进行优化解析而求出的粘接要素45a的结果。
图28的(a)、图28的(b)为使用有质量设定的车身骨架模型77进行行驶解析，将通过该行驶解析获取到的载荷条件(图28的(c))赋予至有质量设定的车身骨架模型77并进行优化解析而经优化的粘接要素45a，在本发明的范围内(发明例2)。图29的(a)、图29的(b)为未进行行驶解析而将假想载荷条件(图29的(c))赋予至有质量设定的车身骨架模型77并进行优化解析而经优化的粘接要素45a，在本发明的范围内(发明例3)。
图30及图31中示出对于在有车门设定的车身骨架模型41中配置的粘接要素45进行优化解析而经优化的粘接要素45a的结果。
图30的(a)、图30的(b)为使用有车门设定的车身骨架模型41进行行驶解析，将通过该行驶解析获取到的载荷条件(图30的(c))赋予至有车门设定的车身骨架模型41并进行优化解析而经优化的粘接要素45a，在本发明的范围内(发明例4)。图31的(a)、图31的(b)为未进行行驶解析而将假想载荷(图31的(c))赋予至有车门设定的车身骨架模型41并进行优化解析而经优化的粘接要素45a，在本发明的范围内(发明例5)。
在针对无质量设定的车身骨架模型31赋予了利用行驶解析获取到的载荷条件的发明例1中，如图26的(a)、图26的(b)所示，在车门开口周围保留有粘接要素45a，与此相对，在赋予假想载荷的比较例1中，如图27的(a)、图27的(b)所示，未看到车门开口周围的粘接要素的保留，成为因载荷条件的差异而使得通过优化解析所保留的粘接要素45a的位置不同的结果。
另外，在向有质量设定的车身骨架模型77输入假想载荷的发明例3(图29的(a)、图29的(b))中，与无质量设定的比较例1相比，车门开口周围的粘接要素45a的保留增加。并且，在向有质量设定的车身骨架模型77输入使用行驶解析的载荷的发明例2(图28的(a)、图28的(b))中，出现车门开口周围的粘接要素45a的保留进一步增加的结果。
此外，在使用有车门设定的车身骨架模型41进行优化解析的发明例5中，发现与使用有质量设定的车身骨架模型77的发明例4接近的粘接要素45a的保留。
如上所述，在本发明中，在使用通过行驶解析获取到的载荷条件的优化解析中，即使使用装配件或盖件或者与之相当的质量均未设定的车身骨架模型，也能够通过优化解析而在车门开口周围保留粘接要素，求出适合于利用结构用粘接剂进行粘接的位置。
另外，在未进行行驶解析而赋予假想载荷条件并进行优化解析的情况下，通过使用设定了装配件或盖件或者与之相当的质量的车身骨架模型进行优化解析，从而能够在车门开口周围保留粘接要素，求出适合于利用结构用粘接剂进行粘接的位置。
图32中，针对上述的发明例1～发明例5及比较例1，示出追加了通过优化解析求出的经优化的粘接要素45a后的、车身的刚性提高率的结果。在此，车身的刚性设为载荷除以赋予载荷的连接部处的位移而得的值的平均值，刚性提高率为以进行优化解析前的车身骨架模型31为基准而求出的平均刚性的相对变化，并且追加了作为优化解析中的约束条件而使结构用粘接剂的涂布长度变更所求出的粘接要素45a。
在图32中，结构用粘接剂的涂布长度为102.8m时的刚性提高率为未进行优化解析而针对车身骨架模型31中的全部部件组配置了粘接要素45时的结果。因此，仅在涂布长度102.8m的情况下，行驶解析载荷与假想载荷的刚性提高率为相等的值。
根据图32，结果为对无质量设定的车身骨架模型赋予假想载荷的比较例1的刚性提高率显著偏离发明例1～发明例5的刚性提高率。另外，发明例1中的刚性提高率在涂布长度很大的情况下与发明例2～发明例5的刚性提高率的差增大，但在涂布长度很小的情况下，成为大致相同程度的刚性提高率。此外，在发明例2～发明例5中，因质量设定、载荷条件的差异而使得在刚性提高率的值方面存在一些差异，但该差异不大，相对于作为约束条件而赋予的涂布长度的变化而言的、刚性提高率(improvement rate of stiffness)的变化呈相同的倾向。
由以上内容可知，根据本发明的车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置，使用预先设定有将多个部件以部件组的形式焊接的焊接部的车身骨架模型，进行求出与上述焊接并用地利用结构用粘接剂对上述部件组进行粘接的最佳位置的优化解析，从而能够高精度地求出为了提高行驶时的汽车的刚性而进行粘接的最佳位置。
工业实用性
根据本发明，能够提供使用多个部件以部件组的形式焊接而成的汽车的车身骨架模型，求出与上述焊接并用地利用结构用粘接剂对上述部件组进行粘接的最佳位置的车身的粘接位置的优化解析方法及优化解析装置。
附图标记说明
1 优化解析装置
3 显示装置
5 输入装置
7 存储装置
9 操作用数据存储器
11 运算处理部
13 车辆模型生成部
15 行驶解析部
17 粘接候补位置设定部
19 优化解析条件设定部
21 优化解析部
23 优化解析装置
30 车身骨架模型文件
31 车身骨架模型(无质量设定)
33 焊接部
35 固定连结部
35a 铰链(上侧)
35b 铰链(下侧)
35c 闩眼
37 部件组
41 车身骨架模型(有车门设定)
43 旋转车门构成部件
45 粘接要素
45a 粘接要素(通过优化解析而保留)
47 车身骨架模型(粘接要素配置)
51 底盘模型
61 车辆模型
71 车身骨架模型(有质量设定)
73 质量要素
75 刚体要素
77 车身骨架模型(有质量设定)
81 部件组
83 部件
83a 凸缘部
83b 纵壁部
83c R部
85 部件

Claims (12)

1.车身的粘接位置的优化解析方法，其使用车身骨架模型来求出与焊接并用地利用结构用粘接剂对部件组进行粘接的最佳位置，所述车身骨架模型具有由平面要素及/或立体要素形成的多个部件，且所述车身骨架模型中预先设定有将所述多个部件以部件组的形式进行焊接的焊接部，所述车身的粘接位置的优化解析方法的特征在于，包括下述步骤：
粘接候补位置设定步骤，其中，计算机在成为利用所述结构用粘接剂进行粘接的候补的位置配置作为所述结构用粘接剂的粘接要素；
车辆模型生成步骤，其中，计算机在车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型；
行驶解析步骤，其中，计算机通过车辆模型的驱动、方向盘的转向角和赋予了该转向角时的车辆模型的行驶轨迹作为所设定的行驶条件来进行所述车辆模型的行驶解析，获取行驶时在所述车身骨架模型中的与所述底盘模型连接的连接部处产生的载荷及/或位移作为载荷条件；
优化解析条件设定步骤，其中，根据操作者的指示，计算机针对配置有所述粘接要素的所述车身骨架模型设定包含在优化解析中施加于所述车身骨架模型的所述载荷条件的优化解析条件，将在所述行驶解析步骤中获取到的载荷条件设为该优化解析条件设定步骤中的载荷条件；和
优化解析步骤，其中，计算机以设定了所述优化解析条件的所述车身骨架模型的所述粘接要素为优化的解析对象进行优化解析，求出满足所述优化解析条件的粘接要素的位置作为利用所述结构用粘接剂进行粘接的位置。
2.根据权利要求1所述的车身的粘接位置的优化解析方法，其特征在于，在所述粘接候补位置设定步骤中连续地配置所述粘接要素。
3.根据权利要求1或2所述的车身的粘接位置的优化解析方法，其特征在于，
所述车辆模型生成步骤中，计算机在设定有装配件或盖件的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型。
4.根据权利要求1或2所述的车身的粘接位置的优化解析方法，其特征在于，
所述车辆模型生成步骤中，计算机在设定有与装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型。
5.根据权利要求1或2所述的车身的粘接位置的优化解析方法，其特征在于，
所述车辆模型生成步骤中，计算机在设定有装配件或盖件的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型，
在所述粘接候补位置设定步骤中，在设定有装配件及/或盖件的车身骨架模型中配置所述粘接要素。
6.根据权利要求1或2所述的车身的粘接位置的优化解析方法，其特征在于，
所述车辆模型生成步骤中，计算机在设定有与装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型，
在所述粘接候补位置设定步骤中，在设定有与装配件及/或盖件相当的质量的车身骨架模型中配置所述粘接要素。
7.车身的粘接位置的优化解析装置，其使用车身骨架模型来求出与焊接并用地利用结构用粘接剂对部件组进行粘接的最佳位置，所述车身骨架模型具有由平面要素及/或立体要素形成的多个部件，且所述车身骨架模型中预先设定有将所述多个部件以部件组的形式进行焊接的焊接部，所述车身的粘接位置的优化解析装置的特征在于，具备：
粘接候补位置设定部，其在成为利用所述结构用粘接剂进行粘接的候补的位置配置作为所述结构用粘接剂的粘接要素；
车辆模型生成部，其在车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型；和
行驶解析部，其通过车辆模型的驱动、方向盘的转向角和赋予了该转向角时的车辆模型的行驶轨迹作为所设定的行驶条件来进行所述车辆模型的行驶解析，获取行驶时在所述车身骨架模型中的与所述底盘模型连接的连接部处产生的载荷及/或位移作为载荷条件；
优化解析条件设定部，其针对配置有所述粘接要素的所述车身骨架模型设定包含在优化解析中施加于所述车身骨架模型的载荷条件的优化解析条件，其中，将利用所述行驶解析部获取到的载荷条件设为所述优化解析条件设定部中的载荷条件；和
优化解析部，其以设定了所述优化解析条件的所述车身骨架模型的所述粘接要素为优化的解析对象进行优化解析，求出满足所述优化解析条件的粘接要素的位置作为利用所述结构用粘接剂进行粘接的位置。
8.根据权利要求7所述的车身的粘接位置的优化解析装置，其特征在于，所述粘接候补位置设定部连续地配置所述粘接要素。
9.根据权利要求7或8所述的车身的粘接位置的优化解析装置，其特征在于，
所述车辆模型生成部在设定有装配件或盖件的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型。
10.根据权利要求7或8所述的车身的粘接位置的优化解析装置，其特征在于，
所述车辆模型生成部在设定有与装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型。
11.根据权利要求7或8所述的车身的粘接位置的优化解析装置，其特征在于，
所述车辆模型生成部在设定有装配件或盖件的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型，
所述粘接候补位置设定部在设定有装配件及/或盖件的车身骨架模型中配置所述粘接要素。
12.根据权利要求7或8所述的车身的粘接位置的优化解析装置，其特征在于，
所述车辆模型生成部在设定有与装配件或盖件相当的质量的车身骨架模型上连接底盘模型以生成车辆模型，
所述粘接候补位置设定部在设定有与装配件及/或盖件相当的质量的车身骨架模型中配置所述粘接要素。
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