JP2002035986A - Estimation method of dangerous cracking part on spot- welded structure - Google Patents

Estimation method of dangerous cracking part on spot- welded structure

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JP2002035986A
JP2002035986A JP2000217044A JP2000217044A JP2002035986A JP 2002035986 A JP2002035986 A JP 2002035986A JP 2000217044 A JP2000217044 A JP 2000217044A JP 2000217044 A JP2000217044 A JP 2000217044A JP 2002035986 A JP2002035986 A JP 2002035986A
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model
spot
calculated
crack
spot welding
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JP2000217044A
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Japanese (ja)
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Shinya Sasaki
伸也 佐々木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire a method to distinguish a dangerous part which has a high risk for crack and requires a detail model and a less dangerous part which has a low risk for crack and requires only simple model. SOLUTION: A finite element method is applied on a sport welded part using a model which is described in simple model. After performing the finite element method, a value, corresponding to a peel distance in the direction of perpendicular to a surface, is calculated and compared with the prescribed value. Even using a simple model which has low analysis accuracy, a large value of the peel distance is calculated on the spot welded part which has the high risk of crack, and a small value of the peel distance is calculated on the spot welded part which has less risk of crack. Therefore, it is exactly judged whether the details model is required or not by the value of peel distance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、複数枚のパネル
が複数箇所でスポット溶接されて形成されている構造
体、例えば、自動車のボディにおいて、亀裂が発生する
可能性のある部位を電子計算機を利用して予測する技術
に関する。
[0001] The present invention relates to a computer having a structure in which a plurality of panels are spot-welded at a plurality of locations, for example, a body of an automobile, in which a crack is likely to be generated. It relates to technology to predict using.

【0002】[0002]

【従来の技術】 構造体の開発期間の短縮化と開発費用
の低減化に応える為に、電子計算機を用いて構造体の強
度を解析する技術が多用され始めている。構造体の強度
解析のためには、有限要素法が有用なことが検証されて
いる。構造体のなかには、自動車のボディのように、複
数枚のパネルが複数箇所でスポット溶接されて形成され
ているものがある。この種の構造体の強度を電子計算機
を用いて解析する場合には、スポット溶接部をモデル化
し、そのモデルに対して有限要素法を適用する。有限要
素法で計算可能なようにスポット溶接部をモデル化する
方法がいくつか知られており、その代表例を図1に示
す。
2. Description of the Related Art In order to respond to a reduction in the development period and a reduction in development cost of a structure, a technique of analyzing the strength of the structure using an electronic computer has begun to be frequently used. It has been verified that the finite element method is useful for structural strength analysis. Some structures, such as automobile bodies, have a plurality of panels formed by spot welding at a plurality of locations. When analyzing the strength of this type of structure using an electronic computer, a spot weld is modeled and the finite element method is applied to the model. Several methods of modeling a spot weld so that it can be calculated by the finite element method are known, and a typical example is shown in FIG.

【0003】図2に共有節点モデルを示す。共有節点モ
デルは、複数枚のパネル21、22のそれぞれに設けら
れている節点21−1、21−2、・・・、22−1、2
2−2、・・・のうち、スポット溶接点に対応する各パネ
ルごとに一つの節点21−n、22−nが同一位置を共
有するという制約を加えることでスポット溶接を記述す
るものであり、短時間でモデルを作成できる。反面、溶
接されることによって複数のパネルに亘って形成される
凝固部がパネルからパネルに曲げモーメントを伝達する
事象を正確には記述できないし、局所的に生じる高応力
状態を再現できるほどに細かく節点を設けにくい(スポ
ット溶接点の周囲に節点を密に配置するモデルにする
と、短時間でモデルを構築できる共有節点モデルの利点
が失われてしまう。構造体の全体に節点を密に配置する
モデルでは計算時間が長くなりすぎてしまう。特開平8
−153130号公報には節点を局所的に密に配置する
技術が記載されているが、そのために誤差を求める必要
があり、誤差を求めるためには真値を必要とし、本発明
が想定している事象には採用できない)という問題があ
り、共有節点モデルでは、共有節点21−n、22−n
に隣接する板要素23に生じる応力が実際よりも低く計
算される傾向がある。解析精度が高くないということが
いえる。図3にクモの巣モデルを示す。クモの巣モデル
は、梁要素30と、その梁30の周囲に細かな密度で配
置される隣接板要素32と、梁30と隣接板要素32間
にあって両者を接続する剛体要素31でスポット溶接を
記述する。このモデルによると、凝固部がパネルからパ
ネルに曲げモーメントを伝達する事象を記述できるほ
か、局所的に生じる高応力状態を記述できるために、解
析精度は高い。しかしながら、モデルが緻密であり、作
成に長時間を要する。
FIG. 2 shows a shared node model. The shared node model includes nodes 21-1, 21-2,..., 22-1, 2 provided on each of the plurality of panels 21 and 22.
2-2,... Describes spot welding by adding a constraint that one node 21-n and 22-n share the same position for each panel corresponding to the spot welding point. You can create a model in a short time. On the other hand, the phenomenon that a solidified portion formed over a plurality of panels by welding transfers a bending moment from panel to panel cannot be accurately described, and is so fine that a locally generated high stress state can be reproduced. It is difficult to provide nodes. (If a model is arranged with nodes densely around spot welds, the advantage of a shared node model that can be built in a short time is lost. The nodes are densely arranged throughout the structure. In the model, the calculation time becomes too long.
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 153130 discloses a technique for locally arranging nodes locally and densely. For that purpose, it is necessary to obtain an error. To obtain the error, a true value is required. In the shared node model, there is a problem that the shared nodes 21-n and 22-n
Tends to be calculated lower than the actual stress generated in the plate element 23 adjacent to. It can be said that the analysis accuracy is not high. FIG. 3 shows a spider web model. The spider web model describes spot welding with a beam element 30, an adjacent plate element 32 arranged at a fine density around the beam 30, and a rigid element 31 between the beam 30 and the adjacent plate element 32 and connecting the two. . According to this model, it is possible to describe an event in which a solidified portion transmits a bending moment from panel to panel, and to describe a locally generated high stress state, so that the analysis accuracy is high. However, the model is dense and takes a long time to create.

【0004】図1に示すモデル化手法にはそれぞれ長所
短所が有り、少ない工数で作成できるモデルは解析精度
が低く、解析精度が高いモデルは作成に多くの工数を要
する。現状では、作成工数が少なくてすみ、それでいて
解析精度が高いモデル化手法は開発されていない。
Each of the modeling methods shown in FIG. 1 has advantages and disadvantages. A model that can be created with a small number of man-hours has low analysis accuracy, and a model with a high analysis accuracy requires many man-hours to create. At present, a modeling method that requires only a small number of man-hours and yet has high analysis accuracy has not been developed.

【0005】構造体を試作し、その試作された構造体に
外力を繰り返し加えて耐久試験を実施すると、通常はス
ポット溶接部に亀裂が入る。複数枚のパネルが複数箇所
でスポット溶接されて形成されている構造体が振動環境
下で使用される場合の寿命はスポット溶接部に亀裂が入
ることで決定される。
[0005] When a structure is manufactured as a trial and a durability test is performed by repeatedly applying an external force to the manufactured structure, a crack is usually formed in a spot welded portion. When a structure formed by spot welding a plurality of panels at a plurality of locations is used in a vibration environment, the service life is determined by cracks in the spot welds.

【0006】前記した有限要素法のためのモデル化手法
のうち、作成工数が少なくてすむものの解析精度は低い
というモデルを用いて有限要素法を実施すると、構造体
の寿命を決定する亀裂の発生を計算できず、信頼できる
程度には寿命を計算することができない。解析精度が高
いモデルを用いて有限要素法を実施すると、亀裂が発生
するスポット溶接部の周囲に高い応力が計算され、計算
される応力が高い部位を抽出することで亀裂発生危険部
位を予測することができる。解析精度が高いモデル(以
下詳細モデルという)を用いて有限要素法を実施した結
果を図4(A)に示す。図4(A)はクモの巣モデルを
用いたときの解析結果を示し、色が濃い部分ほど計算さ
れた応力が高いことを示している。試作した構造体の耐
久試験で亀裂が生じたスポット溶接点41では高い応力
が計算され、計算された応力を指標とする事で亀裂発生
危険部位を予測できることを示している。解析精度が低
いモデル(以下簡易モデルという)を用いて有限要素法
を実施した結果を図4(B)に示す。図4(B)は共有
節点モデルを用いたときの解析結果を示し、試作した構
造体の耐久試験で亀裂が生じたスポット溶接点41でも
高い応力が計算されず、計算された応力を指標としてみ
ても亀裂発生危険部位を予測できないことを示してい
る。
When the finite element method is performed using a model in which the number of man-hours is small but the analysis accuracy is low among the modeling methods for the finite element method, cracks that determine the life of the structure are generated. Cannot be calculated, and the life cannot be calculated to a reliable degree. When the finite element method is performed using a model with high analysis accuracy, high stress is calculated around the spot weld where a crack occurs, and the area where the calculated stress is high is extracted to predict the area where the crack is likely to occur be able to. FIG. 4A shows the result of performing the finite element method using a model with high analysis accuracy (hereinafter referred to as a detailed model). FIG. 4A shows an analysis result when the spider web model is used, and indicates that the darker the color, the higher the calculated stress. A high stress is calculated at the spot welding point 41 where a crack has occurred in the durability test of the prototype structure, and it is shown that a crack occurrence risk site can be predicted by using the calculated stress as an index. FIG. 4B shows the result of performing the finite element method using a model with low analysis accuracy (hereinafter, referred to as a simple model). FIG. 4 (B) shows an analysis result when the shared node model is used. High stress is not calculated even at the spot welding point 41 where a crack has occurred in the durability test of the prototype structure, and the calculated stress is used as an index. This indicates that it is not possible to predict the crack initiation risk site from the above.

【0007】以上から明らかに、複数枚のパネルが複数
箇所でスポット溶接されて形成されている構造体に対し
て有限要素法を適用して寿命解析をする場合、信頼でき
る解析結果を得るためには、簡単にモデル化できるもの
の解析精度が低い簡易モデル化手法は採用できず、モデ
ル化に多数の工数を要する詳細モデル化手法を採用しな
ければならない。
It is apparent from the above that when a finite element method is used to analyze the life of a structure formed by spot welding a plurality of panels at a plurality of locations, a reliable analysis result is obtained. However, a simple modeling method that can be easily modeled but has low analysis accuracy cannot be adopted, and a detailed modeling method that requires many man-hours for modeling must be adopted.

【0008】自動車ボディの場合、スポット溶接箇所が
極めて多数に及び、すべてのスポット溶接点を詳細モデ
ルでモデル化するためには大変な長時間作業を必要とす
るために現実的でない。そこで現状では、亀裂が発生し
やすいことが経験的に知られている200箇所程度のス
ポット溶接点を詳細モデルで記述し、その他のスポット
溶接点を共通節点モデルで記述している。
In the case of an automobile body, the number of spot welds is extremely large, and it is not practical because modeling all spot welds with a detailed model requires a very long operation. Therefore, at present, about 200 spot welding points, which are empirically known to be easily cracked, are described with a detailed model, and other spot welding points are described with a common node model.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】 200箇所程度に達
するスポット溶接点を詳細モデルで記述するモデルを用
意するためには一ヶ月以上を要する。これでは長すぎ、
解析結果を構造体の開発過程にフィードバックできない
ことが多い。また詳細モデルを作成するスポット溶接点
と簡易モデルで済ませるスポット溶接点を作業者の経験
によって区分していることから、実際に耐久試験する
と、詳細モデルを作成しなかったスポット溶接点で亀裂
が生じるという現象も発生する。そこで、本発明では、
詳細モデルの作成を必要とするスポット溶接点と必要と
しないスポット溶接点を区分する過程に有限要素法を導
入し、もって、前記の課題を解決しようとするものであ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] It takes one month or more to prepare a model that describes a spot welding point reaching about 200 places by a detailed model. This is too long,
In many cases, analysis results cannot be fed back to the structure development process. In addition, since spot welding points for creating detailed models and spot welding points for simple models are classified according to the experience of workers, cracks occur at spot welding points for which detailed models were not created during actual durability tests. This phenomenon also occurs. Therefore, in the present invention,
An object of the present invention is to solve the above-described problem by introducing a finite element method into a process of distinguishing a spot welding point that requires creation of a detailed model from a spot welding point that does not require it.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段と作用と効果】 本発明で
は、スポット溶接点を簡易モデルで記述したモデルを用
いて有限要素法を実行する。前記したように、簡易モデ
ルでスポット溶接点を記述するモデルでは、製品寿命を
評価するのに足りる程の解析結果は得られない。しかし
ながら、解析結果を評価する指標を工夫すると、詳細モ
デルの作成を必要とするスポット溶接点か、簡易モデル
の作成で足りるスポット溶接点かを客観的に判別するこ
とができ、詳細モデルを作成しなければならないスポッ
ト溶接点の数を大幅に減らせることがわかった。即ち、
詳細モデルを作成するスポット溶接点の数を減らして
も、詳細モデルを作成しなければならないスポット溶接
点については詳細モデルが作成されているというモデル
が得られ、信頼のできる解析結果をもたらすモデルを比
較的に短時間で作成することを可能とする。
Means for Solving the Problems, Functions and Effects In the present invention, the finite element method is executed using a model in which spot welding points are described by a simple model. As described above, in the model describing the spot welding points by the simple model, an analysis result sufficient to evaluate the product life cannot be obtained. However, by devising an index for evaluating the analysis results, it is possible to objectively determine whether a spot welding point requires the creation of a detailed model or a spot welding point sufficient to create a simple model. It has been found that the number of spot welds that must be reduced significantly. That is,
Even if the number of spot welds for which a detailed model is created is reduced, a model is obtained in which a detailed model is created for spot welds for which a detailed model must be created, and a model that can provide reliable analysis results is obtained. This enables creation in a relatively short time.

【0011】本発明では、複数枚のパネルが複数箇所で
スポット溶接されて形成されている構造体の亀裂発生危
険部位を予測するにあたって、スポット溶接部を共有節
点モデルでモデル化する工程と、そのモデルに有限要素
法を適用して共有節点に隣接する節点での面直方向の剥
離距離に対応する値を算出する工程と、算出された値を
所定値と比較する工程を実施することによって亀裂発生
危険部位を予測する。剥離距離に対応する値とは、剥離
距離自体であったり、剥離距離を間接的に示す傾斜角で
あったりする。
According to the present invention, a step of modeling a spot welded portion with a shared node model in predicting a crack generation danger site in a structure formed by spot welding a plurality of panels at a plurality of locations; Applying the finite element method to the model to calculate a value corresponding to the separation distance in the direction perpendicular to the surface at a node adjacent to the shared node, and performing a step of comparing the calculated value with a predetermined value to perform cracking Predict the danger site. The value corresponding to the peeling distance is the peeling distance itself or a tilt angle indirectly indicating the peeling distance.

【0012】多くの計算結果と多くの耐久試験結果を照
らし合わせると、亀裂が発生したスポット溶接点では、
計算された剥離距離が大きいという規則性が存在するこ
とが確認された。スポット溶接点を簡易モデルで記述し
たモデルでは解析精度が低いにもかかわらず、計算され
た剥離距離は亀裂発生の危険性に良く対応し、計算され
た剥離距離が短いスポット溶接点では亀裂が発生せず、
計算された剥離距離が長いスポット溶接点群のなかでし
か亀裂が発生しないことが確認された。
When comparing many calculation results with many endurance test results, at a spot welding point where a crack has occurred,
It was confirmed that there was a regularity that the calculated peel distance was large. In the model where the spot welding point is described by the simple model, the calculated peel distance responds well to the risk of cracking, even though the analysis accuracy is low, and the crack occurs at the spot welding point where the calculated peeling distance is short Without
It was confirmed that cracks occurred only in the spot welding point group where the calculated peel distance was long.

【0013】本発明を利用すると、真に詳細モデルの作
成を必要としているスポット溶接点を抽出できる。例え
ば、経験的に判断すると200箇所程度は詳細モデルを
必要とするところ、この発明を利用することによって、
50箇所程度に絞り込むことができる。この結果、詳細
モデルの作成を1週間程度に短縮化することができ、こ
れならば解析結果を構造体の開発過程にフィードバック
することができる。
Using the present invention, it is possible to extract spot welding points that require the creation of a truly detailed model. For example, empirically, about 200 places require a detailed model, but by using this invention,
It can be narrowed down to about 50 places. As a result, the creation of the detailed model can be shortened to about one week. In this case, the analysis result can be fed back to the structure development process.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図5の右下は、耐久試験開始前の
構造体のスポット溶接点近傍での共有節点モデルを示
す。この場合、ほぼ水平に伸びる2枚のパネルが重ねら
れ、節点1−0と節点2−0でスポット溶接されている
ことに対応して節点1−0と2−0は位置を共有してい
る。共有節点に隣接する節点は、各パネルごとに8点存
在する。各節点は一辺の長さが約25mmの板要素を構成
するように分布しており、かつ、パネル同士がほぼ密着
しているために、8点の隣接節点は2枚のパネルについ
てほぼオーバラップする。図5の右下では、2枚のパネ
ルの対応する節点が重なり合って表示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The lower right part of FIG. 5 shows a joint node model near a spot welding point of a structure before the start of a durability test. In this case, two panels extending substantially horizontally are overlapped, and the nodes 1-0 and 2-0 share a position corresponding to the fact that the nodes 1-0 and 2-0 are spot-welded. . There are eight nodes adjacent to the shared node for each panel. Each node is distributed so as to form a plate element having a side length of about 25 mm, and the panels are almost in close contact with each other, so that eight adjacent nodes almost overlap with each other on two panels. I do. At the lower right of FIG. 5, the corresponding nodes of the two panels are displayed overlapping.

【0015】図5の左上は、構造体モデルに外力を加え
て有限要素法を実行し、外力をかけたときの解析結果を
例示している、この場合、パネル1と2のスポット溶接
点1−0、2−0よりも右側に、パネル1をパネル2か
ら離反させる力が作用し、パネル1の右側がパネル2か
ら離れるように変形していることを示す。図5では、変
形後には、節点1−1と節点2−1の間で最も大きく剥
離したことを例示している。
[0015] The upper left part of FIG. 5 illustrates an analysis result when the external force is applied by applying the external force to the structure model and applying the external force. In this case, the spot welding points 1 of the panels 1 and 2 are shown. A force that separates the panel 1 from the panel 2 acts on the right side of −0 and 2-0, and the right side of the panel 1 is deformed so as to be separated from the panel 2. FIG. 5 illustrates that after the deformation, the largest peeling occurred between the nodes 1-1 and 2-1.

【0016】この技術では、変形後の節点間のZ方向
(ここで、パネル1、2はほぼX―Y面内で伸びており、
Z軸方向はパネル面に垂直な方向である)距離を指標と
する。具体的には、対応する2節点のZ軸座標の差を8
個の隣接節点の全部について求め、そのうちの最大のも
のをそのスポット溶接点の剥離距離とする。
In this technique, the Z direction between the nodes after deformation (here, the panels 1 and 2 extend substantially in the XY plane,
The Z-axis direction is a direction perpendicular to the panel surface.) The distance is used as an index. Specifically, the difference between the Z-axis coordinates of the corresponding two nodes is 8
All of the adjacent nodes are determined, and the largest one is determined as the separation distance of the spot welding point.

【0017】図6は、第1の構造体(車両Aのボディ)
のラジエータサポートリーンホースでの4つのスポット
溶接点で計算された剥離距離と、エプロンアッパメンバ
での6つのスポット溶接点で計算された剥離距離を示
す。この場合、1.0E-04mmの剥離距離を基準値として計
算された剥離距離を参照すると、全部で10点のスポッ
ト溶接中の4点で基準値以上となっていることがわか
り、4点で詳細モデルを作成する必要があることがわか
る。一方において、実際の耐久試験では、2箇所で亀裂
が発生したことがわかっており、その2箇所のスポット
溶接部は詳細モデルの作成を要すると判別されるスポッ
ト溶接群に含まれていることが確認される。
FIG. 6 shows a first structure (body of vehicle A).
FIG. 6 shows the peel distance calculated at four spot welds on the radiator support lean hose and the peel distance calculated at six spot welds on the apron upper member. In this case, referring to the peel distance calculated using the peel distance of 1.0E-04mm as the reference value, it can be seen that the total of four points during the spot welding of 10 points is more than the reference value, and the details are shown at four points. It turns out that a model needs to be created. On the other hand, in actual durability tests, it was known that cracks occurred at two places, and the two spot welds were included in the spot weld group that was determined to require the creation of a detailed model. It is confirmed.

【0018】図8は、第2の構造体(車両Bのボディ)
のフロントサイドメンバでの5つのスポット溶接点で計
算された剥離距離と、リアアッパサポートメンバでの5
つのスポット溶接点で計算された剥離距離を示す。この
場合のも、1.0E-04mmの剥離距離を基準値として計算さ
れた剥離距離を参照すると、全部で10点のスポット溶
接中の6点で基準値以上となっていることがわかり、6
点で詳細モデルを作成する必要があることがわかる。一
方において、実際の耐久試験では、3箇所で亀裂が発生
したことがわかっており、その3箇所のスポット溶接部
は詳細モデルの作成を要すると判別されるスポット溶接
群に含まれていることが確認される。
FIG. 8 shows a second structure (body of vehicle B).
Distance calculated at five spot welds on the front side member of the vehicle and 5 mm on the rear upper support member.
5 shows the peel distance calculated at two spot welds. Also in this case, referring to the peel distance calculated using the peel distance of 1.0E-04mm as the reference value, it can be seen that the total of six points during the spot welding of 10 points is more than the reference value.
It turns out that a detailed model needs to be created in this respect. On the other hand, in an actual endurance test, it was known that cracks occurred at three places, and the three spot welds were included in the spot weld group determined to require the creation of a detailed model. It is confirmed.

【0019】図7は、図6で解析した構造体について詳
細モデルを作成して有限要素法を適用してスポット溶接
部にかかる曲げモーメントを計算した結果を示す。図9
は、図8の構造体に対する図7と同様な図を示す。図7
と図9から明らかに、曲げモーメントで高い点で亀裂が
発生することが確認される。各種形状のスポット溶接継
手を用意して試験すると、溶接部に曲げモーメントが作
用するときに早く疲労し、溶接部に引張力やせん断力が
作用する場合には疲労しにくいことがわかっている。こ
れは線形破壊力学の研究成果に一致する。図7と図9は
このことを確認するものであり、曲げモーメントで高い
点で亀裂が発生しやすいとしてよいことを裏付けてい
る。
FIG. 7 shows the result of calculating a bending moment applied to a spot weld by applying a finite element method by creating a detailed model for the structure analyzed in FIG. FIG.
Shows a view similar to FIG. 7 for the structure of FIG. FIG.
From FIG. 9 and FIG. 9, it is confirmed that a crack is generated at a high point by the bending moment. When spot welded joints of various shapes are prepared and tested, it has been found that fatigue occurs quickly when a bending moment acts on the welded portion, and hardly occurs when tensile or shear force acts on the welded portion. This is consistent with the results of research on linear fracture mechanics. FIG. 7 and FIG. 9 confirm this fact, and support that cracks may easily occur at points where the bending moment is high.

【0020】図6と7、図8と9の比較から明らかに、
簡易モデルで計算される剥離距離は、詳細モデルで計算
される曲げモーメントに比較的に良く近似する。その曲
げモーメントが亀裂の発生に密接に関連していることが
確認されている。簡易モデルで計算される応力は真値か
ら大きく離れるために、有効な指標とならない。これに
対して面に垂直方向の変形量については簡易モデルでも
比較的に正確な値を計算することができる。
From the comparison of FIGS. 6 and 7 and FIGS. 8 and 9,
The peel distance calculated by the simplified model relatively approximates the bending moment calculated by the detailed model. It has been confirmed that the bending moment is closely related to crack initiation. Since the stress calculated by the simple model is far from the true value, it is not an effective index. On the other hand, a relatively accurate value can be calculated for the amount of deformation in the direction perpendicular to the surface even with a simple model.

【0021】以上から明らかに、すべてのスポット溶接
点を共有節点モデルで記述した簡易型モデルでは、応力
を計算して亀裂の発生を予測できるほどの精度が得られ
ないものの、剥離距離に着目することによって亀裂発生
の危険性が高いスポット溶接箇所とその危険性が低いス
ポット溶接箇所を客観的に判別できることが確認され
た。
As is apparent from the above description, in the simplified model in which all the spot welding points are described by the common node model, the stress cannot be calculated and the accuracy of predicting the occurrence of the crack cannot be obtained, but the separation distance is focused on. As a result, it was confirmed that a spot welding spot having a high risk of crack occurrence and a spot welding spot having a low risk of cracking can be objectively determined.

【0022】上記では、剥離距離として、隣接節点群の
うちの対応する2節点のZ軸座標の差を採用した。これ
に代えて、図11に示す剥離角度αを用いてもよい。こ
の剥離角度αも、実質的には剥離距離に対応する値を与
えるからである。また、剥離距離として、変形後の対応
する2節点のZ軸座標の差を用いる代わりに、変形後の
対応する2節点のZ軸方向の距離と変形前のZ軸方向の距
離の差を用いてもよい。同様に、剥離距離に対応する値
として、変形後の角度と変形後の角度の差を用いてもよ
い。変形前にパネル同士が密着しておらず、2枚の節点
間にZ軸方向の距離がある場合があるために、後者の指
標が有用なこともある。
In the above description, the difference between the Z-axis coordinates of two corresponding nodes in the adjacent node group is used as the separation distance. Instead, a peeling angle α shown in FIG. 11 may be used. This is because the peel angle α substantially gives a value corresponding to the peel distance. Also, instead of using the difference between the Z-axis coordinates of the corresponding two nodes after deformation as the peel distance, the difference between the distance in the Z-axis direction of the corresponding two nodes after deformation and the distance in the Z-axis direction before deformation is used. You may. Similarly, a difference between the angle after the deformation and the angle after the deformation may be used as the value corresponding to the peel distance. Since the panels do not adhere to each other before deformation and there is a distance in the Z-axis direction between the two nodes, the latter index may be useful.

【0023】剥離距離の比較対照とする基準値は、パネ
ルの材質、板厚、スポット溶接点がフランジ部にあるの
か角部にあるのか末端部にあるのか等によって変えるこ
とが望ましい。この場合、亀裂が発生する危険性が高い
溶接点と危険性が低い溶接点とでは剥離距離が大きく異
なることが判明しており、基準値を決定しやすい。
It is desirable that the reference value used as a comparison of the peel distance be changed depending on the material and thickness of the panel, whether the spot welding point is at the flange, at the corner, or at the end, and the like. In this case, it has been found that the peeling distance is significantly different between a welding point having a high risk of generating a crack and a welding point having a low risk, and it is easy to determine a reference value.

【0024】図11は、強度解析に要する期間を、本発
明の前後で対比して比較する図面であり、発明前には一
ヶ月以上を要していたものが、本発明によって約10日
に短縮された。車両ボディの現在の開発のスピードで
は、解析に一ヶ月以上かかっていては解析結果を開発過
程にフィードバックするのが難しいのに対し、10日前
後ですめば、解析結果を参照してより合理的な構造を開
発することができる。本発明によると、短時間で解析で
きるのみならず、解析結果の信頼性も向上し、極めて有
効である。
FIG. 11 is a drawing for comparing the period required for strength analysis before and after the present invention, which took one month or more before the present invention. Shortened. With the current development speed of the vehicle body, it is difficult to feed back the analysis results to the development process if the analysis takes more than one month, but if it takes about 10 days, it will be more reasonable to refer to the analysis results Can develop a simple structure. According to the present invention, not only can the analysis be performed in a short time, but also the reliability of the analysis result is improved, which is extremely effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 スポット溶接部のモデル化手法の種類を示
す。
FIG. 1 shows types of modeling methods for spot welds.

【図2】 共有節点モデルを示す。FIG. 2 shows a shared node model.

【図3】 クモの巣モデルを示す。FIG. 3 shows a spider web model.

【図4】 有限要素法で解析された応力を示し、(A)
は詳細モデルによる場合、(B)は簡易モデルによる場
合を示す。
FIG. 4 shows the stress analyzed by the finite element method, and (A)
Shows a case using a detailed model, and (B) shows a case using a simple model.

【図5】 共有節点モデルで計算される変形前の状態と
変形後の状態を対比して示す。
FIG. 5 shows a state before deformation calculated by the shared node model and a state after deformation in comparison.

【図6】 共有節点モデルで計算される剥離距離を示
す。
FIG. 6 shows a peel distance calculated by a shared node model.

【図7】 詳細モデルで計算される曲げモーメントを示
す。
FIG. 7 shows a bending moment calculated by a detailed model.

【図8】 共有節点モデルで計算される剥離距離を示
す。
FIG. 8 shows a peel distance calculated by a shared node model.

【図9】 詳細モデルで計算される曲げモーメントを示
す。
FIG. 9 shows the bending moment calculated by the detailed model.

【図10】モデル化して有限要素法を実行して解析結果
を得るに要する期間を、本発明の前後で対比して示す。
FIG. 10 shows a period required to obtain an analysis result by executing a finite element method by modeling and comparing before and after the present invention.

【図11】剥離距離に代って用いることができる角度を
示す。
FIG. 11 shows angles that can be used instead of peel distances.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 :パネル 1−1、1−2、・・・、2−1、2−2・・・ 節点 1−0、2−0:共有節点 1, 2: Panel 1-1, 1-2, ..., 2-1, 2-2 ... Nodes 1-0, 2-0: Shared nodes

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数枚のパネルが複数箇所でスポット溶
接されて形成されている構造体の亀裂発生危険部位を予
測する方法であり、 スポット溶接部を共有節点モデルでモデル化する工程
と、 そのモデルに有限要素法を適用して、共有節点に隣接す
る節点での面直方向の剥離距離に対応する値を算出する
工程と、 算出された値を所定値と比較する工程を備えることによ
って亀裂発生危険部位を予測する方法。
1. A method for predicting a crack generation danger site of a structure formed by spot welding a plurality of panels at a plurality of locations, comprising: modeling a spot weld with a shared node model; Applying the finite element method to the model to calculate a value corresponding to the separation distance in the direction perpendicular to the surface at a node adjacent to the common node, and comparing the calculated value with a predetermined value to crack How to predict the danger site.
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