JP2010092256A - Program of manufacturing optimal structure for component rigidity and information processor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the labor of a structure design, and to achieve a highly precise structure design in the structure design of a structure using an information processor. <P>SOLUTION: A program for making an information processor execute processing for supporting the structure design of a structure includes a step (S10 to S35) for executing structure analysis by a finite element method to a structure using input data including the design information, physical property value information, constraining conditions, and loading conditions of the structure, and for selecting the weak site of the structure; a step (S40) for performing topology optimization processing by a finite element method to the selected weak site, and requesting a rigidity strengthening necessary site; a step (S45) for urging a designer to input the measure conditions of rigidity strengthening measures, and for accepting the input of the measure conditions from the designer; and a step (S50 to S55) for selecting and verifying the rigidity strengthening measures corresponding to the accepted measure conditions. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、構造物の構造設計を支援する処理を情報処理装置に実行させる部品剛性の最適構造作製プログラムおよび構造物の構造設計の支援を行う情報処理装置に関する。   The present invention relates to an optimum structure production program for component rigidity that causes an information processing apparatus to execute a process that supports the structural design of a structure, and an information processing apparatus that supports the structural design of a structure.

従来から、工業製品等の構造物の設計に、コンピュータが利用されており、コンピュータに構造物の剛性評価等の解析を行わせるプログラムや、そのプログラムを実装したシステムが提案されている。   Conventionally, a computer has been used to design a structure such as an industrial product, and a program for causing the computer to analyze the rigidity of the structure and the like, and a system in which the program is mounted have been proposed.

例えば、特許文献1には、製品の剛性設計に利用されるCAE(Computer Aided Engineering)システムの構成が開示されている。このCAEシステムは、CAD装置から3次元製品の形状データ等を取得し、その取得した形状データ等をもとに製品を有限要素(Finite Element)と呼ばれる有限の領域に離散化する有限要素分割を行う。そして、前記CAEシステムは、リブ設計、肉厚設計等の構造設計を行うための有限要素法による構造解析を行い、その解析結果(製品の変位や形状変形)を出力する。設計者は、前記解析結果より、初期段階の製品形状に修正を加えていき、製品スペックを満たす最適な製品形状を設計する。
以下、従来から行われているコンピュータによるシミュレーションを利用した構造設計の手順について説明する。なお、コンピュータによるシミュレーションは、コンピュータに、公知のCAE(Computer Aided Engineering)プログラムを実行させることにより行われている。
For example, Patent Document 1 discloses a configuration of a CAE (Computer Aided Engineering) system used for product rigidity design. This CAE system obtains shape data of a three-dimensional product from a CAD device, and performs finite element division for discretizing the product into a finite area called a finite element based on the obtained shape data. Do. The CAE system performs structural analysis by a finite element method for performing structural design such as rib design and wall thickness design, and outputs the analysis results (product displacement and shape deformation). Based on the analysis result, the designer modifies the product shape at the initial stage, and designs an optimal product shape that satisfies the product specifications.
Hereinafter, the procedure of structural design using computer simulation that has been conventionally performed will be described. The computer simulation is performed by causing a computer to execute a known CAE (Computer Aided Engineering) program.

具体的には、先ず、設計者は、構造物の設計図面等を用いて図面DR(デザインレビュー)を行い、構造物の中から弱体部位(所定の剛性基準を満たさない部分)と考えられる弱体部位候補を選定する。   Specifically, first, the designer performs a drawing DR (design review) using a design drawing of the structure, and the weak body considered to be a weak body part (a part that does not satisfy the predetermined rigidity standard) from the structure. Select site candidates.

つぎに、設計者は、前記コンピュータによるシミュレーションを利用して、前記選定した弱体部位候補が剛性基準を満たすか否かを検証する。
具体的には、設計者が、前記コンピュータに、構造物の「設計情報、物性値情報、拘束条件、荷重条件、推定した弱体部位を指定する座標情報」等の入力データを与える。前記コンピュータは、与えられた入力データを用いて、推定した弱体部位候補に対して集中荷重を加えた有限要素法による構造解析(集中荷重による剛性CAE)を行い、構造物の変位を求め、その求めた変位を示す情報を出力する。
そして、設計者は、前記コンピュータが出力した構造物の変位を示す情報を見て、推定した弱体部位候補が弱体部位であるか否かを判定する。
Next, the designer verifies whether or not the selected weak body region candidate satisfies the stiffness criterion by using the computer simulation.
Specifically, the designer gives input data such as “design information, physical property value information, constraint conditions, load conditions, coordinate information specifying the estimated weak body part” of the structure to the computer. The computer performs structural analysis by the finite element method (rigidity CAE due to concentrated load) with a concentrated load applied to the estimated weak body region candidate using the given input data, and obtains the displacement of the structure, Information indicating the obtained displacement is output.
Then, the designer looks at information indicating the displacement of the structure output by the computer, and determines whether or not the estimated weak body region candidate is a weak body region.

つぎに、設計者は、前記弱体部位と判定した部分について、前記コンピュータに、有限要素法によるトポロジ最適化処理を実行させ、構造物の剛性強化が必要な部位を示した解析結果を出力させる。
そして、設計者は、前記の解析結果を見て、必要な剛性強化対策(リブの追加や板厚の増加等)を考え、剛性強化が必要な部位に対して、剛性強化対策を行っていた。
Next, the designer causes the computer to execute a topology optimization process by a finite element method for the portion determined to be the weak body part, and outputs an analysis result indicating a part where the rigidity of the structure needs to be strengthened.
Then, the designer looked at the analysis results described above and considered the necessary rigidity strengthening measures (addition of ribs, increase in plate thickness, etc.), and took measures to strengthen rigidity for the parts that required rigidity strengthening. .

特開2000−293548号公報JP 2000-293548 A

しかしながら、上述した従来技術による構造設計は、作業工数が多くかかり、その手間が膨大になるという技術的課題を有している。そのため、従来技術の構造設計は、設計者にとり大きな負担となっていた。
具体的には、上述した従来技術では、設計者自身が選定した弱体部位候補毎に、コンピュータによるシミュレーションを行い、弱体部位候補の検証を行い、構造物の弱体部位を特定している。
そして、構造物には、一般的に、複数の弱体部位があるため、設計者は、複数の弱体部位候補を選定すると共に、その選定した弱体部位毎に、シミュレーションを行わなければならず、作業負担が膨大なものとなっていた。
また、従来技術では、複数の弱体部位が特定された場合、その弱体部位毎に、トポロジ最適化処理(シミュレーション)が行われていたため、設計者にとりその手間が面倒であった。
また、従来技術では、設計者自身が弱体部位と思われる弱体部位候補を選定する必要があるため、剛性強化対策が必要な弱体部位を見落とす可能性があった。
However, the above-described structural design according to the prior art has a technical problem that it takes a lot of work and the amount of work is enormous. Therefore, the structural design of the prior art has been a heavy burden on the designer.
Specifically, in the above-described conventional technology, for each weak body part candidate selected by the designer, a computer simulation is performed, the weak body part candidate is verified, and the weak body part of the structure is specified.
Since a structure generally has a plurality of weak body parts, the designer must select a plurality of weak body parts candidates and perform simulation for each selected weak body part. The burden was enormous.
Further, in the prior art, when a plurality of weak body parts are specified, topology optimization processing (simulation) is performed for each weak body part, which is troublesome for the designer.
Further, in the prior art, it is necessary for the designer himself to select a weak body part candidate that seems to be a weak body part, and thus there is a possibility of overlooking a weak body part that requires measures for strengthening rigidity.

また、上述したトポロジ最適化処理により得られる解析結果(剛性強化が必要な部位を示した情報)は、剛性強化対策が必要な部位を提示しているが、剛性強化対策の具体的な内容まで提示したものではないため、設計者自身が剛性強化対策を考えていた。
しかし、上記の剛性強化対策は、複数通り考えられ(板厚増加、リブの追加、板厚増加およびリブの追加の組合せ等)、その複数通りある剛性強化対策の中から、所望する対策効果が得られる剛性強化対策を選定することは困難であった。
また、設計者にとり、その複数通りある剛性強化対策の中から最適な剛性強化対策を選定する処理は、負担となっていた。
In addition, the analysis results obtained by the above-described topology optimization process (information indicating the part that requires rigidity strengthening) present the part that requires the rigidity strengthening measure. Since it was not presented, the designer himself was considering measures to strengthen rigidity.
However, there are a plurality of rigidity enhancement measures described above (increase in plate thickness, addition of ribs, increase in plate thickness and addition of ribs, etc.). It was difficult to select the measures to increase the rigidity.
In addition, it is a burden for the designer to select an optimum rigidity strengthening measure from among a plurality of rigidity strengthening measures.

本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、情報処理装置を利用した構造物の構造設計において、構造設計の手間を軽減させると共に、精度の高い構造設計を実現させることにある。   The present invention has been made to solve the above technical problems, and an object of the present invention is to reduce the labor of structural design and improve accuracy in the structural design of a structure using an information processing device. It is to realize a high structural design.

上記課題を解決するために本発明は、構造物の設計情報、物性値情報、拘束条件、および荷重条件を含む入力データを用いた有限要素法による構造解析を行い、該構造物の剛性評価を行う処理を情報処理装置に実行させる部品剛性の最適構造作製プログラムに適用される。
ここで、前記情報処理装置には、所定の評価範囲毎に、複数の剛性強化対策、および該剛性強化対策毎の対策効果が関連付けられた対策情報を格納したデータベースが記憶されている。
そして、前記部品剛性の最適構造作製プログラムは、前記入力データを用いた前記構造物に対する有限要素法による構造解析を実施して、該構造物の弱体部位を選定するステップと、前記入力データを用いて、前記選定した弱体部位に対して、有限要素法によるトポロジ最適化処理を行い、前記構造物の剛性強化が必要な剛性強化必要部位を求めるステップと、前記求めた剛性強化必要部位を出力し、設計者に対して、剛性強化対策を行う対策範囲と、該剛性強化対策により得られる対策効果とを含む対策条件の入力を促すと共に、設計者からの前記対策条件の入力を受け付けるステップと、前記データベースに格納された対策情報の中から、前記受け付けた対策条件に含まれる対策範囲と差異が小さい評価範囲に関連付けられ、且つ、前記受け付けた対策条件に含まれる対策効果を満たす剛性強化対策を選定するステップと、前記入力データを用いて、前記設計情報に前記選定した剛性強化対策を施すと共に、該剛性強化対策を施した部分に集中荷重を加えた有限要素法による構造解析を行い、該剛性強化対策を検証するステップとを前記情報処理装置に実行させることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention performs structural analysis by a finite element method using input data including structure design information, physical property value information, constraint conditions, and load conditions, and evaluates the rigidity of the structure. The present invention is applied to a part rigidity optimum structure production program that causes an information processing apparatus to execute processing to be performed.
Here, the information processing apparatus stores a database that stores a plurality of rigidity enhancement measures and countermeasure information associated with countermeasure effects for each rigidity enhancement measure for each predetermined evaluation range.
Then, the part rigidity optimum structure production program performs a structural analysis by the finite element method on the structure using the input data, and selects a weak body part of the structure, and uses the input data. Then, a topology optimization process by a finite element method is performed on the selected weak body part, and a step for obtaining a rigidity-required part where the rigidity of the structure needs to be strengthened is output. Prompting the designer to input countermeasure conditions including a countermeasure range for performing rigidity strengthening countermeasures and countermeasure effects obtained by the rigidity strengthening countermeasures, and receiving an input of the countermeasure conditions from the designer; Among the countermeasure information stored in the database, the countermeasure range included in the accepted countermeasure condition is associated with an evaluation range having a small difference, and the A step of selecting a rigidity strengthening measure that satisfies the countermeasure effect included in the secured countermeasure condition, and a portion that has applied the selected rigidity strengthening measure to the design information using the input data, and has applied the rigidity strengthening measure And performing a structural analysis by a finite element method in which a concentrated load is applied to the information processing apparatus, and causing the information processing apparatus to execute a step of verifying the rigidity enhancement countermeasure.

このように、本発明の部品剛性の最適構造作製プログラムによれば、情報処理装置は、自動的に、構造物の剛性強化が必要な剛性強化必要部位を求め、その求めた剛性強化必要部位を出力し、設計者に対して、剛性強化対策を行う対策範囲と、該剛性強化対策により得られる対策効果とを含む対策条件の入力を促す処理を行うようになる。そして、本発明によれば、設計者が対策条件を入力すると、情報処理装置が、自動的に構造物の剛性強化対策の選定する共に、その選定した剛性強化対策の検証を行う。
すなわち、本発明によれば、設計者が簡単な入力操作を行うだけで、情報処理装置が自動的に構造物の剛性強化対策の選定と、その選定した剛性強化対策の検証を行うため、上述した従来技術と比べて、構造設計の手間が大幅に軽減される。
また、本発明の部品剛性の最適構造作製プログラムによれば、情報処理装置に設計者が入力した対策条件に対応する剛性強化対策を選定する処理を実行させることができる。すなわち、本発明によれば、設計者自身が剛性強化対策を考える必要がなくなるため、構造設計を行う設計者の負担が軽減される。
As described above, according to the optimum structure manufacturing program for component rigidity of the present invention, the information processing apparatus automatically obtains the rigidity-required portion where the rigidity of the structure needs to be increased, and determines the determined rigidity-required portion. A process for prompting the designer to input countermeasure conditions including a countermeasure range in which the countermeasure for strengthening the rigidity is taken and a countermeasure effect obtained by the countermeasure for enhancing the rigidity is performed. According to the present invention, when the designer inputs the countermeasure condition, the information processing apparatus automatically selects the rigidity enhancement countermeasure for the structure and verifies the selected rigidity enhancement countermeasure.
In other words, according to the present invention, the information processing apparatus automatically selects the rigidity enhancement measure for the structure and verifies the selected rigidity enhancement measure by simply performing a simple input operation by the designer. Compared with the related art, the labor of structural design is greatly reduced.
Further, according to the optimum structure manufacturing program for component rigidity of the present invention, it is possible to cause the information processing apparatus to execute processing for selecting a rigidity enhancement measure corresponding to the countermeasure condition input by the designer. That is, according to the present invention, it is not necessary for the designer himself / herself to take measures for strengthening the rigidity, so the burden on the designer who performs the structural design is reduced.

また、前記弱体部位を選定するステップは、前記入力データを用いて、前記構造物に等分布荷重を加えた有限要素法による構造解析を行い、該構造物の変位を求め、当該変位のうち、その変位量が一番大きい領域を特定し、その特定した領域を弱体部位候補として推定する推定処理と、前記推定した弱体部位候補に集中荷重を加えた有限要素法による構造解析を行い、前記構造物の変位を求め、該求めた変位が所定基準より大きければ、該弱体部位候補が弱体部位であると判定し、該求めた変位が所定基準より小さければ該弱体部位候補が弱体部位ではないと判定する判定処理とを有し、さらに、前記弱体部位候補が弱体部位であると判定された場合、該判定した弱体部位の剛性を疑似的に上げた上で、再度、前記推定処理および前記判定処理を行い、次の弱体部位候補の推定および検証を行うことが望ましい。   In addition, the step of selecting the weak body part, using the input data, performs a structural analysis by a finite element method in which an equally distributed load is applied to the structure, obtains a displacement of the structure, The region where the displacement amount is the largest is identified, the identified region is estimated as a weak body part candidate, and the structural analysis is performed by a finite element method in which a concentrated load is applied to the estimated weak body part candidate. If the obtained displacement is larger than a predetermined reference, it is determined that the weak body part candidate is a weak body part. If the obtained displacement is smaller than the predetermined reference, the weak body part candidate is not a weak body part. In addition, when it is determined that the weak body part candidate is a weak body part, the estimation process and the determination are performed again after artificially increasing the rigidity of the determined weak body part. place Was carried out, it is desirable to perform the estimation and verification of the following weak region candidates.

このように、本発明によれば、設計者自身の経験や知識に頼ることなく、情報処理装置が、構造物の弱体部位を選定するため、構造物の弱体部位を正確に求めることができると共に、設計者の作業負担が軽減される。
また、本発明によれば、選定した弱体部位の剛性を疑似的に上げた上で、再度、有限要素法による構造解析を行っているため、疑似的に上げた弱体部位以外の領域に弱体部位があるか否かを検証できるようになる。
すなわち、本発明によれば、構造物に弱体部位が複数ある場合であっても、弱体部位が見落とされる可能性が軽減されるため、精度の高い構造設計が行えるようになる。
Thus, according to the present invention, since the information processing apparatus selects the weak part of the structure without relying on the designer's own experience and knowledge, the weak part of the structure can be accurately obtained. , Work load on the designer is reduced.
In addition, according to the present invention, since the structural analysis by the finite element method is performed again after artificially increasing the rigidity of the selected weak body region, the weak body region is not included in the region other than the pseudo weak body region. It becomes possible to verify whether or not there is.
That is, according to the present invention, even when there are a plurality of weak body parts in the structure, the possibility of oversight of the weak body parts is reduced, so that a highly accurate structural design can be performed.

また、上記課題を解決するために本発明は、構造物の設計情報、物性値情報、拘束条件、および荷重条件を含む入力データを用いた有限要素法による構造解析を行い、構造物の構造設計を支援する情報処理装置に適用される。
そして、前記情報処理装置は、設計者からの各種データの入力を受け付ける入力手段と、所定の評価範囲毎に、複数の剛性強化対策、および該剛性強化対策毎の対策効果が関連付けられた対策情報が格納されたデータベースと、前記入力データおよび前記データベースに格納された対策情報を用いて、前記構造物に対する剛性強化対策を選定すると共に、該選定した剛性強化対策を検証する解析手段とを備え、前記解析手段は、前記入力データを用いた前記構造物に対する有限要素法による構造解析を実施して、該構造物の弱体部位を選定し前記入力データを用いて前記選定した弱体部位に対して、有限要素法によるトポロジ最適化処理を行い、前記構造物の剛性強化が必要な剛性強化必要部位を求めて、前記求めた剛性強化必要部位を出力し、設計者に対して、剛性強化対策を行う対策範囲と、該剛性強化対策により得られる対策効果とを含む対策条件の入力を促すと共に、設計者からの前記対策条件の入力を受け付け、前記データベースに格納された対策情報の中から、前記受け付けた対策条件に含まれる対策範囲と差異が小さい評価範囲に関連付けられ、且つ、前記受け付けた対策条件に含まれる対策効果を満たす剛性強化対策を選定し、前記入力データを用いて、前記設計情報に前記選定した剛性強化対策を施すと共に、該剛性強化対策を施した部分に集中荷重を加えた有限要素法による構造解析を行い、該剛性強化対策を検証することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention performs structural analysis by a finite element method using input data including structural design information, physical property value information, constraint conditions, and load conditions, and structural design of the structure. It is applied to an information processing device that supports
The information processing apparatus includes input means for receiving input of various data from a designer, countermeasure information in which a plurality of rigidity enhancement measures and countermeasure effects for each of the rigidity enhancement measures are associated with each other for each predetermined evaluation range. And a means for selecting a rigidity strengthening measure for the structure using the input data and the countermeasure information stored in the database, and an analysis means for verifying the selected rigidity strengthening measure, The analysis means performs a structural analysis by a finite element method on the structure using the input data, selects a weak body part of the structure, and the selected weak body part using the input data, Topology optimization processing is performed using the finite element method, and the required rigidity-enhancing parts of the structure need to be strengthened, and the calculated required rigidity-enhancing parts are output. And prompting the designer to input countermeasure conditions including a countermeasure range in which the countermeasure for strengthening the rigidity is taken and a countermeasure effect obtained by the rigidity strengthening countermeasure, and accepting the input of the countermeasure condition from the designer, From the countermeasure information stored in the section, select a rigidity strengthening countermeasure that is associated with an evaluation range that is small in difference from the countermeasure range included in the received countermeasure condition and that satisfies the countermeasure effect included in the received countermeasure condition. Using the input data, the design information is subjected to the selected rigidity strengthening measures, and the structural analysis is performed by a finite element method in which a concentrated load is applied to the portion subjected to the rigidity strengthening measures, and the rigidity strengthening measures are taken. It is characterized by verifying.

本発明によれば、情報処理装置を利用した構造物の構造設計において、構造設計の手間を軽減させると共に、精度の高い構造設計を実現させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the structural design of the structure using information processing apparatus, the effort of a structural design can be reduced and a highly accurate structural design can be implement | achieved.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
先ず、本実施形態の構造物の設計支援装置の機能構成を図1に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態の設計支援装置の機能ブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the functional configuration of the structure design support apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a functional block diagram of a design support apparatus according to an embodiment of the present invention.

図示するように、設計支援装置Aは、製品(或いは製品を構成する部品)等の構造物の設計情報等を使ってその製品の剛性などの特性を解析したり、トポロジ(topology)の最適化処理を行ったりする情報処理装置1と、設計者からの各種要求を受け付ける入力装置2と、情報処理装置1が行った解析結果を出力する出力装置3とを備える。
また、情報処理装置1は、LAN(Local Area Network)等のネットワークNWを介して、CAD装置4に接続されている。
As shown in the figure, the design support apparatus A uses the design information of a structure such as a product (or a part constituting the product) to analyze characteristics such as rigidity of the product, and optimizes topology. An information processing apparatus 1 that performs processing, an input apparatus 2 that receives various requests from a designer, and an output apparatus 3 that outputs an analysis result performed by the information processing apparatus 1 are provided.
The information processing apparatus 1 is connected to the CAD apparatus 4 via a network NW such as a LAN (Local Area Network).

情報処理装置1は、構造物の設計情報、物性値情報、拘束条件、および荷重条件を含む入力データを用いた有限要素法による構造解析を行い、構造物の変位を求めて、その変位から当該構造物の弱体部位を抽出する。
また、情報処理装置1は、前記構造解析により、構造物に弱体部位があれば、さらに、有限要素法によるトポロジ最適化処理を実行し、出力装置3に、その解析結果を出力すると共に、設計者に構造物の剛性の強化対策を促す。
また、情報処理装置1は、構造物の剛性強化が必要な部位(領域)に対する剛性強化対策(板厚アップ、リブ追加等)を選定し、さらに、選定した剛性強化対策により構造物が剛性基準を満たすようになったか否かを検証する。
The information processing apparatus 1 performs a structural analysis by a finite element method using input data including structure design information, physical property value information, constraint conditions, and load conditions, obtains a displacement of the structure, and calculates the displacement from the displacement. Extract weak parts of structures.
In addition, if there is a weak body part in the structure by the structural analysis, the information processing apparatus 1 further executes a topology optimization process by a finite element method, outputs the analysis result to the output device 3, and designs Encourage people to strengthen the rigidity of the structure.
In addition, the information processing apparatus 1 selects a rigidity enhancement measure (thickness increase, rib addition, etc.) for a portion (region) where the rigidity of the structure needs to be strengthened, and further, the structure has a rigidity standard based on the selected rigidity enhancement measure. It is verified whether it came to satisfy | fill.

また、入力装置2は、キーボードやマウス等により構成され、設計者からの各種要求や解析条件(物性値情報、拘束条件、荷重条件)等を受け付けて情報処理装置1に出力する。
出力装置3は、液晶ディスプレイ等により構成され、情報処理装置1が出力する画像情報を表示する。
また、CAD装置4には、構造解析を行う対象の構造物のCAD情報(例えば、自動車の構成部品の設計情報)が格納されている。そして、CAD装置4は、情報処理装置1からの要求にしたがい、情報処理装置1にCAD情報を出力する。
以下、設計支援装置Aの具体的な構成を説明する。なお、本実施形態のCAD装置4は、公知の技術により実現されるため、詳細な説明は省略する。
The input device 2 includes a keyboard, a mouse, and the like, and receives various requests from the designer, analysis conditions (physical property value information, constraint conditions, load conditions) and the like and outputs them to the information processing apparatus 1.
The output device 3 is configured by a liquid crystal display or the like, and displays image information output from the information processing device 1.
The CAD device 4 stores CAD information (for example, design information of automobile component parts) of a structure to be subjected to structural analysis. Then, the CAD device 4 outputs CAD information to the information processing device 1 in accordance with a request from the information processing device 1.
Hereinafter, a specific configuration of the design support apparatus A will be described. Note that the CAD device 4 of the present embodiment is realized by a known technique, and thus detailed description thereof is omitted.

情報処理装置1は、制御部10、データ取得部20、構造解析部30、出力部40、および剛性強化対策データベース45を有する。
制御部10は、情報処理装置1の全体の動作を制御する。また、制御部10は、入力装置2を介して、設計者が入力する各種要求を受け付ける。そして、制御部10は、上記の受け付けた要求にしたがい、データ取得部20、構造解析部30、および出力部40を制御して、設計者からの要求に応じた処理を行う。
The information processing apparatus 1 includes a control unit 10, a data acquisition unit 20, a structure analysis unit 30, an output unit 40, and a rigidity enhancement countermeasure database 45.
The control unit 10 controls the overall operation of the information processing apparatus 1. In addition, the control unit 10 receives various requests input by the designer via the input device 2. Then, according to the received request, the control unit 10 controls the data acquisition unit 20, the structure analysis unit 30, and the output unit 40 to perform processing according to the request from the designer.

データ取得部20は、ネットワークNWに接続されている外部装置(例えば、CAD装置4)と通信を行い、外部装置との間でデータの授受を行う。例えば、データ取得部20は、ネットワークNWを介して、CAD装置4にアクセスし、CAD装置4に格納されている設計情報(CAD情報)を取得する。
また、データ取得部20は、入力装置2を介して、設計者が入力する、解析対象の構造物の「解析条件(物性値情報、拘束条件、荷重条件)」の入力を受け付ける。
The data acquisition unit 20 communicates with an external device (for example, the CAD device 4) connected to the network NW, and exchanges data with the external device. For example, the data acquisition unit 20 accesses the CAD device 4 via the network NW and acquires design information (CAD information) stored in the CAD device 4.
Further, the data acquisition unit 20 receives an input of “analysis conditions (physical property value information, constraint conditions, load conditions)” of the structure to be analyzed, which is input by the designer via the input device 2.

構造解析部30は、「構造物の設計情報」、「構造物の解析条件」等を用いて、後述する図5の処理ステップを実行し、構造物の剛性強化が必要な部位(剛性強化必要部位)を求め、その求めた剛性強化必要部位に対する剛性強化対策を選定すると共に、その剛性強化対策を検証する。
出力部40は、構造解析部30から解析結果を取得し、その解析結果を示す画像情報(例えば、図6に示す情報)を生成し、出力装置3に、その生成した画像情報を出力する。
The structural analysis unit 30 executes the processing steps of FIG. 5 to be described later using “structural design information”, “structural analysis conditions”, etc. (Part)), select the rigidity strengthening measure for the required rigidity strengthening part, and verify the rigidity strengthening measure.
The output unit 40 acquires an analysis result from the structure analysis unit 30, generates image information (for example, information shown in FIG. 6) indicating the analysis result, and outputs the generated image information to the output device 3.

剛性強化対策データベース45は、構造物の剛性を強化するための強化対策を示す情報が登録されたデータベースである。この剛性強化対策データベース45は、所定の評価範囲毎(評価対象面積毎)に、所定の剛性基準を満たすための各種の強化対策と、その強化対策による効果とが対応付けられている。
この剛性強化対策データベース45に登録されるデータは、後述するが、例えば、仮想的に想定した解析モデルに対して行うコンピュータシミュレーションにより求められる。
The rigidity enhancement countermeasure database 45 is a database in which information indicating reinforcement countermeasures for enhancing the rigidity of a structure is registered. In the rigidity strengthening countermeasure database 45, for each predetermined evaluation range (for each evaluation target area), various strengthening countermeasures for satisfying a predetermined rigidity criterion and the effects of the strengthening countermeasures are associated with each other.
As will be described later, the data registered in the rigidity strengthening countermeasure database 45 is obtained, for example, by computer simulation performed on a virtually assumed analysis model.

つぎに、本実施形態の情報処理装置1のハードウェア構成を説明する。
図2は、本実施形態の情報処理装置のハードウェア構成図である。
図示するように、情報処理装置1は、CPU(Central Processing Unit)50と、RAM(Random Access Memory)等により構成された主記憶装置51と、I/Oインタフェース52と、ハードディスク等により構成された補助記憶装置53と、ネットワークNWに接続されている装置との間で行うデータ授受の制御を行うネットワークインタフェース54とを有する。
また、補助記憶装置53には、上述した各部(制御部10、データ取得部20、構造解析部30、および出力部40)の機能を実現するためのプログラム(部品剛性の最適構造作製プログラム55)が格納されている。また、補助記憶装置53には、上述した剛性強化対策データベース45が格納されている。
Next, a hardware configuration of the information processing apparatus 1 according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the information processing apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, the information processing apparatus 1 is composed of a CPU (Central Processing Unit) 50, a main storage device 51 composed of a RAM (Random Access Memory), an I / O interface 52, a hard disk, and the like. It has an auxiliary storage device 53 and a network interface 54 that controls data exchange between devices connected to the network NW.
The auxiliary storage device 53 also has a program (optimized structure production program 55 for component rigidity) for realizing the functions of the above-described units (the control unit 10, the data acquisition unit 20, the structure analysis unit 30, and the output unit 40). Is stored. The auxiliary storage device 53 stores the rigidity enhancement countermeasure database 45 described above.

そして、情報処理装置1の各部(制御部10、データ取得部20、構造解析部30、および出力部40)の機能は、CPU50が補助記憶装置53に格納されている部品剛性の最適構造作製プログラム55を主記憶装置51にロードして実行することにより実現される。   And the function of each part (the control part 10, the data acquisition part 20, the structure analysis part 30, and the output part 40) of the information processing apparatus 1 is the optimal structure production program of the part rigidity which CPU50 is stored in the auxiliary storage device 53. This is realized by loading 55 into the main storage device 51 and executing it.

続いて、本実施形態の剛性強化対策データベース45のデータ構成について図3基づいて説明する。
図3は、本実施形態の剛性強化対策データベースのデータ構成を模擬的に例示した図である。
Next, the data configuration of the rigidity enhancement countermeasure database 45 of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the data configuration of the rigidity enhancement countermeasure database according to the present embodiment.

図示するように、剛性強化対策データベース45は、構造物の種類毎(部品ID451毎)、且つ構造物の評価範囲452毎に、剛性適用範囲453と、強化対策454とが関連付けられている。なお、図示する剛性強化対策データベース45は、構造物の板厚毎に作成される。
ここで、部品ID451とは、構造物の種類(インパネ、フロントバンパ、リアバンパ等)を識別する情報のことをいう。また、評価範囲452とは、構造物の剛性強化対策を行う対象範囲をいう。
また、剛性適用範囲453とは、剛性適用範囲453に対応付けられた剛性強化対策454が適用される構造物(剛性強化対策前の構造物)の剛性強度の範囲をいう。
As shown in the figure, in the rigidity strengthening countermeasure database 45, a rigidity application range 453 and a strengthening countermeasure 454 are associated with each type of structure (for each part ID 451) and for each structure evaluation range 452. The illustrated rigidity enhancement countermeasure database 45 is created for each plate thickness of the structure.
Here, the component ID 451 is information for identifying the type of structure (instrument panel, front bumper, rear bumper, etc.). The evaluation range 452 refers to a target range in which measures for strengthening the rigidity of the structure are taken.
The rigidity application range 453 refers to the range of rigidity strength of a structure to which the rigidity strengthening countermeasure 454 associated with the rigidity application range 453 is applied (structure before the rigidity strengthening countermeasure).

また、強化対策454には、評価範囲452に適用できる強化対策の具体的内容(項目)を示す情報と、その強化対策を施した場合の効果(対策効果)を示す情報とが含まれている。
そして、図示する例では、強化対策の内容(項目)を示す情報として、「板厚アップ」、「リブ追加」、「板厚アップおよびリブ追加の組合せ」が登録されている。また、「板厚アップ」、「リブ追加」、「板厚アップおよびリブ追加の組合せ」は、それぞれ、複数種類登録されている。
例えば、「板厚アップ」の項目として複数の「板厚寸法の増加対策」が登録されており、それぞれの「板厚寸法の増加対策」毎に、その「板厚アップ」による効果(対策効果)を示す情報が対応付けられている。
Further, the strengthening measure 454 includes information indicating specific contents (items) of the strengthening measure applicable to the evaluation range 452 and information indicating an effect (countermeasure effect) when the strengthening measure is applied. .
In the example shown in the figure, “plate thickness increase”, “rib addition”, and “combination of plate thickness increase and rib addition” are registered as information indicating the contents (items) of the strengthening measures. Also, “plate thickness increase”, “rib addition”, and “combination of plate thickness increase and rib addition” are registered in plural types.
For example, multiple “measures to increase the plate thickness” are registered as the “plate thickness increase” item. For each “measure to increase the plate thickness”, the effect (measure effect) ) Are associated with each other.

また、例えば、「リブ追加」の項目として、追加するリブの本数毎に、そのリブの「高さ」と、リブの「板厚」とが対応付けられており、それぞれの組合せ毎に、「リブ追加」による効果(対策効果)を示す情報が対応付けられている。
また、剛性強化対策を施した場合の「対策効果」として、剛性強化対策を施した後に、その評価範囲に所定の集中荷重を加えた場合における構造物(インパネ)の変位が登録されている。
なお、本実施形態では、剛性強化対策データベース45に格納されるデータの作成方法について特に限定されるものではないが、例えば、図4に例示する「仮想的に想定した解析モデルB」に対して行う有限要素法による構造解析(剛性解析)により求めるようにしてもよい。
Further, for example, as an item of “add rib”, for each number of ribs to be added, the “height” of the rib and the “plate thickness” of the rib are associated with each other. Information indicating the effect (measure effect) by “adding ribs” is associated.
Further, as a “measure effect” when the rigidity enhancement measure is taken, the displacement of the structure (instrument panel) when a predetermined concentrated load is applied to the evaluation range after the rigidity enhancement measure is taken is registered.
In the present embodiment, the method for creating data stored in the rigidity strengthening countermeasure database 45 is not particularly limited. For example, for the “virtually assumed analysis model B” illustrated in FIG. You may make it obtain | require by the structural analysis (rigidity analysis) by the finite element method to perform.

具体的には、略板状の解析モデルB(図示する拘束数は例示である)を作成し、解析モデルBの面積(評価範囲(L(mm)×W(mm))毎に、解析モデルZに集中荷重Fを加えた有限要素法による構造解析(剛性解析)を実施し、解析モデルBの変位(z1(mm))を求める。なお、ここでは、構造解析の目標変位(剛性基準)を「a(mm)」とする。   Specifically, a substantially plate-like analysis model B (the number of constraints shown in the figure is an example) is created, and the analysis model is analyzed for each area (evaluation range (L (mm) × W (mm))) of the analysis model B. A structural analysis (stiffness analysis) is performed by a finite element method in which a concentrated load F is added to Z, and a displacement (z1 (mm)) of the analysis model B is obtained. Is “a (mm)”.

そして、前記求めた変位(z1(mm))が前記目標変位を満たさなければ(z1>a(mm)ならば)、その解析モデルB(その評価範囲(L(mm)×W(mm)の解析モデルW)に対し、想定される各種の強化対策を施した上で有限要素法による構造解析を行い、強化対策毎にその対策効果を検証する。
すなわち、解析モデルB(評価範囲(L(mm)×W(mm)毎に行う)に対して想定可能な強化対策を順番に行い、強化対策を行った解析モデルWに集中荷重Fを加えた有限要素法による構造解析(剛性解析)を実施し、解析モデルWの変位(z2(mm))を求める。
前記求めた変位(z2(mm))が目標変位(剛性基準)を満たした場合(z2≦a(mm))、その「解析モデルB」および「強化対策、変位(z2(mm))」は、剛性強化対策データベース45に登録する(変位(z2(mm))は対策効果として登録される)。なお、この場合、解析モデルBの評価範囲(L(mm)×W(mm))に、「強化対策、変位(z2(mm))」が強化対策454として、関連付けられる。
If the obtained displacement (z1 (mm)) does not satisfy the target displacement (if z1> a (mm)), the analysis model B (its evaluation range (L (mm) × W (mm)) The analysis model W) is subjected to a structural analysis by the finite element method after various assumed strengthening measures are taken, and the effect of the measures is verified for each strengthening measure.
That is, possible strengthening measures are sequentially applied to the analysis model B (performed for each evaluation range (L (mm) × W (mm)), and the concentrated load F is applied to the analysis model W that has been strengthened. A structural analysis (rigidity analysis) is performed by a finite element method, and a displacement (z2 (mm)) of the analysis model W is obtained.
When the obtained displacement (z2 (mm)) satisfies the target displacement (stiffness standard) (z2 ≦ a (mm)), its “analysis model B” and “strengthening measure, displacement (z2 (mm))” are Then, it is registered in the rigidity strengthening countermeasure database 45 (displacement (z2 (mm)) is registered as a countermeasure effect). In this case, “strengthening measure, displacement (z2 (mm))” is associated as the strengthening measure 454 with the evaluation range (L (mm) × W (mm)) of the analysis model B.

続いて、本実施形態の設計支援装置Aが行う構造物の設計支援処理について図5に基づいて説明する。
図5は、本発明の実施形態の設計支援装置が行う構造物設計支援処理の手順を示したフローチャートである。
なお、図示する処理ステップに先立って、設計支援装置Aを構成する情報処理装置1には、設計対象の構造物の設計情報と、当該構造物の解析条件(物性値情報、拘束条件、荷重条件)とが入力されているものとする。すなわち、情報処理装置1のメモリ(主記憶装置51又は補助記憶装置53)には、前記構造物の設計情報および解析条件が記憶されている。
また、以下の処理ステップの中で用いられる有限要素法は、周知のものと同様である。
Next, a structure design support process performed by the design support apparatus A of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the structure design support process performed by the design support apparatus according to the embodiment of the present invention.
Prior to the illustrated processing steps, the information processing apparatus 1 that constitutes the design support apparatus A includes design information on the structure to be designed and analysis conditions (physical property value information, constraint conditions, load conditions) of the structure. ) And are entered. That is, the design information and analysis conditions of the structure are stored in the memory (the main storage device 51 or the auxiliary storage device 53) of the information processing apparatus 1.
Further, the finite element method used in the following processing steps is the same as a well-known one.

先ず、情報処理装置1のデータ取得部20は、入力装置2を介して、設計者が入力する構造設計の対象の構造物(部品)の指定を受け付ける(S10)。
例えば、データ取得部20は、出力部40を介して、出力装置3に「構造設計の対象の構造物(部品)の選択を受け付ける選択画面」を表示させて、設計者が選択画面を参照しながら、入力する部品の指定を受け付ける。
なお、ここでは、構造設計対象の部品として「インパネ」の指定を受け付けたものとする。
First, the data acquisition unit 20 of the information processing apparatus 1 accepts designation of a structure (part) to be structurally designed input by the designer via the input device 2 (S10).
For example, the data acquisition unit 20 causes the output unit 40 to display a “selection screen for accepting selection of a structure (part) to be structurally designed” on the output device 3 via the output unit 40, and the designer refers to the selection screen. However, it accepts the designation of the input component.
Here, it is assumed that the designation of “instrument panel” is accepted as the structural design target part.

次に、情報処理装置1の構造解析部30は、前記メモリに記憶されている「構造物(インパネ)の設計情報」および「構造物(インパネ)の解析条件」を用いて、インパネに所定の等分布荷重を加えた有限要素法による構造解析(等分布荷重による剛性CAE)を実施し、インパネの変位を求め、その変位から「インパネの弱体部位(所定の剛性基準を満たさない部位)の候補(弱体部位候補)」を推定する(S15)。   Next, the structure analysis unit 30 of the information processing apparatus 1 uses the “structure (instrument) design information” and “analysis conditions of the structure (instrument)” stored in the memory to store predetermined information on the instrument panel. Perform structural analysis by the finite element method with an evenly distributed load (stiffness CAE by an evenly distributed load), determine the displacement of the instrument panel, and use the displacement as a candidate for the weak body part of the instrument panel (part that does not meet the specified rigidity criteria) (Weak body part candidate) "is estimated (S15).

具体的には、構造解析部30は、略板状の形成されたインパネ一方面(例えば、車室側に配置される意匠面)に対し、インパネの意匠面に略直交する方向の等分布荷重(x1(N))を加えた有限要素法による構造解析を実施し、インパネ100の意匠面の変位(Z1(mm))を求める。
そして、構造解析部30は、前記求めたインパネの変位のうち、その変位量が一番大きい領域(部位)を特定し、その特定した領域(部位)をインパネの弱体部位候補として推定する。すなわち、本ステップ(S15)において、1カ所の弱体部位候補が推定される。
なお、S15において、構造解析部30は、出力部40に、上記の解析結果(インパネの変位を示す情報、および弱体部位候補を示す情報)を送り、出力部40に解析結果を表示させるようにしてもよい。
Specifically, the structural analysis unit 30 has a uniform distribution load in a direction substantially orthogonal to the design surface of the instrument panel, with respect to the instrument panel one surface (for example, a design surface arranged on the vehicle compartment side) formed in a substantially plate shape. Structural analysis is performed by a finite element method to which (x1 (N)) is added, and the displacement (Z1 (mm)) of the design surface of the instrument panel 100 is obtained.
And the structure analysis part 30 specifies the area | region (part | part) with the largest displacement amount among the calculated | required instrument panel displacements, and estimates the specified area | region (part | part) as a weak body part candidate of an instrument panel. That is, in this step (S15), one weak body part candidate is estimated.
In S15, the structure analysis unit 30 sends the above analysis results (information indicating instrument panel displacement and information indicating weak body region candidates) to the output unit 40, and causes the output unit 40 to display the analysis results. May be.

つぎに、構造解析部30は、前記メモリに記憶されている「構造物(インパネ)の設計情報」および「構造物(インパネ)の解析条件」を用いて、S15で推定した弱体部位候補に対して、所定の集中荷重(x2(N))を加えた有限要素法による構造解析(集中荷重による剛性CAE)を実施し、インパネの変位(Z2(mm))を求める(S20)。   Next, the structure analysis unit 30 uses the “structure (instrument) design information” and “structure (instrument) analysis conditions” stored in the memory to perform the weak body site candidate estimated in S15. Then, structural analysis (rigidity CAE due to concentrated load) by a finite element method to which a predetermined concentrated load (x2 (N)) is applied is performed to obtain the instrument panel displacement (Z2 (mm)) (S20).

次に、構造解析部30は、前記求めた変位(Z2(mm))が所定の目標値を達成しているか否かを判定する(S25)。
例えば、目標値が「a(mm)以内」と定められている場合、構造解析部30は、本ステップで求めた変位(Z2(mm))が目標値(a(mm))以内であるか否かを判定する。
Next, the structure analysis unit 30 determines whether or not the obtained displacement (Z2 (mm)) has achieved a predetermined target value (S25).
For example, when the target value is defined as “within a (mm)”, the structural analysis unit 30 determines whether the displacement (Z2 (mm)) obtained in this step is within the target value (a (mm)). Determine whether or not.

そして、S25において、構造解析部30は、前記変位(Z2)が目標値(a(mm))より大きければ(Z2>a)、S30に進む。すなわち、構造解析部30は、前記求めた変位(Z2(mm))が所定の目標値に達成していなければ(変位量が目標値より大きければ)、S15で推定した弱体部位候補が弱体部位であると判断して、S30に進む。   In S25, if the displacement (Z2) is larger than the target value (a (mm)) (Z2> a), the structure analysis unit 30 proceeds to S30. That is, if the obtained displacement (Z2 (mm)) has not reached the predetermined target value (if the displacement is larger than the target value), the structural analysis unit 30 determines that the weak body region candidate estimated in S15 is the weak body region. And the process proceeds to S30.

一方、S25において、構造解析部30は、前記求めたインパネの変位(Z2)が目標値(a(mm))以内であれば(Z2≦a)、S40に進む。
すなわち、構造解析部30は、前記求めた変位(Z(mm))が所定の目標値に達成していれば(変位量が目標値より小さければ)、S10で推定した弱体部位候補が弱体部位ではないと判断し、S40に進む。
なお、S25において、構造解析部30は、出力部40に、本ステップでの解析結果(インパネ100の変位を示す情報)を送り、出力部40に解析結果の表示処理を実行させるようにしてもよい。
例えば、構造解析部30は、出力装置3に図6に示すような解析結果画面110を表示させるようにする。これにより、設計者に、インパネの弱体部位の位置を認識させることができる。
なお、図6では、符号100がインパネを指し、符号101が認定された弱体部位を指している。
On the other hand, in S25, if the obtained instrument panel displacement (Z2) is within the target value (a (mm)) (Z2 ≦ a), the structure analysis unit 30 proceeds to S40.
That is, if the obtained displacement (Z (mm)) has reached the predetermined target value (if the displacement is smaller than the target value), the structural analysis unit 30 determines that the weak body part candidate estimated in S10 is the weak body part. If not, the process proceeds to S40.
In S25, the structure analysis unit 30 sends the analysis result (information indicating the displacement of the instrument panel 100) in this step to the output unit 40, and causes the output unit 40 to execute the analysis result display process. Good.
For example, the structure analysis unit 30 causes the output device 3 to display an analysis result screen 110 as shown in FIG. Thereby, the designer can recognize the position of the weak body part of the instrument panel.
In addition, in FIG. 6, the code | symbol 100 points to the instrument panel and the code | symbol 101 points to the weak body site | part recognized.

図5に戻り、S25において求めたインパネの変位(Z2(mm))が所定の目標値より大きかった場合に進むS30降の処理について説明する。
S30では、構造解析部30は、S15で推定した弱体部位候補を弱体部位と認定すると共に、前記メモリの所定領域に、当該認定した弱体部位を示す情報を格納(登録)し、S35に進む。
なお、弱体部位を示す情報は、少なくとも、S15で推定した弱体部位候補の位置情報と、S20で求めた変位(弱体部位候補に集中荷重を加えた剛性CAEを行い求めた変位)とが含まれる。
Returning to FIG. 5, the process of S30 descending that proceeds when the instrument panel displacement (Z2 (mm)) obtained in S25 is larger than a predetermined target value will be described.
In S30, the structural analysis unit 30 recognizes the weak body part candidate estimated in S15 as a weak body part, and stores (registers) information indicating the recognized weak body part in the predetermined area of the memory, and proceeds to S35.
The information indicating the weak body part includes at least the position information of the weak body part candidate estimated in S15 and the displacement obtained in S20 (displacement obtained by performing rigidity CAE with a concentrated load applied to the weak body part candidate). .

S35では、構造解析部30は、S30で認定した弱体部位の剛性を疑似的にアップさせ(例えば、弱体部位に対する拘束を増やしたり、弱体部位の板厚を増加させたりする)、再び、S15の処理に戻り、インパネの弱体部位候補の推定を行う。
すなわち、S35に続いて行われるS15では、S30で認定した弱体部位の剛性を強くした上で、再び、等分布荷重による剛性CAEが行われる。
このように、S35において、疑似的に弱体部位の剛性アップをさせてから、再び、S15に戻り、インパネの弱体部位候補を推定することにより、剛性アップさせた弱体部位以外の領域が、新たな弱体部位候補として推定されるようになる。
In S35, the structural analysis unit 30 artificially increases the rigidity of the weak body part recognized in S30 (for example, increases the constraint on the weak body part or increases the thickness of the weak body part), and again in S15. Returning to the processing, the instrument panel weak body region candidate is estimated.
That is, in S15 performed after S35, after the rigidity of the weak body part recognized in S30 is increased, the rigidity CAE by the equally distributed load is performed again.
As described above, in S35, after the pseudo weak body part is increased in rigidity, the process returns to S15 again, and by estimating the instrument panel weak body part candidates, regions other than the weak body part subjected to the rigidity increase are newly created. It is estimated as a weak body part candidate.

そして、本実施形態では、S15で推定した弱体部位候補に集中荷重を加えた剛性CAEにより求めたインパネの変位(Z2(mm))が所定の目標値を満たすまで、S15〜S35の処理が繰り返される。
そのため、本実施形態によれば、構造物に弱体部位が複数ある場合であっても、その複数の弱体部位を正確に漏れなく抽出することができる。
And in this embodiment, the process of S15-S35 is repeated until the displacement (Z2 (mm)) of the instrument panel calculated | required by rigidity CAE which added the concentrated load to the weak body site | part candidate estimated by S15 satisfy | fills a predetermined target value. It is.
Therefore, according to this embodiment, even if there are a plurality of weak body parts in the structure, the plurality of weak body parts can be accurately extracted without omission.

このように、本実施形態によれば、設計支援装置Aが自動的に複数の弱体部位を抽出してくれるため、構造物の弱体部位の選定処理の手間が軽減される。
すなわち、本実施形態によれば、従来技術のように、設計者が予測した弱体部位毎に、コンピュータによるシミュレーションを行い、その弱体部位の検証を行う必要がない。
As described above, according to the present embodiment, the design support apparatus A automatically extracts a plurality of weak body parts, so that the labor of selecting the weak part of the structure is reduced.
That is, according to the present embodiment, unlike the prior art, it is not necessary to perform a computer simulation for each weak body part predicted by the designer and verify the weak body part.

次に、S20において求めたインパネの変位が前記目標値以内であった場合に進むS40以降の処理を説明する。
S40では、構造解析部40は、S30において認定した弱体部位に対して、所定の重み付けをした有限要素法によるトポロジ最適化処理を行い、インパネの中から剛性強化が必要な部位(剛性強化必要部位)を求める。
Next, the process after S40 that is performed when the instrument panel displacement obtained in S20 is within the target value will be described.
In S40, the structural analysis unit 40 performs a topology optimization process by a finite element method with a predetermined weight on the weak body part identified in S30, and a part that requires rigidity reinforcement (part where rigidity reinforcement is necessary). )

具体的には、構造解析部40は、前記メモリの所定領域に格納しておいた弱体部位を示す情報と、前記入力データ(インパネの設計情報、インパネの解析条件)とを用いて、S30で認定した全ての弱体部位を対象にした有限要素法によるトポロジ最適化処理を行う。
すなわち、本実施形態は、複数の弱体部位がある場合に、弱体部位毎にトポロジ最適化処理を行うのではなく(例えば、4個の弱体部位があれば、1箇所ずつ計4回のトポロジ最適化処理を行うのではなく)、全ての弱体部位を一括したトポロジ最適化処理を行って、剛性強化必要部位を求める。
なお、このトポロジ最適化処理は、各弱体部位に、それぞれの変位量(S205で求めた変位量)、それを取り巻く組付けなどから発生する応力、ひずみなどに応じた重み付けを行った上で行われる。
Specifically, the structure analysis unit 40 uses the information indicating the weak body part stored in the predetermined area of the memory and the input data (instrument panel design information, instrument panel analysis conditions) in S30. Topology optimization processing is performed by the finite element method for all the weak body parts that have been recognized.
In other words, in the present embodiment, when there are a plurality of weak body parts, topology optimization processing is not performed for each weak body part (for example, if there are four weak body parts, the topology optimization is performed four times for each part in total. Rather than performing the optimization process), the topology optimization process is performed on all weak body parts at once to obtain the rigidity-required parts.
This topology optimization process is performed after weighting is applied to each weak body part according to the respective displacement amount (displacement amount obtained in S205) and the stress, strain, etc. generated by the assembly surrounding it. Is called.

このように、全ての弱体部位を対象にしたトポロジ最適化処理を行うようにしたのは、弱体部位毎にトポロジ最適化処理を行った場合に生じる弊害を解消させるためである。
具体的には、例えば、弱体部位毎にそれぞれトポロジ最適化処理を行い、その解析結果を参照し、リブの追加や板厚増加等の強化対策を行ったとすると、弱体部位毎に求めた剛性強化必要部位が重なることがある。そして、それぞれの弱体部位毎に強化対策を行うと、過剰品質となる剛性強化対策を行うことがあった。
The reason why the topology optimization process for all weak body parts is performed in this way is to eliminate the adverse effects caused when the topology optimization process is performed for each weak body part.
More specifically, for example, if topology optimization processing is performed for each weak body part, and the analysis results are referred to and strengthening measures such as addition of ribs and increase in plate thickness are taken, the rigidity enhancement obtained for each weak body part is obtained. Necessary parts may overlap. And if the reinforcement measures were taken for each weak body part, the rigidity enhancement measures that would be excessive quality were sometimes taken.

そのため、本実施形態では、各弱体部位について、それぞれの変位量(S20で求めた変位量)、それを取り巻く組付けなどから発生する応力、ひずみなどに応じた重み付けを行った上で、全ての弱体部位を対象にしたトポロジ最適化処理を行うことにより、過剰品質となる剛性強化が行われることを防止するようにした。   Therefore, in this embodiment, each weak body part is weighted according to the respective displacement amount (displacement amount obtained in S20), the stress generated from the assembly surrounding it, the strain, and the like. By performing the topology optimization process for the weak body part, it was made to prevent the rigidity strengthening which becomes excessive quality from being performed.

また、S40のトポロジ最適化処理を終えると、構造解析部30は、出力部40を介して、出力装置3にトポロジ最適化処理により得られた解析結果を表示すると共に、剛性強化対策が必要な範囲を受け付け(S45)、S50の処理に進む。   When the topology optimization process of S40 is completed, the structure analysis unit 30 displays the analysis result obtained by the topology optimization process on the output device 3 via the output unit 40, and also requires measures for strengthening rigidity. The range is accepted (S45), and the process proceeds to S50.

具体的には、S45では、構造解析部30は、出力装置3に、「剛性強化対策の条件」を受け付けるための解析結果確認画面120(図7参照)を表示する。
ここで、図7に示す解析結果確認画面120について説明する。
図示する解析結果確認画面120には、インパネ100の剛性強化必要部位102を示した情報と、「対策範囲(剛性強化対策を行う範囲)および対策効果(希望効果)」の入力を促す入力受付情報111とが含まれている。
なお、S45において、設計者から受け付ける「対策効果(希望効果)」は特に限定されるものではないが、説明の便宜上、「最大(Max)」および「最小(Min)」のいずれかを受け付ける場合を例にする。
このように、解析結果確認画面120を表示することにより、設計者に剛性強化必要部位を認識させると共に、剛性強化対策を行うことを促すことができる。
Specifically, in S <b> 45, the structure analysis unit 30 displays an analysis result confirmation screen 120 (see FIG. 7) for receiving “stiffness countermeasure conditions” on the output device 3.
Here, the analysis result confirmation screen 120 shown in FIG. 7 will be described.
In the analysis result confirmation screen 120 shown in the figure, information indicating the rigidity-required portion 102 of the instrument panel 100, and input acceptance information for prompting input of “measure range (range where rigidity enhancement measures are taken) and measure effect (desired effect)” 111 is included.
In S45, the “measure effect (desired effect)” received from the designer is not particularly limited. For convenience of explanation, either “maximum (Max)” or “minimum (Min)” is received. Take as an example.
Thus, by displaying the analysis result confirmation screen 120, it is possible to prompt the designer to recognize the portion requiring rigidity enhancement and to take measures for strengthening rigidity.

そして、設計者は、出力装置3に表示された解析結果確認画面120(図7)を見ながら、入力装置2を介して、情報処理装置1に「剛性強化の対策範囲」、および「剛性強化対策による対策効果(希望効果)」を入力する。
例えば、設計者は、入力装置2を操作して、解析結果確認画面120上のカーソル112により「剛性強化の対策範囲」を指定して、情報処理装置1に入力する。また、例えば、設計者は、入力装置2を操作し、入力受付情報111に提示された対策効果の中から、希望する対策効果を選択して、情報処理装置1に入力する。
Then, the designer views the analysis result confirmation screen 120 (FIG. 7) displayed on the output device 3 through the input device 2 to the information processing device 1 with “stiffness enhancement countermeasure range” and “stiffness enhancement”. Enter “Measures effect by measures (desired effect)”.
For example, the designer operates the input device 2, designates “stiffening countermeasure range” with the cursor 112 on the analysis result confirmation screen 120, and inputs it to the information processing device 1. For example, the designer operates the input device 2 to select a desired countermeasure effect from the countermeasure effects presented in the input reception information 111 and inputs the selected countermeasure effect to the information processing apparatus 1.

具体的には、設計者は、所定剛性基準を満たす剛性強化対策のうち、剛性強化部位の剛性が最も高くなる剛性強化対策を希望する場合、「最大(Max)」を入力する。一方、設計者は、所定剛性基準を満たす剛性強化対策のうち、剛性強化部位の剛性が最も低くなる剛性強化対策を希望する場合には、「最小(Min)」を入力する。   Specifically, the designer inputs “maximum (Max)” when he / she wants a stiffness enhancement measure that provides the highest stiffness at the stiffness enhancement portion among the stiffness enhancement measures satisfying a predetermined stiffness criterion. On the other hand, the designer inputs “Min” when he / she wants a rigidity strengthening measure that makes the rigidity of the rigidity strengthened portion the lowest among the rigidity strengthening measures satisfying the predetermined rigidity standard.

図5に戻り、説明を続ける。
S50では、構造解析部30は、S20で求めた「変位」と、S45において受け付けた「対策範囲」および「対策効果(希望効果)」と、剛性強化対策データベース45(図3参照)とを用いて、剛性強化対策の形状を選定すると共に、構造物(ここでは「インパネ」)の設計情報に、選定した剛性強化対策を反映させる。
Returning to FIG. 5, the description will be continued.
In S50, the structural analysis unit 30 uses the “displacement” obtained in S20, the “measure range” and “measure effect (desired effect)” received in S45, and the rigidity enhancement countermeasure database 45 (see FIG. 3). In addition, the shape of the rigidity enhancement measure is selected, and the selected rigidity enhancement measure is reflected in the design information of the structure (here, “instrument panel”).

具体的には、S50では、構造解析部30は、剛性強化対策データベース45の中から、S10で受け付けた部品(ここでは「インパネ」)に関するデータ(受け付けた部品を示す部品IDに関連付けられたデータ)を抽出する。
また、構造解析部50は、前記抽出したデータの中から、S45で受け付けた「対策範囲」に対応する「評価範囲452」と、S20で求めた「変位」が入る「剛性適用範囲453」とに関連付けられている「強化対策453」を選択する(例えば、図3の破線460で囲む強化対策を選択する)。
なお、S45で受け付けた「対策範囲」に対応する「評価範囲452」とは、S45で受け付けた「対策範囲」に一番近い値の「評価範囲452」のことをいう(例えば、「対策範囲」との差異(「対策範囲」−「評価範囲」)の絶対値が最小の「評価範囲452」のことをいう)。
また、S20で求めた「変位」が入る「剛性適用範囲453」とは、例えば、S20で求めた「変位が「2b(mm):bは0以外の整数」」である場合、「剛性適用範囲453が、「b(mm)〜3b(mm)」のようなケースをいう。
Specifically, in S50, the structure analysis unit 30 stores data related to the part (here, “instrument panel”) received in S10 from the rigidity enhancement countermeasure database 45 (data associated with the part ID indicating the received part). ).
In addition, the structure analysis unit 50 includes, from the extracted data, an “evaluation range 452” corresponding to the “measure range” received in S45, and a “rigidity application range 453” in which the “displacement” obtained in S20 enters. The “strengthening measure 453” associated with is selected (for example, the strengthening measure surrounded by the broken line 460 in FIG. 3 is selected).
The “evaluation range 452” corresponding to the “measure range” received in S45 refers to the “evaluation range 452” that is closest to the “measure range” received in S45 (for example, “measure range”). ”(Which means“ evaluation range 452 ”having the smallest absolute value of“ measure range ”−“ evaluation range ”)).
Further, the “rigidity application range 453” in which the “displacement” obtained in S20 enters is, for example, “the rigidity application range” when the “displacement is“ 2b (mm): b is an integer other than 0 ”” obtained in S20. A range 453 refers to a case such as “b (mm) to 3 b (mm)”.

そして、構造解析部30は、前記選択された強化対策の中から、S45で受け付けた「対策効果(希望効果)」を満たす強化対策を抽出し、その抽出した強化対策を構造物(インパネ)に対する剛性強化対策に決定する。   Then, the structural analysis unit 30 extracts a strengthening measure satisfying the “measure effect (desired effect)” received in S45 from the selected strengthening measures, and applies the extracted strengthening measure to the structure (instrument). Decide on measures to strengthen rigidity.

例えば、S45で受け付けた「対策効果(希望効果)」が「Min」であれば、前記選択された強化対策の中から、対策効果が最も小さい強化対策が選択される(例えば、図3の破線460で囲む強化対策の中から破線461で囲む強化対策を抽出する)。また、例えば、S45で受け付けた「対策効果(希望効果)」が「Max」であれば、前記選択された強化対策の中から、対策効果が最も大きい強化対策が選択される。
そして、構造解析部30は、構造物(ここでは「インパネ」)の設計情報に、選択した強化対策を施し、S55の処理に進む。
For example, if the “measure effect (desired effect)” received in S45 is “Min”, the strengthen measure having the smallest measure effect is selected from the selected strengthen measures (for example, the broken line in FIG. 3). The reinforcement measures surrounded by the broken line 461 are extracted from the reinforcement measures surrounded by 460). For example, if the “measure effect (desired effect)” received in S45 is “Max”, the reinforcement measure having the largest measure effect is selected from the selected enhancement measures.
Then, the structure analysis unit 30 applies the selected strengthening measure to the design information of the structure (here, “instrument panel”), and proceeds to the process of S55.

S55では、構造解析部30は、S55で施した剛性強化対策が行われた部位(強化部位)に対して、所定の集中荷重(x2(N))を加えた有限要素法による構造解析(集中荷重による剛性CAE)を実施し、構造物(インパネ)の変位(Z2(mm))を求めて、剛性強化対策を検証し、出力装置3に、その検証結果を出力する。   In S55, the structural analysis unit 30 performs a structural analysis (concentration) by a finite element method in which a predetermined concentrated load (x2 (N)) is applied to the portion (strengthened portion) on which the rigidity strengthening measures performed in S55 are performed. Rigidity CAE by load) is performed, the displacement (Z2 (mm)) of the structure (instrument panel) is obtained, the rigidity strengthening measures are verified, and the verification result is output to the output device 3.

このように、本実施形態によれば、設計者が構造設計支援装置Aに対象となる構造物を指定するだけで(S10)、設計支援装置Aが自動的にS10〜S40の処理を行い、構造物の剛性性強化対策が必要な部位を提示する。   Thus, according to the present embodiment, the design support device A automatically performs the processing of S10 to S40 only by designating the target structure to the structural design support device A by the designer (S10). The part where the rigidity reinforcement measures of the structure are necessary is presented.

また、本実施形態によれば、S45において、設計者からの「剛性強化対策を施したい範囲(評価範囲)」および「剛性強化対策の対策効果」の入力を受け付けると、設計支援装置Aが自動的に、剛性強化対策データベース45の中から、剛性強化対策を選定し、構造物の設計情報にその剛性強化対策を施し、さらに剛性対策の検証(確認)を行う。
すなわち、本実施形態によれば、設計者が簡単な入力操作を行うだけで、設計支援装置Aが自動的に構造物の剛性強化対策を実行するため、構造物の構造設計の手間が軽減される。
Further, according to the present embodiment, in S45, the design support apparatus A automatically receives the input of the “range where the rigidity enhancement countermeasure is desired (evaluation range)” and “the countermeasure effect of the rigidity enhancement countermeasure” from the designer. Specifically, the rigidity enhancement countermeasure is selected from the rigidity enhancement countermeasure database 45, the rigidity enhancement countermeasure is applied to the design information of the structure, and the rigidity countermeasure is verified (confirmed).
In other words, according to the present embodiment, the design support device A automatically executes the rigidity strengthening measures for the structure by simply performing a simple input operation by the designer, so that the effort for structural design of the structure is reduced. The

また、本実施形態によれば、構造物の指定を受け付けるだけで、設計支援装置Aが自動的に、構造物の弱体部位を抽出している(S10〜S35)。
すなわち、本実施形態では、従来技術にように作業者自身が弱体部位を推定する必要がないため、弱体部位の見落としが防止され、精度の高い構造設計が実現される。
Moreover, according to this embodiment, the design support apparatus A automatically extracts the weak part of a structure only by receiving the designation of the structure (S10 to S35).
That is, in this embodiment, unlike the prior art, it is not necessary for the operator to estimate the weak body part, and thus oversight of the weak body part is prevented, and a highly accurate structural design is realized.

また、本実施形態によれば、設計支援装置Aは、設計者からの「剛性強化対策を施したい範囲(評価範囲)」および「剛性強化対策の対策効果」の入力を受け付けると、剛性強化対策データベース45の中から、入力された条件に対応する剛性強化対策を選定するように構成されている。
したがって、本実施形態によれば、設計者が、設計支援装置Aに「評価範囲」および「剛性強化対策の対策効果」を入力するだけで剛性強化対策が求められる。すなわち、本実施形態によれば、設計者自身が剛性強化対策を考える必要がなくなるため、設計者の作業負担が軽減される。
Further, according to the present embodiment, when the design support apparatus A receives input from the designer of “range to which rigidity enhancement measures are to be applied (evaluation range)” and “measure effect of rigidity enhancement measures”, The database 45 is configured to select a rigidity enhancement measure corresponding to the input condition from the database 45.
Therefore, according to the present embodiment, a countermeasure for strengthening rigidity is required only by a designer inputting “evaluation range” and “effect of countermeasures for rigidity strengthening” to the design support apparatus A. That is, according to the present embodiment, it is not necessary for the designer himself / herself to consider measures for strengthening the rigidity, so that the work load on the designer is reduced.

このように、本実施形態の設計支援装置Aを利用して構造物の構造設計を行うようにすれば、設計者にスキルや設計経験が少ない場合であっても、所定の剛性基準を満たすような構造物を設計することができる。   As described above, when the structural design of the structure is performed using the design support apparatus A of the present embodiment, even if the designer has little skill and design experience, the predetermined rigidity standard is satisfied. Simple structures can be designed.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなくその要旨の範囲内において、種々の変形が可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary.

例えば、上記実施形態の剛性強化対策データベース45では、「対策効果」として、強化対策を施した後に、その評価範囲に所定の集中荷重を加えた場合における構造物の変位が登録されているが、特にこれに限定されるものではない。剛性強化対策データベース45に登録される対策効果として、前記構造物の変位に加え、さらに、剛性強化対策のコストを登録しておくようにしてもよい。
このように構成することにより、図5のS45において、設計者からコストに関する条件(例えば、一番低いコスト)を受け付けるようにすれば、S50において、設計者が望むコストに関する条件を満たす強化対策が選定されるようになる。すなわち、設計者に大きな作業負担をかけることなく、コストを考慮した剛性強化対策が行えるようになる。
For example, in the rigidity strengthening countermeasure database 45 of the above-described embodiment, the displacement of the structure when a predetermined concentrated load is applied to the evaluation range after applying the strengthening countermeasure is registered as the “countermeasure effect”. The invention is not particularly limited to this. As a countermeasure effect registered in the rigidity strengthening countermeasure database 45, in addition to the displacement of the structure, the cost of the rigidity strengthening countermeasure may be registered.
With this configuration, if a condition regarding cost (for example, the lowest cost) is received from the designer in S45 of FIG. 5, a strengthening measure that satisfies the condition regarding the cost desired by the designer is obtained in S50. Will be selected. That is, it is possible to take a rigidity enhancement measure considering the cost without imposing a large work burden on the designer.

また、上記実施形態の設計支援装置Aは、1台の情報処理装置1が構造設計支援のための各種処理を行うようにしているが、特にこれに限定されるものではない。複数のコンピュータにより構成されたシステムにより、上述した各部(制御部10、データ取得部20、構造解析部30、出力部40)の機能を実現させるようにしてもよい。   In the design support apparatus A of the above-described embodiment, one information processing apparatus 1 performs various processes for structural design support. However, the present invention is not limited to this. You may make it implement | achieve the function of each part (The control part 10, the data acquisition part 20, the structure analysis part 30, and the output part 40) mentioned above with the system comprised by the some computer.

本発明の実施形態の設計支援装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the design support apparatus of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の情報処理装置のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the information processing apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の剛性強化対策データベースのデータ構成を模擬的に例示した図である。It is the figure which illustrated simulated the data structure of the rigidity reinforcement countermeasure database of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の剛性強化対策データベースを作成するための解析モデルを例示した図である。It is the figure which illustrated the analysis model for creating the rigidity reinforcement countermeasure database of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の設計支援装置が行う構造物の設計支援処理の手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure of the design support process of the structure which the design support apparatus of embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態の設計支援装置が表示する解析画像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the analysis image which the design assistance apparatus of embodiment of this invention displays. 本発明の実施形態の設計支援装置が表示する解析画像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the analysis image which the design assistance apparatus of embodiment of this invention displays.

符号の説明Explanation of symbols

A…設計支援装置
B…解析モデル
1…情報処理装置
2…入力装置
3…出力装置
4…CAD装置
10…制御部
20…データ取得部
30…構造解析部
40…出力部
45…剛性強化対策DB
50…CPU
51…主記憶装置
52…I/Oインタフェース
53…補助記憶装置
54…NWインタフェース
55…部品剛性の最適構造作製プログラム
A ... Design support device B ... Analysis model 1 ... Information processing device 2 ... Input device 3 ... Output device 4 ... CAD device 10 ... Control unit 20 ... Data acquisition unit 30 ... Structural analysis unit 40 ... Output unit 45 ... Stiffness enhancement countermeasure DB
50 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 ... Main memory 52 ... I / O interface 53 ... Auxiliary memory 54 ... NW interface 55 ... Optimal structure production program of component rigidity

Claims (3)

構造物の設計情報、物性値情報、拘束条件、および荷重条件を含む入力データを用いた有限要素法による構造解析を行い、該構造物の構造設計を支援する処理を情報処理装置に実行させる部品剛性の最適構造作製プログラムであって、
前記情報処理装置には、所定の評価範囲毎に、複数の剛性強化対策、および該剛性強化対策毎の対策効果が関連付けられた対策情報を格納したデータベースが記憶されていて、
前記部品剛性の最適構造作製プログラムは、
前記入力データを用いた前記構造物に対する有限要素法による構造解析を実施して、該構造物の弱体部位を選定するステップと、
前記入力データを用いて、前記選定した弱体部位に対して、有限要素法によるトポロジ最適化処理を行い、前記構造物の剛性強化が必要な剛性強化必要部位を求めるステップと、
前記求めた剛性強化必要部位を出力し、設計者に対して、剛性強化対策を行う対策範囲と、該剛性強化対策により得られる対策効果とを含む対策条件の入力を促すと共に、設計者からの前記対策条件の入力を受け付けるステップと、
前記データベースに格納された対策情報の中から、前記受け付けた対策条件に含まれる対策範囲と差異が小さい評価範囲に関連付けられ、且つ、前記受け付けた対策条件に含まれる対策効果を満たす剛性強化対策を選定するステップと、
前記入力データを用いて、前記設計情報に前記選定した剛性強化対策を施すと共に、該剛性強化対策を施した部分に集中荷重を加えた有限要素法による構造解析を行い、該剛性強化対策を検証するステップとを前記情報処理装置に実行させることを特徴とする部品剛性の最適構造作製プログラム。
A component that performs structural analysis by the finite element method using input data including design information, physical property value information, constraint conditions, and load conditions of a structure, and causes the information processing apparatus to execute processing that supports the structural design of the structure An optimum structure manufacturing program for rigidity,
The information processing apparatus stores a database storing countermeasure information associated with a plurality of rigidity enhancement measures and countermeasure effects for each rigidity enhancement measure for each predetermined evaluation range,
The optimum structure production program for the component rigidity is
Performing structural analysis by a finite element method on the structure using the input data, and selecting a weak body part of the structure;
Using the input data, with respect to the selected weak body part, performing a topology optimization process by a finite element method, obtaining a rigidity strengthening necessary part that requires rigidity strengthening of the structure;
The required part for rigidity enhancement is output, and the designer is prompted to input countermeasure conditions including a countermeasure range for the rigidity enhancement countermeasure and a countermeasure effect obtained by the rigidity enhancement countermeasure. Receiving an input of the countermeasure condition;
From the countermeasure information stored in the database, a rigidity strengthening countermeasure that is associated with an evaluation range having a small difference from the countermeasure range included in the received countermeasure condition and that satisfies the countermeasure effect included in the received countermeasure condition. A selection step;
Using the input data, apply the selected rigidity strengthening measures to the design information, and perform structural analysis by the finite element method in which concentrated load is applied to the portion subjected to the rigidity strengthening measures, and verify the rigidity strengthening measures And a step of causing the information processing apparatus to execute an optimal structure manufacturing program for component rigidity.
前記弱体部位を選定するステップは、
前記入力データを用いて、前記構造物に等分布荷重を加えた有限要素法による構造解析を行い、該構造物の変位を求め、当該変位のうち、その変位量が一番大きい領域を特定し、その特定した領域を弱体部位候補として推定する推定処理と、
前記推定した弱体部位候補に集中荷重を加えた有限要素法による構造解析を行い、前記構造物の変位を求め、該求めた変位が所定基準より大きければ、該弱体部位候補が弱体部位であると判定し、該求めた変位が所定基準より小さければ該弱体部位候補が弱体部位ではないと判定する判定処理とを有し、
さらに、前記弱体部位候補が弱体部位であると判定された場合、該判定した弱体部位の剛性を疑似的に上げた上で、再度、前記推定処理および前記判定処理を行い、次の弱体部位候補の推定および検証を行うことを特徴とする請求項1に記載の部品剛性の最適構造作製プログラム。
The step of selecting the weak body part includes
Using the input data, structural analysis is performed by a finite element method in which an equally distributed load is applied to the structure, the displacement of the structure is obtained, and the region having the largest displacement amount is specified among the displacements. , An estimation process for estimating the identified area as a weak body part candidate,
Perform structural analysis by a finite element method in which a concentrated load is applied to the estimated weak body part candidate, determine the displacement of the structure, and if the obtained displacement is greater than a predetermined reference, the weak body part candidate is a weak body part A determination process for determining that the weak body part candidate is not a weak body part if the determined displacement is smaller than a predetermined reference;
Furthermore, when it is determined that the weak body part candidate is a weak body part, the rigidity of the determined weak body part is artificially increased, and then the estimation process and the determination process are performed again, and the next weak body part candidate is determined. The optimal structure manufacturing program for component rigidity according to claim 1, wherein estimation and verification of the component rigidity are performed.
構造物の設計情報、物性値情報、拘束条件、および荷重条件を含む入力データを用いた有限要素法による構造解析を行い、構造物の構造設計を支援する情報処理装置であって、
設計者からの各種データの入力を受け付ける入力手段と、
所定の評価範囲毎に、複数の剛性強化対策、および該剛性強化対策毎の対策効果が関連付けられた対策情報が格納されたデータベースと、
前記入力データおよび前記データベースに格納された対策情報を用いて、前記構造物に対する剛性強化対策を選定すると共に、該選定した剛性強化対策を検証する解析手段とを備え、
前記解析手段は、
前記入力データを用いた前記構造物に対する有限要素法による構造解析を実施して、該構造物の弱体部位を選定し
前記入力データを用いて、前記選定した弱体部位に対して、有限要素法によるトポロジ最適化処理を行い、前記構造物の剛性強化が必要な剛性強化必要部位を求めて、
前記求めた剛性強化必要部位を出力し、設計者に対して、剛性強化対策を行う対策範囲と、該剛性強化対策により得られる対策効果とを含む対策条件の入力を促すと共に、設計者からの前記対策条件の入力を受け付け、
前記データベースに格納された対策情報の中から、前記受け付けた対策条件に含まれる対策範囲と差異が小さい評価範囲に関連付けられ、且つ、前記受け付けた対策条件に含まれる対策効果を満たす剛性強化対策を選定し、
前記入力データを用いて、前記設計情報に前記選定した剛性強化対策を施すと共に、該剛性強化対策を施した部分に集中荷重を加えた有限要素法による構造解析を行い、該剛性強化対策を検証することを特徴とする情報処理装置。
An information processing device that performs structural analysis by a finite element method using input data including structural design information, physical property value information, constraint conditions, and load conditions, and supports structural design of the structure,
Input means for receiving input of various data from the designer;
For each predetermined evaluation range, a database storing a plurality of rigidity enhancement measures and countermeasure information associated with countermeasure effects for each of the rigidity enhancement measures;
Using the input data and the countermeasure information stored in the database, selecting a rigidity strengthening measure for the structure, and comprising an analysis means for verifying the selected rigidity strengthening measure,
The analysis means includes
Perform structural analysis by the finite element method on the structure using the input data, and select a weak body part of the structure. Using the input data, the finite element method is applied to the selected weak body part. Topology optimization processing is performed, and the rigidity strengthening necessary part where the structure needs to be strengthened is obtained.
The required part for rigidity enhancement is output, and the designer is prompted to input countermeasure conditions including a countermeasure range for the rigidity enhancement countermeasure and a countermeasure effect obtained by the rigidity enhancement countermeasure. Receiving the input of the countermeasure condition,
From the countermeasure information stored in the database, a rigidity strengthening countermeasure that is associated with an evaluation range having a small difference from the countermeasure range included in the received countermeasure condition and that satisfies the countermeasure effect included in the received countermeasure condition. Select
Using the input data, apply the selected rigidity strengthening measures to the design information, and perform structural analysis by the finite element method in which concentrated load is applied to the portion subjected to the rigidity strengthening measures, and verify the rigidity strengthening measures An information processing apparatus characterized by:
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