JP2011186980A

JP2011186980A - 設計支援装置およびプログラム

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Publication number: JP2011186980A
Application number: JP2010054121A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Azuma; 洋和東; Ayumi Sugiyama; 鮎美杉山
Original assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Kanto Auto Works Ltd
Current assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: JP5059153B2

Abstract

【課題】構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブ配置の設計の工数を低減させる設計支援装置を提供する。
【解決手段】情報処理装置１に、構造物の設計情報、物性値情報、拘束条件、リブの成形条件の入力を受け付けるデータ取得部２０と、設計情報、物性値情報及び拘束条件を用いて、第１体積密度ａを制約条件としたトポロジー最適化処理を行い、構造物の中から強度必要部位を抽出する構造解析部３０とを設ける。設計情報には、他の構造物への取付けの位置を示すデータが含まれている。構造解析部３０は、設計情報を用いて強度必要部位を含むリブ配置範囲を選定すると共にリブ配置範囲の取付けを選定し、さらに、設計情報、物性値情報及び拘束条件を用いて、第２体積密度ｂ（ｂ＜ａ）を制約条件としたトポロジー最適化処理を行い、選定した取付けの密度を算出し、その密度及びリブの成形条件を用いてリブの配置を選定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、製品や部品等の構造物の構造設計を支援する設計支援装置及びプログラムに関し、例えば、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるためのリブ配置の設計を支援する設計支援装置及びプログラムに関する。

従来から、コンピュータに有限要素法による構造解析を実行させるプログラムや、当該プログラムを実装した設計支援装置（コンピュータ）が提案されており、構造物の設計において、前記プログラムや前記設計支援装置が広く利用されるようになっている。

例えば、特許文献１には、インストルメントパネル（以下、「インパネ」という）等の構造物に対する構造解析を行い、構造物の弱体部位を抽出したり、構造物における剛性強化が必要な部位を抽出して表示したりする設計支援装置（コンピュータ）が開示されている。
また、例えば、特許文献２には、均質化法によるトポロジー最適化手法により構造物の剛性を最大にする構造物形状を検出する形状解析処理を行う設計支援装置が開示されている。

そして、上記のような構造解析を実行する機能を備えた設計支援装置（コンピュータ）を利用して、構造物の強度必要部位（剛性及び耐熱性を向上させめるために強化が必要な部位）を求め、その求めた強度必要部位にリブを配置したり、板厚を追加したりすることが行われている。
以下、従来技術による前記設計支援装置（コンピュータ）を利用した構造物の剛性・耐熱性の向上を図るリブ配置の設計方法について説明する。なお、以下では、構造物がインパネである場合を例に説明している。

先ず、前記設計支援装置に、インパネ（構造物）の「設計情報」と、「物性値情報、拘束条件、荷重条件、体積密度等の解析条件」とを入力し、前設計情報及び前記解析条件を用いた有限要素法によるトポロジー最適化処理を実行させる。
そして、前記設計支援装置は、前記トポロジー最適化処理により、インパネの剛性・耐熱性の強度必要部位を算出し、ディスプレイ等の表示手段に、図８に示すような、インパネ２００の強度必要部位を示した解析結果１００を表示する。
図示する解析結果１００では、インパネ２００の各部位が、算出された密度の値毎に色分けされて示されており、所定以上の大きさの密度の部位が、剛性・耐熱性の向上のための強化が必要な部位（強度必要部位）であることを表している。なお、図中では、符号２０１で示す領域が、前記強度必要部位であることを表している。

次に、設計者は、前記解析結果１００を参考にして、強度必要部位２０１を含んでいるリブ配置が可能な範囲（リブ配置範囲２０２）を選定し、その選定したリブ配置範囲２０２に、成形可能となるリブピッチにしたがい、設計者が考えた本数のリブ６０を配置する。
例えば、図９に示すように、前記トポロジー最適化処理の解析結果に基づいて求めたリブ配置範囲２０２に、３本のリブ６０を配置する。

次に、設計者は、前記設計支援装置に入力された前記設計情報に、前記配置したリブ６０のデータ（リブ６０の本数、形状、設置位置等）追加し、前記設計支援装置に、有限要素法による剛性・耐熱性ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）を実行させ、インパネに加えたリブ６０による効果確認を行う。

また、設計者は、上記のリブ６０の配置及び数量が最適なものであるかどうかを判定するために、リブ配置範囲２０２に形成するリブ要件（リブ６０の本数と配置の組合せ）を複数通り推定し、前記リブ要件毎に、順番に、前記剛性・耐熱性ＣＡＥによる効果確認を行い、その中から最適なものを選定するようにしている。
例えば、設計者は、図１０に示すように、前記トポロジー最適化処理により求めたリブ配置範囲２０２に、５本のリブ６０を配置した上で、前記剛性・耐熱性ＣＡＥによる効果確認を行う。また、例えば、リブ配置範囲２０２に、２本のリブ６０を配置した上で（図示せず）、剛性・耐熱性ＣＡＥによる効果確認を行う。

上記のように、トポロジー最適化処理により求めた強度必要部位に、複数通りのリブ要件（リブ６０の本数と配置の組合せ）を設定し、リブ要件毎に、剛性・耐熱性ＣＡＥによる効果確認を行うことにより、構造物の剛性及び耐熱性の向上を図ることができる効果的なリブ配置を求めることができる。

特開２００９−２１７５４７号公報特開２００２−７４８７号公報

しかしながら、上述した従来技術によるリブ配置の設計方法は、以下に示す技術的課題を有している。
具体的には、前記リブ配置の設計方法は、設計者が複数通りのリブ要件（リブの本数及び配置）を推定し、リブ要件毎に面倒な剛性・耐熱性ＣＡＥによる検証を行わなければならず、工数が大きく、設計作業に長時間かかるという技術的課題を有している。すなわち、上述したリブ配置の設計方法は、強度必要部位に、効果的なリブを配置するために、設計者が経験測等に基づいて試行錯誤を繰り返していたため、設計に多大な時間が費やされていた。
特に、近年は、自動車等の工業製品において軽量化が要求される部品（樹脂部品等）が増加傾向にあり、設計現場等において、上記の技術的課題の解決が望まれていた。

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、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブ配置設計の工数を低減させる設計支援装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、コンピュータに、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブの配置を算出する処理を実行させるプログラムであって、リブ配置の設計の工数を低減させることができるプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明は、構造物の設計情報を用いて該構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブの配置を算出する設計支援装置に適用される。
そして、前記設計支援装置は、前記構造物の物性値情報、拘束条件、前記リブの成形条件の入力を受け付けるデータ取得部と、前記設計情報、前記物性値情報及び前記拘束条件を用いて、前記構造物の第１体積密度を制約条件としたトポロジー最適化処理を行い、該構造物の中から前記剛性及び耐熱性を向上させるために強化が必要な強度必要部位を抽出する構造解析部とを有し、前記設計情報には、他の構造物への取付けの位置を示すデータが含まれており、前記構造解析部は、前記設計情報を用いて、前記抽出した強度必要部位を含むリブ配置範囲を特定すると共に、該リブ配置範囲の中にある前記取付けを選定し、さらに、前記設計情報、前記物性値情報及び前記拘束条件を用いて、前記第１体積密度よりも小さい第２体積密度を制約条件としたトポロジー最適化処理を行い、前記選定した取付けの位置の密度を算出すると共に、前記密度及び前記リブの成形条件を用いて前記リブ配置範囲に形成するリブの配置を選定することを特徴としている。

このように本発明によれば、設計支援装置の構造解析部が、リブ配置範囲の中にある取付けを選定（抽出）した上でトポロジー最適化処理を行い、抽出した取付けの位置の密度を算出して、その密度を用いてリブの配置を選定している。
このように構成しているのは、本願発明者らが研究を重ねた結果、「取付け」の位置の近傍にリブを形成すると、構造物の剛性及び耐熱性が効果的に向上することを見出したことによる。
すなわち、本発明によれば、リブ配置範囲の中にある「取付け」及び「成形条件」によりリブの本数が定まると共に、「取付け」の位置の密度によりリブの配置が選定されるため、上述した従来技術のように、設計者が複数通りのリブ要件（リブの本数及び配置）を推定して検証する試行錯誤的な処理を繰り返す必要がなくなる。
したがって、本発明によれば、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブ配置の設計の工数を低減させることができる。

また、前記構造解析部は、前記抽出した取付けが複数ある場合、前記算出された各取付けの密度を用いて、前記複数の取付けを剛性及び耐熱性の向上に対する寄与度で順位付けし、前記寄与度の順位を用いて前記リブ配置範囲に形成するリブの配置を選定することが望ましい。
また、前記構造解析部は、前記複数の取付けのうち寄与度が最上位の取付けの位置に第１本目のリブを配置し、その後は、該配置したリブを基準にして該リブの次に寄与度が高い取付けの方向に向けて所定間隔を開けてリブを配置していくことが望ましい。

このように、本発明では、構造物の剛性及び耐熱性の向上に密接に関連する「取付け」を選定すると共に、その「取付け」の密度を求めて、さらに、その密度を用いて、複数の取付けを剛性及び耐熱性の向上に対する寄与度で順位付けし、その順位付けを利用してリブの配置を選定するようにしている。
上記のように構成したのは、本願発明者らが研究の結果、構造物の「取付け」の密度が「リブを形成した場合の寄与度（リブが形成されたときの剛性及び耐熱性の向上に寄与する度合）」に比例することを見出したことによる。
したがって、本発明によれば、構造物の剛性及び耐熱性を効果的に向上させることができるリブ配置を求めることができる。

また、上記課題を解決するためになされた本発明は、設計情報を利用して構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブの配置を算出する処理を実行させるプログラムに適用される。ここで、前記設計情報には、他の構造物への取付けの位置を示すデータが含まれている。
そして、前記プログラムは、前記構造物の物性値情報、拘束条件、前記リブの成形条件の入力を受け付けるステップと、前記設計情報、前記物性値情報及び前記拘束条件を用いて、前記構造物の第１体積密度を制約条件としたトポロジー最適化処理を行い、該構造物の中から前記剛性及び耐熱性を向上させるために強化が必要な強度必要部位を抽出するステップと、前記設計情報を用いて前記抽出した強度必要部位を含むリブ配置範囲を特定するステップと、前記設計情報を用いて前記リブ配置範囲の中にある前記取付けを選定するステップと、前記設計情報、前記物性値情報及び前記拘束条件を用いて、前記第１体積密度よりも小さい第２体積密度を制約条件にしたトポロジー最適化処理を行い、前記選定した取付けの位置の密度を算出すると共に、前記密度及び前記リブの成形条件を用いて前記リブ配置範囲に形成するリブの配置を選定するステップとを有することを特徴としている。

本発明によれば、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブ配置設計の工数を低減させる設計支援装置を提供することができる。
また、本発明によれば、コンピュータに、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブの配置を算出する処理を実行させるプログラムであって、リブ配置の設計の工数を低減させることができるプログラムを提供することができる。

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。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。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。本発明の実施形態の設計支援装置が出力するインパネの強度必要部位及びリブ配置範囲を示した模式図である。本発明の実施形態の設計支援装置が選定したインパネのリブ配置範囲の取付けを示した模式図である。本発明の実施形態の設計支援装置が算出したインパネのリブ配置範囲に選定された各取付けの密度を示した模式図である。本発明の実施形態の設計支援装置が行うリブの配置順序を説明するための模式図である。従来技術の設計支援装置が行うトポロジー最適化処理により得られた解析結果を示した模式図である。従来技術のトポロジー最適化処理により得られた強度必要部位にリブを配置した状態を示した模式図である。従来技術のトポロジー最適化処理により得られた強度必要部位にリブを配置した状態を示した模式図である。

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。

図示するように、本実施形態の設計支援装置Ｗは、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるために有効となるリブ配置の解析を行う情報処理装置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とを備えている。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。

ここで、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、体積密度等）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。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、詳細な説明を省略する。

また、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および出力部４０を備えている。

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各種の処理を行う。

また、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の入力を受け付ける。

構造解析部３０は、ＣＡＤ装置４から取得した構造物の「設計情報」および「解析条件」を用いて、後述する図３に示す各処理ステップを実行し、構造物の中から強度必要部位（剛性及び耐熱性を向上させめるために強化が必要な部位）を求め、強度必要部位が含まれるリブを配置する範囲を特定し、その範囲に取付けるリブの配置を選定する。
また、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を生成し、出力装置３に、その生成した画像情報（図４参照）を出力する。

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（RandomAccess 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（設計支援プログラム５５）が格納されている。

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に格納されている前記プログラムを主記憶装置５１にロードして実行することにより実現される。

続いて、本実施形態の設計支援装置Ｗが行う構造物の設計支援処理について図３〜図７に基づいて説明する。
ここで、図３は、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。
また、図４は、本発明の実施形態の設計支援装置が出力するインパネの強度必要部位及びリブ配置範囲を示した模式図である。また、図５は、本発明の実施形態の設計支援装置が選定したインパネのリブ配置範囲の取付けを示した模式図である。また、図６は、本発明の実施形態の設計支援装置が算出したインパネのリブ配置範囲に選定された各取付けの密度を示した模式図である。また、図７は、本発明の実施形態の設計支援装置が行うリブの配置順序を説明するための模式図である。
なお、以下の説明では、解析対象の構造物が自動車のインパネ（合成樹脂製のインパネ）である場合を例にする。また、以下の処理ステップの中で行われるトポロジー最適化処理は、周知のものと同様であるため詳細な説明を省略する。

先ず、情報処理装置１のデータ取得部２０が、解析対象のデータの読み込みを行う（Ｓ１）。
具体的には、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に格納されているインパネの設計情報（ＣＡＤ情報）を取得し、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、前記取得したインパネの設計情報を格納する。
また、データ取得部２０は、設計者が入力装置２を介して入力する「インパネの解析条件」及び「リブの成形条件（隣接するリブの間の間隔（所定間隔）等を含むデータ）」を受け付け（受信し）、前記メモリ（主記憶装置５１又は補助記憶装置５３）に、前記解析条件及び前記リブの成形条件を格納する。

ここで、前記設計情報には、構造物の「取付け（車体や他の部品への取付け部分）」を示すデータが含まれている。
また、前記解析条件には、Ｓ３及びＳ５のトポロジー最適化処理に用いられる体積密度（「第１体積密度ａ」、「第２体積密度ｂ（ｂ＜ａ）」）、物性値情報、拘束条件等のデータが含まれている。

次に、構造解析部３０は、前記メモリに格納されている「インパネの設計情報」および「インパネの解析条件（体積密度は、第１体積密度ａを用いる）」を用いて、第１体積密度ａを制約条件としたトポロジー最適化処理を行い、インパネ（構造物）の強度必要部位を抽出する（Ｓ２）。
すなわち、本ステップ（Ｓ２）におけるトポロジー最適化処理では、インパネの基準体積密度に対して第１体積密度ａでインパネを作った場合の材料配置を算出し、インパネのどの部位に強度を与えれば、剛性及び耐熱性を向上させることができるのかを求めている。
なお、本ステップで行われるトポロジー最適化処理によるインパネ（構造物）の強度必要部位の抽出処理は、上述した従来技術と同じである。

また、構造解析部３０は、「インパネの設計情報」および「前記強度必要部位」を用いて、前記強度必要部位が含まれるリブの取付け範囲（リブ配置範囲）を選定する（Ｓ３）。
上記のリブ配置範囲は、インパネに取付けられる他の部品（メータ等）との関係等で定まるものであり、構造解析部３０は、「インパネの設計情報」を参照して、インパネの中から、前記強度必要部位が含まれ且つリブを設けるところができるリブ配置範囲を選定する。
なお、本ステップ（Ｓ２）では、構造解析部３０が「インパネの設計情報」を用いて前記リブ配置範囲を選定しているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、構造解析部３０が、設計者が入力する「リブ配置範囲」を示すデータを受け付け（データ取得部２０を介して受け付け）、その受け付けたデータにしたがい「リブ配置範囲」を選定するように構成されていてもよい。

そして、構造解析部３０は、出力部４０に、Ｓ２及びＳ３により得られた解析結果（インパネの強度必要部位及びリブ配置範囲を示す情報）を送り、出力部４０に前記解析結果を表示させ、Ｓ４の処理に進む。
なお、出力部４０は、構造解析部３０からの解析結果を受け付けると、その解析結果を用いて、インパネの強度必要部位を示した解析結果を示す画像情報を生成し、例えば、図４に示す画像情報９０を出力装置３に表示する。

図４に示す画像情報９０では、インパネ２００の各領域が、算出された密度の値毎に色分けされ示されており（図中では省略している）、所定以上の密度の部位が、剛性・耐熱性の向上のための強化が必要な部位（強度必要部位）であることを表している。なお、図中では、符号２０１で示す領域が、剛性・耐熱性の強度必要部位であることを表している。また、符号２０６がリブ配置範囲を示している。

次に、Ｓ４では、構造解析部３０は、「インパネの設計情報」を用いて、前記リブ配置範囲の中の「取付け（車体や他の部品への取付け部分）」を選定（抽出）する。この「取付け」は、上述したように、「インパネの設計情報」に含まれており、Ｓ１で取得した「インパネの設計情報」から抽出できるようになっている。
なお、Ｓ４では、構造解析部３０が「インパネの設計情報」を用いて前記取付けを選定しているが、特にこれに限定されるものではない。
例えば、構造解析部３０が、出力部４０を介して、出力装置３に、リブ配置範囲２０６の中の「取付け」を示すデータを表示させて、設計者に、表示させた「取付け」からリブ配置設計に用いる「取付け」を選択させるようにしてもよい。この場合、構造解析部３０は、入力装置２を介して設計者が入力する「取付け」を指定するデータを受け付け、当該受け付けたデータにより「取付け」を選定する。

そして、Ｓ４の処理により、例えば、構造解析部３０は、「インパネの設計情報」を用いて、図５に示すように、インパネ２００のリブ配置範囲２０６の中において、４箇所の取付け（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を選定（抽出）する。
なお、以下では、Ｓ４において、４箇所の取付け（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が選定（抽出）された場合を例にして説明する。

このように、強度必要部位２０１が含まれるリブ配置範囲２０６の中から「取付け」を選定するようにしたのは以下の理由による。
すなわち、本願発明者らが、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるためのリブ配置の研究を重ねた結果、「取付け」が前記剛性及び耐熱性に密接に関連しており、当該「取付け」の近傍の位置にリブを形成することにより、構造物の剛性及び耐熱性が効果的に向上することを見出したためである。

次に、構造解析部３０は、前記メモリに格納されている「インパネの設計情報」及び「インパネの解析条件（第２体積密度ｂを用いる）」を用いて、第２体積密度ｂを制約条件としたトポロジー最適化処理を行う（すなわち、構造解析部３０は、Ｓ２と比べて、体積密度を小さくした制約条件でトポロジー最適化処理を行う）。
そして、構造解析部３０は、上記のトポロジー最適化処理により得られたインパネの密度分布と、Ｓ４で選定した「取付け」（４箇所の取付け（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の位置）とを用いて、各「取付け」の密度を抽出する（Ｓ５）。
なお、図６に示す例では、「取付けＡの密度が０．５」、「取付けＢの密度が０．８」、「取付けＣの密度が０．６」、「取付けＤの密度が０．７」であることを示している。

このように、本ステップ（Ｓ５）において、Ｓ２と解析条件を変えたトポロジー最適化処理を行い、各「取付け」の位置の密度を抽出しているのは以下の理由による。
すなわち、本願発明者らが、前記研究の結果、構造物に使う材料の量を減らしていくほど強度必要部位（前記密度が高い部位）が構造物の一般的な面領域ではなく「取付け」の位置に振られる傾向があり、且つ「取付け」の密度が「リブを形成した場合の寄与度（リブが形成されたときの剛性・耐熱性の向上に寄与する度合）」に比例することを見出したためである。

次に、構造解析部３０は、Ｓ５で求めた各「取付け」の密度を用いて、各「取付け」の寄与度（リブが形成されたときの剛性及び耐熱性の向上に寄与する度合）に関する順位付けを行う（Ｓ６）。
具体的には、構造解析部３０は、「取付け」の位置の密度の大きさに応じて、各「取付け」の寄与度の順位付けを行う。例えば、図６に示した各「取付け」の密度においては、「取付けＢ＞取付けＤ＞取付けＣ＞取付けＡ」という順位付けがなされる。

次に、構造解析部３０は、Ｓ６で行った寄与度の順位及び前記リブの成形条件を用いて、Ｓ３で選定したリブ配置範囲に対して、リブを配置していく（Ｓ７）。

具体的には、本ステップ（Ｓ７）では、構造解析部３０は、リブ配置範囲の中において、寄与度が一番高い「取付け」の位置に１本目のリブを配置し、２本目以降については、次に寄与する「取付け」に向けてリブを配置していく。
例えば、上述したように、「取付けＢ＞取付けＤ＞取付けＣ＞取付けＡ」と順位付がなされている場合には、リブ配置範囲２０６の中において、以下の順番にリブが配置されていく。

すなわち、構造解析部３０は、図７に示すように、リブ配置範囲２０６において、寄与度の順位が１位となった「取付けＢ」の位置に、１本目のリブ６１を配置する。
次に、構造解析部３０は、リブ配置範囲２０６に配置した１本目のリブ６１を基準に、次に寄与度の高い「取付けＤ」の方向に向けて所定間隔を開けて、２本目のリブ６２を配置する。なお、前記所定間隔は、Ｓ１で読み込んだ「リブの成形条件」に定められている。
次に、構造解析部３０は、リブ配置範囲２０６に配置した２本目のリブ６２を基準に、次に寄与度の高い「取付けＣ」の方向に向けて、所定間隔を開けて、３本目のリブ６３を配置する。

最後に、構造解析部３０は、４本目のリブ６４を配置するが、図示する例では、３本目のリブ６３を基準に「取付けＡ」の方向に向けて所定間隔を開けた位置にリブ６２が配置され、さらに、リブ６２から所定間隔を開けた位置にリブ６１が配置されている。
そのため、構造解析部３０は、リブ配置範囲２０６において、リブ６１から「取付けＡ」の方向に向けて所定間隔を開けた位置に、４本目のリブ６４を配置する。

このように、本実施形態によれば、設計支援装置Ｗの構造解析部３０が、剛性及び耐熱性の向上のために必要なリブ配置を行うため、上述した従来技術のように、設計者が複数通りのリブ要件（リブの本数及び配置）を設定し、そのリブ要件毎に剛性・耐熱性ＣＡＥによる検証を行う必要がない。すなわち、本実施形態によれば、上述した従来技術のように、面倒な剛性・耐熱性ＣＡＥを複数回繰り返して行う必要がない。
そのため、本実施形態の設計支援装置Ｗによれば、設計工数を削減できると共に、設計時間を短縮することができる。

また、本実施形態によれば、設計支援装置Ｗの構造解析部３０が、剛性及び耐熱性の向上のために必要なリブ配置を行うため、設計者の習熟度に関係なく、効果的なリブ配置を選定することができる。
なお、本発明は、上述した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更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、構造物として自動車のインパネを例にしたがあくまでもこれは一例に過ぎない。樹脂製の製品や部品の設計であれば、どのようなものにも適用することができる。

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ取付け
Ｗ設計支援装置
１情報処理装置
１０制御部（情報処理装置）
２０データ取得部（情報処理装置）
３０構造解析部（情報処理装置）
４０出力部（情報処理装置）
２入力装置
３出力装置
４ＣＡＤ装置
５０ＣＰＵ
５１主記憶装置
５２Ｉ／Ｏインタフェース
５３補助記憶装置
５４ＮＷインタフェース
５５設計支援プログラム
６１、６２、６３、６４リブ
２００インストルメントパネル
２０１強度必要部位（インストルメントパネル）
２０６リブ配置範囲（インストルメントパネル）

Claims

構造物の設計情報を用いて該構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブの配置を算出する設計支援装置であって、
前記構造物の物性値情報、拘束条件、前記リブの成形条件の入力を受け付けるデータ取得部と、
前記設計情報、前記物性値情報及び前記拘束条件を用いて、前記構造物の第１体積密度を制約条件としたトポロジー最適化処理を行い、該構造物の中から前記剛性及び耐熱性を向上させるために強化が必要な強度必要部位を抽出する構造解析部とを有し、
前記設計情報には、他の構造物への取付けの位置を示すデータが含まれており、
前記構造解析部は、
前記設計情報を用いて、前記抽出した強度必要部位を含むリブ配置範囲を特定すると共に該リブ配置範囲の中にある前記取付けを選定し、
さらに、前記設計情報、前記物性値情報及び前記拘束条件を用いて、前記第１体積密度よりも小さい第２体積密度を制約条件としたトポロジー最適化処理を行い、前記選定した取付けの位置の密度を算出すると共に、前記密度及び前記リブの成形条件を用いて前記リブ配置範囲に形成するリブの配置を選定することを特徴とする設計支援装置。
前記構造解析部は、前記抽出した取付けが複数ある場合、前記算出された各取付けの密度を用いて、前記複数の取付けを剛性及び耐熱性の向上に対する寄与度で順位付けし、前記寄与度の順位を用いて前記リブ配置範囲に形成するリブの配置を選定することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
前記構造解析部は、前記複数の取付けのうち寄与度が最上位の取付けの位置に第１本目のリブを配置し、その後は、該配置したリブを基準にして該リブの次に寄与度が高い取付けの方向に向けて所定間隔を開けてリブを配置していくことを特徴とする請求項２に記載の設計支援装置。
コンピュータに、設計情報を利用して構造物の剛性及び耐熱性を向上させるリブの配置を算出する処理を実行させるプログラムであって、
前記設計情報には、他の構造物への取付けの位置を示すデータが含まれており、
前記構造物の物性値情報、拘束条件、前記リブの成形条件の入力を受け付けるステップと、
前記設計情報、前記物性値情報及び前記拘束条件を用いて、前記構造物の第１体積密度を制約条件としたトポロジー最適化処理を行い、該構造物の中から前記剛性及び耐熱性を向上させるために強化が必要な強度必要部位を抽出するステップと、
前記設計情報を用いて前記抽出した強度必要部位を含むリブ配置範囲を特定するステップと、
前記設計情報を用いて前記リブ配置範囲の中にある前記取付けを選定するステップと、
前記設計情報、前記物性値情報及び前記拘束条件を用いて、前記第１体積密度よりも小さい第２体積密度を制約条件にしたトポロジー最適化処理を行い、前記選定した取付けの位置の密度を算出すると共に、前記密度及び前記リブの成形条件を用いて前記リブ配置範囲に形成するリブの配置を選定するステップとを有することを特徴とするプログラム。