JP2013246830A - 有限要素解析モデルを用いた熱影響部を有する構造体の数値的シミュレーション - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＥＡモデルを用いてＨＡＺを有する構造体の数値的シミュレーションを行う方法およびシステムを提供する。
【解決手段】コンピュータシステムにおいて、少なくとも一つのＨＡＺを取り囲む被溶接部を表す少なくとも一つのグループの有限要素を有するＦＥＡモデルが定義され、入力される。グループの有限要素のそれぞれは、ＦＥＡによって少なくとも一つの積分点を有するよう構成される。グループの有限要素は、ＨＡＺの内側および外側の被溶接部の構造的挙動を表す一組のＨＡＺ材料特性と関連づけられる。ＨＡＺ材料特性が定義された後、追加入力を必要としない自動手順により、各積分点と熱源位置（例えばスポット溶接部の重心）との間の最短伝熱距離を用いて関連づけられた組のＨＡＺ材料特性を補間することによって、対応する数値的材料特性が決定され、各積分点に割り当てられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンピュータ支援エンジニアリング解析に関し、特に、熱源（例えば溶接）近傍に位置する熱影響部を有する構造体の数値的シミュレーションを行う方法およびシステムに関する。

コンピュータ支援工学（ＣＡＥ）が、多くのタスクにおいてエンジニアを支援するために用いられている。例えば、構造体あるいは工業製品設計の手順において、ＣＡＥ解析、特に有限要素解析法（ＦＥＡ）が、種々のシミュレーション荷重条件（例えば、静的あるいは動的な荷重条件）下での構造的挙動（例えば応力、変位など）を予測するために、よく用いられている。

ＦＥＡは、三次元の非線形的構造設計および解析など複雑な製品あるいはシステム（例えば車、飛行機、家庭用製品など）に関連する工学問題を数値的にシミュレートする（つまり、コンピュータシステムにおいてモデル化して解く）ために、産業において広く用いられている演算方法である。ＦＥＡの名前は、想定されている対象の幾何学的配置（ジオメトリ）を特定する方法に由来する。幾何学的配置は、要素（エレメント）とノーダルポイント（ノード点）とによって定義される。多くのタイプの要素があり、体積あるいは連続体に対応するソリッド要素、面に対応するシェル要素あるいは板状（プレート）要素と、一次元の構造物に対応する梁状（ビーム）要素あるいはトラス要素がある。それぞれの要素の幾何学的配置はノーダルポイントによって定義され、例えばブリック要素すなわち六面体要素は八つのコーナーノードを備える。

ＦＥＡは、自動車耐衝撃性を評価するために用いられている。衝突イベント（例えば自動車衝突）のＦＥＡを用いた数値的シミュレーションは、コンピュータ技術の進歩とともに大きく改善されている。近年、熱源（例えばスポット溶接、突き合わせ溶接シーム）近傍の熱影響部（ＨＡＺ）内の構造的挙動を数値的にシミュレートすることが注目されている。

熱影響部は、高熱（例えば溶接）によって特性が変化する材料の領域である。例えば、金属不活性ガス（ミグ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ））溶接を使用すると、ＨＡＺにおける材料強度低下が起きる。この結果、特に衝突荷重下において構造的破損となる可能性がある脆弱なラインが、熱源近傍において形成されることになる。ＨＡＺ内の材料特性（例えば応力−歪み特性）は、そのベース材料と比べて変化する。一般に、ＨＡＺ内の材料特性は、熱源位置（つまりスポット溶接部の中心）から測定される距離に応じて変化する。

図１Ａは、溶接点１０２と周辺のＨＡＺ１０４との断面を示す。熱に影響されないベース材料１０６はＨＡＺの外側に位置する。二つの構造部（つまり、複数のスポット溶接部１１６によって一体的に接続される二つのプレート１１２および１１４）を図１Ｂに示す。ＨＡＺは、スポット溶接部１１６のそれぞれの周囲に位置する。

図１Ｃは、突き合わせ溶接１２１（黒で示す）によって二つのプレート１２２および１２４が一体的に連結されたテーラード・ブランク（ｔａｉｌｏｒ ｗｅｌｄｅｄ ｂｌａｎｋ（ＴＷＢ））板状金属（シートメタル）１２０の平面図である。プレート１２２および１２４は、異なる幾何学的形状を有するだけでなく、厚さが異なっていてもよい。金属スタンピングプロセスを用いて、ＴＷＢ１２０から構造パーツを形成することもできる。ＨＡＺは突き合わせ溶接１２１のどちらの側にも位置する。

このような効果をモデル化するための従来技術アプローチでは、図２に示す例示的なＦＥＡモデルにおいて、溶接点２１０を囲む複数層の有限要素２１２ａ〜２１２ｃを生成していた。それぞれの層には、熱源からの距離に応じて異なる材料特性が割り当てられる。一つの有限要素内では、各積分点（インテグレーション・ポイント）には同じ材料特性を割り当てられる、つまり、構造定数はスポット溶接部の中心からの距離に応じて変わらない。溶接点２１０を、ビーム要素、単一のソリッド要素、一群のソリッド要素、剛体要素、または加重平均拘束要素によって表すことができる。溶接点を備えるノード点は、接合された接触境界を自動的に用いて溶接点に拘束される。これらの従来のアプローチの問題のうちの一つは、冗長な入力要求である。ユーザは、熱源からの異なる距離に対応する多数の材料特性を定義しなければならず、したがって、モデル構成（例えば熱源近傍の要素の大きさ）を変更することは困難である。また、車両が何千ものスポット溶接点を含んでいるので、ＦＥＡモデルを生成するタスクは多くの労力を要する。結果的に、構成をどのように変更しようとも、さらなる材料特性を定義し、ＨＡＺにおける変更された要素に対して異なる材料特性を割り当てる必要がある。

したがって、ＦＥＡモデルを用いてＨＡＺを含んでいる構造体を効率的に数値的にシミュレーションする方法が望まれよう。

ＦＥＡモデルを用いて少なくとも一つの熱影響部を有する構造体の数値的シミュレーションを行う方法およびシステムを提供する。本発明の一の例示的な実施形態では、ＦＥＡアプリケーションモジュールがインストールされたコンピュータシステムにおいて、少なくとも一つのＨＡＺを取り囲む被溶接部を表す少なくとも一つのグループの有限要素を有するＦＥＡモデルが定義され、入力される。そのグループの有限要素のそれぞれは、ＦＥＡに基づいて少なくとも一つの積分点を有するよう構成される。そのグループの有限要素は、ＨＡＺの内側および外側の被溶接部の構造的挙動を表す一組のＨＡＺ材料特性と関連づけられる。その後、各積分点と熱源位置（例えばスポット溶接点の重心）との間の最短伝熱距離を用いて関連づけられた組のＨＡＺ材料特性を補間することによって、対応する数値的材料特性が決定され、各積分点に割り当てられる。その後、各積分点において決定された対応する数値的材料特性により、ＦＥＡモデルを用いて、構造体の数値的シミュレーションが行われる。本発明の他の面では、ＨＡＺ構成モデルを参照するＦＥＡモデルにおけるパーツが自動的に導入でき、他の入力は必要ではない。本発明では、産業界において現在用いられている複雑なメッシュ法（例えば図２におけるＦＥＡメッシュ）を必要としない。

本発明の目的、特徴および利点は、添付した図面を参照し、以下の本発明の実施の形態の詳細な説明を考察することによって明らかとなろう。

本発明のこれらおよび他の特徴、面および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲および添付した図面を考慮してより理解されよう。図面は次の通りである。

例示的な溶接点と、熱影響部を含むその近傍の断面を示す図である。 スポット溶接点によって一体的に接続された二つの例示的な構造パーツを示す概略図である。 例示的なテーラード・ブランク板状金属の平面図を示す。 溶接点近傍の例示的な有限要素解析モデルの一部の平面図である。 本発明の実施形態にかかる、有限要素解析（ＦＥＡ）モデルを用いて、熱影響部（ＨＡＺ）を含んでいる構造体の数値的シミュレーションを行う例示的なプロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態にかかる、ＨＡＺの内側および外側の被溶接構造パーツを表すよう用いることができる種々の例示的な有限要素を示す。 本発明の実施形態にかかる、ＨＡＺの内側および外側の被溶接構造パーツを表すよう用いることができる種々の例示的な有限要素を示す。 本発明の実施形態にかかる、ＨＡＺの内側および外側の被溶接構造パーツを表すよう用いることができる種々の例示的な有限要素を示す。 本発明の実施形態にかかる、ＨＡＺの内側および外側の被溶接構造パーツを表すよう用いることができる種々の例示的な有限要素を示す。 本発明の実施形態にかかる、例示的なＦＥＡモデルを示す図である。 本発明の実施形態にかかる、ＨＡＺの内側および外側のパーツの構造挙動を表している一つのグループの有限要素と関連づけることができる例示的なＨＡＺ材料特性を示すＸ−Ｙグラフである。 本発明の実施形態にかかる、応力と熱源位置（つまり溶接点）からの距離との例示的な関係を示すＸ−Ｙグラフである。 本発明の一の実施形態にかかる、積分点を有する例示的な有限要素とスポット溶接点との空間的関係を示す概略図である。 本発明の一の実施形態にかかる、積分点を有する例示的な有限要素とスポット溶接点との空間的関係を示す概略図である。 本発明の一の実施形態にかかる、積分点を有する例示的な有限要素とスポット溶接点との空間的関係を示す概略図である。 本発明のある実施形態を実現可能であるコンピュータシステムの主要な部品を示す機能図である。

まず図３を参照して、本発明の実施形態にかかる、有限要素解析（ＦＥＡ）モデルを用いて、熱影響部（ＨＡＺ）を含んでいる構造体（例えば自動車、飛行機またはそれらの部品）の数値的シミュレーションを行う例示的なプロセス３００を示すフローチャートを示す。プロセス３００は、好ましくはソフトウェアで実行される。

プロセス３００は、ステップ３０２において、ＦＥＡアプリケーションモジュールがインストールされたコンピュータシステム（例えば図８のコンピュータ８００）において、有限要素解析法（ＦＥＡ）モデルを定義し受け取ることによって、スタートする。ＦＥＡモデルは、構造体を表し、少なくとも一つの熱影響部（ＨＡＺ）を取り囲んでいる被溶接構造パーツを表すよう構成された少なくとも一つのグループの有限要素を有する。

図４Ａ〜図４Ｄは、ＦＥＡモデルにおいて被溶接構造パーツを表すよう用いることができる種々の例示的な有限要素を示している。二次元四辺形メンブレン（膜）要素４０２および三次元ソリッド要素４０４を、図４Ａおよび図４Ｂにそれぞれ示す。これらの要素４０２〜４０４のそれぞれは、要素の重心に位置する一つの積分点を有する。また、図４Ｃは、中心にありその厚み４１３にわたってオフセットした二つの積分点（三角で示す）を有する四辺形シェル要素４１２を示す。四つの平面内積分点（三角で示す）を有するメンブレン要素４１４を、図４Ｄに示す。ＦＥＡに基づいて、構造体の数値的にシミュレートされた構造的挙動が、各積分点において計算される。材料特性がＨＡＺ内では大きく変化するので、各積分点における数値的材料特性は現実的な構造的挙動を予測するよう適切に決定される必要がある。

なお、一体的な８ノードの六面体要素が八つの積分点を有することもできる（図示せず）。図５は、被溶接構造パーツ５０２（つまり上部の第一プレート）と下部の第二プレート５０４とを表す一つのグループのシェル有限要素を有する例示的なＦＥＡモデルを示す図である。第一プレートおよび第二プレートは、ＨＡＺによって囲まれているスポット溶接点５０３によって連結される。ＨＡＺにおけるこれらの要素に特有の材料特性を明示的に割り当てる代わりに、本発明では、ユーザは、所定の構成モデル内で、ＨＡＺ内の変化を含んでいるベース材料に対する一組のＨＡＺ材料特性を指定することができる。本発明の一の実施形態では、ＨＡＺ材料特性が定義された後、追加入力を必要としない自動手順により、スポット溶接点の中心からの最短伝熱距離を用いて補間され、積分点の材料特性が積分点（三角で示す）に割り当てられる。一つのシェル有限要素に対して単一の材特性ではなく、積分点近傍の最も近いスポット溶接点からのこの距離の関数として要素内において各積分点に応じて、材料特性が変化する。自動手順は周知の技術（例えば三次元テーブルルックアップ）により実行できる。

ステップ３０４を再び参照して、一組のＨＡＺ材料特性が、一つのグループの被溶接構造パーツを表す有限要素に関連づけられる。例えば、パーツの構造的挙動を、図６Ａに示す「降伏応力」対「有効塑性歪」特性によって表すことができる。二組の曲線を示している。第一組の曲線６１１ａおよび６１１ｂは、「歪速度１」でのＨＡＺの外側および内側におけるＨＡＺ材料特性をそれぞれ表す。同じく、第二組の曲線６１２ａおよび６１２ｂは、「歪速度２」でのＨＡＺの外側および内側における数値的特性を表す。例示を簡単かつ明瞭にするために、それぞれの歪速度で２本の曲線のみを示している。実際には、構造的挙動はＨＡＺ内において大きく変化するので、さらに多くの曲線が必要となることが多い。「降伏応力」対「溶接点からの距離」特性の一組の曲線を、図６Ｂに示す。水平軸は、熱源位置からの距離を昇順で示す。つまり、「ｄ₁」は溶接点により近く、したがって、「ｄ₂」より小さい。また、特性は非線形である。最も脆弱な位置は、溶接点に最も近いところではなく、ＨＡＺの中央部に位置している。

ステップ３０６において、一組のＨＡＺ材料特性が一つのグループの有限要素と関連づけられた後、各積分点と最も近い熱源位置との間の伝熱距離を用いて、関連づけられた組のＨＡＺ材料特性を補間することにより、対応する材料特性が各積分点において決定され割り当てられる。図７Ａおよび図７Ｂは、例示的な有限要素の積分点７１０ａ〜７１０ｂと種々のスポット溶接点７０２ａ〜７０２ｃとの関係を示す図である。図７Ａに示すように、第一積分点７１０ａにおける伝熱距離は、第一積分点７１０ａとスポット溶接点７０２ａとの間となる。第二積分点７１０ｂについては、距離７２０ｂが、別のスポット溶接点７０２ｂと第二積分点７１０ｂとの間となる。補間は、多くの既知の方法（例えば直線補間、指数関数補間など）によって行うことができる。このことは、異なる構造的挙動を表すために二つ以上の材料特性を一つの有限要素に割り当てることができることを意味する。図７Ｃは、伝熱距離７４０が、スポット溶接点の中心７３２から積分点７３４へと、スポット溶接点と接続されており湾曲している面に沿って測定されることを示している。

各積分点と熱源位置の一つとの間の伝熱距離は、有限要素の曲がりに応じても規定され、例えば、ある二次元四辺形シェル要素の４つのノードが同一平面上になくてもよい。

その後、ステップ３０８において、構造挙動を表すよう、それぞれの積分点において決定された対応する材料特性により、ＦＥＡモデルを用いて、構造体の数値的シミュレーションが行われる。

一の面において、本発明は、ここに説明した機能を実行可能な一つ以上のコンピュータシステムに対してなされたものである。コンピュータシステム８００の一例を、図８に示す。コンピュータシステム８００は、プロセッサ８０４など一つ以上のプロセッサを有する。プロセッサ８０４は、コンピュータシステム内部通信バス８０２に接続されている。種々のソフトウェアの実施形態を、この例示的なコンピュータシステムの点から説明する。この説明を読むと、いかにして、他のコンピュータシステムおよび／またはコンピュータアーキテクチャーを用いて、本発明を実行するかが、関連する技術分野に習熟している者には明らかになるであろう。

コンピュータシステム８００は、また、メインメモリ８０８好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有しており、そして二次メモリ８１０を有することもできる。二次メモリ８１０は、例えば、一つ以上のハードディスクドライブ８１２、および／またはフレキシブルディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブなどを表わす一つ以上のリムーバブルストレージドライブ８１４を有することができる。リムーバブルストレージドライブ８１４は、よく知られている方法で、リムーバブルストレージユニット７１８を読み取りおよび／またはリムーバブルストレージユニット８１８に書き込む。リムーバブルストレージユニット８１８は、リムーバブルストレージドライブ８１４によって読み取り・書き込みされるフレキシブルディスク、磁気テープ、光ディスクなどを表わす。以下にわかるように、リムーバブルストレージユニット８１８は、コンピュータソフトウェアおよび／またはデータを内部に記憶しているコンピュータ可読媒体を有している。

代替的な実施形態において、二次メモリ８１０は、コンピュータプログラムあるいは他の命令をコンピュータシステム８００にロードすることを可能にする他の同様な手段を有することもできる。そのような手段は、例えば、リムーバブルストレージユニット８２２とインタフェース８２０とを有することができる。そのようなものの例には、プログラムカートリッジおよびカートリッジのインタフェース（ビデオゲーム機に見られるようなものなど）と、リムーバブルメモリチップ（消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュメモリ、あるいはＰＲＯＭなど）および関連するソケットと、ソフトウェアおよびデータをリムーバブルストレージユニット８２２からコンピュータシステム８００に転送することを可能にする他のリムーバブルストレージユニット８２２およびインタフェース８２０と、が含まれうる。一般に、コンピュータシステム８００は、プロセススケジューリング、メモリ管理、ネットワーキングおよびＩ／Ｏサービスなどのタスクを行なうオペレーティングシステム（ＯＳ）ソフトウェアによって、制御され連係される。

通信用インタフェース８２４も、また、バス８０２に接続することができる。通信用インタフェース８２４は、ソフトウェアおよびデータをコンピュータシステム８００と外部装置との間で転送することを可能にする。通信用インタフェース８２４の例には、モデム、ネットワークインターフェイス（イーサネット（登録商標）・カードなど）、コミュニケーションポート、ＰＣＭＣＩＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）スロットおよびカードなど、が含まれうる。

コンピュータ８００は、専用のセットの規則（つまりプロトコル）に基づいて、データネットワーク上の他の演算装置と通信する。一般的なプロトコルのうちの一つは、インターネットにおいて一般に用いられているＴＣＰ／ＩＰ（伝送コントロール・プロトコル／インターネット・プロトコル）である。一般に、通信インタフェース８２４は、データファイルをデータネットワーク上で伝達される小さいパケットへのアセンブリングを管理し、あるいは受信したパケット元のデータファイルへと再アセンブルする。さらに、通信インタフェース８２４は、正しい宛先に届くようそれぞれのパケットのアドレス部分に対処し、あるいはコンピュータ８００が宛先となっているパケットを他に向かわせることなく受信する。

この書類において、「コンピュータが記録可能な記憶媒体」、「コンピュータが記録可能な媒体」および「コンピュータ可読媒体」という用語は、リムーバブルストレージドライブ８１４および／またはハードディスクドライブ８１２に組み込まれたハードディスクなどの媒体を概ね意味して用いられている。これらのコンピュータプログラム製品は、コンピュータシステム８００にソフトウェアを提供する手段である。本発明は、このようなコンピュータプログラム製品に対してなされたものである。

コンピュータシステム８００は、また、コンピュータシステム８００をアクセスモニタ、キーボード、マウス、プリンタ、スキャナ、プロッタなどに提供する入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース８３０を有することができる。

コンピュータプログラム（コンピュータ制御ロジックともいう）は、メインメモリ８０８および／または二次メモリ８１０にアプリケーションモジュール８０６として記憶される。コンピュータプログラムを、通信用インタフェース８２４を介して受け取ることもできる。このようなコンピュータプログラムが実行された時、コンピュータプログラムによって、コンピュータシステム８００がここに説明した本発明の特徴を実行することが可能になる。詳細には、コンピュータプログラムが実行された時、コンピュータプログラムによって、プロセッサ８０４が本発明の特徴を実行することが可能になる。したがって、このようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステム８００のコントローラを表わしている。

ソフトウェアを用いて発明が実行される実施形態において、ソフトウェアをコンピュータプログラム製品に記憶でき、リムーバブルストレージドライブ８１４、ハードドライブ８１２あるいは通信用インタフェース８２４を用いてコンピュータシステム８００へとロードすることができる。アプリケーションモジュール８０６は、プロセッサ８０４によって実行された時、アプリケーションモジュールによって、プロセッサ８０４がここに説明した本発明の機能を実行する。

所望のタスク（例えば各積分点の対応する材料特性の決定）を達成するために、Ｉ／Ｏインタフェース８３０を介したユーザ入力によってあるいはよることなしに、一つ以上のプロセッサ８０４によって実行することができる一つ以上のアプリケーションモジュール８０６（例えば有限要素解析法アプリケーションモジュール）を、メインメモリ８０８に、ロードすることもできる。動作においては、少なくとも一つのプロセッサ８０４がアプリケーションモジュール８０６のうちの一つが実行されると、結果が演算されて二次メモリ８１０（つまりハードディスクドライブ８１２）に記憶される。時間進行工学シミュレーションの状況（例えば有限要素の応力および破損など）が、テキストあるいはグラフィックの態様で、Ｉ／Ｏインタフェース８３０を介してユーザに報告される。

本発明を具体的な実施形態を参照しながら説明したが、これらの実施形態は単なる例示であって、本発明を限定するものではない。開示した例示的な実施形態に対する種々の変更あるいは変形を、当業者は思いつくであろう。例えば、数値的材料特性を、ＸＹグラフにおける２つの組の「降伏応力」対「有効塑性歪」曲線として例示し説明したが、数値的材料特性を表す他の同等な手段を用いて、例えばＸＹグラフにおける曲線を反映している対応する数を記憶する三次元ルックアップテーブルを用いて、同じことを達成することもできる。さらに、四辺形有限要素を本発明の実施形態を表すために例示し説明したが、他のタイプの有限要素を例えば三角形要素を用いて同じことを達成することもできる。また、一つのメンブレン要素当たり四つの積分点を例示し説明したが、他の数の積分点を、例えばシェル要素の厚みにわたる二つの積分点を用いることもできる。さらにまた、溶接を熱源として例示し説明したが、他のタイプの製造工程が、例えば板状金属をトリムするすなわち切断する工程が、同様の材料損傷または劣化を与える場合も本発明に含まれる。つまり、発明の範囲は、ここで開示した具体的で例示的な実施形態に限定されず、当業者が容易に想到するあらゆる変更が、本願の精神および認識範囲そして添付の特許請求の範囲の権利範囲に含まれる。

１０２ 溶接点
１０４ ＨＡＺ
１０６ 熱に影響されないベース材料
１１２ プレート
１１４ プレート
１１６ スポット溶接部
１２０ テーラード・ブランク・シートメタル
１２１ 突き合わせ溶接
１２２ プレート
１２４ プレート
２１０ 溶接点
２１２ａ〜２１２ｃ 有限要素
４０２ メンブレン要素
４０４ ソリッド要素
４１２ シェル要素
４１３ 厚み
４１４ メンブレン要素
５０２ 第一プレート
５０４ 第二プレート
５０３ スポット溶接点
７１０ａ〜７１０ｂ 積分点
７０２ａ〜７０２ｃ スポット溶接点
７３２ スポット溶接点の中心
７３４ 積分点
７４０ 伝熱距離
８１８ リムーバブルストレージユニット
８２２ リムーバブルストレージユニット
８１０ ２次メモリ
８１２ ハードディスクドライブ
８１４ リムーバブルストレージドライブ
８２０ インタフェース
８０８ メインメモリ（ＲＡＭ）
８０６ モジュール
８０４ プロセッサ
８０２ バス
８２４ 通信インタフェース
８３０ Ｉ／Ｏインタフェース

Claims (15)

1. 有限要素解析（ＦＥＡ）モデルを用いて熱影響部（ＨＡＺ）を含んでいる構造体の数値的シミュレーションを行う方法であって、
   ＦＥＡアプリケーションモジュールがインストールされたコンピュータシステムにおいて、ＨＡＺを取り囲む被溶接部を表すよう構成された少なくとも一つのグループの有限要素を有するＦＥＡモデルを受け取るステップであって、前記グループの有限要素のそれぞれはＦＥＡにおける数値積分のための少なくとも一つの積分点を有するよう構成されており、ＨＡＺは少なくとも一つの熱源位置近傍に位置しているステップと、
   一組のＨＡＺ材料特性を前記グループの有限要素と関連づけるステップであって、前記一組のＨＡＺ材料特性はＨＡＺの内側および外側の被溶接部の構造的挙動を表すステップと、
   ＨＡＺ材料特性が定義された後、追加入力を要求しない自動手順により、前記各積分点と少なくとも一つの熱源位置との間の最短伝熱距離を用いて関連づけられた組のＨＡＺ材料特性を補間することによって、各積分点において対応する数値的材料特性を決定するステップと、
   コンピュータシステムにおいてＦＥＡモデルを用いて、前記各積分点において決定された前記対応する数値的材料特性により構造体の数値的シミュレーションを行うステップと、
   を備える方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記グループの有限要素はＨＡＺの内側および外側に有限要素を備える方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記グループの有限要素は二次元有限要素を備える方法。
4. 請求項２に記載の方法であって、前記グループの有限要素は三次元有限要素を備える方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、前記被溶接部は少なくとも一つのスポット溶接部と一体的に連結され、前記少なくとも一つの熱源位置は前記少なくとも一つのスポット溶接部の重心に対応する方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記被溶接部はテーラード・ブランク板状金属から形成され、前記少なくとも一つの熱源位置は前記テーラード・ブランク板状金属の突き合わせ溶接シームの中心線である方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記被溶接部はブランク板状金属から形成され、前記少なくとも一つの熱源位置は前記ブランク板状金属のトリムラインである方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、一組のＨＡＺ材料特性は、被溶接部の異なる歪速度における降伏応力と有効塑性歪との関係を含んでいる方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、ＨＡＺの内側および外側の被溶接部の構造的挙動は、前記少なくとも一つの熱源位置から測定される伝熱距離の関数である方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、前記最短伝熱距離は、前記各積分点と前記少なくとも一つの熱源位置との間の有限要素の曲がりに応じて規定される方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、前記グループの有限要素は二つ以上の積分点を有しており、前記二つ以上の積分点のうちの二つには異なる数値的材料特性が割り当てられる方法。
12. 請求項１に記載の方法であって、前記最短伝熱距離は、前記少なくとも一つの熱源と接続されており湾曲している面に沿って測定される方法。
13. 請求項１に記載の方法であって、前記自動手順は三次元テーブルルックアップ法を用いるステップを備えており、三次元テーブルは熱源位置からの異なる距離における前記一組のＨＡＺ材料特性を含んでいる方法。
14. 有限要素解析（ＦＥＡ）モデルを用いて熱影響部（ＨＡＺ）を含んでいる構造体の数値的シミュレーションを行うシステムであって、
    有限要素解析法アプリケーションモジュールに関するコンピュータ可読コードを記憶しているメインメモリと、
    前記メインメモリに接続される少なくとも一つのプロセッサであって、該少なくとも一つのプロセッサが前記メインメモリ内の前記コンピュータ可読コードを実行して、前記ＦＥＡアプリケーションモジュールに、方法に基づいてオペレーションを実行させるシステムであって、該方法が、
    ＨＡＺを取り囲む被溶接部を表すよう構成された少なくとも一つのグループの有限要素を有するＦＥＡモデルを受け取るステップであって、前記グループの有限要素のそれぞれはＦＥＡにおける数値積分のための少なくとも一つの積分点を有するよう構成されており、ＨＡＺは少なくとも一つの熱源位置近傍に位置しているステップと、
    一組のＨＡＺ材料特性を前記グループの有限要素と関連づけるステップであって、前記一組のＨＡＺ材料特性はＨＡＺの内側および外側の被溶接部の構造的挙動を表すステップと、
    ＨＡＺ材料特性が定義された後、追加入力を要求しない自動手順により、前記各積分点と少なくとも一つの熱源位置との間の最短伝熱距離を用いて関連づけられた組のＨＡＺ材料特性を補間することによって、各積分点において対応する数値的材料特性を決定するステップと、
    コンピュータシステムにおいてＦＥＡモデルを用いて、前記各積分点において決定された前記対応する数値的材料特性により構造体の数値的シミュレーションを行うステップと、
    を備えているシステム。
15. 方法に基づいて、有限要素解析（ＦＥＡ）モデルを用いて熱影響部（ＨＡＺ）を含んでいる構造体の数値的シミュレーションを行うコンピュータシステムを制御する命令を有する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記方法が、
    ＦＥＡアプリケーションモジュールがインストールされたコンピュータシステムにおいて、ＨＡＺを取り囲む被溶接部を表すよう構成された少なくとも一つのグループの有限要素を有するＦＥＡモデルを受け取るステップであって、前記グループの有限要素のそれぞれはＦＥＡにおける数値積分のための少なくとも一つの積分点を有するよう構成されており、ＨＡＺは少なくとも一つの熱源位置近傍に位置しているステップと、
    一組のＨＡＺ材料特性を前記グループの有限要素と関連づけるステップであって、前記一組のＨＡＺ材料特性はＨＡＺの内側および外側の被溶接部の構造的挙動を表すステップと、
    ＨＡＺ材料特性が定義された後、追加入力を要求しない自動手順により、前記各積分点と少なくとも一つの熱源位置との間の最短伝熱距離を用いて関連づけられた組のＨＡＺ材料特性を補間することによって、各積分点において対応する数値的材料特性を決定するステップと、
    コンピュータシステムにおいてＦＥＡモデルを用いて、前記各積分点において決定された前記対応する数値的材料特性により構造体の数値的シミュレーションを行うステップと、
    を備えている非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

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