JP2014149734A - Optimization analysis method and device for joined position of structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optimization technique for a joint position, whereby an optimum position can be obtained for a point joint or continuous joint used for joining a plurality of parts composing a structure model formed from a planar element and/or stereoscopic element.SOLUTION: An optimization analysis method for the joined position of a structure relating to the invention comprises: an analysis object part setting step in which an analysis object part in a structure model 25 is set; a joining candidate setting step in which a joining candidate 29 is set for the analysis object part; a first fixed joint setting step in which stiffness is analyzed using the joint candidate 29, thereby setting a fixed joint point 31; an optimization analysis condition setting step in which an optimization analysis condition is set; an optimization analysis step in which optimization is analyzed, thereby finding a joint point; a second fixed joint setting step in which stiffness is analyzed using the fixed joint point 31 and the joint point found in the optimization analysis step, thereby setting a fixed joint point 31; and a repetition step in which the optimization analysis step and the second fixed joint setting step are repeated a predetermined number of times or until predetermined stiffness is obtained.

Description

本発明は、構造体の接合位置の最適化解析方法及び装置に関するものであり、主としてスポット溶接などの点接合や、レーザー溶接、アーク溶接、またはウェルドボンド接合などの連続接合の接合位置の最適化解析方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for optimizing analysis of a joining position of a structure, and mainly optimizing a joining position of spot joining such as spot welding or continuous joining such as laser welding, arc welding, or weld bond joining. The present invention relates to an analysis method and apparatus.

近年、特に自動車産業においては環境問題に起因した車体の軽量化が進められており、車体の設計にコンピュータ支援工学による解析(以下、「CAE解析」という)は欠かせない技術となっている。
このCAE解析では数理最適化、板厚最適化、形状最適化、トポロジー最適化などの最適化技術を用いることによって剛性の向上や軽量化が図られることが知られており、例えばエンジンブロックなどの鋳物の構造最適化によく用いられている。
In recent years, especially in the automobile industry, weight reduction of a vehicle body due to environmental problems has been promoted, and analysis by computer-aided engineering (hereinafter referred to as “CAE analysis”) has become an indispensable technique for vehicle body design.
This CAE analysis is known to improve rigidity and weight by using optimization techniques such as mathematical optimization, plate thickness optimization, shape optimization, and topology optimization. Often used for structural optimization of castings.

最適化技術の中で、特にトポロジー最適化が着目されつつある。
トポロジー最適化はある程度の大きさの設計空間を設け、当該設計空間に立体要素を組み込み、与えられた条件を満たしかつ必要最小限の立体要素の部分を残すことで当該条件を満たす最適形状とするという方法である。そのため、トポロジー最適化は、設計空間をなす立体要素に直接拘束を行い、直接荷重を加えるという方法が用いられる。
このようなトポロジー最適化に関する技術として、複雑な構造体のコンポーネントのトポロジー最適化のための方法が特許文献1に開示されている。
Among optimization techniques, topology optimization has been attracting attention.
Topology optimization provides a design space of a certain size, incorporates three-dimensional elements into the design space, satisfies the given conditions, and leaves the minimum necessary three-dimensional element part to achieve the optimal shape that satisfies the conditions. It is a method. Therefore, topology optimization uses a method in which a direct load is applied by directly constraining the three-dimensional elements forming the design space.
As a technique relating to such topology optimization, Patent Document 1 discloses a method for topology optimization of components of a complex structure.

特開2010−250818号公報JP 2010-250818 A

車体のような構造体は複数の部品を溶接などにより接合することにより一つの構造体を形成しており、接合量を増やせば剛性が向上することが知られている。しかし、コストの観点から接合量をできるだけ少なくすることが望まれている。
部品どうしの接合位置を決定する方法としては、均等間隔に設定する方法、経験や勘により設定する方法、応力解析により応力が高い部分に追加する方法などがある。
A structure such as a vehicle body forms a single structure by joining a plurality of parts by welding or the like, and it is known that if the amount of joining is increased, the rigidity is improved. However, it is desired to reduce the amount of joining as much as possible from the viewpoint of cost.
As a method for determining the joining position between parts, there are a method of setting at equal intervals, a method of setting by experience and intuition, and a method of adding to a high stress portion by stress analysis.

しかしながら、接合位置を均等間隔に設定する方法や経験や勘により溶接位置を設定する方法では、剛性を向上させるために必要な位置を探して溶接位置を設定するのではないため、不要な位置に溶接位置を設定することになりコストの面からは効率が悪いと言わざるを得ない。
また、応力解析により応力が大きい部位に溶接位置を追加する方法では、追加前に対して変化はあるものの、溶接位置として追加した部位の近傍のみの特性が向上するものの、別の部位の特性が相対的に低下することになり、全体とし評価したときには溶接位置を最適化しているとはいえない。
このように従来技術は、いずれも特性向上のための最適な位置に設定できるものではない。
However, in the method of setting the welding position at equal intervals and the method of setting the welding position based on experience and intuition, the welding position is not set by searching for the position necessary for improving the rigidity. In other words, it is necessary to set the welding position, which is inefficient in terms of cost.
In addition, in the method of adding a welding position to a part where stress is high by stress analysis, although there is a change compared to before the addition, the characteristic of only the vicinity of the part added as the welding position is improved, but the characteristic of another part is It will be relatively lowered, and it cannot be said that the welding position is optimized when evaluated as a whole.
As described above, none of the conventional techniques can be set at an optimum position for improving characteristics.

また、設定した溶接位置同士が近すぎると、溶接する際に、先に溶接した箇所に電流が流れて(分流)、溶接したい箇所に十分に電流が流れず、溶接が不完全となってしまうことがある。   Also, if the set welding positions are too close, when welding, current flows to the previously welded location (division), current does not sufficiently flow to the location where welding is desired, and welding becomes incomplete. Sometimes.

そこで、特許文献1に開示されたような最適化技術を適用することが考えられるが、溶接位置の最適化についてどのようにして最適化技術を適用するかについて開示した文献はなく、このような技術の開発が望まれていた。   Therefore, it is conceivable to apply the optimization technique as disclosed in Patent Document 1, but there is no literature that discloses how to apply the optimization technique for the optimization of the welding position. Technology development was desired.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、平面要素及び/または立体要素からなる構造体モデルを構成する複数部品の接合に用いられる点接合または連続接合の最適位置を求めることができる接合位置の最適化技術を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is an optimum position for point joining or continuous joining used for joining a plurality of parts constituting a structure model composed of planar elements and / or three-dimensional elements. It is an object of the present invention to provide a technique for optimizing the joining position that can be obtained.

(1)本発明に係る構造体の接合位置の最適化解析方法は、平面要素及び/または立体要素からなる構造体モデルを構成する複数部品を部品組として接合するのに用いられる点接合または連続接合の最適化解析方法であって、
前記構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定ステップと、前記解析対象部に対して接合点又は接合部の候補となる接合候補を設定する接合候補設定ステップと、前記接合候補を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第1固定接合設定ステップと、前記接合候補に対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、前記接合候補のうち前記固定接合の周囲所定範囲を除く前記接合候補を対象として、前記最適化解析条件設定ステップで設定された最適化解析条件を満たす最適な接合点又は接合部を求める最適化解析ステップと、前記固定接合と前記最適化解析ステップで求めた接合点又は接合部とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第2固定接合設定ステップと、前記最適化解析ステップと前記第2固定接合設定ステップとを所定の剛性、または、前記固定接合の数が所定数になるまで繰り返す繰り返しステップとを備えたことを特徴とするものである。
(1) The method for optimizing the joining position of a structure according to the present invention is a point joining or continuous used for joining a plurality of parts constituting a structure model composed of planar elements and / or three-dimensional elements as a part set. A joint optimization analysis method,
Using an analysis target part setting step for setting an analysis target part in the structure model, a joint candidate setting step for setting a joint candidate as a joint point or a joint candidate for the analysis target part, and using the joint candidate A first fixed joint setting step of performing a rigidity analysis and selecting one joint point or joint with the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and setting as a fixed joint; An optimization analysis condition setting step for setting an optimization analysis condition for the joint candidate; and the optimization analysis condition setting step for the joint candidate except for a predetermined range around the fixed joint among the joint candidates. An optimization analysis step for obtaining an optimal joint or joint satisfying the set optimization analysis conditions, and the fixed joint and the optimization analysis step. Rigidity analysis is performed using the obtained joint point or joint, and one joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load is selected for each part set as a fixed joint. A second fixed joint setting step for setting, and a repetition step for repeating the optimization analysis step and the second fixed joint setting step until a predetermined rigidity or the number of the fixed joints reaches a predetermined number. It is characterized by.

(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記最適化解析ステップは、離散化係数を4以上に設定して離散化を行うことを特徴とするものである。 (2) Further, in the above (1), the optimization analysis step is characterized in that the discretization is performed by setting the discretization coefficient to 4 or more.

(3)また、本発明に係る構造体の接合位置の最適化解析方法は、平面要素及び/または立体要素からなる構造体モデルを構成する複数部品を部品組として接合するのに用いられる点接合または連続接合の最適化解析方法であって、
前記構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定ステップと、前記解析対象部に対して接合点又は接合部の候補となる接合候補を設定する接合候補設定ステップと、前記接合候補を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第1固定接合設定ステップと、前記固定接合と前記接合候補のうち前記固定接合の周囲所定範囲を除く前記接合候補とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第2固定接合設定ステップと、前記第2固定接合設定ステップを所定の剛性、または、前記固定接合の数が所定数になるまで繰り返す繰り返しステップとを備えたことを特徴とするものである。
(3) Further, the method for optimizing the joining position of structures according to the present invention is a point joining used to join a plurality of parts constituting a structure model composed of planar elements and / or three-dimensional elements as a part set. Or an optimization analysis method for continuous joining,
Using an analysis target part setting step for setting an analysis target part in the structure model, a joint candidate setting step for setting a joint candidate as a joint point or a joint candidate for the analysis target part, and using the joint candidate A first fixed joint setting step of performing a rigidity analysis and selecting one joint point or joint with the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and setting as a fixed joint; A joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load is obtained by performing rigidity analysis using the joint candidate and the joint candidate excluding a predetermined range around the fixed joint among the joint candidates. A second fixed joint setting step for selecting one place for each part set and setting as a fixed joint, and a second fixed joint setting step Sex, or the number of the fixed joint is characterized in that a repeating step of repeating until a predetermined number.

(4)また、上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のものにおいて、前記接合候補設定ステップは、前記接合点又は前記接合部を生成する接合生成ステップを有し、該接合生成ステップは、部品を構成する各平面要素の節点座標から要素の代表点を決定するステップと、前記部品の一つの平面要素を基準にして、他部品の平面要素に対し、それぞれの代表点同士の点間距離を座標値から計算し、溶接接合が可能な距離の平面要素間に接合要素を配置するステップとを備えたことを特徴とするものである。 (4) Further, in any of the above (1) to (3), the joint candidate setting step includes a joint generation step for generating the joint point or the joint, and the joint generation step Determining a representative point of the element from the node coordinates of each planar element constituting the part, and a point between each representative point with respect to the planar element of the other part with reference to one planar element of the part. And a step of calculating the distance from the coordinate value and disposing the joining element between the planar elements having a distance enabling welding joining.

(5)本発明に係る構造体の接合位置の最適化解析装置は、平面要素及び/または立体要素からなる構造体モデルを構成する複数部品の接合に用いられる点接合または連続接合の最適化解析装置であって、
前記構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定部と、前記解析対象部に対して接合点又は接合部の候補となる接合候補を設定する接合候補設定部と、前記接合候補を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第1固定接合設定部と、前記接合候補に対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部と、前記接合候補のうち前記固定接合の周囲所定範囲を除く前記接合候補を対象として、前記最適化解析条件設定部で設定された最適化解析条件を満たす最適な接合点又は接合部を求める最適化解析部と、前記固定接合と前記最適化解析部で求めた接合点又は接合部とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第2固定接合設定部とを備えたことを特徴とするものである。
(5) The structure joint position optimization analysis apparatus according to the present invention is a point joint or continuous joint optimization analysis used for joining a plurality of parts constituting a structure model composed of planar elements and / or solid elements. A device,
Using an analysis target part setting part for setting an analysis target part in the structure model, a joint candidate setting part for setting a joint candidate as a joint point or a joint candidate for the analysis target part, and the joint candidate A first fixed joint setting unit that performs a rigidity analysis and selects one joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and sets as a fixed joint; An optimization analysis condition setting unit that sets an optimization analysis condition for the joint candidate, and the optimization analysis condition setting unit for the joint candidate excluding a predetermined range around the fixed joint among the joint candidates. Rigidity analysis is performed using an optimization analysis unit that obtains an optimal joint or joint satisfying the set optimization analysis conditions, and the joint or joint obtained by the fixed joint and the optimization analysis unit. Thus, a second fixed joint setting unit that selects one joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and sets the joint as a fixed joint is provided. It is a feature.

(6)また、上記(5)に記載のものにおいて、前記最適化解析部は、離散化係数を4以上に設定して離散化を行うことを特徴とするものである。 (6) Further, in the above (5), the optimization analysis unit performs discretization by setting a discretization coefficient to 4 or more.

(7)また、本発明に係る構造体の接合位置の最適化解析装置は、平面要素及び/または立体要素からなる構造体モデルを構成する複数部品の接合に用いられる点接合または連続接合の最適化解析装置であって、
前記構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定部と、前記解析対象部に対して接合点又は接合部の候補となる接合候補を設定する接合候補設定部と、前記接合候補を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第1固定接合設定部と、前記固定接合と前記接合候補のうち前記固定接合の周囲所定範囲を除く前記接合候補とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第2固定接合設定部とを備えたことを特徴とするものである。
(7) Further, the structure joint position optimization analysis apparatus according to the present invention is an optimum point joint or continuous joint used for joining a plurality of parts constituting a structure model composed of planar elements and / or three-dimensional elements. A chemical analysis device,
Using an analysis target part setting part for setting an analysis target part in the structure model, a joint candidate setting part for setting a joint candidate as a joint point or a joint candidate for the analysis target part, and the joint candidate A first fixed joint setting unit that performs a rigidity analysis and selects one joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and sets as a fixed joint; A joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load is obtained by performing rigidity analysis using the joint candidate and the joint candidate excluding a predetermined range around the fixed joint among the joint candidates. And a second fixed joint setting section that selects one place for each part set and sets it as fixed joint.

(8)また、上記(5)乃至(7)のいずれかに記載のものにおいて、前記接合候補設定部は、前記接合点又は前記接合部を生成する接合生成部を有し、該接合生成部は、部品を構成する各平面要素の節点座標から要素の代表点を決定し、前記部品の一つの平面要素を基準にして、他部品の平面要素に対し、それぞれの代表点同士の点間距離を座標値から計算し、溶接接合が可能な距離の平面要素間に接合要素を配置することを特徴とするものである。 (8) Further, in any of the above (5) to (7), the junction candidate setting unit includes a junction generation unit that generates the junction point or the junction, and the junction generation unit Determines the representative point of the element from the node coordinates of each planar element constituting the part, and the distance between the points of each representative point with respect to the planar element of the other part with reference to one planar element of the part Is calculated from the coordinate value, and the joining elements are arranged between the planar elements at a distance enabling welding joining.

本発明においては、構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定ステップと、解析対象部に対して接合点又は接合部の候補となる接合候補を設定する接合候補設定ステップと、接合候補を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第1固定接合設定ステップと、接合候補に対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、接合候補のうち固定接合の周囲所定範囲を除く接合候補を対象として、最適化解析条件設定ステップで設定された最適化解析条件を満たす最適な接合点又は接合部を求める最適化解析ステップと、固定接合と最適化解析ステップで求めた接合点又は接合部とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第2固定接合設定ステップと、最適化解析ステップと第2固定接合設定ステップとを固定接合の数が所定数になるまで繰り返す繰り返しステップとを備えたことにより、スポット溶接時に分流を発生することなく構造体の特性を向上する最適な接合位置を求めることができる。   In the present invention, an analysis target part setting step for setting an analysis target part in a structure model, a joint candidate setting step for setting a joint candidate as a joint point or a joint candidate for the analysis target part, and a joint candidate A first fixed joint setting step in which a rigidity analysis is performed using a joint, and a joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load is selected for each part set and set as a fixed joint; The optimization analysis condition setting step for setting the optimization analysis condition for the joint candidate, and the optimization set in the optimization analysis condition setting step for the joint candidate excluding the predetermined range around the fixed joint among the joint candidates. An optimization analysis step for obtaining an optimal joint point or joint satisfying the optimization analysis condition, and a joint point or joint obtained in the fixed joint and the optimization analysis step A second fixed joint setting step in which a rigidity analysis is performed to select one joint point or joint with the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and set as a fixed joint; And the second fixed joint setting step is repeated until the number of fixed joints reaches a predetermined number, so that it is possible to improve the characteristics of the structure without generating a shunt during spot welding. The joining position can be determined.

本発明の実施の形態に係る構造体の接合位置の最適化解析装置のブロック図である。It is a block diagram of the optimization analysis apparatus of the joining position of the structure concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る構造体の接合位置の最適化解析装置で扱う構造体モデルの一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the structure model handled with the optimization analysis apparatus of the joining position of the structure which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る接合候補設定部の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the joining candidate setting part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る接合候補設定部において接合候補を設定した状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state which set the joint candidate in the joint candidate setting part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る第1固定接合設定部における剛性解析の解析条件の一例について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the analysis conditions of the rigidity analysis in the 1st fixed joint setting part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る第1固定接合設定部における剛性解析の解析結果の一例について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the analysis result of the rigidity analysis in the 1st fixed joint setting part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る第1固定接合設定部において固定接合点を設定した状態について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state which set the fixed joint point in the 1st fixed joint setting part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る構造体の接合位置の最適化解析方法の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the optimization analysis method of the joining position of the structure which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る構造体の接合位置の最適化解析方法における固定接合点の設定方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the setting method of the fixed joining point in the optimization analysis method of the joining position of the structure which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る構造体の接合位置の最適化解析方法の一例における構造体モデルを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure model in an example of the optimization analysis method of the joining position of the structure which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る接合候補設定ステップを実施した結果の一例について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the result of having implemented the joining candidate setting step which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る第1固定接合設定ステップで行う剛性解析の解析条件の一例について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the analysis conditions of the rigidity analysis performed at the 1st fixed joint setting step which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る第1固定接合設定ステップを実施した結果の一例について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the result of having implemented the 1st fixed joint setting step which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る最適化解析ステップ中の処理の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the process in the optimization analysis step which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る最適化解析ステップを実施した結果の一例について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the result of having implemented the optimization analysis step which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る第2固定接合設定ステップを実施した結果の一例について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the result of having implemented the 2nd fixed joint setting step which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る繰返しステップを実施した結果の一例について説明する説明図である(その1)。It is explanatory drawing explaining an example of the result of having implemented the repetition step which concerns on embodiment of this invention (the 1). 本発明の実施の形態に係る繰返しステップを実施した結果の一例について説明する説明図である(その2)。It is explanatory drawing explaining an example of the result of having implemented the repetition step which concerns on embodiment of this invention (the 2). 本発明の実施の形態に係る構造体の接合位置の最適化解析方法の一例における、最終的な接合位置の最適化結果について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the optimization result of the final joining position in an example of the optimization analysis method of the joining position of the structure which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施例に係る比較例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the comparative example which concerns on the Example of this invention.

[実施の形態1]
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、主に図1に示すブロック図に基づいて、接合最適化解析装置1(以下、単に「接合最適化解析装置1」という)の構成について説明する。
[Embodiment 1]
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the joint optimization analyzer 1 (hereinafter simply referred to as “joint optimization analyzer 1”) will be described mainly based on the block diagram shown in FIG.

本実施の形態に係る接合最適化解析装置1は、複数の部品の接合の最適化を行う装置であり、PC(パーソナルコンピュータ)によって構成され、表示装置3と入力装置5と記憶装置7と作業用データメモリ9および演算処理部11を有している。
また、演算処理部11には、表示装置3と入力装置5と記憶装置7および作業用データメモリ9が接続され、演算処理部11の指令によって各機能を行う。
The joint optimization analysis apparatus 1 according to the present embodiment is an apparatus that optimizes joint of a plurality of parts, and is configured by a PC (personal computer). The display device 3, the input device 5, the storage device 7, and the work A data memory 9 and an arithmetic processing unit 11.
The arithmetic processing unit 11 is connected to the display device 3, the input device 5, the storage device 7, and the work data memory 9, and performs various functions according to instructions from the arithmetic processing unit 11.

<表示装置>
表示装置3は計算結果の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。
<Display device>
The display device 3 is used for displaying calculation results, and is composed of a liquid crystal monitor or the like.

<入力装置>
入力装置5は構造体モデルファイル13の表示指示、操作者の条件入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。
<Input device>
The input device 5 is used for a display instruction of the structure model file 13, an operator's condition input, and the like, and includes a keyboard, a mouse, and the like.

<記憶装置>
記憶装置7は、ファイルの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。記憶装置7内には、少なくとも、構造体モデルファイル13等の各種の情報が格納される。構造体モデルファイル13を表示装置に表示した一例が図5に示されている。構造体モデルは、平面要素のみによって構成されたものでもよいし、あるいは平面要素と立体要素の組合せによって構成されたものでもよい。例えば、構造体モデルの例として図10に示すような車体(ボディ)を例に挙げると、車体は主に薄鋼板によって形成されることから平面要素によって構成される。ただ、例えばエンジンのような鋳物で形成されるブロック体のようなものは立体要素で構成される。また、アーク溶接やボルト溶接のような比較的厚さのある場合も立体要素で現わすことがある。また、点接合はばね、はりなどの一次要素、連続接合は平面要素、立体要素、ばね、はりなどの一次要素で現わすこともある。
<Storage device>
The storage device 7 is used for storing files and the like, and is configured by a hard disk or the like. The storage device 7 stores at least various types of information such as the structure model file 13. An example in which the structure model file 13 is displayed on the display device is shown in FIG. The structure model may be constituted only by plane elements, or may be constituted by a combination of plane elements and solid elements. For example, when a vehicle body (body) as shown in FIG. 10 is taken as an example of the structural body model, the vehicle body is mainly formed of a thin steel plate, and thus is composed of planar elements. However, for example, a block body formed of a casting such as an engine is composed of three-dimensional elements. Also, a relatively thick case such as arc welding or bolt welding may appear as a three-dimensional element. In addition, the point connection may be expressed by a primary element such as a spring or a beam, and the continuous connection may be expressed by a primary element such as a plane element, a three-dimensional element, a spring, or a beam.

<作業用データメモリ>
作業用データメモリ9は、演算処理部11で使用するデータの一時保存や演算等に用いられ、RAM等で構成される。
<Working data memory>
The work data memory 9 is used for temporary storage and calculation of data used in the arithmetic processing unit 11, and is constituted by a RAM or the like.

<演算処理部>
演算処理部11はPCのCPUによって構成され、以下に説明する各部はCPUが所定のプログラムを実行することによって実現される。
なお、接合点とはスポット溶接の場合であり、接合部とは連続溶接の場合であるが、以下の説明では主として接合点を例に挙げて説明する。もっとも本発明は連続接合の場合にも適用できるものである。
演算処理部11は、構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定部15と、解析対象部に対して接合点の候補となる接合候補29を設定する接合候補設定部としての接合生成部16と、接合候補29を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーの高い接合点を部品組毎に1箇所選定して固定接合点31として設定する第1固定接合設定部17と、接合候補29に対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部18と、接合候補29のうち固定接合点31の周囲所定範囲を除く接合候補29を対象として、最適化解析条件設定部18で設定された最適化解析条件を満たす最適な接合点を求める最適化解析部19と、固定接合点31と最適化解析部19で求めた接合点とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーの高い接合点を部品組毎に1箇所選定して固定接合点31として設定する第2固定接合設定部20とを備えたことを特徴とするものである。
<Operation processing unit>
The arithmetic processing unit 11 is configured by a CPU of a PC, and each unit described below is realized by the CPU executing a predetermined program.
In addition, although a junction point is the case of spot welding and a junction part is the case of continuous welding, in the following description, a junction point is mainly mentioned as an example and demonstrated. However, the present invention can also be applied to the case of continuous joining.
The arithmetic processing unit 11 generates a joint as an analysis target part setting unit 15 that sets an analysis target part in the structure model, and a joint candidate setting unit that sets a joint candidate 29 that is a joint point candidate for the analysis target part. The first fixed joint setting unit 17 which performs rigidity analysis using the part 16 and the joint candidate 29, selects one joint point having the highest strain energy for each part set and sets it as the fixed joint point 31; An optimization analysis condition setting unit 18 that sets optimization analysis conditions for the candidate 29, and an optimization analysis condition setting unit 18 for the joint candidates 29 excluding a predetermined range around the fixed joint 31 among the joint candidates 29. Stiffness analysis is performed using the optimization analysis unit 19 that obtains the optimal joint point that satisfies the optimization analysis condition set in Step 1, the fixed joint point 31, and the joint point obtained by the optimization analysis unit 19, and the most strain is obtained. Enel It is characterized in that a second fixing joint setting unit 20 for setting a high joining point of over a fixed junction 31 selects one point on the component sets each.

演算処理部11内の各部の構成を、図1〜図7に基づいて詳細に説明する。
説明に当たっては、図2に示す板材21とハット断面部材23で構成される構造体モデル25において、板材21とフランジ部23aを有するハット断面部材23とを部品組として接合する場合を例に挙げる。ハット断面部材23は、長さが800mmで、断面の高さおよび幅(フランジ部23aを含まない)がそれぞれ80mmである。板材21は、長さがハット断面部材23と同様に800mmで、板幅がハット断面部材23の両フランジ部23aに亘ってハット断面部材23の開口部を覆う幅に設定されており、板厚1.2mmの鋼板である。スポット溶接は、図2に示すように、板材21とハット断面部材23のフランジ部23aを当接させてこの当接部分に対して行う。なお、接合要素はφ6mmの一次要素を用いる。従って本例では、前記当接部分における最適な接合位置を求める解析を行う。
The structure of each part in the arithmetic processing part 11 is demonstrated in detail based on FIGS.
In the description, in the structure model 25 composed of the plate material 21 and the hat cross-section member 23 shown in FIG. 2, a case where the plate material 21 and the hat cross-section member 23 having the flange portion 23a are joined as a part set will be described as an example. The hat cross-section member 23 has a length of 800 mm, and a cross-section height and width (not including the flange portion 23a) of 80 mm. The plate member 21 has a length of 800 mm like the hat cross-section member 23, and the plate width is set to a width that covers the opening of the hat cross-section member 23 across both flange portions 23a of the hat cross-section member 23. 1.2mm steel plate. As shown in FIG. 2, spot welding is performed on the contact portion by bringing the plate member 21 and the flange portion 23 a of the hat cross-section member 23 into contact with each other. The joining element is a primary element of φ6 mm. Therefore, in this example, an analysis for obtaining an optimum joining position in the contact portion is performed.

〔解析対象部設定部〕
解析対象部設定部15は、構造体モデル25の一部に最適化の対象となる部分を解析対象部27として設定する。本例においては、図2に示した構造体モデル25全体を解析対象部27として設定する。
[Analysis target part setting part]
The analysis target part setting unit 15 sets a part to be optimized as a part of the structure model 25 as the analysis target part 27. In this example, the entire structure model 25 shown in FIG.

〔接合生成部〕
接合生成部16は、本発明の接合候補設定部の一態様に相当する。
接合生成部16は、ある2つの部品(以下、それぞれ「部品A」および「部品B」という)の間に接合候補29を設定する。接合候補29の設定の手順を図3に示したフローチャートに基づいて説明する。
まず、各部品上の各平面要素の節点座標から中心点、または重心点を算出し、要素の代表点を決める。FEM解析での積分点座標を用いてもよい(ステップS1)。
次に、部品A上のあるひとつの平面要素aの代表点と、部品B上の全平面要素の代表点の間のそれぞれの点距離を座標値から計算する(ステップS2)。
次に、点間距離がそれぞれの部品の板厚の1/2の和+Xmmのものについて、代表点を結ぶものを連結線として作成する(ステップS3)。点間距離を規定したのは、実際の溶接において接合が可能なもののみを選別するためである。なお、スポット接合の場合X<3mm、レーザー接合の場合X<3mm、アーク接合の場合X<6mm、ウェルドボンド接合の場合X<6mmが好ましい。
(Junction generator)
The joint generation unit 16 corresponds to an aspect of the joint candidate setting unit of the present invention.
The joint generation unit 16 sets a joint candidate 29 between two parts (hereinafter referred to as “part A” and “part B”, respectively). A procedure for setting the bonding candidate 29 will be described based on the flowchart shown in FIG.
First, the center point or barycentric point is calculated from the node coordinates of each planar element on each part, and the representative point of the element is determined. You may use the integration point coordinate in FEM analysis (step S1).
Next, each point distance between the representative point of one planar element a on the part A and the representative points of all the planar elements on the part B is calculated from the coordinate values (step S2).
Next, a point connecting the representative points is created as a connecting line when the distance between the points is the sum of 1/2 of the plate thickness of each component + X mm (step S3). The reason for defining the point-to-point distance is to select only those that can be joined in actual welding. Note that X <3 mm is preferable for spot bonding, X <3 mm for laser bonding, X <6 mm for arc bonding, and X <6 mm for weld bond bonding.

次に、連結線と平面要素の角度を算出し、角度が50〜90°の間の連結線を選出する(ステップS4)。
角度を規定した理由も上記の点間距離を規定したのと同様に、実際の溶接において接合が可能なもののみを選別するためである。
次に、選出した連結線の中心にポイントを設定し、メッシングソフトにより接合要素を配置し、接合候補29を設定する(ステップS5)。
次に、一度計算をした平面要素a以外の部品A上の全平面要素について、ステップS1〜ステップS5を順次おこなう(ステップS6)。
Next, the angle between the connecting line and the planar element is calculated, and a connecting line having an angle of 50 to 90 ° is selected (step S4).
The reason for defining the angle is to select only those that can be joined in actual welding in the same manner as the above-mentioned distance between points is defined.
Next, a point is set at the center of the selected connecting line, a joining element is arranged by meshing software, and a joining candidate 29 is set (step S5).
Next, step S1 to step S5 are sequentially performed for all the planar elements on the part A other than the planar element a once calculated (step S6).

なお、接合生成部16を用いて接合候補29を設定する場合は、解析対象部27の体積などに応じて、接合候補29の数を設定してもよいし、設定可能な範囲でできる限り多く設定してもよい。
なお、図4は接合候補29を10mmピッチで設定した例を示している。
In addition, when setting the junction candidate 29 using the junction production | generation part 16, according to the volume of the analysis object part 27, etc., you may set the number of the junction candidates 29, and it is as many as possible within the range which can be set. It may be set.
FIG. 4 shows an example in which the bonding candidates 29 are set at a 10 mm pitch.

〔第1固定接合設定部〕
第1固定接合設定部17は、接合生成部16で設定された接合候補29を用いて構造体モデル25について剛性解析を行って、応力、ひずみ、ひずみエネルギー、荷重等を算出する。次に、この算出した結果を順位づけし、部品組毎に最もひずみエネルギーの高い接合候補29を1点選定する。ある接合候補29のひずみエネルギーが最も高いということは、その接合候補29が構造体モデル25の剛性を高める上で最も重要であることを意味している。そして、この選出された1点を固定接合点31(図7)として設定する。
[First fixed joint setting section]
The first fixed joint setting unit 17 performs rigidity analysis on the structure model 25 using the joint candidates 29 set by the joint generation unit 16 to calculate stress, strain, strain energy, load, and the like. Next, the calculated results are ranked, and one joint candidate 29 having the highest strain energy is selected for each component group. The fact that a certain bonding candidate 29 has the highest strain energy means that the bonding candidate 29 is most important in increasing the rigidity of the structure model 25. Then, this selected one point is set as the fixed junction 31 (FIG. 7).

上述した構造体モデル25について接合候補29を用いて剛性解析を行うとは、構造体モデル25の解析対象部27における接合候補29の箇所がスポット溶接されているものとして構造体モデル25を設定して、この構造体モデル25について剛性解析を行うことである。
剛性解析を行う際の荷重拘束条件の一例を図5に示す。図5は、構造体モデル25の一端を拘束して、他端においては、片側のフランジ部23aにおける端から長さ100mm、幅10mmの範囲に、図5中下向き(図5中の太い矢印を参照)に1N/mm2の力を付加する条件を示したものである。
When the rigidity analysis is performed on the structure model 25 using the bonding candidate 29, the structure model 25 is set on the assumption that the position of the bonding candidate 29 in the analysis target portion 27 of the structure model 25 is spot-welded. Thus, the rigidity analysis is performed on the structural body model 25.
An example of the load constraint condition when performing the rigidity analysis is shown in FIG. FIG. 5 constrains one end of the structural body model 25, and at the other end, it faces downward in FIG. 5 within a range of 100 mm in length and 10 mm in width from the end of the flange portion 23a on one side (the thick arrow in FIG. Referring) shows the condition for adding the power of 1N / mm 2.

上記荷重拘束条件で構造体モデル25の剛性解析を行った結果を図6に示す。図6は各接合候補29のひずみエネルギーのコンター図であり、色が濃いほどひずみエネルギーが高いことを示す。図6から分かる通り、端部から100mm付近の接合候補29のひずみエネルギーが最も高くなった。そこで、この接合候補29を固定接合点31として設定した(図7参照)。なお、図7では、他の接合候補29の図示を省略している。   FIG. 6 shows the result of the rigidity analysis of the structure model 25 under the load constraint conditions. FIG. 6 is a contour diagram of the strain energy of each joint candidate 29. The darker the color, the higher the strain energy. As can be seen from FIG. 6, the strain energy of the joint candidate 29 near 100 mm from the end was the highest. Therefore, this bonding candidate 29 is set as a fixed bonding point 31 (see FIG. 7). In FIG. 7, other joint candidates 29 are not shown.

〔最適化解析条件設定部〕
最適化解析条件設定部18は接合候補29に対して最適化解析条件を設定する。最適化解析条件には、目的条件と制約条件の2種類がある。
目的条件は、構造体モデル25の目的に応じて設定される条件であり、例えば、ひずみエネルギーを最小にする、吸収エネルギーを最大にし発生応力を最小にする等がある。目的条件は1つだけ設定する。
制約条件は、最適化解析を行う上で課す制約であり、例えば、スポット溶接後の構造体モデル25が所定の剛性を有するようにする等がある。制約条件は複数設定可能である。
[Optimization analysis condition setting section]
The optimization analysis condition setting unit 18 sets optimization analysis conditions for the joint candidate 29. There are two types of optimization analysis conditions: objective conditions and constraint conditions.
The target condition is a condition that is set according to the purpose of the structure model 25, and includes, for example, minimizing strain energy, maximizing absorbed energy, and minimizing generated stress. Only one objective condition is set.
The constraint condition is a constraint imposed when performing the optimization analysis. For example, the structure model 25 after spot welding has a predetermined rigidity. A plurality of constraint conditions can be set.

〔最適化解析部〕
最適化解析部19は、接合候補29のうち固定接合点31の周囲所定範囲を除く接合候補29を対象として最適化解析を行い、解析対象とした接合候補29のうち、最適化解析条件設定部18で設定された最適化解析条件(目的条件、制約条件)を満たす有意な接合候補29に限定する。
最適化解析部19は、第2固定接合設定部20で、接合候補29の中から固定接合点31を1つ選定する前の粗選定に相当する。
第2固定接合設定部20では、剛性解析を行う際に接合候補29をすべて用いて解析を行うのであるが、その前段階として、上記のように最適化解析部19において、剛性解析で用いる接合候補29の数をある程度絞り込むことで、第2固定接合設定部20でよりスポット溶接後の構造体モデル25の実態に近い状態として剛性解析を行うことができる。
[Optimization analysis section]
The optimization analysis unit 19 performs an optimization analysis on the joint candidates 29 excluding a predetermined range around the fixed joint point 31 among the joint candidates 29, and among the joint candidates 29 to be analyzed, an optimization analysis condition setting unit 18 is limited to significant joint candidates 29 that satisfy the optimization analysis conditions (objective conditions and constraint conditions) set in 18.
The optimization analysis unit 19 corresponds to a rough selection before the second fixed joint setting unit 20 selects one fixed joint 31 from the joint candidates 29.
The second fixed joint setting unit 20 performs the analysis using all the joint candidates 29 when performing the rigidity analysis. As a previous step, the optimization analysis unit 19 performs the joint used in the rigidity analysis as described above. By narrowing down the number of candidates 29 to some extent, the second fixed joint setting unit 20 can perform rigidity analysis as a state closer to the actual state of the structure model 25 after spot welding.

最適化解析部19は、最適化解析を行うにあたって、各接合候補29のうち固定接合点31の周囲の所定範囲(例えば、固定接合点31を中心とする半径30mmの範囲)にあるものを解析対象から除外する。
こうすることによって、第2固定接合設定部20において、各接合候補29の中から新たに固定接合点31を選出する際に、既にある固定接合点31の周囲所定範囲内から新たな固定接合点31が選出されることを防止する。従って、前記所定範囲を適切に設定すれば、固定接合点31同士を十分離して設定することができ、それ故、固定接合点31の箇所をスポット溶接する際に、既に溶接済みの箇所に分流することがなく、確実に各固定接合点31の箇所をスポット溶接することができる。
When performing the optimization analysis, the optimization analysis unit 19 analyzes each joint candidate 29 within a predetermined range around the fixed joint point 31 (for example, a range having a radius of 30 mm with the fixed joint point 31 as the center). Exclude from the target.
Thus, when the second fixed joint setting unit 20 newly selects a fixed joint point 31 from each joint candidate 29, a new fixed joint point from within a predetermined range around the existing fixed joint point 31 is selected. 31 is prevented from being elected. Accordingly, if the predetermined range is appropriately set, the fixed joint points 31 can be set to be separated from each other. Therefore, when spot welding is performed on the location of the fixed joint 31, the current is diverted to the already welded location. Without spotting, the spot of each fixed joint 31 can be reliably spot-welded.

最適化解析方法としては、トポロジー最適化を適用することができ、その場合には要素のペナルティ係数を4以上に設定して離散化を行うようにするのが好ましい。
トポロジー最適化で密度法を用いる場合に、中間的な密度が多い場合には離散化が好ましく、式(1)であらわされる。
(ρ)=ρK・・・・・(1)
ただし、
:要素の剛性マトリックスにペナルティを科したマトリックス
K:要素の剛性マトリックス
ρ:密度
p:ペナルティ係数
離散化によく用いられるペナルティ係数は2以上であるが、本発明ではペナルティ係数として4以上の値が接合の最適化に必要であることが明らかになった。
なお、最適化解析部19はトポロジー最適化処理を行うものでもよいし、他の計算方式による最適化処理であってもよい。したがって、最適化解析部19としては、例えば市販されている有限要素を用いた解析ソフトを使用することができる。
As an optimization analysis method, topology optimization can be applied. In that case, it is preferable to perform discretization by setting the penalty coefficient of an element to 4 or more.
In the case of using the density method in topology optimization, if the intermediate density is large, discretization is preferable, which is expressed by Expression (1).
K (ρ) = ρ p K (1)
However,
K : Matrix penalizing the element stiffness matrix
K: Element stiffness matrix
ρ: Density
p: Penalty coefficient Although the penalty coefficient often used for discretization is 2 or more, in the present invention, it has become clear that a value of 4 or more is necessary as a penalty coefficient for the optimization of the joint.
The optimization analysis unit 19 may perform a topology optimization process, or may be an optimization process based on another calculation method. Therefore, as the optimization analysis unit 19, for example, commercially available analysis software using a finite element can be used.

〔第2固定接合設定部〕
第2固定接合設定部20は、まず、構造体モデル25の解析対象部27において、すでに設定された固定接合点31の箇所と、最適化解析部19で上記の周囲の所定範囲を除外して求めた接合点の箇所とがスポット溶接されているものとして構造体モデル25を設定する。そして、この構造体モデル25について剛性解析を行い、最もひずみエネルギーの高い接合点又は接合部を部品組毎に1箇所選定して次の固定接合点31として設定する。
[Second fixed joint setting section]
First, the second fixed joint setting unit 20 excludes the place of the fixed joint 31 already set in the analysis target unit 27 of the structure model 25 and the predetermined range around the above in the optimization analysis unit 19. The structural body model 25 is set on the assumption that the obtained joint point is spot welded. Then, a rigidity analysis is performed on the structural body model 25, and one joint point or joint having the highest strain energy is selected for each part set and set as the next fixed joint 31.

上記のように構成された接合最適化解析装置1を用いた板材21とハット断面部材23のフランジ部23aの最適な接合位置を求める方法について、主に図8に基づいて、図1〜図7および図9を適宜参照しながら説明する。
まず、解析対象部設定部15によって構造体モデル25に対して最適化処理の対象となる解析対象部27を設定する(解析対象部設定ステップ、S11)。本例では、構造体モデル25全体を解析対象部27とした(図2参照)。
About the method of calculating | requiring the optimal joining position of the board | plate material 21 and the flange part 23a of the hat cross-section member 23 using the joining optimization analysis apparatus 1 comprised as mentioned above mainly based on FIG. This will be described with reference to FIG. 9 as appropriate.
First, the analysis target part setting unit 15 sets an analysis target part 27 to be optimized for the structure model 25 (analysis target part setting step, S11). In this example, the entire structure model 25 is set as the analysis target portion 27 (see FIG. 2).

次に、接合生成部16によって上記設定した解析対象部27に接合候補29を設定する(接合候補設定ステップ、S13)。本例では、接合候補29を10mmピッチとした(図4参照)。
次に、第1固定接合設定部17によって剛性解析を行い(図5および図6参照)、もっともひずみエネルギーが高い接合候補29を固定接合点31として設定する(図7および図9(a)参照)(第1固定接合設定ステップ、S15)。
Next, a joint candidate 29 is set in the set analysis target part 27 by the joint generation unit 16 (joint candidate setting step, S13). In this example, the bonding candidates 29 are 10 mm pitch (see FIG. 4).
Next, rigidity analysis is performed by the first fixed joint setting unit 17 (see FIGS. 5 and 6), and a joint candidate 29 having the highest strain energy is set as the fixed joint 31 (see FIGS. 7 and 9A). (First fixed joint setting step, S15).

次に、最適化解析条件設定部18によって最適化解析条件を設定し(最適化解析条件設定ステップ、S17)、最適化解析部19を用いて最適化解析を行って、接合候補29の数をある程度絞り込む(最適化解析ステップ、S19)。そして、第2固定接合設定部20によって、固定接合点31と、上記絞り込んだ接合候補29を用いて剛性解析を行い、もっともひずみエネルギーが高い接合候補29を次の固定接合点31として設定する(図9(b)参照)(第2固定接合設定ステップ、S21)。なお、図9においては、接合候補29を実線白丸で示しており、固定接合点31を黒丸で示している。   Next, optimization analysis conditions are set by the optimization analysis condition setting unit 18 (optimization analysis condition setting step, S17), optimization analysis is performed using the optimization analysis unit 19, and the number of joint candidates 29 is determined. Refine to some extent (optimization analysis step, S19). Then, the second fixed joint setting unit 20 performs a rigidity analysis using the fixed joint point 31 and the narrowed joint candidate 29, and sets the joint candidate 29 having the highest strain energy as the next fixed joint point 31 ( (Refer FIG.9 (b)) (2nd fixed joining setting step, S21). In FIG. 9, the joining candidate 29 is indicated by a solid white circle, and the fixed joining point 31 is indicated by a black circle.

このとき、最適化解析ステップ(S19)においては、固定接合点31の周囲所定範囲内にある接合候補29を除外(例えば、固定接合点31を中心とする半径30mmの範囲を除外する。図9において、除外された接合候補29を破線の白丸で示している)して最適化解析を行っているので、第2固定接合設定ステップ(S21)において固定接合点31の周囲所定範囲内にある接合候補29が固定接合点31として設定されることはない。つまり、固定接合点31同士の間隔(スポット間隔)を一定以上離すことができ、それ故、スポット溶接時に分流が発生することを確実に防止できる。   At this time, in the optimization analysis step (S19), the joint candidates 29 within the predetermined range around the fixed joint 31 are excluded (for example, a range with a radius of 30 mm centered on the fixed joint 31 is excluded). In the second fixed joint setting step (S21), the joints within the predetermined range around the fixed joint point 31 are subjected to the optimization analysis. The candidate 29 is not set as the fixed junction 31. That is, the interval (spot interval) between the fixed joints 31 can be separated by a certain amount or more, and therefore, it is possible to reliably prevent the occurrence of a shunt during spot welding.

次に、上記で設定した固定接合点31のみで剛性解析を行って剛性を求める(S22)。
その後、固定接合点31の数が、スポット溶接後に構造体モデル25が所定の剛性に至ったか、または、剛性を得るのに十分な数(所定数)であるかどうかを確認する(S23)。所定の剛性または所定数であれば処理を終了する。所定の剛性または所定数に達していなければ、再度、最適化解析ステップ(S19)および第2固定接合設定ステップ(S21)を繰り返して、固定接合点31の数を1つずつ増やしていく(繰返しステップ、図9(c)参照)。
Next, stiffness analysis is performed only at the fixed joint 31 set above to obtain the stiffness (S22).
Thereafter, it is confirmed whether or not the number of the fixed joint points 31 has reached the predetermined rigidity after the spot welding or is a sufficient number (predetermined number) for obtaining the rigidity (S23). If it is a predetermined rigidity or a predetermined number, the process is terminated. If the predetermined rigidity or the predetermined number is not reached, the optimization analysis step (S19) and the second fixed joint setting step (S21) are repeated again to increase the number of the fixed joint points 31 one by one (repetition). Step, see FIG. 9 (c)).

以上のように本実施の形態では、接合最適化の対象となる部位を構造体モデル25の中に解析対象部27として設定し、設定された解析対象部27に固定接合点31を設定し、さらに解析対象部27に接合候補29を生成して、固定接合点31の周囲所定範囲にある接合候補29を削除して、残った接合候補29の中から解析条件を満たす最適な1点を固定接合点31として選出する。そして、新たに選出された固定接合点の周囲所定範囲にある接合候補29を削除して、残った接合候補29の中から解析条件を満たす最適な1点を固定接合点31として選出するという処理を繰り返すことで固定接合点31の数を増やす。
上記のように固定接合点31を設定しているので、固定接合点31に基づいて接合すれば、構造体の特性を向上することができる。
また、固定接合点31同士を任意の距離以上離れるように設定することができるので、各固定接合点31を互いに十分に離れるように設定すれば、固定接合点31の位置に従ってスポット溶接する際に、分流が発生することがなく、確実に各固定接合点31の箇所をスポット溶接することができる。
As described above, in the present embodiment, the site to be subjected to the joint optimization is set as the analysis target part 27 in the structure model 25, the fixed joint point 31 is set in the set analysis target part 27, Further, a joint candidate 29 is generated in the analysis target portion 27, the joint candidate 29 in a predetermined range around the fixed joint point 31 is deleted, and one optimum point satisfying the analysis condition is fixed from the remaining joint candidates 29. Selected as junction point 31. And the process of deleting the joint candidate 29 in the predetermined range around the newly selected fixed joint point and selecting the optimum one satisfying the analysis condition from the remaining joint candidates 29 as the fixed joint point 31. Is repeated to increase the number of fixed joints 31.
Since the fixed joint point 31 is set as described above, the characteristics of the structure can be improved by joining based on the fixed joint point 31.
Further, since the fixed joint points 31 can be set to be separated from each other by an arbitrary distance or more, if each fixed joint point 31 is set to be sufficiently separated from each other, when spot welding is performed according to the position of the fixed joint point 31. Therefore, the spot of each fixed joint 31 can be surely spot-welded without generating a shunt.

上記では解析対象として板材21とハット断面部材23の2部品で構成される構造体モデル25について、1つの部品組の接合位置の最適化方法について説明した。次に、本実施の形態に係る構造体の接合位置の最適化解析方法を、より多くの部品(例えば、フロントピラー43、センターピラー45、ルーフサイドレール47、ルーフパネル49等)で構成される車体に適用した例について、図8および図10〜図19に基づいて以下に説明する。   In the above description, the method for optimizing the joining position of one part set has been described for the structural body model 25 composed of the two parts of the plate member 21 and the hat cross-section member 23 as the analysis target. Next, the structure joint optimization analysis method according to the present embodiment is configured with more parts (for example, front pillar 43, center pillar 45, roof side rail 47, roof panel 49, etc.). An example applied to a vehicle body will be described below with reference to FIGS. 8 and 10 to 19.

まず、解析処理の対象となる車体の構造体モデル41に最適化処理の対象となる解析対象部51を設定する(解析対象部設定ステップ、S11)。本例では、構造体モデル41全体を解析対象部51として設定した(図10参照)。この場合、例えば、フロントピラー43とルーフパネル49(2部品からなる部品組)、ルーフパネル49とルーフサイドレール47(2部品からなる部品組)、フロントピラー43とルーフパネル49とルーフサイドレール47(3部品からなる部品組)等の複数の部品組がある。   First, an analysis target part 51 to be optimized is set in the vehicle body structure model 41 to be analyzed (analysis target part setting step, S11). In this example, the entire structure model 41 is set as the analysis target unit 51 (see FIG. 10). In this case, for example, the front pillar 43 and the roof panel 49 (a set of two parts), the roof panel 49 and the roof side rail 47 (a set of two parts), the front pillar 43, the roof panel 49, and the roof side rail 47. There are a plurality of parts sets such as (part set consisting of three parts).

次に、解析対象部51に接合候補29を設定する(接合候補設定ステップ、S13)。構造体モデル41には、図11に示す通り、各部品組の当接部分に密に接合候補29が設定されている。
次に、剛性解析を行って固定接合点31を1点設定する(第1固定接合設定ステップ、S15)。剛性解析条件は、図12に示すように、構造体モデル41を支持する4箇所(a、b、c、d)のうち3箇所を拘束し、残りの1箇所に荷重を付加するものとした。
図13は剛性解析の結果に基づいて、部品組毎にひずみエネルギーが最大の接合候補29を1点選出し、それぞれを固定接合点31として設定した状態を示す図である。図13(a)は、構造体モデル41の全体を示し、図13(b)は構造体モデル41における一つの部品組の当接部分の一部を拡大して示している。なお、図の複雑化を避けるため、図13(a)においては、接合候補29の図示を省略し、他方、図13(b)においては、図9と同様に、接合候補29を白丸で、固定接合点31を黒丸でそれぞれ示している。
Next, the joint candidate 29 is set in the analysis target part 51 (joint candidate setting step, S13). In the structure model 41, as shown in FIG. 11, joint candidates 29 are densely set at the contact portion of each component set.
Next, a rigid analysis is performed to set one fixed joint 31 (first fixed joint setting step, S15). As shown in FIG. 12, the stiffness analysis condition is to restrain three places out of four places (a, b, c, d) that support the structure model 41 and apply a load to the remaining one place. .
FIG. 13 is a diagram showing a state where one joint candidate 29 having the maximum strain energy is selected for each part set based on the result of the stiffness analysis, and each joint candidate 29 is set as a fixed joint 31. FIG. 13A shows the entire structure model 41, and FIG. 13B shows an enlarged part of the contact portion of one component set in the structure model 41. FIG. In order to avoid complication of the figure, in FIG. 13 (a), the joint candidate 29 is not shown, while in FIG. 13 (b), the joint candidate 29 is a white circle as in FIG. The fixed joint points 31 are indicated by black circles, respectively.

次に、最適化解析条件を設定し(最適化条件設定ステップ、S17)、最適化解析を行って接合候補29の絞り込みを行う(最適化解析ステップ、S19)。図14は、最適化解析を行う前処理として、固定接合点31の周囲30mm以内にある接合候補29を解析対象から除外するために削除した状態を図示したものである。図14中の構造体モデル41中の四角で囲んだ部分を拡大したものを矢印の先に示している。図14の拡大図に示すように、固定接合点31を中心として円形に接合候補29が削除されている。この状態から最適化解析を行って絞り込まれた接合候補29のみを表示したものが図15である。   Next, optimization analysis conditions are set (optimization condition setting step, S17), and optimization analysis is performed to narrow down the junction candidates 29 (optimization analysis step, S19). FIG. 14 illustrates a state in which the joint candidate 29 within 30 mm around the fixed joint 31 is deleted in order to exclude it from the analysis target as preprocessing for performing the optimization analysis. An enlarged view of the portion enclosed by a square in the structure model 41 in FIG. 14 is shown at the tip of the arrow. As shown in the enlarged view of FIG. 14, the joint candidate 29 is deleted in a circle around the fixed joint 31. FIG. 15 shows only the joint candidates 29 that are narrowed down by performing the optimization analysis from this state.

次に、固定接合点31と絞り込まれた接合候補29とを用いて剛性解析を行って、部品組毎にひずみエネルギーが最大の接合候補29を1点選出し、それぞれを固定接合点31として設定する(第2固定接合設定ステップ、S21)。剛性解析条件は図12で説明した条件と同様である。
図16は、剛性解析の結果に基づいて、各部品組について固定接合点31を一つ追加した状態を示す図であり、図13と同様に、図16(a)は全体を示し、図16(b)は一部を拡大して示している。なお、図16(a)においては、図13と同様に、接合候補29の表示を省略している。また、図16(b)においては、最適化解析ステップ(S19)で削除された接合候補29を破線の丸で示している。
Next, rigidity analysis is performed using the fixed joint points 31 and the narrowed joint candidates 29, and one joint candidate 29 having the maximum strain energy is selected for each part set, and each is set as the fixed joint point 31. (Second fixed joint setting step, S21). The stiffness analysis conditions are the same as the conditions described in FIG.
FIG. 16 is a diagram showing a state in which one fixed joint 31 is added for each component set based on the result of the stiffness analysis. FIG. 16A shows the whole as in FIG. (B) is a partially enlarged view. In FIG. 16A, the display of the joint candidate 29 is omitted as in FIG. Further, in FIG. 16B, the joint candidate 29 deleted in the optimization analysis step (S19) is indicated by a broken-line circle.

次に、固定接合点31のみで剛性解析を行い(S22)、所定の剛性に至ったか、または、固定接合点31の数が所定数に達しているかどうかを判定する(S23)。判定の結果、所定数に達していなかったので、再度、最適化解析ステップ(S19)と第2固定接合設定ステップ(S21)を繰り返した。図17は、固定接合点31の周囲30mm以内にある接合候補29を解析対象から除外するために削除した状態を図示したものである。図17は、図14の場合と比較して、固定接合点31の数が増加しているので、削除された接合候補29が多くなっている。図18は、2回目の最適化解析ステップ(S19)の結果である。
上記のように、最適化解析ステップ(S19)と第2固定接合設定ステップ(S21)を繰り返して固定接合点31を1点ずつ増やしていき、固定接合点31の数が所定数に達した状態(所定の剛性を得た状態)を図19に示す。図19においては、図13と同様に、図19(a)は全体を示し、図19(b)は一部を拡大して示している。
Next, the rigidity analysis is performed only at the fixed joint points 31 (S22), and it is determined whether the predetermined rigidity has been reached or the number of the fixed joint points 31 has reached the predetermined number (S23). As a result of the determination, since the predetermined number was not reached, the optimization analysis step (S19) and the second fixed joint setting step (S21) were repeated again. FIG. 17 illustrates a state in which the joint candidate 29 within 30 mm around the fixed joint point 31 is deleted in order to exclude it from the analysis target. In FIG. 17, since the number of fixed joint points 31 is increased as compared with the case of FIG. 14, the number of deleted joint candidates 29 is increased. FIG. 18 shows the result of the second optimization analysis step (S19).
As described above, the optimization analysis step (S19) and the second fixed joint setting step (S21) are repeated to increase the fixed joint points 31 one by one, and the number of the fixed joint points 31 reaches a predetermined number. FIG. 19 shows a state in which a predetermined rigidity is obtained. 19, like FIG. 13, FIG. 19 (a) shows the whole, and FIG. 19 (b) shows a part thereof enlarged.

以上のように、部品組を複数有する車体の構造体モデル41であっても、部品組毎に問題なく固定接合点31を、最適位置にかつ各固定接合点31同士を十分に離して設定できる。従って、固定接合点31の位置に従ってスポット溶接する際に、分流が発生することがなく、確実に各固定接合点31の箇所をスポット溶接でき、かつ例えば車体構造における溶接個所の最適化が可能になり、溶接コストの低減が実現できる。   As described above, even in the vehicle body structure model 41 having a plurality of parts sets, the fixed joints 31 can be set at optimum positions and sufficiently apart from each other, without problems for each part set. . Therefore, when spot welding is performed according to the position of the fixed joint point 31, no split flow is generated, the spot of each fixed joint point 31 can be reliably spot welded, and, for example, the welding point in the vehicle structure can be optimized. Thus, the welding cost can be reduced.

なお、上記では、最適化解析ステップ(S19)において、接合候補29をある程度絞り込むことで、第2固定接合設定ステップ(S21)において、よりスポット溶接後の実態に近い剛性解析を行うことができるものを例に説明したが、最適化解析ステップ(S19)を行わずに、第2固定接合設定ステップ(S21)だけを行うようにしてもよい。この場合、第2固定接合設定ステップ(S21)では、固定接合点31と接合候補29のうち固定接合点31の周囲所定範囲を除く接合候補29とを用いて剛性解析を行う。また、繰返しステップでは、第2固定接合設定ステップ(S21)のみを繰り返すようにする。なお、この場合、最適化条件設定ステップ(S17)は不要である。さらに、接合候補29をある程度絞り込むまで、最適化解析ステップ(S19)を行い、絞り込んだ後、最適化解析ステップ(S19)を行わずに上記を繰り返してもよい。   In the above, in the optimization analysis step (S19), by narrowing the joint candidates 29 to some extent, the second fixed joint setting step (S21) can perform a rigidity analysis closer to the actual situation after spot welding. However, it is possible to perform only the second fixed joint setting step (S21) without performing the optimization analysis step (S19). In this case, in the second fixed joint setting step (S21), rigidity analysis is performed using the fixed joint point 31 and the joint candidates 29 excluding the predetermined range around the fixed joint point 31 among the joint candidates 29. In the repetition step, only the second fixed joint setting step (S21) is repeated. In this case, the optimization condition setting step (S17) is not necessary. Furthermore, the optimization analysis step (S19) may be performed until the junction candidates 29 are narrowed down to some extent, and after the narrowing down, the above may be repeated without performing the optimization analysis step (S19).

なお、上記第1固定接合設定部17および第2固定接合設定部20では、ひずみエネルギーを用いて順位づけを行う例について説明したが、応力、ひずみ、荷重等を用いて順位づけをしてもよい。   In the first fixed joint setting unit 17 and the second fixed joint setting unit 20, the example in which ranking is performed using strain energy has been described, but even if ranking is performed using stress, strain, load, and the like. Good.

以下、本発明の効果を確認する実験を行ったので、これについて説明する。
実験は様々な条件で構造体モデル41(車体、図10参照)における接合位置の最適化を行い、その結果に基づいてスポット溶接の設定をした構造体モデル41について剛性解析を行い、剛性向上率を比較するというものである。
解析に用いた構造体モデル41(車体)の寸法は、幅1200mm、長さ3350mm、高さ1060mmで、板厚0.65mmから2.0mmの鋼板および鋼材を用いた。基準の重量は110kgであり、元の形状でのねじり剛性の平均値は30.7(kN*m/deg)である。
なお、本実施例では鋼ベースの材料を用いたが、アルミニウム、チタニウム、マグネシウム、ガラス、樹脂、ゴム等、種種の材料を用いても何ら問題はない。
Hereinafter, an experiment for confirming the effect of the present invention was performed, which will be described.
In the experiment, the joint position in the structure model 41 (vehicle body, see FIG. 10) is optimized under various conditions, and the rigidity analysis is performed on the structure model 41 in which spot welding is set based on the result, and the rigidity improvement rate is determined. Are compared.
The structure model 41 (vehicle body) used for the analysis was made of steel plates and steel materials having a width of 1200 mm, a length of 3350 mm, a height of 1060 mm, and a thickness of 0.65 mm to 2.0 mm. The reference weight is 110 kg, and the average value of torsional rigidity in the original shape is 30.7 (kN * m / deg).
In this embodiment, a steel-based material is used, but there is no problem even if various materials such as aluminum, titanium, magnesium, glass, resin, rubber are used.

接合位置の最適化は条件を変えて4種類(発明例1〜発明例4)行った。それぞれの実験内容について、より具体的に以下に説明する。
発明例1〜発明例4では、接合候補設定ステップにおいて10mmピッチで接合候補29を24124個設定した。第1固定接合設定ステップで設定された固定接合点31の数は142個であり、所定の剛性を得るのに十分な固定接合点31が1003個になるまで処理を繰り返した。
The optimization of the joining position was performed by changing the conditions in four types (Invention Examples 1 to 4). The contents of each experiment will be described more specifically below.
In Invention Examples 1 to 4, 24124 bonding candidates 29 were set at a pitch of 10 mm in the bonding candidate setting step. The number of fixed joint points 31 set in the first fixed joint setting step is 142, and the process was repeated until there were 1003 fixed joint points 31 sufficient to obtain a predetermined rigidity.

発明例1〜発明例3では、最適化解析ステップを実施して有意な接合候補29の絞り込みを行ったのに対して、発明例4は、最適化解析ステップを実施しなかった。
スポット間隔(固定接合点31同士の間隔)は短い方が剛性は向上するが、短すぎると溶接時に分流が発生してしまうため、スポット間隔は溶接機の性能に応じて所定値以上に設定する必要がある。そこで、本実施例では、スポット間隔が前記所定値以上になるように設定した。
具体的には、発明例1〜発明例3では、スポット間隔がそれぞれ30mm超、40mm超、50mm超になるように、最適化解析ステップにおいて固定接合点31の周囲30mm、40mm、50mm以内の接合候補29を候補から除外した。発明例で4は、スポット間隔が30mm超になるように、第2固定接合設定ステップにおいて固定接合点31の周囲30mm以内の接合候補29を候補から除外した。
In Invention Example 1 to Invention Example 3, the optimization analysis step was performed to narrow down the significant joint candidates 29, while Invention Example 4 did not perform the optimization analysis step.
The shorter the spot interval (the interval between the fixed joints 31), the more the rigidity is improved. However, if the spot interval is too short, a diversion will occur during welding. There is a need. Therefore, in this embodiment, the spot interval is set to be equal to or greater than the predetermined value.
Specifically, in Invention Examples 1 to 3, in the optimization analysis step, the joints within 30 mm, 40 mm, and 50 mm around the fixed joint 31 so that the spot intervals are over 30 mm, over 40 mm, and over 50 mm, respectively. Candidate 29 was excluded from the candidates. In the invention example 4, the joint candidate 29 within 30 mm around the fixed joint point 31 was excluded from the candidates in the second fixed joint setting step so that the spot interval was more than 30 mm.

また、比較例として構造体モデル41に、スポット間隔が30mm以上になるように接合点61を30mmピッチで24124個設定し、予め固定点を設定せずに最適化解析(トポロジー解析)を実施して、設定した接合点61の中から有意なものを1003個選定した(図20参照)。   As a comparative example, 24124 joint points 61 are set at 30 mm pitch in the structure model 41 so that the spot interval is 30 mm or more, and optimization analysis (topology analysis) is performed without setting fixed points in advance. 1003 significant points were selected from the set junction points 61 (see FIG. 20).

次に、発明例1〜発明例4と比較例のそれぞれで算出した固定接合点31または接合点61に基づいて接合した構造体モデル41に対して剛性解析を行った。剛性解析条件は、図12に示すa、b、c、dの4か所のうち1か所に0.5kNの荷重を与え、他方3か所を拘束し、ねじりを与える4通りのものとした。
発明例1〜発明例4および比較例についての条件および剛性解析の結果をまとめたものを表1に示す。
Next, rigidity analysis was performed on the structure model 41 joined based on the fixed joint 31 or the joint 61 calculated in each of Invention Examples 1 to 4 and Comparative Example. There are four types of stiffness analysis conditions that apply a load of 0.5 kN to one of the four locations a, b, c, and d shown in FIG. 12 and constrain the other three locations to give torsion. .
Table 1 shows a summary of conditions and rigidity analysis results for Invention Examples 1 to 4 and Comparative Example.

表1における剛性向上率とは、3か所拘束、1か所ねじりの4通りの場合の平均値とし、接合点を40〜90mmピッチ(車体の主要部材であるクロスメンバ、サイドメンバ、シル等は80mmピッチ、ピラー等は90mmピッチ)で1003個設定した場合を基準として、その場合の剛性に対する剛性の向上率をいう。
表1に示すように、比較例では剛性向上率が1.4%低下している。他方、発明例1〜発明例4では、すべてにおいて剛性向上率が大幅に向上している。
以上のことから、本発明による接合位置の最適化が適切であることが実証された。
なお、発明例1と発明例4は同一スポット間隔でも、最適化解析ステップを実施した発明例1の方が、剛性向上率が向上しており、より好適である。これは、上述したとおり、接合候補29の数をある程度絞り込んだ方が、第2固定接合設定ステップにおいてより実態に近い状態で剛性解析を行うことができるため解析の精度がより高いからである。
The rigidity improvement rate in Table 1 is the average value for four types of restraints at three locations and torsion at one location, and the joint points are 40 to 90 mm pitch (cross member, side member, sill, etc., which are the main members of the vehicle body) Refers to the rate of improvement in rigidity relative to the rigidity in that case, based on the case where 1003 are set at 80 mm pitch and 90 mm pitch for pillars and the like.
As shown in Table 1, the rigidity improvement rate is reduced by 1.4% in the comparative example. On the other hand, in Invention Examples 1 to 4, the rigidity improvement rate is greatly improved in all.
From the above, it was demonstrated that the optimization of the joining position according to the present invention is appropriate.
Inventive Example 1 and Inventive Example 4 are more suitable in Inventive Example 1 in which the optimization analysis step is performed even with the same spot interval, because the rigidity improvement rate is improved. This is because, as described above, if the number of joint candidates 29 is narrowed to some extent, the rigidity analysis can be performed in a state closer to the actual state in the second fixed joint setting step, so the accuracy of the analysis is higher.

1 接合最適化解析装置
3 表示装置
5 入力装置
7 記憶装置
9 作業用データメモリ
11 演算処理部
13 構造体モデルファイル
15 解析対象部設定部
16 接合生成部
17 第1固定接合設定部
18 最適化解析条件設定部
19 最適化解析部
20 第2固定接合設定部
21 板材
23 ハット断面部材
23a フランジ部
25 構造体モデル
27 解析対象部
29 接合候補
31 固定接合点
41 構造体モデル
43 フロントピラー
45 センターピラー
47 ルーフサイドレール
49 ルーフパネル
51 解析対象部
61 接合点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Junction optimization analysis apparatus 3 Display apparatus 5 Input apparatus 7 Storage apparatus 9 Work data memory 11 Arithmetic processing part 13 Structure model file 15 Analysis object part setting part 16 Joint production | generation part 17 1st fixed joint setting part 18 Optimization analysis Condition setting unit 19 Optimization analysis unit 20 Second fixed joint setting unit 21 Plate member 23 Hat cross-section member 23a Flange part 25 Structure model 27 Analysis target part 29 Candidate joint 31 Fixed joint point 41 Structure model 43 Front pillar 45 Center pillar 47 Roof side rail 49 Roof panel 51 Analysis target part 61 Joint point

Claims (8)

平面要素及び/または立体要素からなる構造体モデルを構成する複数部品を部品組として接合するのに用いられる点接合または連続接合の最適化解析方法であって、
前記構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定ステップと、前記解析対象部に対して接合点又は接合部の候補となる接合候補を設定する接合候補設定ステップと、前記接合候補を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第1固定接合設定ステップと、前記接合候補に対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、前記接合候補のうち前記固定接合の周囲所定範囲を除く前記接合候補を対象として、前記最適化解析条件設定ステップで設定された最適化解析条件を満たす最適な接合点又は接合部を求める最適化解析ステップと、前記固定接合と前記最適化解析ステップで求めた接合点又は接合部とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第2固定接合設定ステップと、前記最適化解析ステップと前記第2固定接合設定ステップとを所定の剛性、または、前記固定接合の数が所定数になるまで繰り返す繰り返しステップとを備えたことを特徴とする構造体の接合位置の最適化解析方法。
An optimization analysis method for point joining or continuous joining used to join a plurality of parts constituting a structural model composed of planar elements and / or three-dimensional elements as a part set,
Using an analysis target part setting step for setting an analysis target part in the structure model, a joint candidate setting step for setting a joint candidate as a joint point or a joint candidate for the analysis target part, and using the joint candidate A first fixed joint setting step of performing a rigidity analysis and selecting one joint point or joint with the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and setting as a fixed joint; An optimization analysis condition setting step for setting an optimization analysis condition for the joint candidate; and the optimization analysis condition setting step for the joint candidate except for a predetermined range around the fixed joint among the joint candidates. An optimization analysis step for obtaining an optimal joint or joint satisfying the set optimization analysis conditions, and the fixed joint and the optimization analysis step. Rigidity analysis is performed using the obtained joint point or joint, and one joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load is selected for each part set as a fixed joint. A second fixed joint setting step for setting, and a repetition step for repeating the optimization analysis step and the second fixed joint setting step until a predetermined rigidity or the number of the fixed joints reaches a predetermined number. A method for optimizing the joining position of a structure characterized by
前記最適化解析ステップは、離散化係数を4以上に設定して離散化を行うことを特徴とする請求項1に記載の構造体の接合位置の最適化解析方法。   2. The method for optimizing a joint position of a structure according to claim 1, wherein the optimization analysis step performs discretization by setting a discretization coefficient to 4 or more. 平面要素及び/または立体要素からなる構造体モデルを構成する複数部品を部品組として接合するのに用いられる点接合または連続接合の最適化解析方法であって、
前記構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定ステップと、前記解析対象部に対して接合点又は接合部の候補となる接合候補を設定する接合候補設定ステップと、前記接合候補を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第1固定接合設定ステップと、前記固定接合と前記接合候補のうち前記固定接合の周囲所定範囲を除く前記接合候補とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第2固定接合設定ステップと、前記第2固定接合設定ステップを所定の剛性、または、前記固定接合の数が所定数になるまで繰り返す繰り返しステップとを備えたことを特徴とする構造体の接合位置の最適化解析方法。
An optimization analysis method for point joining or continuous joining used to join a plurality of parts constituting a structural model composed of planar elements and / or three-dimensional elements as a part set,
Using an analysis target part setting step for setting an analysis target part in the structure model, a joint candidate setting step for setting a joint candidate as a joint point or a joint candidate for the analysis target part, and using the joint candidate A first fixed joint setting step of performing a rigidity analysis and selecting one joint point or joint with the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and setting as a fixed joint; A joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load is obtained by performing rigidity analysis using the joint candidate and the joint candidate excluding a predetermined range around the fixed joint among the joint candidates. A second fixed joint setting step for selecting one place for each part set and setting as a fixed joint, and a second fixed joint setting step Gender, or optimization analysis method of joining position of the structure, characterized in that the number of said fixed junction and a repeating step of repeating until a predetermined number.
前記接合候補設定ステップは、前記接合点又は前記接合部を生成する接合生成ステップを有し、該接合生成ステップは、部品を構成する各平面要素の節点座標から要素の代表点を決定するステップと、前記部品の一つの平面要素を基準にして、他部品の平面要素に対し、それぞれの代表点同士の点間距離を座標値から計算し、溶接接合が可能な距離の平面要素間に接合要素を配置するステップとを備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の構造体の接合位置の最適化解析方法。   The joint candidate setting step includes a joint generation step of generating the joint point or the joint, and the joint generation step determines a representative point of the element from the node coordinates of each planar element constituting the part; Based on one plane element of the part, the distance between each representative point is calculated from the coordinate value with respect to the plane element of the other part, and the joint element between the plane elements having a distance capable of welding joint The method for optimizing the joining position of the structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising: 平面要素及び/または立体要素からなる構造体モデルを構成する複数部品の接合に用いられる点接合または連続接合の最適化解析装置であって、
前記構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定部と、前記解析対象部に対して接合点又は接合部の候補となる接合候補を設定する接合候補設定部と、前記接合候補を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第1固定接合設定部と、前記接合候補に対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部と、前記接合候補のうち前記固定接合の周囲所定範囲を除く前記接合候補を対象として、前記最適化解析条件設定部で設定された最適化解析条件を満たす最適な接合点又は接合部を求める最適化解析部と、前記固定接合と前記最適化解析部で求めた接合点又は接合部とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第2固定接合設定部とを備えたことを特徴とする構造体の接合位置の最適化解析装置。
An optimization analysis device for point joining or continuous joining used for joining a plurality of parts constituting a structure model composed of planar elements and / or three-dimensional elements,
Using an analysis target part setting part for setting an analysis target part in the structure model, a joint candidate setting part for setting a joint candidate as a joint point or a joint candidate for the analysis target part, and the joint candidate A first fixed joint setting unit that performs a rigidity analysis and selects one joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and sets as a fixed joint; An optimization analysis condition setting unit that sets an optimization analysis condition for the joint candidate, and the optimization analysis condition setting unit for the joint candidate excluding a predetermined range around the fixed joint among the joint candidates. Rigidity analysis is performed using an optimization analysis unit that obtains an optimal joint or joint satisfying the set optimization analysis conditions, and the joint or joint obtained by the fixed joint and the optimization analysis unit. Thus, a second fixed joint setting unit that selects one joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and sets the joint as a fixed joint is provided. A device for optimizing the joining position of a featured structure.
前記最適化解析部は、離散化係数を4以上に設定して離散化を行うことを特徴とする請求項5に記載の構造体の接合位置の最適化解析装置。   6. The optimization analysis apparatus for a joint position of a structure according to claim 5, wherein the optimization analysis unit performs discretization by setting a discretization coefficient to 4 or more. 平面要素及び/または立体要素からなる構造体モデルを構成する複数部品の接合に用いられる点接合または連続接合の最適化解析装置であって、
前記構造体モデルおける解析対象部を設定する解析対象部設定部と、前記解析対象部に対して接合点又は接合部の候補となる接合候補を設定する接合候補設定部と、前記接合候補を用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第1固定接合設定部と、前記固定接合と前記接合候補のうち前記固定接合の周囲所定範囲を除く前記接合候補とを用いて剛性解析を行って、最もひずみエネルギーまたは応力またはひずみまたは荷重のいずれかの高い接合点又は接合部を前記部品組毎に1箇所選定して固定接合として設定する第2固定接合設定部とを備えたことを特徴とする構造体の接合位置の最適化解析装置。
An optimization analysis device for point joining or continuous joining used for joining a plurality of parts constituting a structure model composed of planar elements and / or three-dimensional elements,
Using an analysis target part setting part for setting an analysis target part in the structure model, a joint candidate setting part for setting a joint candidate as a joint point or a joint candidate for the analysis target part, and the joint candidate A first fixed joint setting unit that performs a rigidity analysis and selects one joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load for each part set and sets as a fixed joint; A joint point or joint having the highest strain energy or stress or strain or load is obtained by performing rigidity analysis using the joint candidate and the joint candidate excluding a predetermined range around the fixed joint among the joint candidates. And a second fixed joint setting unit that selects one place for each part set and sets the fixed joint as a fixed joint.
前記接合候補設定部は、前記接合点又は前記接合部を生成する接合生成部を有し、該接合生成部は、部品を構成する各平面要素の節点座標から要素の代表点を決定し、前記部品の一つの平面要素を基準にして、他部品の平面要素に対し、それぞれの代表点同士の点間距離を座標値から計算し、溶接接合が可能な距離の平面要素間に接合要素を配置することを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載の構造体の接合位置の最適化解析装置。   The junction candidate setting unit includes a junction generation unit that generates the junction point or the junction, and the junction generation unit determines a representative point of an element from the node coordinates of each planar element constituting the component, The distance between each representative point is calculated from the coordinate value for the plane element of another part with reference to one plane element of the part, and the joint element is arranged between the plane elements of the distance that enables welding joint The apparatus for optimizing the joining position of a structure according to any one of claims 5 to 7, characterized in that:
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