JP2019128868A - Shape optimization analysis method for stiffening member of car body component and device therefor - Google Patents

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Abstract

To provide a shape optimization analysis method and device for a stiffening member of a car body component that obtain an optimum shape and arrangement of the stiffening member stiffening the car body component.SOLUTION: A shape optimization analysis method for a stiffening member of a car body component according to the present invention comprises: a car body component model acquisition step S1 of acquiring a car body component model modeling the car body component having two components fastened via a space; an optimization block model creation step S3 of creating an optimization block model in the space in the car body component model; a material characteristic setting step S5 of setting a material characteristic of a stiffening member in the optimization block model; a coupling processing step S7 of coupling the optimization block model to the car body component model; and an optimization analysis step S9 of conducting optimization analysis of the optimization block model as an analysis object of the optimization, and obtaining an optimum shape and arrangement of the optimization block model.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、自動車の車体部品を補剛する補剛部材の最適な形状と配置を求める車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法及び装置に関する。
なお、本発明において形状最適化とは、予め所定の形状、例えばT字形状を想定し、その所定の形状を前提として最適な形状を求めることではなく、所定の形状を想定することなく、解析条件を満たす最適な形状と配置を求めることを意味する。
The present invention relates to a method and an apparatus for analyzing the shape optimization of a stiffening member of a vehicle body part for which the optimum shape and position of the stiffening member for stiffening a vehicle body part of a car are determined.
In the present invention, shape optimization is assumed to be a predetermined shape, for example, a T-shape in advance, and is not to obtain the optimum shape on the premise of the predetermined shape, but to analyze without assuming the predetermined shape. It means finding the optimal shape and arrangement that satisfy the conditions.

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解析の中で、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り、車体の軽量化や剛性の向上などといった車体性能の向上が図られることが知られており、これらの最適化技術は、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 the 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 technology for designing the vehicle body.
By using optimization techniques such as mathematical optimization, plate thickness optimization, shape optimization, topology optimization, etc. in this CAE analysis, vehicle performance such as weight reduction and rigidity improvement can be improved. These optimization techniques are often used, for example, for structural optimization of castings such as engine blocks.

最適化技術の中でも、特にトポロジー最適化が着目されつつある。
トポロジー最適化とは、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を求める方法である。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。
Among optimization techniques, topology optimization is particularly focused.
Topology optimization is to satisfy the condition by providing a design space of a certain size, incorporating a three-dimensional element in the design space, satisfying a given condition, and leaving a portion of the minimum necessary three-dimensional element. It is a method of finding the optimum shape. Therefore, topology optimization uses a method of directly constraining a three-dimensional element forming a design space and applying a direct load.

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。   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

弓削、他1名、「建設機械の最適設計」、成蹊大学工学研究報告、Vol.41、No.1、2004年、p.1-5Yumi, 1 other, "Optimum Design of Construction Machinery", Seikei University Engineering Research Report, Vol.41, No.1, 2004, p.1-5

自動車の車体等の構造体は主に薄板を用いて構成されており、このような薄板で構成される車体の一部位について最適化技術により形状を最適化する場合、従来は非特許文献1に記載されるように、対象となる車体の一部を取り出して、当該一部を独立させて最適化していた。しかし、独立させた車体の一部に対して車体全体からの荷重や拘束状態を反映させることは困難であり、それ故に車体の一部に最適化技術を適用することが難しいという課題があった。また、車体の一部の最適化形状を求めようとしても、最適化の対象部位が消滅する場合もあって、それを薄板構造に適切に反映させるにはいかにするべきかという課題もあった。   A structure such as a car body of an automobile is mainly configured using a thin plate, and in the case of optimizing the shape of one portion of a car body configured by such a thin plate by optimization technology, it has been disclosed in As described, a part of the target car body was taken out and the part was optimized independently. However, it is difficult to reflect the load and restraint state from the entire vehicle body to a part of the independent vehicle body, and hence there is a problem that it is difficult to apply the optimization technology to a part of the vehicle body . Moreover, even if it is going to obtain | require the optimization shape of a part of vehicle body, the target site | part of optimization may be lose | disappeared, There also existed the subject of how to carry out appropriately reflecting that in thin plate structure.

特許文献1に開示されている技術は、トポロジー最適化による最適化解析に係る数学演算上の手法及び物理的システムに関するものであり、上記のような薄板構造の最適化といった課題に対しては何らの解決手段を与えるものではない。   The technique disclosed in Patent Document 1 relates to a mathematical calculation method and a physical system related to optimization analysis by topology optimization, and does not deal with the problem of optimization of the thin plate structure as described above. It does not give a solution.

さらに、自動車の車体骨格となる車体部品においては、金属板で形成された二つの部品が空間を介して締結され、前記空間に補剛部材が配置されたものもあるが、このような車体部品において前記補剛部材の最適な形状と配置を求める最適化形状の開発が望まれていた。   Furthermore, in a car body part that becomes a car body frame of an automobile, two parts formed of a metal plate are fastened via a space, and there is also a thing in which a stiffening member is disposed in the space. It has been desired to develop an optimized shape for determining the optimum shape and position of the stiffening member.

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、金属板で形成された二つの部品を空間を介して締結するとともに、前記空間に補剛部材が配設される車体部品において、前記補剛部材の最適な形状と配置を求める車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法及び装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a vehicle body in which two parts formed of a metal plate are fastened through a space and a stiffening member is disposed in the space. It is an object of the present invention to provide a shape optimization analysis method and apparatus for a stiffening member of a vehicle body part for obtaining an optimum shape and arrangement of the stiffening member.

(1)本発明に係る車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法は、金属板で形成された二つの部品を空間を介して締結するとともに、前記空間に補剛部材を配設してなる車体部品において、前記補剛部材の最適な形状および配置を求めるものであり、コンピュータが以下の各ステップを行うものであって、平面要素及び/又は立体要素を用いて前記車体部品をモデル化した車体部品モデルを取得する車体部品モデル取得ステップと、前記車体部品モデルにおける前記空間を設計空間とし、立体要素からなる最適化ブロックモデルを生成する最適化ブロックモデル生成ステップと、前記最適化ブロックモデルに前記補剛部材の材料特性を設定する材料特性設定ステップと、前記最適化ブロックモデルを前記車体部品モデルに結合する結合処理ステップと、荷重・拘束条件と最適化解析条件を与え、前記最適化ブロックモデルを最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化ブロックモデルの最適な形状と配置を求める最適化解析ステップと、を備えたことを特徴とするものである。 (1) The shape optimization analysis method of a stiffening member of a vehicle body part according to the present invention comprises: fastening two parts formed of a metal plate through a space and arranging the stiffening member in the space Determining the optimum shape and position of the stiffening member, the computer performing the following steps, and modeling the vehicle part using planar and / or solid elements A car body part model acquiring step of acquiring a car body part model, an optimization block model generating step of generating an optimization block model formed of three-dimensional elements by using the space in the car body part model as a design space, the optimization block model Material property setting step for setting the material property of the stiffening member, and a combined process for connecting the optimization block model to the vehicle body part model And the load / restraint condition and the optimization analysis condition, and the optimization analysis is performed on the optimization block model as an analysis target of the optimization, and the optimization analysis for finding the optimum shape and arrangement of the optimization block model And providing a step.

(2)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、前記車体部品モデルが設置された自動車車体モデルに所定の荷重を入力したときの前記車体部品の変形と同等となるように、前記荷重・拘束条件を決定することを特徴とするものである。 (2) In the above (1), the optimization analysis step is equivalent to the deformation of the vehicle body part when a predetermined load is input to the vehicle body model on which the vehicle body part model is installed. In the above, the load / restraint condition is determined.

(3)上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記結合処理ステップは、前記最適化ブロックモデルの外表面にある立体要素の節点を、該節点と最短距離にある前記車体部品モデルの平面要素又は立体要素の節点とを剛体要素を用いて結合することにより、前記最適化ブロックモデルと前記車体部品モデルとを結合することを特徴とするものである。 (3) In the above-described (1) or (2), in the joining step, the node of the three-dimensional element on the outer surface of the optimized block model is selected from the body part model that is at the shortest distance from the node. The optimization block model and the vehicle body part model are coupled by connecting the planar element or the node of the solid element by using a rigid element.

(4)上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化ブロックモデルは、5面体以上8面体以下であって互いに平行な2面を少なくとも一組有する立体要素でモデル化したものであることを特徴とするものである。 (4) In any of the above (1) to (3), the optimization block model is a three-dimensional element having at least one pair of two faces which are not less than five and not more than eight and are parallel to each other. It is characterized by being made into a product.

(5)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化ブロックモデル生成ステップは、前記車体部品モデルにおける前記設計空間が設定された周囲の面と平行になる面が最大面積となるように生成することを特徴とするものである。 (5) In the method according to any one of (1) to (4), in the optimization block model generation step, a plane parallel to a peripheral surface on which the design space in the body part model is set is It produces | generates so that it may become the maximum area, It is characterized by the above-mentioned.

(6)上記(1)乃至(5)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化ブロックモデル生成ステップは、前記車体部品モデルを構成する平面要素及び又は立体要素との結合部に節点を配置し、前記結合部に配置した節点を含む面に沿うように六面体立体要素を積み上げるように生成することを特徴とするものである。 (6) In the method according to any one of the above (1) to (5), the optimization block model generation step arranges nodes in a joint portion with a plane element and / or a solid element constituting the body part model Then, the hexahedral solid elements are generated so as to be stacked along a plane including the nodes arranged in the coupling portion.

(7)上記(1)乃至(6)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化ブロックモデル生成ステップは、立体要素から構成される複数のブロック体を生成し、該複数のブロック体を剛体要素、梁要素または平面要素のいずれかを用いて連結することにより生成することを特徴とするものである。 (7) In any one of the above (1) to (6), the optimization block model generation step generates a plurality of block bodies composed of solid elements, and rigidifies the plurality of block bodies. It produces | generates by connecting using any of an element, a beam element, or a plane element, It is characterized by the above-mentioned.

(8)上記(1)乃至(7)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析ステップは、最適化解析において最適化パラメータで離散化を行うことを特徴とするものである。 (8) In the method according to any one of the above (1) to (7), the optimization analysis step is characterized by performing discretization with the optimization parameter in the optimization analysis.

(9)上記(1)乃至(8)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析ステップは、トポロジー最適化による最適化解析を行うことを特徴とするものである。 (9) In the invention described in any one of (1) to (8), the optimization analysis step is characterized by performing optimization analysis by topology optimization.

(10)本発明に係る車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置は、金属板で形成された二つの部品を空間を介して締結するとともに、前記空間に補剛部材を配設してなる車体部品において、前記補剛部材の最適な形状および配置を求めるものであって、平面要素及び/又は立体要素を用いて前記車体部品をモデル化した車体部品モデルを取得する車体部品モデル取得部と、前記車体部品モデルにおける前記空間を設計空間とし、立体要素からなる最適化ブロックモデルを生成する最適化ブロックモデル生成部と、前記最適化ブロックモデルに前記補剛部材の材料特性を設定する材料特性設定部と、前記最適化ブロックモデルを前記車体部品モデルに結合する結合処理部と、荷重・拘束条件と最適化解析条件を与え、前記最適化ブロックモデルを最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化ブロックモデルの最適な形状と配置を求める最適化解析部と、を備えたことを特徴とするものである。 (10) The shape optimization analysis device for the stiffening member of a vehicle body part according to the present invention fastens two parts formed of a metal plate through a space and arranges the stiffening member in the space A vehicle body part model acquisition unit that obtains an optimal shape and arrangement of the stiffening member and obtains a body part model obtained by modeling the body part using a planar element and / or a solid element An optimization block model generation unit for generating an optimization block model composed of three-dimensional elements by using the space in the body part model as a design space, and a material for setting material characteristics of the stiffening member in the optimization block model A characteristic setting unit; a coupling processing unit coupling the optimization block model to the vehicle body part model; load / restraint conditions and optimization analysis conditions; Perform optimization analysis as the analysis target of the optimization, it is characterized in that and a optimization analysis unit for obtaining the placement and optimum shape of the optimization block model.

(11)上記(10)に記載のものにおいて、前記最適化解析部は、前記車体部品モデルが設置された自動車車体モデルに所定の荷重を入力したときの前記車体部品の変形と同等となるように、前記荷重・拘束条件を決定することを特徴とするものである。 (11) In the one described in (10), the optimization analysis unit is configured to be equivalent to the deformation of the vehicle body part when a predetermined load is input to the vehicle body model on which the vehicle body part model is installed. In the above, the load / restraint condition is determined.

(12)上記(10)又は(11)に記載のものにおいて、前記結合処理部は、前記最適化ブロックモデルの外表面にある立体要素の節点を、該節点と最短距離にある前記車体部品モデルの平面要素又は立体要素の節点とを剛体要素を用いて結合することにより、前記最適化ブロックモデルと前記車体部品モデルとを結合することを特徴とするものである。 (12) In the above (10) or (11), the joint processing unit is configured to connect the node of the three-dimensional element on the outer surface of the optimized block model to the vehicle body part model at the shortest distance from the node. The optimization block model and the vehicle body part model are coupled by connecting the planar element or the node of the solid element by using a rigid element.

(13)上記(10)乃至(12)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化ブロックモデルは、5面体以上8面体以下であって互いに平行な2面を少なくとも一組有する立体要素でモデル化したものであることを特徴とするものである。 (13) In the above (10) to (12), the optimization block model is a three-dimensional element having at least one pair of two faces which are not less than five and not more than eight and are parallel to each other. It is characterized by being made into a product.

(14)上記(10)乃至(13)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化ブロックモデル生成部は、前記車体部品モデルにおける前記設計空間が設定された周囲の面と平行になる面が最大面積となるように生成することを特徴とするものである。 (14) In the configuration described in any one of (10) to (13), the optimization block model generation unit is configured such that a plane parallel to a peripheral surface on which the design space in the body part model is set is It produces | generates so that it may become the maximum area, It is characterized by the above-mentioned.

(15)上記(10)乃至(14)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化ブロックモデル生成部は、前記車体部品モデルを構成する平面要素及び又は立体要素との結合部に節点を配置し、前記結合部に配置した節点を含む面に沿うように六面体立体要素を積み上げるように生成することを特徴とするものである。 (15) In the configuration according to any one of (10) to (14), the optimization block model generation unit arranges a node at a connection portion with a plane element and / or a solid element constituting the vehicle body part model. Then, the hexahedral solid elements are generated so as to be stacked along a plane including the nodes arranged in the coupling portion.

(16)上記(10)乃至(15)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化ブロックモデル生成部は、立体要素から構成される複数のブロック体を生成し、該複数のブロック体を剛体要素、梁要素または平面要素のいずれかを用いて連結することにより生成することを特徴とするものである。 (16) In the above (10) to (15), the optimization block model generation unit generates a plurality of block bodies composed of solid elements, and rigidifies the plurality of block bodies. It produces | generates by connecting using any of an element, a beam element, or a plane element, It is characterized by the above-mentioned.

(17)上記(10)乃至(16)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析部は、最適化解析において最適化パラメータで離散化を行うことを特徴とするものである。 (17) In the configuration described in any one of (10) to (16), the optimization analysis unit performs discretization with the optimization parameter in the optimization analysis.

(18)上記(10)乃至(17)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析部は、トポロジー最適化による最適化解析を行うことを特徴とするものである。 (18) In any one of the above (10) to (17), the optimization analysis unit performs optimization analysis by topology optimization.

本発明においては、金属板で形成された二つの部品を空間を介して締結するとともに、前記空間に補剛部材を配設してなる車体部品において、前記補剛部材の最適な形状および配置を求めるものであり、コンピュータが以下の各ステップを行うものであって、平面要素及び/又は立体要素を用いて前記車体部品をモデル化した車体部品モデルを取得する車体部品モデル取得ステップと、前記車体部品モデルにおける前記空間を設計空間とし、立体要素からなる最適化ブロックモデルを生成する最適化ブロックモデル生成ステップと、前記最適化ブロックモデルに前記補剛部材の材料特性を設定する材料特性設定ステップと、前記最適化ブロックモデルを前記車体部品モデルに結合する結合処理ステップと、荷重・拘束条件と最適化解析条件を与え、前記最適化ブロックモデルを最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化ブロックモデルの最適な形状と配置を求める最適化解析ステップと、を備えたことにより、前記車体部品に荷重が作用したときに前記補剛部材の最適な形状と配置を求めることができ、該車体部品の剛性を向上したり、また、当該剛性を低下させずに前記車体部品の軽量化に資することが可能となる。   In the present invention, in a vehicle body component in which two parts formed of a metal plate are fastened via a space and a stiffening member is disposed in the space, the optimum shape and arrangement of the stiffening member are obtained. A vehicle body part model acquisition step for acquiring a vehicle body part model obtained by modeling the vehicle body part using a planar element and / or a solid element, wherein the computer performs the following steps: An optimization block model generating step of generating an optimization block model consisting of three-dimensional elements by using the space in the part model as a design space, and a material property setting step of setting material characteristics of the stiffening member in the optimization block model Combining the optimization block model with the body part model, loading / restraint conditions and optimization analysis conditions And the optimization analysis step of performing optimization analysis on the optimization block model as an analysis object of optimization, and determining the optimum shape and position of the optimization block model When it acts, it is possible to obtain the optimum shape and position of the stiffening member, to improve the rigidity of the vehicle body component, or contribute to the weight reduction of the vehicle body component without reducing the rigidity. It becomes possible.

本発明の実施の形態に係る車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置のブロック図である。It is a block diagram of the shape optimization analysis apparatus of the stiffening member of the vehicle body part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る車体部品であるAピラーロアの平面図である。It is a top view of A pillar lower which is a car body part concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る車体部品であるAピラーロアの側面図である。It is a side view of A pillar lower which is a car body part concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る車体部品をモデル化したAピラーロアモデルの説明図である。It is explanatory drawing of the A pillar lower model which modeled the vehicle body part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態において、最適化ブロックモデルと車体部品とを結合して生成する最適化解析モデルを説明する図である。It is a figure explaining the optimization analysis model which combines and generates an optimization block model and a body part in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態において、複数のブロック体を連結して最適化ブロックモデルを生成する一例を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of connecting a plurality of block bodies to generate an optimization block model in the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態において、最適化ブロックモデルと車体部品との結合処理を説明する図である。In an embodiment of the present invention, it is a figure explaining a joint processing of an optimization block model and body parts. 本発明の実施の形態において、補剛部材の最適化解析における荷重・拘束条件(a)と、剛性評価における変位測定点(b)を説明する図である。In embodiment of this invention, it is a figure explaining the load and restraint conditions (a) in the optimization analysis of a stiffening member, and the displacement measurement point (b) in rigidity evaluation. 本実施の形態の他の態様に係る車体部品において、補剛部材の最適化解析の解析結果の一例を示す斜視図である。The vehicle body component which concerns on the other aspect of this Embodiment WHEREIN: It is a perspective view which shows an example of the analysis result of the optimization analysis of a stiffening member. 本実施の形態において、自動車車体モデルを解析対象としてサス部からの曲げ入力による剛性をターゲットとするCAE解析におけるAピラーロアモデルの変形を示す図である。In this embodiment, it is a figure showing modification of A pillar lower model in CAE analysis which targets stiffness by bending input from a suspension part by making a car body model into analysis object. 本実施の形態において、Aピラーロアモデルを解析対象として荷重・拘束条件を与えたCAE解析における変形を示す図である。In this embodiment, it is a figure showing modification in CAE analysis which gave load and restraint conditions by making an A pillar lower model into analysis object. 本実施の形態に係る形状最適化解析方法における処理の流れを示すフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart which shows the flow of the process in the shape optimization analysis method which concerns on this Embodiment. 実施例において、制約条件として体積制約率を与えた最適化解析により求めた最適化ブロックモデルの最適形状に基づいて設定した補剛部材モデルを示す図である((a)体積制約率5%、(b)体積制約率10%)。In an Example, it is a figure which shows the stiffening member model set based on the optimal shape of the optimization block model calculated | required by the optimization analysis which gave the volume constraint rate as a constraint condition ((a) Volume constraint rate 5%, (B) Volume constraint rate 10%). 実施例において、制約条件として変位量を与えた最適化解析により求めた最適化ブロックモデルの最適形状に基づいて設定した補剛部材モデルを示す図である((a)最適形状のまま設定、(b)最適形状のうち柱状部のみ設定)。In an Example, it is a figure showing a stiffening member model set based on an optimal shape of an optimization block model obtained by optimization analysis which gave displacement as a constraint condition ((a) setting as optimal shape, ( b) Only the columnar portion of the optimum shape is set). 実施例において、制約条件として変位量を与えた最適化解析により求めた最適化ブロックモデルの最適形状における柱状部をさらにダンベル状にCADモデル化した補剛部材モデルを示す図である((a)平面図、(b)斜視図)。It is a figure which shows the stiffening member model which carried out CAD modeling of the columnar part in the optimal shape of the optimization block model calculated | required by optimization analysis which gave displacement amount as constraint conditions in the Example in a dumbbell shape ((a) Plan view, (b) perspective view). 実施例において、制約条件として変位量を与えた形状最適化解析により求めた最適化ブロックモデルの最適形状における柱状部をさらにダンベル状にCADモデル化した柱状部と、フランジ残存部を接着剤としてモデル化した接着部とを有する補剛部材モデルを示す図である。In the embodiment, the columnar portion in the optimum shape of the optimization block model determined by shape optimization analysis given displacement amount as a constraint condition is further modeled as a dumbbell-shaped columnar portion and a flange residual portion as an adhesive agent. It is a figure which shows the stiffening member model which has an adhesive part made into. 実施例において、比較例としたAピラーロアモデルを示す図である((a)補剛部材モデルなし、(b)空間に補剛部材を充填した補剛部材モデルあり)。It is a figure which shows the A pillar lower model made into the comparative example in the Example ((a) there is no stiffening member model, (b) there is a stiffening member model which filled the stiffening member in space). 実施例において、従来の車体部品を基準とした剛性向上率と重量変化の結果を示すグラフである。In an Example, it is a graph which shows the rigidity improvement rate on the basis of the conventional vehicle body components, and the result of a weight change. 実施例において、従来の車体部品を基準とした重量あたりの剛性向上率の結果を示すグラフである。In an Example, it is a graph which shows the result of the rigidity improvement rate per weight on the basis of the conventional vehicle body components.

本発明の実施の形態に係る車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法および装置について説明するに先立ち、本実施の形態で対象とする車体部品について説明する。   Prior to describing the shape optimization analysis method and apparatus for the stiffening member of a vehicle body part according to the embodiment of the present invention, the vehicle body part that is the object of the present embodiment will be described.

<車体部品>
本発明に係る車体部品は、金属板で形成された二つの部品を空間を介して締結するとともに、前記空間に補剛部材を配設してなるものであり、本発明の実施の形態では、図2および図3に例示するような、アウタパネル33とインナパネル35とを空間Sを介して締結するとともに、空間Sに補剛部材(図示なし)を配設してなるAピラーロア31を対象とする。
<Car body parts>
The vehicle body part according to the present invention is formed by fastening two parts formed of a metal plate via a space and arranging a stiffening member in the space, and in the embodiment of the present invention, As shown in FIGS. 2 and 3, an A-pillar lower 31 formed by fastening an outer panel 33 and an inner panel 35 via a space S and arranging a stiffening member (not shown) in the space S is targeted. Do.

アウタパネル33は、図2に示すように、平面視において略T字形状であり、該略T字形状の横辺に相当する部位(図2中の部位Pおよび部位Q)と、縦辺に相当する部位(図2中の部位R)を有するものである。   The outer panel 33, as shown in FIG. 2, is substantially T-shaped in plan view, and corresponds to a part (part P and part Q in FIG. 2) corresponding to the horizontal side of the substantially T-shape and the vertical side. It has a part (part R in FIG. 2) to be performed.

部位Pは、アウタパネル33の上部において自動車の前方(図中のX軸マイナス方向)に延出し、該自動車の前部に設けられる他の車体部品に接続する。
部位Qは、アウタパネル33の上部において自動車の後上方(図中のX軸プラス方向およびY軸プラス方向)に延出し、Aピラーアッパ(図示なし)に接続する。
部位Rは、前記略T字形状の横辺から自動車の下方(図中のY軸マイナス方向)に延出している。さらに、部位Rの下端部は、自動車の後方(X軸プラス方向)に向かってL字形状に湾曲し、ロッカー(図示なし)に接続する。
The portion P extends to the front (X-axis minus direction in the figure) of the vehicle at the upper part of the outer panel 33 and is connected to other vehicle body parts provided at the front of the vehicle.
The portion Q extends to the upper rear of the outer panel 33 in the upper rear of the vehicle (X-axis plus direction and Y-axis plus direction in the figure), and is connected to the A-pillar upper (not shown).
The portion R extends from the horizontal side of the substantially T-shape to the lower side of the vehicle (in the negative direction of the Y axis in the figure). Furthermore, the lower end portion of the portion R is curved in an L shape toward the rear (X-axis plus direction) of the vehicle and is connected to a locker (not shown).

そして、部位P、部位Qおよび部位Rに交差する断面は、天板部33aと縦壁部33bとフランジ部33cとからなる断面ハット形状である。なお、断面ハット形状のアウタパネル33は、例えば、鋼板やアルミニウム板をプレス成形することにより製造することができる。   And the cross section which cross | intersects the site | part P, the site | part Q, and the site | part R is a cross-sectional hat shape which consists of the top-plate part 33a, the vertical wall part 33b, and the flange part 33c. The outer panel 33 having a hat-shaped cross section can be manufactured, for example, by press-forming a steel plate or an aluminum plate.

インナパネル35は、図2に示すように、アウタパネル33のフランジ部33cと接合するフランジ部35cを有する。そして、インナパネル35のフランジ部35cをアウタパネル33のフランジ部35cとを接合することで、図3に示すように、アウタパネル33の天板部33aおよび縦壁部33bとインナパネル35の内面35aとで囲まれる空間Sが形成され、アウタパネル33とインナパネル35は空間を介して締結される。なお、ここで接合とはスポット溶接、アーク溶接、レーザ溶接、接着剤等でパネル同士を接触させて締結することを示す。
また、アウタパネル33およびインナパネル35は、例えば、鋼板やアルミニウム板をプレス成形することにより製造したものを用いることができる。
The inner panel 35 has a flange portion 35c joined to the flange portion 33c of the outer panel 33, as shown in FIG. Then, by joining the flange portion 35c of the inner panel 35 and the flange portion 35c of the outer panel 33, as shown in FIG. A space S is formed, and the outer panel 33 and the inner panel 35 are fastened via the space. Here, joining means that panels are brought into contact with each other by spot welding, arc welding, laser welding, an adhesive or the like to be fastened.
Moreover, what was manufactured by press-molding a steel plate or an aluminum plate can be used for the outer panel 33 and the inner panel 35, for example.

<車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置>
次に、本実施の形態に係る車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置(以下、単に「形状最適化解析装置」という)の構成について、以下に説明する。
<Shape optimization analysis system for stiffening members of body parts>
Next, the configuration of the shape optimization analysis apparatus for a stiffening member of a vehicle body part according to the present embodiment (hereinafter simply referred to as “shape optimization analysis apparatus”) will be described below.

本実施の形態に係る形状最適化解析装置1は、図2および図3に示すようなアウタパネル33とインナパネル35とを空間Sを介して締結するとともに、空間Sに補剛部材を配設してなる車体部品であるAピラーロア31において、前記補剛部材の最適な形状および配置を求めるものであって、図1に示すように、PC(パーソナルコンピュータ)等によって構成され、表示装置3、入力装置5、記憶装置7、作業用データメモリ9及び演算処理部11を有している。
そして、表示装置3、入力装置5、記憶装置7及び作業用データメモリ9は、演算処理部11に接続され、演算処理部11からの指令によってそれぞれの機能が実行される。
以下、本実施の形態に係る形状最適化解析装置1の各構成について説明する。
In the shape optimization analysis apparatus 1 according to the present embodiment, the outer panel 33 and the inner panel 35 as shown in FIGS. 2 and 3 are fastened via the space S, and a stiffening member is disposed in the space S. In the A-pillar lower 31 which is an automotive body part, the optimum shape and arrangement of the above-mentioned stiffening members are sought, and as shown in FIG. 1, it is composed of a PC (personal computer) etc. The device 5, the storage device 7, the work data memory 9, and the arithmetic processing unit 11 are included.
The display device 3, the input device 5, the storage device 7, and the work data memory 9 are connected to the arithmetic processing unit 11, and their respective functions are executed according to an instruction from the arithmetic processing unit 11.
Hereinafter, each configuration of the shape optimization analysis device 1 according to the present embodiment will be described.

≪表示装置≫
表示装置3は、解析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 to display analysis results and the like, and is configured of a liquid crystal monitor or the like.

≪入力装置≫
入力装置5は、車体部品モデルファイル23の表示指示や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 vehicle body part model file 23 and an operator's condition input and the like, and is configured by a keyboard, a mouse and the like.

≪記憶装置≫
記憶装置7は、車体部品モデルファイル23等の各種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。
«Storage device»
The storage device 7 is used to store various files such as the body part model file 23 and the like, and is configured by a hard disk or the like.

≪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に用いられ、RAM(Random Access Memory)等で構成される。
«Work data memory»
The work data memory 9 is used for temporary storage and calculation of data used by the calculation processing unit 11, and is configured by a RAM (Random Access Memory) or the like.

≪演算処理部≫
演算処理部11は、図1に示すように、車体部品モデル取得部13と、最適化ブロックモデル生成部15と、材料特性設定部17と、結合処理部19と、最適化解析部21を有し、PC等のCPU(中央演算処理装置)によって構成される。これらの各部は、CPUが所定のプログラムを実行することによって機能する。
演算処理部11における上記の各部の機能を以下に説明する。
<< operation processing part >>
As shown in FIG. 1, the arithmetic processing unit 11 has a vehicle body part model acquisition unit 13, an optimization block model generation unit 15, a material property setting unit 17, a coupling processing unit 19, and an optimization analysis unit 21. And a CPU (central processing unit) such as a PC. These units function when the CPU executes a predetermined program.
The functions of the above-described units in the arithmetic processing unit 11 will be described below.

(車体部品モデル取得部)
車体部品モデル取得部13は、車体部品を平面要素及び/又は立体要素を用いてモデル化した車体部品モデルを取得するものであり、本実施の形態では、Aピラーロア31(図2参照)を平面要素を用いてモデル化したAピラーロアモデル41を、記憶装置7に記憶された車体部品モデルファイル23からAピラーロアモデル41の要素情報や材料特性情報を読み込むことにより取得することができる。
(Car body parts model acquisition unit)
The body part model acquisition unit 13 acquires a body part model obtained by modeling a body part using a plane element and / or a solid element, and in the present embodiment, the A pillar lower 31 (see FIG. 2) is a plane. The A-pillar lower model 41 modeled using an element can be acquired from the body part model file 23 stored in the storage device 7 by reading the element information and the material characteristic information of the A-pillar lower model 41.

そして、本実施の形態に係るAピラーロアモデル41は、図4に示すように、アウタパネル33を平面要素によりモデル化したアウタパネルモデル43と、インナパネル35を平面要素によりモデル化したインナパネルモデル45とからなるものであり、Aピラーロア31と同様に、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45との間に空間S’(図3に示す空間Sに相当)が形成されている。   The A-pillar lower model 41 according to the present embodiment is, as shown in FIG. 4, an outer panel model 43 obtained by modeling the outer panel 33 with planar elements, and an inner panel model 45 obtained by modeling the inner panel 35 with planar elements. As with the A pillar lower 31, a space S ′ (corresponding to the space S shown in FIG. 3) is formed between the outer panel model 43 and the inner panel model 45.

なお、車体部品モデル取得部13は、車体部品のCADデータに基づいて、該車体を平面要素及び/又は立体要素によりモデル化して車体部品モデルを新たに生成するものであってもよい。   Note that the vehicle body part model acquisition unit 13 may generate a new vehicle body part model by modeling the vehicle body by plane elements and / or solid elements based on the CAD data of the body parts.

(最適化ブロックモデル生成部)
最適化ブロックモデル生成部15は、車体部品モデル取得部13が取得した車体部品モデルにおける空間を設計空間として立体要素からなる最適化ブロックモデルを生成するものであり、本実施の形態では、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45とで形成される空間S’(図4)を設計空間とし、該設計空間に立体要素からなる最適化ブロックモデル47(図5参照)を生成する。
(Optimized block model generation unit)
The optimization block model generation unit 15 generates an optimization block model consisting of three-dimensional elements with the space in the vehicle body component model acquired by the vehicle body component model acquisition unit 13 as a design space, and in the present embodiment, the outer panel model A space S '(FIG. 4) formed by the reference numeral 43 and the inner panel model 45 is set as a design space, and an optimization block model 47 (see FIG. 5) composed of solid elements is generated in the design space.

最適化ブロックモデル生成部15が生成する最適化ブロックモデル47は、後述する最適化解析部21による最適化解析の対象となるものであり、最適化解析の過程において補剛に不要な部位に位置する立体要素が消去され、補剛に必要となる部位に位置する立体要素が残存される。   The optimization block model 47 generated by the optimization block model generation unit 15 is a target of optimization analysis by the optimization analysis unit 21 described later, and is positioned at a portion unnecessary for stiffening in the process of the optimization analysis. 3D elements are eliminated, and the 3D elements located at the portions required for stiffening are left.

なお、最適化ブロックモデル生成部15が生成する最適化ブロックモデル47は、5面体以上8面体以下であって互いに平行な2面を少なくとも一組有する立体要素でモデル化したものであることが好ましい。
また、最適化ブロックモデル生成部15は、前記車体部品モデルにおける前記設計空間の周囲の面と平行になる面が最大面積となるように前記最適化ブロックモデルを生成することが好ましい。
Preferably, the optimization block model 47 generated by the optimization block model generation unit 15 is modeled by a solid element having at least one pair of two faces which are not less than five faces and not more than eight faces and are parallel to each other. .
Further, it is preferable that the optimization block model generation unit 15 generate the optimization block model so that a surface parallel to a surface around the design space in the body part model has a maximum area.

さらに、最適化ブロックモデル生成部15は、前記車体部品モデルを構成する平面要素及び又は立体要素との結合部に節点を配置し、前記結合部に配置した節点を含む面に沿うように六面体立体要素を積み上げて最適化ブロックモデルを生成するものであってもよい。   Furthermore, the optimization block model generation unit 15 arranges a node at a joint portion with a plane element and / or a solid element constituting the vehicle body part model, and a hexahedron solid so as to follow a plane including the node arranged at the joint portion. Elements may be stacked to generate an optimized block model.

また、最適化ブロックモデル生成部15は、前記設計空間に立体要素から構成される複数のブロック体を生成し、該複数のブロック体を剛体要素、梁要素または平面要素を用いて連結することにより最適化ブロックモデルを生成してもよい。
複数のブロック体により最適化ブロックモデルを生成する一例として、図6に示すように、六面体立体要素を積み上げたブロック体Aと六面体立体要素を積み上げたブロック体Bとを連結部により連結してもよい。
Further, the optimization block model generation unit 15 generates a plurality of block bodies composed of solid elements in the design space, and connects the plurality of block bodies using a rigid body element, a beam element or a plane element. An optimized block model may be generated.
As an example of generating an optimization block model by a plurality of block bodies, as shown in FIG. 6, even if a block body A in which hexahedron solid elements are stacked and a block body B in which hexahedron solid elements are stacked are connected by a connecting portion. Good.

(材料特性設定部)
材料特性設定部17は、最適化ブロックモデル生成部15が生成した最適化ブロックモデルの材料特性を設定するものであり、本実施の形態では、最適化ブロックモデル47(図5)の材料特性として、表1に示すヤング率、ポアソン比および比重を設定する。
(Material property setting part)
The material characteristic setting unit 17 sets the material characteristic of the optimization block model generated by the optimization block model generation unit 15. In the present embodiment, the material characteristic setting unit 17 sets the material characteristic of the optimization block model 47 (FIG. 5). The Young's modulus, Poisson's ratio and specific gravity shown in Table 1 are set.

さらに、材料特性設定部17は、例えばFRP(Fiber Reinforced Plastics;繊維強化樹脂)のように面内異方性を有する材料特性を設定する場合においては、最適化ブロックモデルの材料特性の面内異方性を与える主軸角度を与え、該主軸角度に対応する前記材料特性の値を設定することで、最適化ブロックモデルの材料特性に面内異方性を設定することができる。   Furthermore, in the case of setting material properties having in-plane anisotropy such as FRP (Fiber Reinforced Plastics), for example, the material property setting unit 17 changes in-plane differences of the material properties of the optimization block model. An in-plane anisotropy can be set to the material property of the optimization block model by giving the main axis angle giving the directionality and setting the value of the material property corresponding to the main axis angle.

(結合処理部)
結合処理部19は、最適化ブロックモデル生成部15が生成した最適化ブロックモデルを車体部品モデルに結合して最適化解析モデルを生成するものであり、本実施の形態では、図5に示すように、最適化ブロックモデル47とAピラーロアモデル41とを結合し、最適化解析モデル51を生成する。
(Joint processing unit)
The combination processing unit 19 combines the optimization block model generated by the optimization block model generation unit 15 with the vehicle body part model to generate an optimization analysis model, and as shown in FIG. 5 in the present embodiment. Then, the optimization block model 47 and the A pillar lower model 41 are combined to generate an optimization analysis model 51.

結合処理部19による最適化ブロックモデル47とAピラーロアモデル41の具体的な結合処理について、最適化ブロックモデル47とアウタパネルモデル43の結合を例として以下に説明する。   A specific coupling process of the optimization block model 47 and the A-pillar lower model 41 by the coupling processing unit 19 will be described below by taking the coupling of the optimization block model 47 and the outer panel model 43 as an example.

アウタパネルモデル43が平面要素43aでモデル化されている場合、結合処理部19は、図7に示すように、最適化ブロックモデル47の外表面にある立体要素47aのノード47b(節点)を、ノード47bと最短距離にあるアウタパネルモデル43の平面要素43aのノード43b(節点)と剛体要素49により接続することで、最適化ブロックモデル47とアウタパネルモデル43とを結合する。なお、剛体要素は変形しないため、剛体要素を最短距離とすることが好ましい。   When the outer panel model 43 is modeled by the planar element 43a, as illustrated in FIG. 7, the coupling processing unit 19 sets the node 47b (node) of the solid element 47a on the outer surface of the optimization block model 47 The optimization block model 47 and the outer panel model 43 are coupled by connecting the node 43 b (node) of the plane element 43 a of the outer panel model 43 and the rigid element 49 at a shortest distance to 47 b. In addition, since a rigid body element does not deform | transform, it is preferable to make a rigid body element into the shortest distance.

もっとも、結合処理部19は、上記のように最適化ブロックモデル47とアウタパネルモデル43とを剛体要素49を用いた結合処理に限られるものではなく、はり要素、ビーム要素、ロッド要素、平面要素など、荷重が伝達される要素を用いて最適化ブロックモデル47のノード47bとアウタパネルモデル43のノード43bを結合するものであってもよい。   However, the coupling processing unit 19 is not limited to coupling processing using the rigid block 49 and the optimization block model 47 and the outer panel model 43 as described above, and may be beam elements, beam elements, rod elements, planar elements, etc. Alternatively, the node 47b of the optimized block model 47 and the node 43b of the outer panel model 43 may be coupled using an element to which a load is transmitted.

若しくは、結合処理部19は、最適化ブロックモデル47とアウタパネルモデル43とを剛体要素49などの要素を介して結合せずに、最適化ブロックモデル47のノード47bとアウタパネルモデル43のノード43bとを共有させるように結合するものであってもよい。   Alternatively, the coupling processing unit 19 couples the node 47 b of the optimization block model 47 and the node 43 b of the outer panel model 43 without coupling the optimization block model 47 and the outer panel model 43 via an element such as a rigid element 49. You may combine so that it may share.

さらに、アウタパネルモデル43が立体要素でモデル化されている場合においては、結合処理部19は、当該立体要素のノードと最適化ブロックモデル47の立体要素47aのノード47bとを剛体要素49など荷重を伝達する要素を介して結合、または、ノード共有により結合すればよい。   Furthermore, in the case where the outer panel model 43 is modeled by a solid element, the coupling processing unit 19 loads the node of the solid element and the node 47b of the solid element 47a of the optimization block model 47 It may be coupled via an element to be transmitted or coupled by node sharing.

なお、最適化ブロックモデル47とインナパネルモデル45との結合についても、結合処理部19は、上記の最適化ブロックモデル47とアウタパネルモデル43の結合と同様の処理を行う。   The combination processing unit 19 performs the same process as the combination of the optimization block model 47 and the outer panel model 43 with respect to the combination of the optimization block model 47 and the inner panel model 45.

(最適化解析部)
最適化解析部21は、結合処理部19が最適化ブロックモデル47とAピラーロアモデル41との結合処理を行って生成した最適化解析モデル51に、解析条件として荷重・拘束条件と最適化解析条件を与え、最適化ブロックモデル47を最適化の解析対象として最適化解析を行い、の最適化ブロックモデル47に対する最適な形状および配置を求めるものである。
(Optimization analysis unit)
The optimization analysis unit 21 generates load / restraint conditions and optimization analysis as analysis conditions for the optimization analysis model 51 generated by the coupling processing unit 19 performing the coupling process between the optimization block model 47 and the A pillar lower model 41. Conditions are given, and optimization analysis is performed on the optimization block model 47 as an analysis target of optimization, and the optimum shape and arrangement for the optimization block model 47 are determined.

最適化解析モデル51に与える荷重・拘束条件として、本実施の形態では、図8に示す荷重・拘束条件を与える。図8に示す荷重・拘束条件は、自動車車体のサス部からの曲げ入力による剛性をターゲットとすることを想定したものであり、治具53により最適化解析モデル51の下部を拘束し、最適化解析モデル51の上部に設けられた荷重入力部に高さ方向下向き(Y軸マイナス方向)に2000Nの荷重を入力するものである。   In the present embodiment, the load and constraint conditions shown in FIG. 8 are given as the load and constraint conditions given to the optimization analysis model 51. The load / restraint condition shown in FIG. 8 assumes that the rigidity due to bending input from the suspension of the car body is targeted, and the lower part of the optimization analysis model 51 is restrained by the jig 53 for optimization. A load of 2000 N is inputted downward in the height direction (Y-axis minus direction) into a load input section provided at the upper part of the analysis model 51.

また、最適化解析モデル51に与える最適化解析条件としては、最適化解析の目的に応じて設定する目的条件と、最適化解析を行う上で課す制約条件とを与える。
目的条件は、例えば、最適化解析モデル51におけるひずみエネルギー総和の最小化、変位の最小化、剛性の最大化などがある。
一方、制約条件は、最適化解析の対象となる最適化ブロックモデル47の体積制約率、変位量などがある。制約条件は、複数設定可能である。
In addition, as the optimization analysis condition given to the optimization analysis model 51, the objective condition set according to the purpose of the optimization analysis and the constraint condition imposed on performing the optimization analysis are given.
The target conditions include, for example, the minimization of the total of strain energy in the optimization analysis model 51, the minimization of the displacement, the maximization of the rigidity, and the like.
On the other hand, the constraint conditions include the volume constraint rate, displacement amount, and the like of the optimization block model 47 to be subjected to optimization analysis. A plurality of constraints can be set.

最適化解析部21による最適化解析には、例えば、トポロジー最適化を適用することができる。トポロジー最適化において密度法を用いる際に中間的な密度が多い場合には、下式で表すように最適化パラメータとしてペナルティ係数を与えて離散化することが好ましい。   For example, topology optimization can be applied to the optimization analysis performed by the optimization analysis unit 21. When there is much intermediate density when using the density method in topology optimization, it is preferable to give a penalty coefficient as an optimization parameter and discretize it, as expressed by the following equation.

離散化によく用いられるペナルティ係数は2以上であり、ペナルティ係数の値は適宜設定することができる。   The penalty coefficient often used for discretization is 2 or more, and the value of the penalty coefficient can be set as appropriate.

図9に、本実施の形態において最適化解析部21にトポロジー最適化を適用して得られた最適化ブロックモデル47の最適形状55の一例を示す。
最適形状55は、最適化ブロックモデル47に表1に材料特性を設定するとともに、図8に示す荷重・拘束条件を与え、最適化解析条件には、目的条件として体積最小で剛性最大を、制約条件とし変位測定点(図8(b))における変位量0.5mm以下とすることを与えて求められた結果である。なお、図9(a)は、最適形状55を表示するためにインナパネルモデル45を非表示にし、アウタパネルモデル43上における最適形状55の配置を示したものであり、図9(b)は、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45との間に形成された空間S’に残存した最適形状55の一部を示したものである。
FIG. 9 shows an example of the optimum shape 55 of the optimization block model 47 obtained by applying topology optimization to the optimization analysis unit 21 in the present embodiment.
The optimum shape 55 sets the material properties in Table 1 in the optimization block model 47 and gives the load / restraint conditions shown in FIG. 8 and restricts the stiffness maximum at the volume minimum as the objective condition in the optimization analysis conditions. This is a result obtained by giving the condition that the displacement amount is 0.5 mm or less at the displacement measurement point (FIG. 8 (b)). 9 (a) shows the arrangement of the optimum shape 55 on the outer panel model 43 with the inner panel model 45 hidden to display the optimum shape 55, and FIG. 9 (b) shows A part of the optimum shape 55 remaining in the space S ′ formed between the outer panel model 43 and the inner panel model 45 is shown.

最適化ブロックモデル47の最適形状55は、図9に示すように、上記の解析条件(荷重・拘束条件、目的条件、制約条件)を満たすように立体要素が残存及び消去することにより求められる。   As shown in FIG. 9, the optimum shape 55 of the optimization block model 47 is obtained by remaining and eliminating solid elements so as to satisfy the above analysis conditions (load / restraint conditions, target conditions, constraint conditions).

上記のとおり、図8に示す荷重・拘束条件は、自動車車体のサス部からの曲げ入力による剛性をターゲットとすることを想定したときに最適化解析モデル51に入力する荷重・拘束条件を例示したものである。具体的には、図10に示す自動車車体モデル59を解析対象としてサス部からの曲げ入力による剛性をターゲットとするCAE解析におけるAピラーロアモデル41の変形と、図11に示すAピラーロアモデル41のみを解析対象としたCAE解析における変形が同等となるように、Aピラーロアモデル41に入力する荷重・拘束条件を取得し、該取得した荷重・拘束条件を最適化解析モデル51に入力する荷重・拘束条件とすればよい。   As described above, the load / restraint condition shown in FIG. 8 exemplifies the load / restraint condition to be input to the optimization analysis model 51 when assuming that the rigidity due to bending input from the suspension portion of the vehicle body is targeted. Is. Specifically, the deformation of the A-pillar lower model 41 in the CAE analysis targeting the rigidity due to the bending input from the suspension portion with the vehicle body model 59 shown in FIG. 10 as the analysis target, and the A-pillar lower model 41 shown in FIG. The load / restraint condition to be input to the A-pillar lower model 41 is acquired so that the deformation in the CAE analysis in which only the analysis target is analyzed is equivalent, and the load to input the acquired load / restriction condition to the optimization analysis model 51・ It may be a restraint condition.

このように、図8および図9は、Aピラーロア31(図2)を解析対象とした場合のものであるが、他の車体部品を解析対象とする場合においては、最適化解析部21は、該車体部品が設置された自動車車体に所定の荷重を入力したときの前記車体部品の変形と同等となるように、該車体部品に荷重を入力する位置や方向、さらには前記車体部品を拘束する部位を与える前記荷重・拘束条件を決定することが好ましい。   As described above, FIGS. 8 and 9 show the case where the A pillar lower 31 (FIG. 2) is an analysis target. However, in the case where other body parts are the analysis target, the optimization analysis unit 21 The position and direction to which a load is input to the vehicle body component, and further, the vehicle body component is restrained so as to be equivalent to the deformation of the vehicle body component when a predetermined load is input to the vehicle body on which the vehicle body component is installed. It is preferable to determine the load / restraint that gives the part.

さらに、最適化解析部21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。また、最適化解析部21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もできる。   Furthermore, the optimization analysis unit 21 may perform topology optimization processing, or may be optimization processing using another calculation method. Furthermore, as the optimization analysis unit 21, for example, analysis software using a commercially available finite element can be used.

<車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法>
次に、本実施の形態に係る車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法(以下、単に「形状最適化解析方法」という)について、以下に説明する。
<A method for shape optimization analysis of stiffening members of body parts>
Next, the method for analyzing the shape optimization of the stiffening member of the vehicle body part according to the present embodiment (hereinafter simply referred to as “the method for analyzing the shape optimization”) will be described below.

本実施の形態に係る形状最適化解析方法は、図2および図3に示すようなアウタパネル33とインナパネル35とを空間Sを介して締結するとともに、空間Sに補剛部材(図示なし)を配設してなるAピラーロア31において、前記補剛部材の最適な形状を配置を求めるものであり、図12に示すように、車体部品モデル取得ステップS1と、最適化ブロックモデル生成ステップS3と、材料特性設定ステップS5と、結合処理ステップS7と、最適化解析ステップS9と、を備えたものである。以下、各ステップについて説明する。
なお、本実施の形態に係る形状最適化解析方法は、上記の各ステップをコンピュータによって構成された形状最適化解析装置1(図1参照)を用いて実行するものである。
In the shape optimization analysis method according to the present embodiment, the outer panel 33 and the inner panel 35 as shown in FIGS. 2 and 3 are fastened via the space S, and a stiffening member (not shown) is provided in the space S. In the A-pillar lower 31 disposed, the arrangement of the optimal shape of the stiffening member is determined, and as shown in FIG. 12, a car body part model acquisition step S1 and an optimization block model generation step S3. A material characteristic setting step S5, a coupling processing step S7, and an optimization analysis step S9 are provided. Each step will be described below.
In the shape optimization analysis method according to the present embodiment, the above-described steps are performed using the shape optimization analysis device 1 (see FIG. 1) configured by a computer.

≪車体部品モデル取得ステップ≫
車体部品モデル取得ステップS1は、平面要素及び/又は立体要素を用いて車体部品をモデル化した車体部品モデルを取得するステップであり、本実施の形態においては、形状最適化解析装置1の車体部品モデル取得部13が、Aピラーロア31を平面要素を用いてモデル化したAピラーロアモデル41を取得する。
«Car body parts model acquisition step»
The car body part model acquisition step S1 is a step of acquiring a car body part model obtained by modeling a car body part using a plane element and / or a solid element, and in the present embodiment, a car body part of the shape optimization analysis apparatus 1 The model acquisition unit 13 acquires an A-pillar lower model 41 obtained by modeling the A-pillar lower 31 using a plane element.

≪最適化ブロックモデル生成ステップ≫
最適化ブロックモデル生成ステップS3は、車体部品モデルにおける空間を設計空間とし、該設計空間に立体要素からなる最適化ブロックモデルを生成するステップであり、本実施の形態においては、最適化ブロックモデル生成部15が、Aピラーロアモデル41のアウタパネルモデル43とインナパネルモデル45との間の空間S’を設計空間とし、立体要素からなる最適化ブロックモデル47を生成する。
<< Optimization block model generation step >>
The optimization block model generation step S3 is a step of setting a space in the vehicle body part model as a design space and generating an optimization block model consisting of three-dimensional elements in the design space. In the present embodiment, the optimization block model generation is The section 15 uses the space S 'between the outer panel model 43 and the inner panel model 45 of the A-pillar lower model 41 as a design space, and generates an optimization block model 47 composed of three-dimensional elements.

≪材料特性設定ステップ≫
材料特性設定ステップS5は、最適化ブロックモデル生成ステップS3において生成した最適化ブロックモデルの材料特性を設定するステップであり、本実施の形態においては、材料特性設定部17が、最適化ブロックモデル47の材料特性として表1に示すヤング率、ポアソン比および比重を設定する。
また、補剛部材の材料特性が面内異方性を有する場合においては、面内異方性を与える主軸角度を与え、該主軸角度に対応する前記材料特性の値を最適化ブロックモデルに設定してもよい。
<< material property setting step >>
The material property setting step S5 is a step of setting the material property of the optimization block model generated in the optimization block model generation step S3. In the present embodiment, the material property setting unit 17 selects the optimization block model 47. The Young's modulus, Poisson's ratio and specific gravity shown in Table 1 are set as the material properties of
Also, when the material property of the stiffening member has in-plane anisotropy, the main axis angle giving the in-plane anisotropy is given, and the value of the material property corresponding to the main axis angle is set in the optimization block model You may

≪結合処理ステップ≫
結合処理ステップS7は、最適化ブロックモデル生成ステップS3において生成した最適化ブロックモデルを車体部品モデルに結合する処理を行うステップであり、本実施の形態においては、結合処理部19が、最適化ブロックモデル47をAピラーロアモデル41に結合し、最適化解析モデル51を生成する。
<< combination processing step >>
The coupling processing step S7 is a step of coupling the optimization block model generated in the optimization block model generation step S3 to the vehicle body part model, and in the present embodiment, the coupling processing unit 19 performs optimization processing The model 47 is coupled to the A-pillar lower model 41 to generate an optimization analysis model 51.

≪最適化解析ステップ≫
最適化解析ステップS9は、荷重・拘束条件と最適化解析条件を与え、前記最適化ブロックモデルを最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化ブロックモデルの最適な形状と配置を求めるステップであり、本実施の形態においては、最適化解析部21が、最適化解析モデル51に解析条件として荷重・拘束条件と最適化解析条件を与え、最適化ブロックモデル47を最適化の解析対象として最適化解析を行い、図9に例示するような最適形状55を求める。
«Optimization analysis step»
The optimization analysis step S9 performs load / restraint conditions and optimization analysis conditions, performs optimization analysis with the optimization block model as an analysis target of optimization, and finds the optimal shape and arrangement of the optimization block model In the present embodiment, the optimization analysis unit 21 gives the optimization analysis model 51 the load / restraint condition and the optimization analysis condition as analysis conditions, and the optimization block model 47 is an analysis object of optimization. The optimization analysis is performed to determine the optimum shape 55 as illustrated in FIG.

最適化解析モデル51に与える解析条件としては、最適化解析モデル51に荷重を付加する位置や拘束位置を与える荷重・拘束条件(図8参照)と、最適化解析の目的に応じて設定する目的条件と制約条件がある。   As analysis conditions given to the optimization analysis model 51, a load / restraint condition (see FIG. 8) giving a position at which a load is applied to the optimization analysis model 51 and a constraint position (see FIG. 8) and purpose set according to the purpose of optimization analysis. There are conditions and constraints.

ここで、最適化解析ステップS9において最適化解析モデル51に与える荷重・拘束条件は、Aピラーロアモデル41が配設された自動車車体モデル59(図10)に所定の荷重を入力したときのAピラーロアモデル41の変形と同等となるように決定することが好ましい。   Here, the load / restraint condition given to the optimization analysis model 51 in the optimization analysis step S9 is A when a predetermined load is input to the car body model 59 (FIG. 10) in which the A pillar lower model 41 is disposed. It is preferable to determine so as to be equivalent to the deformation of the pillar lower model 41.

また、最適化解析ステップS9における最適化解析には、トポロジー最適化を適用することができる。さらに、トポロジー最適化において密度法を適用する場合、最適化パラメータとして与えるペナルティ係数を2以上に設定して離散化を行うようにすることが好ましい。   Further, topology optimization can be applied to the optimization analysis in the optimization analysis step S9. Furthermore, when applying the density method in topology optimization, it is preferable to set the penalty coefficient given as an optimization parameter to 2 or more to perform discretization.

もっとも、最適化解析ステップS9における最適化解析には、他の計算方式により最適化の解析処理を適用することができ、最適化の解析処理を行うものとしては、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もできる。   However, for the optimization analysis in the optimization analysis step S9, optimization analysis processing can be applied by other calculation methods. Examples of the optimization analysis processing include commercially available finite elements. Analysis software using can also be used.

以上、本実施の形態に係る車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法および装置によれば、車体部品を補剛する補剛部材の最適な形状と配置を精度よく求めることができる。さらに、該最適な形状と配置の補剛部材を用いることで、車体部品の軽量化を図ることが可能となる。最適な形状と配置の補剛部材を用い車体部品の軽量化については、後述する実施例において具体的に説明する。   As described above, according to the shape optimization analysis method and apparatus for a stiffening member of a vehicle body part according to the present embodiment, it is possible to accurately obtain the optimum shape and arrangement of the stiffening member for stiffening the vehicle body part. Furthermore, the weight reduction of the vehicle body part can be achieved by using the stiffening member having the optimum shape and arrangement. The weight reduction of the vehicle body parts using the stiffening member having the optimum shape and arrangement will be specifically described in the embodiments described later.

なお、上記の説明は、車体部品としてAピラーロアを補剛する補剛部材の形状最適化を対象としたものであったが、本発明で形状最適化の対象とする車体部品はこれに限るものではなく、金属板からなる二つの部品を空間を介して締結するとともに、前記空間に補剛部材を配設した車体部品であってもよい。   Although the above description has been directed to optimizing the shape of the stiffening member for stiffening the A-pillar lower as a car body part, the car body parts targeted for shape optimization in the present invention are limited to this. Instead, it may be a vehicle body part in which two parts made of a metal plate are fastened through a space and a stiffening member is disposed in the space.

また、本発明の適用例として、鋼板やアルミニウム板、マグネシウム板、チタン板などからなる車体部品に、樹脂、FRP(繊維強化樹脂、GFRP、CFRPなど)、またはこれらの複合材料などを配設する場合などが相当し、補剛部材の材質には特に限定がない。
さらに、補剛部材を車体部品に配設するには、接着、機械的締結など、いずれの方法により補剛部材を車体部品に締結すればよい。
Further, as an application example of the present invention, a resin, FRP (fiber reinforced resin, GFRP, CFRP, etc.), or a composite material of these is disposed on a car body part made of steel plate, aluminum plate, magnesium plate, titanium plate, etc. There is no particular limitation on the material of the stiffening member.
Furthermore, in order to dispose the stiffening member on the vehicle body part, the stiffening member may be fastened to the vehicle body part by any method such as bonding or mechanical fastening.

本発明に係る車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置および方法により求めた前記補剛部材の最適な形状および配置と、該最適な形状および配置の補剛部材を配設した前記車体部品の剛性の向上および軽量化の効果を検証する実験を行ったので、以下、これについて説明する。   Optimal Shape and Arrangement of the Stiffening Member Determined by the Shape Optimization Analysis Device and Method of Stiffening Member of a Car Body Component According to the Present Invention, and the Car Body Component Provided with the Stiffening Member of the Optimal Shape and Arrangement An experiment for verifying the effect of improving the rigidity and reducing the weight was performed, and this will be described below.

実験では、まず、車体部品であるAピラーロア31を平面要素を用いてモデル化したAピラーロアモデル41を取得した。Aピラーロアモデル41は、図4に示すように、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45とを空間S’を介して締結されたものである。ここで、アウタパネルモデル43およびインナパネルモデル45の材質は鋼板とし、アウタパネルモデル43の板厚を0.8mm又は1.0mm、インナパネルモデル45の板厚を1.4mmとした。   In the experiment, first, an A pillar lower model 41 obtained by modeling the A pillar lower 31 that is a vehicle body part using a planar element was obtained. As shown in FIG. 4, the A-pillar lower model 41 is one in which an outer panel model 43 and an inner panel model 45 are fastened via a space S ′. Here, the material of the outer panel model 43 and the inner panel model 45 is a steel plate, the plate thickness of the outer panel model 43 is 0.8 mm or 1.0 mm, and the plate thickness of the inner panel model 45 is 1.4 mm.

次に、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45との間に形成された空間S’を設計空間として立体要素からなる最適化ブロックモデル47を生成し、その材料特性を設定した。本実施例では、樹脂製の補剛部材を配置することを想定し、最適化ブロックモデル47の材料特性として、前掲の表1に示すヤング率、ポアソン比および比重を設定した。   Next, with the space S 'formed between the outer panel model 43 and the inner panel model 45 as a design space, an optimization block model 47 consisting of three-dimensional elements was generated, and its material characteristics were set. In this example, assuming that resin stiffening members are arranged, Young's modulus, Poisson's ratio, and specific gravity shown in Table 1 above are set as material properties of the optimized block model 47.

生成した最適化ブロックモデル47を、Aピラーロアモデル41の空間S’に配置してアウタパネルモデル43およびインナパネルモデル45と結合し、最適化解析モデル51を生成した。最適化ブロックモデル47とAピラーロアモデル41との結合処理は、前述の実施の形態と同様に図7に示すように、最適化ブロックモデル47の外表面にある立体要素47aのノード47b(節点)を、ノード47bと最短距離にあるアウタパネルモデル43の平面要素43aのノード43b(節点)とを剛体要素49により結合し、最適化ブロックモデル47とインナパネルモデル45との結合処理も同様に行った。   The generated optimization block model 47 was disposed in the space S ′ of the A-pillar lower model 41 and combined with the outer panel model 43 and the inner panel model 45 to generate an optimization analysis model 51. As shown in FIG. 7, the coupling process between the optimization block model 47 and the A-pillar lower model 41 is the node 47 b of the solid element 47 a on the outer surface of the optimization block model 47 as shown in FIG. ) And the node 43b (node) of the plane element 43a of the outer panel model 43 at the shortest distance by the rigid body element 49, and the coupling process between the optimization block model 47 and the inner panel model 45 is similarly performed. It was.

最適化解析モデル51に与える荷重・拘束条件についても、前述の実施の形態と同様に図8に示すように、治具53により最適化解析モデル51の下部を拘束し、最適化解析モデル51の上部に設けられた荷重入力部に高さ方向下向き(Y軸マイナス方向)に2000Nの荷重を入力した。   As for the load / constraint conditions given to the optimization analysis model 51, the lower part of the optimization analysis model 51 is restrained by the jig 53 as shown in FIG. A load of 2000 N was input downward in the height direction (in the negative direction of the Y-axis) to the load input portion provided at the top.

最適化解析条件は、本実施例では、目的条件を変位量最小で剛性最大とし、制約条件に所定の体積制約率を与えた条件(条件A)と、目的条件を体積最小で剛性最大とし、制約条件に所定の変位量を与えた条件(条件B)の2通りとした。ここで、条件Aにおける制約条件の体積制約率は5%又は10%とし、条件Bにおける制約条件の変位量は0.5mm以下とした。   In this embodiment, the optimization analysis condition is the condition (condition A) in which the objective condition is the displacement amount minimum and the rigidity maximum, and the constraint condition is a predetermined volume restriction rate (condition A), and the object condition is the volume minimum and the rigidity maximum. There are two conditions (condition B) in which a predetermined displacement amount is given to the constraint condition. Here, the volume constraint rate of the constraint condition in the condition A was 5% or 10%, and the displacement amount of the constraint condition in the condition B was 0.5 mm or less.

そして、上記の荷重・拘束条件と最適化解析条件を与えた最適化解析モデル51について、トポロジー最適化により最適化解析を行い、最適化ブロックモデル47の最適形状をAピラーロアモデル41に配置される補剛部材モデルとして求めた。そして、Aピラーロアモデル41に補剛部材モデルを配置したときの剛性と軽量化を評価した。   Then, optimization analysis is performed by topology optimization for the optimization analysis model 51 given the above load and constraint conditions and optimization analysis conditions, and the optimum shape of the optimization block model 47 is placed in the A pillar lower model 41. As a stiffening member model. Then, the rigidity and weight reduction when the stiffening member model was disposed on the A-pillar lower model 41 were evaluated.

本実施例では、上記の最適化解析により求めた最適形状に基づいて設定した補剛部材モデルをAピラーロアモデル41に配置したものを発明例(発明例1〜発明例6、発明例11〜発明例16)とした。ここで、発明例1〜発明例6はアウタパネルモデル43の板厚を0.8mmとしたもの、発明例11〜発明例16は、それぞれ発明例1〜発明例6に対応し、さらにアウタパネルモデル43の板厚を1.0mmとしたものである。   In this embodiment, the stiffening member model set based on the optimum shape obtained by the above optimization analysis is arranged in the A pillar lower model 41 as invention examples (invention examples 1 to 6, invention examples 11 to 11). It was set as Example 16). Here, Inventive Examples 1 to 6 have a plate thickness of 0.8 mm for the outer panel model 43, Inventive Examples 11 to 16 correspond to the Inventive Examples 1 to 6 respectively, and the outer panel model 43 is The plate thickness is 1.0 mm.

発明例1および発明例2に係る補剛部材モデルを図13に、発明例3〜発明例6における補剛部材モデルを図14および図15に示す。なお、発明例11〜発明例16は、アウタパネルモデル43の板厚以外の条件はそれぞれ発明例1〜発明例6と同じにしたものであるため、発明例11〜発明例16における補剛部材モデルは、図13〜図15に示す発明例1〜発明例6における補剛部材モデルとほぼ同じ形状および配置である。   FIG. 13 shows a stiffening member model according to Invention Example 1 and Invention Example 2, and FIG. 14 and FIG. 15 show stiffening member models in Invention Example 3 to Example 6, respectively. Inventive Example 11 to Inventive Example 16 are the same as Inventive Example 1 to Inventive Example 6 except for the thickness of the outer panel model 43, so that the stiffening member model in Inventive Example 11 to Inventive Example 16 is used. These are the shape and arrangement | positioning substantially the same as the stiffening member model in the invention example 1-invention example 6 shown in FIGS.

発明例1および発明例2は、最適解析条件を前述の条件A(目的条件は変位量最小で剛性最大、制約条件は所定の体積制約率)として求めた最適化ブロックモデルの最適形状に基づいて補剛部材モデルの形状と配置を設定したものである。   Invention Example 1 and Invention Example 2 are based on the optimum shape of the optimization block model obtained as the optimum analysis condition as the above-mentioned condition A (the objective condition is minimum displacement and maximum stiffness, and the constraint is a predetermined volume restriction rate). The shape and arrangement of the stiffening member model are set.

発明例1に係る補剛部材モデル61(図13(a))は、制約条件を体積制約率5%とし、発明例2に係る補剛部材モデル63(図13(b))は、制約条件を体積制約率10%とした最適化解析の最適形状に基づくものである。そして、補剛部材モデル61、63は、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45との間の空間S’に配置される柱状部61a、63aと、フランジ部43cに残存するフランジ残存部61b、63bとをそれぞれ有する。   The stiffening member model 61 (FIG. 13 (a)) according to the invention example 1 has a constraint condition of a volume constraint rate of 5%, and the stiffening member model 63 (FIG. 13 (b)) according to the invention example 2 is a constraint condition. Based on the optimal shape of optimization analysis with a volume restriction rate of 10%. The stiffening member models 61, 63 are formed of columnar portions 61a, 63a disposed in the space S 'between the outer panel model 43 and the inner panel model 45, and flange remaining portions 61b, 63b remaining in the flange portion 43c. Respectively.

発明例3〜発明例6は、最適解析条件を前述の条件B(目的条件は体積最小で剛性最大、制約条件は所定の変位量)とした最適化解析により残存した最適化ブロックモデルの最適形状55(図9)に基づいて補剛部材モデルの形状と配置を設定したものである。   Invention Example 3 to Invention Example 6 are optimum shapes of optimization block models remaining by optimization analysis under the above-described condition B (the objective condition is the volume minimum and maximum rigidity and the constraint condition is a predetermined displacement amount) described above. The shape and arrangement of the stiffening member model are set based on 55 (FIG. 9).

発明例3に係る補剛部材モデル71は、図14(a)に示すように、最適化ブロックモデル47の最適形状55(図9)の柱状部55aおよびフランジ残存部55bと同一形状および配置とした柱状部71aおよびフランジ残存部71bからなるものである。
発明例4に係る補剛部材モデル73は、発明例3に係る補剛部材モデル71のうちフランジ残存部71bを消去して柱状部71aのみを有するものである。
As shown in FIG. 14A, the stiffening member model 71 according to Inventive Example 3 has the same shape and arrangement as the columnar portion 55a and the flange remaining portion 55b of the optimum shape 55 (FIG. 9) of the optimization block model 47. And the flange remaining portion 71b.
The stiffening member model 73 according to the invention example 4 has only the columnar part 71 a by eliminating the flange remaining part 71 b in the stiffening member model 71 according to the invention example 3.

発明例5に係る補剛部材モデル81は、図15に示すように、最適形状55のうち柱状部55aの両端部を広げたダンベル状(図15(b)参照)にしてCADモデル化した柱状部81aを配置したものである。
発明例6に係る補剛部材モデル83は、図16に示すように、発明例3に係る補剛部材モデル81の柱状部81aに加え、最適形状55のフランジ残存部55bの位置にてアウタパネルモデル43とインナパネルモデル45とを接着剤により接着するものとしてモデル化した接着部83bとを有するものである。
As shown in FIG. 15, the stiffening member model 81 according to the fifth example of the invention is a pillar obtained by CAD modeling of dumbbell shapes (see FIG. 15B) in which both ends of the columnar portion 55a of the optimum shape 55 are expanded. A portion 81a is disposed.
The stiffening member model 83 according to Inventive Example 6, as shown in FIG. 16, is the outer panel model at the position of the flange remaining part 55b of the optimum shape 55 in addition to the columnar part 81a of the stiffening member model 81 according to Inventive Example 3. It has the adhesion part 83b modeled as what bonds 43 and the inner panel model 45 with an adhesive agent.

さらに本実施例では、比較対象として、補剛部材モデルを配置せず、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45の材質を鋼板としたAピラーロアモデル41(図17(a))を比較例1および比較例11、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45との間の空間S’を表1に示す材料特性の樹脂で充填した補剛部材モデル91を配置したもの(図17(b))を比較例2および比較例12とし、上記の発明例と同様に軽量化と剛性を評価した。
ここで、比較例1および比較例2は、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45の板厚を0.8mm、比較例11および比較例12は、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45の板厚を1.0mmとしたものである。
Further, in this example, as a comparison object, an A pillar lower model 41 (FIG. 17A) in which the outer panel model 43 and the inner panel model 45 are made of steel plates without using the stiffening member model is used as the comparative example 1 and Comparative Example 11 is a comparative example in which a stiffening member model 91 in which a space S ′ between the outer panel model 43 and the inner panel model 45 is filled with a resin having the material characteristics shown in Table 1 is arranged (FIG. 17B). The weight reduction and the rigidity were evaluated in the same manner as in the above-mentioned invention example, as 2 and comparative example 12.
Here, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 have a thickness of 0.8 mm for the outer panel model 43 and the inner panel model 45, and Comparative Examples 11 and 12 have a thickness of 1.0 mm for the outer panel model 43 and the inner panel model 45. It is what.

本実施例では、発明例、従来例および比較例のそれぞれにおけるAピラーロアモデルの剛性を以下のように評価した。   In the present example, the rigidity of the A-pillar lower model in each of the invention example, the conventional example, and the comparative example was evaluated as follows.

まず、発明例、従来例および比較例のそれぞれについて図8に示す荷重・拘束条件を与えてCAE解析を行い、Aピラーロアモデル41のフロントエンドの先端部に設けた変位測定点(図8(b))における鉛直方向下向き(図8中Y軸マイナス方向)の変位量を求めた。ここで、図8に示す荷重・拘束条件は、前述の形状最適化解析における荷重・拘束条件と同様、ロッカーが接続されるロッカー接続部(図2(b)参照)を完全拘束とし、Aピラーロアモデル41のフロントエンドの先端部に設けた荷重入力部に2000Nの荷重を入力した。そして、変位測定点における変位量を入力荷重で除した値を剛性値として算出した。   First, CAE analysis is performed by giving load and restraint conditions shown in FIG. 8 for each of the invention example, the conventional example, and the comparative example, and the displacement measurement points provided at the front end of the A pillar lower model 41 (FIG. The amount of displacement of b)) in the vertical direction downward (Y-axis minus direction in FIG. 8) was obtained. Here, the load / restraint condition shown in FIG. 8 is, as in the case of the load / restraint condition in the shape optimization analysis described above, completely restricted the locker connection portion (see FIG. 2B) to which the locker is connected. A load of 2000 N was input to the load input portion provided at the front end of the lower model 41. A value obtained by dividing the displacement amount at the displacement measurement point by the input load was calculated as the stiffness value.

そして、発明例および比較例の剛性は、従来例の剛性値を基準とする剛性向上率(%)と、剛性向上率を補剛部材モデルの重量で規格化した重量あたりの剛性向上率(%)を算出した。
さらに、発明例および比較例について、従来例のAピラーロアモデル41の重量を基準とする重量変化を算出した。
And the rigidity improvement ratio (%) based on the rigidity value of the conventional example and the rigidity improvement ratio per unit weight normalized by the weight of the stiffening member model (%) ) Was calculated.
Furthermore, the weight change on the basis of the weight of the conventional A pillar lower model 41 was calculated for the invention example and the comparative example.

剛性向上率の結果を図18に、補剛部材モデルの重量で剛性向上率を規格化した重量あたりの剛性向上率の結果を図19に示す。また、図18に各条件における重量変化の数値も併せて示す。   The result of the rigidity improvement rate is shown in FIG. 18, and the result of the rigidity improvement rate per weight obtained by standardizing the rigidity improvement rate by the weight of the stiffening member model is shown in FIG. Further, FIG. 18 also shows the numerical value of the weight change under each condition.

図18より、発明例1〜発明例6および発明例11、発明例13〜発明例16は、いずれも剛性向上率が正の値であり、かつ重量変化がマイナスの値であることから、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45の材質を鋼板とし、かつダンベル状の柱状部81aを有する補剛部材モデル81を設けたAピラーロアモデル41は、アルミニウム板製である従来例に比べて剛性の向上と軽量化の双方を達成できることが示された。また、発明例12は重量変化がわずかに+(プラス)であったが、著しく剛性が向上することがわかる。   According to FIG. 18, all of the invention examples 1 to 6 and 11 and the invention examples 13 to 16 have a positive rigidity improvement rate and a negative weight change, the outer panel The A-pillar lower model 41 in which the material of the model 43 and the inner panel model 45 is a steel plate and in which the stiffening member model 81 having a dumbbell-like columnar portion 81a is provided has improved rigidity compared to the conventional example made of aluminum plate. It has been shown that both weight reduction and weight reduction can be achieved. Moreover, although the weight change was slightly plus (plus) in the invention example 12, it turns out that rigidity improves remarkably.

これに対し、比較例1は、重量変化はマイナスとなり軽量化はされたものの、剛性向上率もマイナスの値となり、従来例よりも剛性が低下した。さらに、比較例2は、剛性向上率は大幅に増加しているものの、補剛部材モデル71の重量変化がプラスの値であり従来例よりも著しく重量が増す結果となり、重量あたりの剛性向上率はわずかな増加に留まった。   On the other hand, in Comparative Example 1, although the weight change was negative and the weight was reduced, the rigidity improvement rate was also a negative value, and the rigidity was lower than that of the conventional example. Furthermore, in Comparative Example 2, although the rigidity improvement rate is significantly increased, the weight change of the stiffening member model 71 is a positive value, which results in a significant increase in weight over the conventional example, and the rigidity improvement rate per weight Only a slight increase.

次に、発明例1〜発明例6について比較検討する。
まず、制約条件の異なる発明例1および発明例2と発明例3〜発明例6とを比較すると、本実施例における制約条件の範囲では、制約条件として体積制約率を与えた発明例1および発明例2の方が剛性向上率は大きい結果であった(図18)が、補剛部材モデルの重量が増すために、重量あたりの剛性向上率および変化重量は小さくなった(図19)。
Next, invention examples 1 to 6 will be compared and studied.
First, comparing Inventive Example 1 and Inventive Example 2 with different constraint conditions and Inventive Example 3 to Inventive Example 6, within the constraint condition in this example, Inventive Example 1 and Invention in which the volume constraint rate is given as the constraint condition Although the rigidity improvement rate was larger in Example 2 (FIG. 18), the rigidity improvement rate and change weight per weight were smaller (FIG. 19) because the weight of the stiffening member model was increased.

また、体積制約率の異なる発明例1と発明例2とを比較すると、体積制約率の大きい発明例2の方が残存する最適化ブロックモデルの体積が大きいため、剛性向上率はより大きくなるものの、補剛部材モデル63の重量が増すために、重量あたりの剛性向上率および変化重量ともに発明例1よりも小さくなった。   Also, comparing Invention Example 1 and Invention Example 2 with different volume restriction rates, although the volume of the optimization block model remaining is larger in the invention example 2 with a larger volume restriction rate, the rigidity improvement rate is larger. Because of the increase in the weight of the stiffening member model 63, both the rigidity improvement rate per weight and the change weight were smaller than those of Invention Example 1.

次に、制約条件として変位量を与えた発明例3〜発明例6を比較する。
まず、発明例3と発明例4とを比較すると、重量変化はどちらも-1.9gであり、同等の軽量化となった。一方、剛性に関しては、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45とが接合されるフランジ部におけるフランジ残存部55bを有する発明例3は、最適形状55のうち柱状部55aのみを有する発明例4に比べると、剛性向上率は7.7%から29.1%に増加し、重量あたりの剛性向上率も844,2%/kgから2770.2%/kgに増加する結果となった。この結果は、アウタパネルとインナパネルとの間の空間に柱状の補剛部材のみを配置したものであっても、剛性を向上できることを示すものである。
Next, invention examples 3 to 6 in which displacement amounts are given as constraint conditions are compared.
First, when Invention Example 3 and Invention Example 4 were compared, the weight change was -1.9 g in both cases, resulting in equivalent weight reduction. On the other hand, in terms of rigidity, the invention example 3 having the flange remaining portion 55b in the flange portion where the outer panel model 43 and the inner panel model 45 are joined is compared with the invention example 4 having only the columnar portion 55a in the optimum shape 55. The rigidity improvement rate was increased from 7.7% to 29.1%, and the rigidity improvement rate per weight was also increased from 8442.2% / kg to 2770.2% / kg. This result shows that the rigidity can be improved even if only the columnar stiffening member is disposed in the space between the outer panel and the inner panel.

また、発明例4と発明例5とを比較すると、最適形状55の柱状部55aのままの形状である発明例4における重量変化は-1.9kgであるのに対し、ダンベル状の柱状部81aを配置した発明例5における重量変化は-1.8kgであり、わずかに違いが生じたものの、ほぼ同程度の軽量化となった。一方、剛性に関しては、ダンベル状の柱状部81aを配置した発明例5は、最適形状の柱状部55aのまま配置した発明例5に比べると、剛性向上率は7.7%から19.2%に増加したが、重量あたりの剛性向上率は844.2%/kgから494.72%/kgに減少する結果となった。この結果は、アウタパネルとインナパネルとの間の空間に配置される柱状部の両端部をダンベル状に広げることで、剛性を向上できることを示すものである。   Moreover, when the invention example 4 and the invention example 5 are compared, while the weight change in the invention example 4 which is a shape as the columnar part 55a of the optimal shape 55 is -1.9 kg, the dumbbell shaped columnar part 81a The weight change in the arranged invention example 5 was −1.8 kg, and although the difference was slightly generated, the weight was reduced to approximately the same level. On the other hand, with respect to rigidity, in the invention example 5 in which the dumbbell-shaped columnar part 81a is arranged, the rigidity improvement rate is increased from 7.7% to 19.2% as compared with the invention example 5 in which the columnar part 55a of the optimum shape is arranged. The rigidity improvement rate per weight was reduced from 844.2% / kg to 494.72% / kg. This result indicates that the rigidity can be improved by spreading both ends of the columnar portion disposed in the space between the outer panel and the inner panel in a dumbbell shape.

さらに、発明例5と発明例6とを比較すると、どちらもダンベル状にCADモデル化した柱状部81aを配置したものであり、重量変化はともに-1.8gとなり、同等の軽量化となった。一方、剛性に関しては、アウタパネルモデル43とインナパネルモデル45とのフランジ部に接着部83bをさらに配置した発明例6は、柱状部81aのみを配置した発明例5に比べると、剛性向上率は19.2%から38.7%に増加し、重量あたりの剛性向上率も494.7%/kgから965.4%/kgに増加する結果となった。この結果は、最適形状のうちフランジ残存部の位置を接着剤でアウタパネルとインナパネルとをさらに接合することで、重量増加を招くことなく剛性をさらに向上できることが示すものである。   Furthermore, when Inventive Example 5 and Inventive Example 6 are compared, both are arranged in the shape of a dumbbell in which CAD-modeled columnar portions 81a are arranged, and the weight change is both -1.8 g, which is equivalent to weight reduction. On the other hand, regarding rigidity, in the invention example 6 in which the adhesion part 83b is further disposed in the flange portion of the outer panel model 43 and the inner panel model 45, the rigidity improvement rate is 19.2 as compared with the invention example 5 in which only the columnar part 81a is disposed. As a result, the rigidity improvement rate per weight increased from 494.7% / kg to 965.4% / kg. This result shows that the rigidity can be further improved without causing an increase in weight by further joining the outer panel and the inner panel with an adhesive at the position of the flange remaining portion in the optimum shape.

アウタパネルモデル43の板厚を1.0mmとした発明例11〜発明例16は、上述の発明例1〜発明例6に比べると、全体的に、重量変化は低下するものの剛性向上率は向上する結果であり、さらに、制約条件や補剛部材モデルの形状の違いによる剛性向上率および重量あたりの剛性向上率への影響は、発明例1〜発明例6と同様の傾向となった。   In the invention examples 11 to 16 in which the plate thickness of the outer panel model 43 is 1.0 mm, as compared with the above-described invention examples 1 to 6, as a whole, although the weight change is reduced, the rigidity improvement rate is improved. Furthermore, the influence on the rigidity improvement rate and the rigidity improvement rate per weight due to the difference in the constraint condition and the shape of the stiffening member model became the same tendency as in Inventive Examples 1 to 6.

以上、本発明に係る形状最適化解析方法および装置により、空間を介して締結するとともに前記空間の補剛部材が配設された車体部品であるAピラーロアにおいて、前記補剛部材の最適な形状と配置を求めることによりAピラーロアの剛性の向上と軽量化の双方を達成できることが示された。さらに、形状最適化解析においてアウタパネルモデルとインナパネルモデルとを接合するフランジ部に残存した最適化ブロックモデルの位置においてアウタパネルとインナパネルとを接着剤により接着することで、Aピラーロアの重量を増加させずに剛性向上率をさらに増加できることが示された。   As described above, according to the shape optimization analysis method and apparatus according to the present invention, in the A pillar lower, which is a vehicle body component that is fastened via a space and in which a stiffening member in the space is disposed, the optimal shape of the stiffening member It has been shown that both the improvement in the rigidity and the weight reduction of the A-pillar lower can be achieved by determining the arrangement. Furthermore, the weight of the A pillar lower is increased by bonding the outer panel and the inner panel with an adhesive at the position of the optimization block model remaining in the flange portion joining the outer panel model and the inner panel model in shape optimization analysis. It has been shown that the rigidity improvement rate can be further increased without increasing the rigidity.

1 形状最適化解析装置
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 車体部品モデル取得部
15 最適化ブロックモデル生成部
17 材料特性設定部
19 結合処理部
21 最適化解析部
23 車体部品モデルファイル
31 Aピラーロア
33 アウタパネル
33a 天板部
33b 縦壁部
33c フランジ部
35 インナパネル
35a 内面
35c フランジ部
41 Aピラーロアモデル
43 アウタパネルモデル
43a 平面要素
43b ノード
43c フランジ部
45 インナパネルモデル
47 最適化ブロックモデル
47a 立体要素
47b ノード
49 剛体要素
51 最適化解析モデル
53 治具
55 最適形状
55a 柱状部
55b フランジ残存部
59 自動車車体モデル
61 補剛部材モデル
61a 柱状部
61b フランジ残存部
63 補剛部材モデル
63a 柱状部
63b フランジ残存部
71 補剛部材モデル
71a 柱状部
71b フランジ残存部
73 補剛部材モデル
81 補剛部材モデル
81a 柱状部
83 補剛部材モデル
83b 接着部
91 補剛部材モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 shape optimization analysis device 3 display device 5 input device 7 storage device 9 working data memory 11 arithmetic processing unit 13 body part model acquisition unit 15 optimization block model generation unit 17 material property setting unit 19 coupling processing unit 21 optimization analysis Part 23 Body part model file 31 A pillar lower 33 Outer panel 33a Top plate 33b Vertical wall 33c Flange 35 Inner panel 35a Inner surface 35c Flange 41 A pillar lower model 43 Outer panel model 43a Flat element 43b Node 43c Flange 45 Inner panel model 47 Optimized Block Model 47a Solid Element 47b Node 49 Rigid Body Element 51 Optimized Analysis Model 53 Jig 55 Optimal Shape 55a Columnar Part 55b Flange Remaining Part 59 Car Body Model 61 Stiffening Member Model 61a Columnar 61b Flange Remaining Part 63 Stiffening Member Model 63a Columnar Part 63b Flange Remaining Part 71 Stiffening Member Model 71a Columnar Part 71b Flange Remaining Part 73 Stiffening Member Model 81 Stiffening Member Model 81a Columnar Part 83 Stiffening Member Model 83b Bonding Part 91 Stiffening member model

Claims (18)

金属板で形成された二つの部品を空間を介して締結するとともに、前記空間に補剛部材を配設してなる車体部品において、前記補剛部材の最適な形状および配置を求める車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法であり、コンピュータが以下の各ステップを行うものであって、
平面要素及び/又は立体要素を用いて前記車体部品をモデル化した車体部品モデルを取得する車体部品モデル取得ステップと、
前記車体部品モデルにおける前記空間を設計空間とし、立体要素からなる最適化ブロックモデルを生成する最適化ブロックモデル生成ステップと、
前記最適化ブロックモデルに前記補剛部材の材料特性を設定する材料特性設定ステップと、
前記最適化ブロックモデルを前記車体部品モデルに結合する結合処理ステップと、
荷重・拘束条件と最適化解析条件を与え、前記最適化ブロックモデルを最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化ブロックモデルの最適な形状と配置を求める最適化解析ステップと、を備えたことを特徴とする車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法。
In a vehicle body component in which two parts formed of metal plates are fastened via a space and a stiffening member is disposed in the space, a support for the vehicle body part for which an optimal shape and arrangement of the stiffening member are determined It is a shape optimization analysis method of a rigid member, and a computer performs the following steps:
A car body part model acquiring step of acquiring a car body part model obtained by modeling the car body part using a plane element and / or a solid element;
An optimization block model generation step of generating an optimization block model consisting of three-dimensional elements by setting the space in the body part model as a design space;
A material property setting step of setting material properties of the stiffening member to the optimization block model;
Combining processing step of coupling the optimization block model to the body part model;
An optimization analysis step of performing optimization analysis on the optimization block model as an analysis object of optimization given load / restraint conditions and optimization analysis conditions, and determining an optimal shape and arrangement of the optimization block model; The shape optimization analysis method of the stiffening member of the vehicle body part characterized by having.
前記最適化解析ステップは、前記車体部品モデルが設置された自動車車体モデルに所定の荷重を入力したときの前記車体部品の変形と同等となるように、前記荷重・拘束条件を決定することを特徴とする請求項1記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法。   The optimization analysis step is characterized in that the load and restraint conditions are determined so as to be equivalent to the deformation of the vehicle body part when a predetermined load is input to the vehicle body model on which the vehicle body part model is installed. The shape optimization analysis method of a stiffening member of a vehicle body part according to claim 1. 前記結合処理ステップは、前記最適化ブロックモデルの外表面にある立体要素の節点を、該節点と最短距離にある前記車体部品モデルの平面要素又は立体要素の節点とを剛体要素を用いて結合することにより、前記最適化ブロックモデルと前記車体部品モデルとを結合することを特徴とする請求項1又は2に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法。   The coupling processing step couples the nodes of the solid elements on the outer surface of the optimization block model with the nodes of the plane elements of the vehicle body part model or the solid elements at the shortest distance from the nodes using rigid elements. The method according to claim 1 or 2, wherein the optimization block model and the body part model are combined. 前記最適化ブロックモデルは、5面体以上8面体以下であって互いに平行な2面を少なくとも一組有する立体要素でモデル化したものである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車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法。   4. The model according to any one of claims 1 to 3, wherein the optimization block model is modeled by a three-dimensional element having at least one pair of two faces which are not less than five faces and not more than eight faces and are parallel to each other. The shape optimization analysis method of the stiffening member of the vehicle body part described in 1. 前記最適化ブロックモデル生成ステップは、前記車体部品モデルにおける前記設計空間が設定された周囲の面と平行になる面が最大面積となるように生成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法。   5. The optimization block model generating step according to any one of claims 1 to 4, wherein a surface parallel to a peripheral surface in which the design space in the body part model is set is the largest area. The shape optimization analysis method of a stiffening member of a vehicle body component according to any one of the preceding claims. 前記最適化ブロックモデル生成ステップは、前記車体部品モデルを構成する平面要素及び又は立体要素との結合部に節点を配置し、前記結合部に配置した節点を含む面に沿うように六面体立体要素を積み上げるように生成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法。   In the optimization block model generation step, a node is arranged at a joint portion with a plane element and / or a solid element constituting the body part model, and a hexahedron solid element is arranged along a plane including the node arranged at the joint portion. The shape optimization analysis method for a stiffening member of a vehicle body part according to any one of claims 1 to 5, wherein the shape optimization analysis method is generated so as to be stacked. 前記最適化ブロックモデル生成ステップは、立体要素から構成される複数のブロック体を生成し、該複数のブロック体を剛体要素、梁要素または平面要素のいずれかを用いて連結することにより生成することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法。   The optimization block model generation step generates a plurality of block bodies composed of solid elements, and generates the plurality of block bodies by using any of rigid elements, beam elements or plane elements. The shape optimization analysis method of a stiffening member of a vehicle body part according to any one of claims 1 to 6, characterized in that 前記最適化解析ステップは、最適化解析において最適化パラメータで離散化を行うことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法。   The shape optimization analysis method of a stiffening member for a vehicle body part according to any one of claims 1 to 7, wherein the optimization analysis step performs discretization with optimization parameters in the optimization analysis. 前記最適化解析ステップは、トポロジー最適化による最適化解析を行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析方法。   The shape optimization analysis method of a stiffening member for a vehicle body part according to any one of claims 1 to 8, wherein the optimization analysis step performs optimization analysis by topology optimization. 金属板で形成された二つの部品を空間を介して締結するとともに、前記空間に補剛部材を配設してなる車体部品において、前記補剛部材の最適な形状および配置を求める車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置であって、
平面要素及び/又は立体要素を用いて前記車体部品をモデル化した車体部品モデルを取得する車体部品モデル取得部と、
前記車体部品モデルにおける前記空間を設計空間とし、立体要素からなる最適化ブロックモデルを生成する最適化ブロックモデル生成部と、
前記最適化ブロックモデルに前記補剛部材の材料特性を設定する材料特性設定部と、
前記最適化ブロックモデルを前記車体部品モデルに結合する結合処理部と、
荷重・拘束条件と最適化解析条件を与え、前記最適化ブロックモデルを最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化ブロックモデルの最適な形状と配置を求める最適化解析部と、を備えたことを特徴とする車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置。
In a vehicle body component in which two parts formed of metal plates are fastened via a space and a stiffening member is disposed in the space, a support for the vehicle body part for which an optimal shape and arrangement of the stiffening member are determined It is a shape optimization analysis device of a rigid member, and
A body part model acquisition unit for acquiring a body part model obtained by modeling the body part using a plane element and / or a solid element;
An optimization block model generation unit that generates an optimization block model composed of three-dimensional elements by using the space in the body part model as a design space;
A material property setting unit for setting the material property of the stiffening member to the optimization block model;
A coupling processing unit coupling the optimization block model to the vehicle body part model;
An optimization analysis unit which performs optimization analysis with the optimization block condition as the analysis object of optimization given load / restraint conditions and optimization analysis conditions, and determines an optimal shape and arrangement of the optimization block model; A shape optimization analysis device for a stiffening member of a vehicle body part characterized by comprising.
前記最適化解析部は、前記車体部品モデルが設置された自動車車体モデルに所定の荷重を入力したときの前記車体部品の変形と同等となるように、前記荷重・拘束条件を決定することを特徴とする請求項10記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置。   The optimization analysis unit determines the load / restraint condition so as to be equivalent to the deformation of the vehicle body part when a predetermined load is input to the vehicle body model on which the vehicle body part model is installed. The shape optimization analysis apparatus for a stiffening member of a vehicle body part according to claim 10. 前記結合処理部は、前記最適化ブロックモデルの外表面にある立体要素の節点を、該節点と最短距離にある前記車体部品モデルの平面要素又は立体要素の節点とを剛体要素を用いて結合することにより、前記最適化ブロックモデルと前記車体部品モデルとを結合することを特徴とする請求項10又は11に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置。   The coupling processing unit couples a node of a solid element on an outer surface of the optimization block model with a node of a plane element of the vehicle body part model or a solid element at a shortest distance from the node using a rigid body element. The shape optimization analysis apparatus for a stiffening member of a vehicle body part according to claim 10 or 11, wherein the optimization block model and the vehicle body part model are combined. 前記最適化ブロックモデルは、5面体以上8面体以下であって互いに平行な2面を少なくとも一組有する立体要素でモデル化したものであることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置。   The model according to any one of claims 10 to 12, wherein the optimization block model is modeled by a three-dimensional element having at least one pair of two faces which are not less than five faces and not more than eight faces and are parallel to each other. The shape optimization analysis apparatus of the stiffening member of the vehicle body part described in 1. 前記最適化ブロックモデル生成部は、前記車体部品モデルにおける前記設計空間が設定された周囲の面と平行になる面が最大面積となるように生成することを特徴とする請求項10乃至13のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置。   14. The optimization block model generation unit according to any one of claims 10 to 13, wherein a surface parallel to a peripheral surface on which the design space in the body part model is set has a maximum area. The shape optimization analysis device for a stiffening member of a vehicle body component according to any one of the preceding claims. 前記最適化ブロックモデル生成部は、前記車体部品モデルを構成する平面要素及び又は立体要素との結合部に節点を配置し、前記結合部に配置した節点を含む面に沿うように六面体立体要素を積み上げるように生成することを特徴とする請求項10乃至14のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置。   The optimization block model generation unit arranges a node at a joint portion with a plane element and / or a solid element constituting the vehicle body part model, and places a hexahedron solid element along a plane including the node arranged at the joint portion. The shape optimization analysis device for a stiffening member of a vehicle body component according to any one of claims 10 to 14, wherein the shape optimization generation device is configured to be stacked. 前記最適化ブロックモデル生成部は、立体要素から構成される複数のブロック体を生成し、該複数のブロック体を剛体要素、梁要素または平面要素のいずれかを用いて連結することにより生成することを特徴とする請求項10乃至15のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置。   The optimization block model generation unit generates a plurality of block bodies composed of solid elements, and generates the plurality of block bodies by connecting the plurality of block bodies using any one of a rigid element, a beam element, and a plane element. The shape optimization analysis apparatus for a stiffening member of a vehicle body part according to any one of claims 10 to 15. 前記最適化解析部は、最適化解析において最適化パラメータで離散化を行うことを特徴とする請求項10乃至16のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置。   The shape optimization analysis device for a stiffening member of a vehicle body component according to any one of claims 10 to 16, wherein the optimization analysis unit performs discretization with the optimization parameter in the optimization analysis. 前記最適化解析部は、トポロジー最適化による最適化解析を行うことを特徴とする請求項10乃至17のいずれか一項に記載の車体部品の補剛部材の形状最適化解析装置。   The shape optimization analysis device for a stiffening member of a vehicle body component according to any one of claims 10 to 17, wherein the optimization analysis unit performs optimization analysis by topology optimization.
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