JP2023122308A - Structure design support device, structure design support method and structure design support program - Google Patents

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JP2023122308A JP2022025946A JP2022025946A JP2023122308A JP 2023122308 A JP2023122308 A JP 2023122308A JP 2022025946 A JP2022025946 A JP 2022025946A JP 2022025946 A JP2022025946 A JP 2022025946A JP 2023122308 A JP2023122308 A JP 2023122308A
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奈沙 島崎
Nasa Shimazaki
毅 河内
Takeshi Kawachi
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Abstract

To provide a structure design support device capable of automatically and efficiently extracting one or a plurality of components to execute rigidity measure processing and executing the rigidity measure processing on the extracted components.SOLUTION: A structure design support device 1 has: a reference rigidity arithmetic unit which computes reference rigidity data based upon numeric analysis data on a structure; a first rigidity arithmetic unit which computes first rigidity data based upon thickness change data, generated by changing data representing a thickness, from the numeric analysis data; a second rigidity arithmetic unit which computes second based upon elasticity change data, generated by changing physical property data, from the numeric analysis data; a bending degree index arithmetic unit which computes a bending degree index indicative of a degree of bending deformation of a component based upon the reference rigidity data, first rigidity data and second rigidity data; a measure necessity determination unit which determines whether respective components are extracted as object components on which rigidity measures processing is performed based upon the at least bending degree index; and a rigidity measure processing unit which performs the rigidity measure processing on the object components.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、構造体設計支援装置、構造体設計支援方法及び構造体設計支援プログラムに関する。 The present invention relates to a structural design support device, a structural design support method, and a structural design support program.

トポロジー最適化により、構造体の部品の形状を最適化する種々の技術が知られている(例えば、特許文献1~3を参照)。特許文献1には、スプリングバック変形を想定した応力に対応する荷重を部品に与えた状態で、トポロジー最適化解析を行うことで、部品において、剛性に寄与度が高い部位を検出する技術が記載されている。特許文献2には、変位を最小にするなどの目的条件を含む最適化条件を設定した上で、設計空間に配置された最適化ブロックモデルをトポロジー最適化処理することで、実用上活用可能な最適形状を求める技術が記載されている。特許文献3には、最適化解析の設計変数を材料特性に係るパラメータとする感度解析により特定された空間に配置された最適化ブロックをトポロジー最適化解析処理することで、振動する部品から振動が伝達する部品の形状を最適化する技術が記載されている。 Various techniques are known for optimizing the shape of parts of a structure by topology optimization (see, for example, Patent Documents 1 to 3). Patent Literature 1 describes a technology for detecting a part that contributes highly to the rigidity of a part by performing topology optimization analysis while applying a load corresponding to a stress that assumes springback deformation to the part. It is In Patent Document 2, after setting optimization conditions including objective conditions such as minimizing displacement, the optimization block model arranged in the design space is subjected to topology optimization processing, so that it can be practically used. A technique for finding the optimal shape is described. In Patent Document 3, the optimization blocks placed in the space specified by the sensitivity analysis using the design variables of the optimization analysis as the parameters related to the material properties are subjected to the topology optimization analysis process, whereby the vibration is generated from the vibrating parts. Techniques for optimizing the geometry of the transmitting components are described.

特開2014-46336号公報JP 2014-46336 A 特開2014-149732号公報JP 2014-149732 A 特開2020-46185号公報JP 2020-46185 A

特許文献1~3には、トポロジー最適化解析処理することで、所定の最適化ブロックの形状を最適化する技術が記載される。しかしながら、例えば数万に及ぶ部品を有する構造体において、剛性対策処理を実行する1又は複数の部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行する技術は、構造体の剛性を向上させる技術は、特許文献1~3には記載されていない。 Patent Documents 1 to 3 describe techniques for optimizing the shape of a predetermined optimization block by performing topology optimization analysis processing. However, for example, in a structure having tens of thousands of parts, a technique for automatically and efficiently extracting one or a plurality of parts to be subjected to rigidity countermeasure processing and executing rigidity countermeasures on the extracted parts is Patent Documents 1 to 3 do not describe a technique for improving the rigidity of the .

そこで、本発明は、剛性対策処理を実行する1又は複数の部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行加工な構造体設計支援装置、構造体設計支援方法及び構造体設計支援プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a structure design support apparatus, a structure design support method, and a structure design support device that automatically and efficiently extract one or a plurality of parts for which rigidity countermeasure processing is to be performed, and perform rigidity countermeasure processing on the extracted parts. The purpose is to provide a structural design support program.

このような課題を解決する本発明は、以下に記載の構造体設計支援装置を要旨とするものである。
(1)複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算する基準剛性演算部と、
数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第1剛性データを演算する第1剛性演算部と、
数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第2剛性データを演算する第2剛性演算部と、
基準剛性データ、第1剛性データ及び第2剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する曲げ度指標演算部と、
少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する対策要否判定部と、
対象部品に対して剛性対策処理を実行する剛性対策処理部と、
を有する、ことを特徴とする構造体設計支援装置。
(2)基準剛性データ、第1剛性データ及び第2剛性データのそれぞれは、構造体を動剛性解析したときの振動周波数である基準周波数、第1周波数及び第2周波数を示すデータであり、
曲げ度指標演算部は、基準周波数、第1周波数、及び第2周波数に基づいて、曲げ度指標を演算する、(1)に記載の構造体設計支援装置。
(3)基準周波数、第1周波数及び第2周波数は、固有振動解析によって得られる基準固有振動数,第1固有振動数および第2固有振動数,又は加振応答解析によって得られる基準共振周波数,第1共振周波数および第2共振周波数である、(2)に記載の構造体設計支援装置。
(4)曲げ度指標は、基準周波数と第1周波数との差、及び基準周波数と第2周波数との差を含む関数である、(2)又は(3)に記載の構造体設計支援装置。
(5)基準剛性データ、第1剛性データ及び第2剛性データのそれぞれは、構造体を静剛性解析したときの剛性である基準剛性、第1剛性及び第2剛性を示すデータであり、
基準剛性、第1剛性、及び第2剛性に基づいて、曲げ度指標を演算する、(1)に記載の構造体設計支援装置。
(6)曲げ度指標は、基準剛性と第1剛性との差、及び基準剛性と第2剛性との差を含む関数である、(2)に記載の構造体設計支援装置。
(7)基準剛性データと、第1剛性データ又は第2剛性データの何れかとに基づいて、構造体の剛性への部品の寄与度を示す寄与度指標を演算する寄与度指標演算部を更に有し、
対策要否判定部は、曲げ度指標及び寄与度指標に基づいて、対象部品として抽出するか否かを判定する、(1)~(6)の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
(8)対策要否判定部は、曲げ度指標及び寄与度指標に加えて部品の表面積,体積又は重量の少なくとも1つを示すデータに基づいて、対象部品として抽出するか否かを判定する、(7)に記載の構造体設計支援装置。
(9)剛性対策処理部は、
対象部品のそれぞれを単体で剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し、
演算された対象部品の剛性データに基づいて、対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、(1)~(8)の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
(10)剛性対策処理部は、
対象部品のそれぞれ及び対象部品のそれぞれに接合される部品を剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し、
演算された対象部品の剛性データに基づいて、対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、(1)~(8)の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
(11)剛性対策処理部は、対象部品の全てを含む構造体に対して、対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行する、(1)~(8)の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
(12)剛性対策処理部は、対象部品の全てを含む構造体に対して、対象部品のそれぞれの形状を最適化する形状最適化処理を実行する(1)~(8)の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
(13)複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第1剛性データを演算し、
数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第2剛性データを演算し、
基準剛性データ、第1剛性データ及び第2剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
ことを含む、ことを特徴とする構造体設計支援方法。
(14)複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第1剛性を演算し、
数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第2剛性データを演算し、
基準剛性データ、第1剛性データ及び第2剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする構造体設計支援プログラム。
The gist of the present invention for solving such problems is the structure design support device described below.
(1) Data indicating the rigidity of a structure under predetermined boundary conditions, based on numerical analysis data including at least shape data including the thickness of each part of a structure having a plurality of parts and physical property data indicating elasticity. a reference stiffness calculator that calculates reference stiffness data that is
a first stiffness calculation unit that calculates first stiffness data representing the stiffness of the structure under boundary conditions, based on the thickness change data obtained by changing the data representing the thickness from the numerical analysis data;
a second stiffness calculation unit that calculates second stiffness data, which is data indicating the stiffness of the structure under boundary conditions, based on the modified elasticity data obtained by changing the physical property data from the numerical analysis data;
a bending degree index calculation unit that calculates a bending degree index indicating the degree of bending deformation of the component based on the reference rigidity data, the first rigidity data, and the second rigidity data;
a countermeasure necessity determination unit that determines, based on at least the bending degree index, whether or not each of the parts is to be extracted as a target part for which rigidity countermeasure processing is to be performed;
a rigidity countermeasure processing unit that executes rigidity countermeasure processing on a target part;
A structural design support device characterized by comprising:
(2) The reference stiffness data, the first stiffness data, and the second stiffness data are data indicating the reference frequency, the first frequency, and the second frequency, which are vibration frequencies when dynamic stiffness analysis is performed on the structure, and
The structural body design support device according to (1), wherein the bending degree index calculation unit calculates the bending degree index based on the reference frequency, the first frequency, and the second frequency.
(3) The reference frequency, the first frequency and the second frequency are the reference natural frequency, the first natural frequency and the second natural frequency obtained by the natural vibration analysis, or the reference resonance frequency obtained by the excitation response analysis, The structural design support device according to (2), wherein the first resonance frequency and the second resonance frequency.
(4) The structural design assisting apparatus according to (2) or (3), wherein the bending index is a function including a difference between the reference frequency and the first frequency and a difference between the reference frequency and the second frequency.
(5) The reference stiffness data, the first stiffness data, and the second stiffness data are data indicating the reference stiffness, the first stiffness, and the second stiffness, which are the stiffnesses obtained when the structure is subjected to static stiffness analysis, and
The structural design support device according to (1), wherein the bending index is calculated based on the reference stiffness, the first stiffness, and the second stiffness.
(6) The structure design assisting apparatus according to (2), wherein the bend index is a function including a difference between the reference stiffness and the first stiffness and a difference between the reference stiffness and the second stiffness.
(7) further includes a contribution index calculation unit for calculating a contribution index indicating the contribution of the part to the rigidity of the structure based on the reference rigidity data and either the first rigidity data or the second rigidity data. death,
The structure design support device according to any one of (1) to (6), wherein the countermeasure necessity determination unit determines whether or not to extract the target part based on the bending index and the contribution index. .
(8) The measure necessity determination unit determines whether or not to extract a target part based on data indicating at least one of the surface area, volume, and weight of the part in addition to the bend index and the contribution index. (7) The structure design support device according to (7).
(9) The stiffness countermeasure processing unit
Rigidity analysis is performed for each target part individually, the stiffness data of the target part is calculated,
The structure design support device according to any one of (1) to (8), wherein shape optimization processing is executed for each target part based on the calculated stiffness data of the target part.
(10) The stiffness countermeasure processing unit
Analyzing the stiffness of each of the target parts and the parts joined to each of the target parts to calculate the stiffness data of the target parts,
The structure design support device according to any one of (1) to (8), wherein shape optimization processing is executed for each target part based on the calculated stiffness data of the target part.
(11) The stiffness countermeasure processing unit executes shape optimization processing for collectively optimizing the shape of all the target parts for the structure including all the target parts, as described in (1) to (8). The structure design support device according to any one of the above.
(12) The stiffness countermeasure processing unit executes shape optimization processing for optimizing the shape of each of the target parts for the structure including all of the target parts. Any one of (1) to (8) 2. The structure design support device according to .
(13) Data indicating the rigidity of the structure under predetermined boundary conditions, based on numerical analysis data including at least shape data including the thickness of each part of the structure having a plurality of parts and physical property data indicating elasticity. Calculate the reference stiffness data that is
calculating first stiffness data, which is data representing the stiffness of the structure under boundary conditions, based on the thickness change data obtained by changing the data representing the thickness from the numerical analysis data;
calculating second stiffness data, which is data indicating the stiffness of the structure under boundary conditions, based on the modified elasticity data obtained by changing the physical property data from the numerical analysis data;
calculating a bending index indicating the degree of bending deformation of the component based on the reference stiffness data, the first stiffness data, and the second stiffness data;
Determining whether or not to extract each part as a target part on which rigidity countermeasure processing is to be performed, based on at least the bending degree index;
Execute rigidity countermeasure processing for the target part,
A structure design support method characterized by comprising:
(14) Data indicating the rigidity of the structure under predetermined boundary conditions, based on numerical analysis data including at least shape data including the thickness of each part of the structure having a plurality of parts and physical property data indicating elasticity. Calculate the reference stiffness data that is
calculating a first stiffness, which is data indicating the stiffness of the structure under boundary conditions, based on the changed thickness data obtained by changing the data indicating the thickness from the numerical analysis data;
calculating second stiffness data, which is data indicating the stiffness of the structure under boundary conditions, based on the modified elasticity data obtained by changing the physical property data from the numerical analysis data;
calculating a bending index indicating the degree of bending deformation of the component based on the reference stiffness data, the first stiffness data, and the second stiffness data;
Determining whether or not to extract each part as a target part on which rigidity countermeasure processing is to be performed, based on at least the bending degree index;
Execute rigidity countermeasure processing for the target part,
A structure design support program characterized by causing a computer to execute processing.

一実施形態では、構造体設計支援装置は、剛性対策処理を実行する1又は複数の部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行することができる。 In one embodiment, the structural design support device can automatically and efficiently extract one or more parts for which stiffness countermeasure processing is to be performed, and perform stiffness countermeasures on the extracted parts.

実施形態に係る構造体設計支援装置の概要を説明するための図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the outline|summary of the structure-design assistance apparatus which concerns on embodiment. 第1実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。1 is a block diagram of a structural design support device according to a first embodiment; FIG. 図2に示す構造体設計支援装置による構造体設計支援処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing structural design support processing by the structural design support apparatus shown in FIG. 2; 平板の変形を示す図であり、(a)は伸張変形及び圧縮変形を示し、(b)はせん断変形を示し、(c)は曲げ変形を示す。It is a figure which shows the deformation|transformation of a flat plate, (a) shows extension deformation and compression deformation, (b) shows shear deformation, (c) shows bending deformation. 図3に示すS112に示す処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing more detailed processing of the processing shown in S112 shown in FIG. 3; FIG. 第2実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。It is a block diagram of the structure design assistance apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図6に示す構造体設計支援装置による構造体設計支援処理を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart showing structural design support processing by the structural design support device shown in FIG. 6 ; FIG. 第1変形例に係る剛性対策処理のフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart of rigidity countermeasure processing according to a first modified example; FIG. 第2変形例に係る剛性対策処理のフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart of rigidity countermeasure processing according to a second modified example; FIG. (a)は実施例及び比較例のそれぞれのb値およびヤング率感度の条件を示す図であり、(b)は実施例及び比較例のそれぞれの質量1kg当たりの固有周波数の向上代を示す図である。(a) is a diagram showing the b value and Young's modulus sensitivity conditions for each of Examples and Comparative Examples, and (b) is a diagram showing the improvement margin of natural frequency per 1 kg of mass for each of Examples and Comparative Examples. is.

以下図面を参照して、本発明に係る構造体設計支援装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。 A structure design support device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to those embodiments.

(実施形態に係る構造体設計支援装置の概要)
図1は、構造体設計支援装置の概要を説明するための図である。図1に示す例では、構造体である車体を動剛性解析することで抽出されたリアウエストの端部に配置される部品に対して剛性対策処理が実行される。
(Overview of Structural Design Support Device According to Embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a structural body design support device. In the example shown in FIG. 1, rigidity countermeasure processing is executed for a part arranged at the end of the rear waist extracted by dynamic rigidity analysis of the vehicle body, which is a structural body.

図1(a)において一点鎖線で示すように、構造体設計支援装置は、車体の初期設計データである数値解析データを使用して、有限要素解析(Finite Element Method、FEM)によって、所定の境界条件における車体のリア部分を固有振動解析する。構造体設計支援装置は、車体のリア部分を固有振動解析することで、数値解析データに基づく車体のリア部の剛性を示すデータである基準剛性データを演算する。数値解析データは、車体を形成する複数の部品のそれぞれの厚さを含む形状データ、弾性を示す物性データを少なくとも含む。次いで、構造体設計支援装置は、数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データを生成し、生成した厚さ変更データに基づいて、境界条件における車体のリア部の剛性を示すデータである第1剛性データを演算する。次いで、構造体設計支援装置は、数値解析データから物性データを変更した弾性変更データを生成し、生成した弾性変更データに基づいて、境界条件における車体のリア部の剛性を示すデータである第2剛性データを演算する。 As indicated by the dashed line in FIG. 1(a), the structural design support device uses numerical analysis data, which is the initial design data of the vehicle body, to perform a finite element method (FEM) to determine a predetermined boundary. The natural vibration analysis of the rear part of the car body under the conditions is performed. The structure design support device performs a natural vibration analysis on the rear portion of the vehicle body to calculate reference stiffness data, which is data indicating the stiffness of the rear portion of the vehicle body based on the numerical analysis data. The numerical analysis data includes at least shape data including the thickness of each of a plurality of parts forming the vehicle body, and physical property data indicating elasticity. Next, the structural body design support device generates modified thickness data obtained by modifying the data indicating the thickness from the numerical analysis data, and indicates the rigidity of the rear portion of the vehicle body under boundary conditions based on the generated modified thickness data. First stiffness data, which is data, is calculated. Next, the structural body design support device generates modified elasticity data obtained by modifying the physical property data from the numerical analysis data, and based on the modified elasticity data generated, the second data representing the rigidity of the rear portion of the vehicle body under boundary conditions. Calculate stiffness data.

次いで、構造体設計支援装置は、基準剛性データ、第1剛性データ及び第2剛性データに基づいて、車体のリア部を形成する部品のそれぞれの曲げ変形の度合いを示すb値とも称される曲げ度指標を演算する。 Next, based on the reference stiffness data, the first stiffness data, and the second stiffness data, the structure design support device calculates a bending value, also called a b-value, which indicates the degree of bending deformation of each part forming the rear portion of the vehicle body. Calculate the degree index.

次いで、構造体設計支援装置は、演算した曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する。構造体設計支援装置は、例えば所定のb値しきい値よりもb値が高い1又は複数の部品を、剛性対策処理を実行する対称部品として抽出する。図1に示す例では、図1(b)において矢印Aで示すように、リアウエストの端部に配置される部品が対象部品として抽出される。 Next, based on the calculated bend index, the structural body design support device determines whether or not to extract each part as a target part on which rigidity countermeasure processing is to be performed. The structural body design support device extracts, for example, one or a plurality of parts whose b-value is higher than a predetermined b-value threshold as symmetric parts for which rigidity countermeasure processing is to be executed. In the example shown in FIG. 1, as indicated by an arrow A in FIG. 1B, parts arranged at the end of the rear waist are extracted as target parts.

次いで、構造体設計支援装置は、対象部品であるリアウエストの端部に対して剛性対策処理を実行する。まず、構造体設計支援装置は、図1(c)に示すように、リアウエストの端部を単体で固有振動解析を実行する。構造体設計支援装置は、単体で固有振動解析されたリアウエストの端部の変形と、車体に組み込まれた状態で固有振動解析されたリアウエストの端部の変形とを比較して、変形の動作が一致する振動周波数を抽出する。構造体設計支援装置は、例えば単体で固有振動解析されたリアウエストの端部の変形における応力分布と、車体に組み込まれた状態で固有振動解析されたリアウエストの端部の変形における応力分布との一致度に基づいて振動周波数を抽出する。構造体設計支援装置は、単体及び車体に組み込まれた状態のそれぞれのリアウエストの端部における応力分布を示すベクトルを生成し、生成したベクトルの内積を応力分布の一致度として演算する。構造体設計支援装置は、演算した応力分布の一致度が最も高い振動周波数を抽出し、抽出した振動周波数で固有振動数が最大となるように、リアウエストの端部の端部の形状を変形することで、リアウエストの端部の形状を最適化する。図1(d)に示すように、構造体設計支援装置は、例えばリアウエストの端部に円形状の突起部を形成する。なお、構造体設計支援装置は、対象部品に突起部を形成する代わりに対象部品にビートを付与してもよい。 Next, the structural body design support device executes rigidity countermeasure processing on the end of the rear waist, which is the target part. First, as shown in FIG. 1(c), the structural body design support device performs the natural vibration analysis for the end of the rear waist alone. The structural design support device compares the deformation of the end of the rear waist that was analyzed by natural vibration alone with the deformation of the end of the rear waist that was analyzed by natural vibration when it is assembled in the vehicle body, and compares the deformation. Extract vibration frequencies that match the motion. For example, the structural design support device can be used to analyze the stress distribution in the deformation of the end of the rear waist, which is analyzed by natural vibration alone, and the stress distribution in the deformation of the end of the rear waist, which is analyzed by the natural vibration when it is incorporated in the vehicle body. Extract the vibration frequency based on the matching degree of . The structural body design support device generates vectors indicating stress distributions at the ends of the rear waists of the single body and the vehicle body, and calculates the inner product of the generated vectors as the degree of matching of the stress distributions. The structural design support device extracts the vibration frequency with the highest degree of matching of the calculated stress distribution, and deforms the shape of the end of the rear waist so that the natural frequency is maximized at the extracted vibration frequency. This optimizes the shape of the rear waist edge. As shown in FIG. 1(d), the structural body design support device forms, for example, a circular protrusion at the end of the rear waist. Note that the structural body design support device may give a beat to the target part instead of forming the protrusion on the target part.

構造体設計支援装置は、曲げ度指標に基づいて、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出することで、剛性対策処理を実行する部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行することができる。 The structural body design support device automatically and efficiently extracts the parts to be subjected to the rigidity countermeasure process by extracting them as target parts to be subjected to the rigidity countermeasure process based on the bending index. stiffness measures can be implemented.

(第1実施形態に係る構造体設計支援装置の構成及び機能)
図2は、第1実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。
(Structure and function of structural design support device according to the first embodiment)
FIG. 2 is a block diagram of the structural design support device according to the first embodiment.

構造体設計支援装置1は、通信部11と、記憶部12と、入力部13と、出力部14と、処理部20とを有する。通信部11、記憶部12、入力部13、出力部14及び処理部20は、バス15を介して互いに接続される。 The structural design support device 1 has a communication unit 11 , a storage unit 12 , an input unit 13 , an output unit 14 and a processing unit 20 . The communication unit 11 , storage unit 12 , input unit 13 , output unit 14 and processing unit 20 are connected to each other via bus 15 .

通信部11は、イーサネット(登録商標)などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部11は、インターネット及びローカルエリアネットワーク(Local Area Network、LAN)等の通信ネットワークを介してサーバ等の電気計算機と通信を行う。 The communication unit 11 has a wired communication interface circuit such as Ethernet (registered trademark). The communication unit 11 communicates with an electric computer such as a server via a communication network such as the Internet and a local area network (LAN).

記憶部12は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部12は、処理部20での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部12は、オペレータによる構造体の設計を支援する構造体設計支援処理を処理部20に実行させるための構造体設計支援プログラム等を記憶する。構造体設計支援プログラムは、例えばCD-ROM、DVD-ROM等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記憶媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部12にインストールされてもよい。 The storage unit 12 includes, for example, at least one of a semiconductor storage device, a magnetic tape device, a magnetic disk device, or an optical disk device. The storage unit 12 stores an operating system program, a driver program, an application program, data, etc. used for processing in the processing unit 20 . For example, the storage unit 12 stores a structure design support program or the like for causing the processing unit 20 to execute structure design support processing for supporting structure design by the operator. The structural design support program may be installed in the storage unit 12 from a computer-readable portable storage medium such as a CD-ROM, DVD-ROM, etc. using a known setup program or the like.

記憶部12は、複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さ、弾性を示すデータ及び大きさを示すデータを少なくとも含む数値解析データを記憶する。弾性を示す物性データは、ヤング率とも称される縦弾性係数、横弾性係数及びポアソン比を含む。また、記憶部12は、有限要素モデルデータである数値解析データを生成するときに使用されるCADモデルデータ及び生成条件データを記憶する。また、記憶部12は、剛性データを演算するときに使用される材料物性データ及び振動条件データを記憶する。材料物性データは、弾性を示す物性データ、密度、熱膨張係数並びに降伏応力等の材料物性を示すデータであり、振動条件データは、構造体に印加される振動周波数を示すデータである。 The storage unit 12 stores numerical analysis data including at least data indicating the thickness, elasticity, and size of each part of a structure having a plurality of parts. Physical property data indicative of elasticity include longitudinal elastic modulus, also called Young's modulus, transverse elastic modulus, and Poisson's ratio. The storage unit 12 also stores CAD model data and generation condition data used when generating numerical analysis data, which is finite element model data. The storage unit 12 also stores material property data and vibration condition data used when calculating stiffness data. The material property data is data indicating elasticity, data indicating material properties such as density, coefficient of thermal expansion and yield stress, and the vibration condition data is data indicating the vibration frequency applied to the structure.

入力部13は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。構造体設計支援装置1を使用するオペレータは、入力部13を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部13は、オペレータにより操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、オペレータの指示として、処理部20に供給される。 The input unit 13 may be any device as long as it can input data, such as a touch panel and a keyboard. An operator using the structural design support device 1 can use the input unit 13 to input characters, numbers, symbols, and the like. The input unit 13, when operated by an operator, generates a signal corresponding to the operation. The generated signal is then supplied to the processing unit 20 as an operator's instruction.

出力部14は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイ等である。出力部14は、処理部20から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部14は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。 The output unit 14 may be any device as long as it can display video, images, and the like, such as a liquid crystal display or an organic EL display. The output unit 14 displays video corresponding to the video data supplied from the processing unit 20, images corresponding to the image data, and the like. Also, the output unit 14 may be an output device that prints video, images, characters, or the like on a display medium such as paper.

処理部20は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部20は、構造体設計支援装置1の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、CPUである。処理部20は、記憶部12に記憶されているプログラム(ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等)に基づいて処理を実行する。また、処理部20は、複数のプログラム(アプリケーションプログラム等)を並列に実行できる。 The processing unit 20 has one or more processors and their peripheral circuits. The processing unit 20 controls overall operations of the structural design support apparatus 1, and is, for example, a CPU. The processing unit 20 executes processing based on programs (a driver program, an operating system program, an application program, etc.) stored in the storage unit 12 . Also, the processing unit 20 can execute a plurality of programs (application programs, etc.) in parallel.

処理部20は、数値解析データ生成部21と、基準剛性演算部22と、第1剛性演算部23と、第2剛性演算部24と、曲げ度指標演算部25と、対策要否判定部26と、剛性対策処理部27とを有する。これらの各部は、処理部20が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして処理部20に実装されてもよい。 The processing unit 20 includes a numerical analysis data generation unit 21, a reference stiffness calculation unit 22, a first stiffness calculation unit 23, a second stiffness calculation unit 24, a bend index calculation unit 25, and a countermeasure necessity determination unit 26. , and a rigidity countermeasure processing unit 27 . Each of these units is a functional module implemented by a program executed by a processor included in processing unit 20 . Alternatively, each of these units may be implemented in the processing unit 20 as firmware.

(構造体設計支援装置1による構造体設計支援処理)
図3は、構造体設計支援装置1による構造体設計支援処理を示すフローチャートである。図3に示す構造体設計支援処理は、予め記憶部12に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部20により、構造体設計支援装置1の各要素と協働して実行される。図3を参照して説明される構造体設計支援処理は、車体の固有振動解析における構造体設計支援処理であるが、実施形態に係る構造体設計支援処理は、車体の固有振動解析以外の動剛性解析、静剛性解析及びスプリングバック変形の解析等の動剛性解析以外の解析に使用されてもよい。
(Structure design support processing by structure design support device 1)
FIG. 3 is a flow chart showing structural design support processing by the structural design support device 1 . The structural design support processing shown in FIG. 3 is executed mainly by the processing unit 20 in cooperation with each element of the structural design support apparatus 1 based on a control program stored in the storage unit 12 in advance. . The structure design support processing explained with reference to FIG. 3 is the structure design support processing in the analysis of the natural vibration of the vehicle body. It may be used for analyzes other than dynamic stiffness analysis, such as stiffness analysis, static stiffness analysis, and analysis of springback deformation.

まず、数値解析データ生成部21は、記憶部12に記憶されているCADモデルデータ及び生成条件データに基づいて、有限要素モデルデータである数値解析データを生成し(S101)、生成した数値解析データを記憶部12に記憶する。数値解析データ生成部21は、車体を形成する複数の部品のそれぞれの形状を、特定の形状及びサイズを複数の要素に分割することにより数値解析データを生成する。数値解析データ生成部21は、ALTAIR社製のHyperMesh及びBETA CAE Systems社製のANSA等の有限要素モデルデータ生成用のアプリケーションプログラムを使用して数値解析データを生成する。 First, the numerical analysis data generation unit 21 generates numerical analysis data, which is finite element model data, based on the CAD model data and generation condition data stored in the storage unit 12 (S101). is stored in the storage unit 12 . The numerical analysis data generation unit 21 generates numerical analysis data by dividing the shape of each of the plurality of parts forming the vehicle body into a plurality of elements with specific shapes and sizes. The numerical analysis data generator 21 generates numerical analysis data using application programs for generating finite element model data such as HyperMesh manufactured by ALTAIR and ANSA manufactured by BETA CAE Systems.

次いで、基準剛性演算部22は、記憶部12に記憶された数値解析データに基づいて、所定の境界条件における車体を形成する部品のそれぞれの剛性を示すデータである基準剛性データを演算する(S102)。基準剛性演算部22は、演算した基準剛性データを示す基準剛性情報を記憶部12に記憶する。基準剛性データが演算するときに使用される境界条件は、記憶部12に記憶される材料物性データ及び振動条件データのそれぞれに対応する条件である。基準剛性演算部22は、ALTAIR社製のHyperForm、株式会社JSOL製のAnsys LS-DYNA、日本イーエスアイ株式会社製のPAM-MEDYSA及び株式会社CAEソリューションズ製のAbaqus等の有限要素解析用のアプリケーションプログラムを使用して基準剛性情報を生成する。S102の処理で生成される基準剛性情報に対応する基準剛性データは、車体の部品を固有振動解析したときの固有振動周波数である基準固有周波数f0を含む。 Next, based on the numerical analysis data stored in the storage unit 12, the reference stiffness calculation unit 22 calculates reference stiffness data representing the stiffness of each part forming the vehicle body under predetermined boundary conditions (S102). ). The reference stiffness calculation unit 22 stores reference stiffness information indicating the calculated reference stiffness data in the storage unit 12 . Boundary conditions used when calculating the reference stiffness data are conditions corresponding to the material physical property data and the vibration condition data stored in the storage unit 12 . The reference stiffness calculation unit 22 is an application program for finite element analysis such as HyperForm manufactured by ALTAIR, Ansys LS-DYNA manufactured by JSOL, Inc., PAM-MEDYSA manufactured by ESI Japan Co., Ltd., and Abaqus manufactured by CAE Solutions. to generate the reference stiffness information. The reference stiffness data corresponding to the reference stiffness information generated in the process of S102 includes the reference natural frequency f0 , which is the natural vibration frequency when the vehicle body parts are subjected to the natural vibration analysis.

次いで、第1剛性演算部23は、S101の処理で生成された数値解析データから車体を形成する部品の1つの厚さ及び密度を示すデータを変更した厚さ変更データを生成し(S103)、生成した厚さ変更データを記憶部12に記憶する。第1剛性演算部23は、対象とする部品の厚さを変更する前の質量と対象とする部品の厚さを変更した後の質量とが一致するように、対象とする部品の密度を変更する。 Next, the first stiffness calculation unit 23 generates modified thickness data by modifying the data indicating the thickness and density of one of the parts forming the vehicle body from the numerical analysis data generated in the process of S101 (S103), The generated thickness change data is stored in the storage unit 12 . The first stiffness calculation unit 23 changes the density of the target part so that the mass before changing the thickness of the target part matches the mass after changing the thickness of the target part. do.

次いで、第1剛性演算部23はS103の処理で生成された厚さ変更データに基づいて、記憶部12に記憶される材料物性データ及び振動条件データのそれぞれに対応する境界条件における車体の剛性を示すデータである第1剛性データを演算する(S104)。第1剛性演算部23は、演算した第1剛性データを示す第1剛性情報を記憶部12に記憶する。第1剛性演算部23は、基準剛性演算部22と同様に、有限要素解析用のアプリケーションプログラムを使用して第1剛性情報を生成する。S104の処理で生成される第1剛性情報に対応する第1剛性データは、車体の部品を固有振動解析したときの固有振動周波数である第1固有周波数f1を含む。 Next, the first stiffness calculator 23 calculates the stiffness of the vehicle body under boundary conditions corresponding to the material property data and the vibration condition data stored in the storage unit 12, based on the thickness change data generated in the process of S103. The first stiffness data, which is the data shown, is calculated (S104). The first stiffness calculation unit 23 stores first stiffness information indicating the calculated first stiffness data in the storage unit 12 . The first stiffness calculator 23, like the reference stiffness calculator 22, uses an application program for finite element analysis to generate first stiffness information. The first stiffness data corresponding to the first stiffness information generated in the process of S104 includes the first natural frequency f1 , which is the natural vibration frequency when the vehicle body parts are subjected to the natural vibration analysis.

次いで、第1剛性演算部23は、全ての部品についてS104の処理を実行したか否かを判定する(S105)。第1剛性演算部23は、全ての部品についてS104の処理を実行したと判定する(S105-YES)まで、S103~S105の処理を繰り返す。 Next, the first stiffness calculator 23 determines whether or not the process of S104 has been executed for all parts (S105). The first stiffness calculator 23 repeats the processing of S103 to S105 until it determines that the processing of S104 has been performed for all parts (S105-YES).

全ての部品についてS104の処理を実行したと判定される(S105-YES)と、第2剛性演算部24は、S101の処理で生成された数値解析データから弾性変更データを生成する(S106)。S106の処理で生成される弾性変更データは、車体を形成する部品の1つの弾性率を示すデータを変更したデータである。第2剛性演算部24は、生成した弾性変更データを記憶部12に記憶する。 When it is determined that the process of S104 has been performed for all parts (S105-YES), the second stiffness calculator 24 generates elastic change data from the numerical analysis data generated in the process of S101 (S106). The modified elasticity data generated in the process of S106 is data obtained by modifying the data indicating the elastic modulus of one of the parts forming the vehicle body. The second stiffness calculation unit 24 stores the generated elasticity change data in the storage unit 12 .

次いで、第2剛性演算部24はS106の処理で生成された弾性変更データに基づいて、記憶部12に記憶される材料物性データ及び振動条件データのそれぞれに対応する境界条件における車体の剛性を示すデータである第2剛性データを演算する(S107)。第2剛性演算部24は、演算した第2剛性データを示す第2剛性情報を記憶部12に記憶する。S107の処理で生成される第2剛性情報に対応する第2剛性データは、車体の部品を固有振動解析したときの固有振動周波数である第2固有周波数f2を含む。 Next, the second stiffness calculator 24 indicates the stiffness of the vehicle body under boundary conditions corresponding to the material property data and the vibration condition data stored in the storage unit 12, based on the elasticity change data generated in the process of S106. The second stiffness data, which is data, is calculated (S107). The second stiffness calculation unit 24 stores second stiffness information indicating the calculated second stiffness data in the storage unit 12 . The second stiffness data corresponding to the second stiffness information generated in the process of S107 includes the second natural frequency f2 , which is the natural vibration frequency when the vehicle body parts are subjected to the natural vibration analysis.

次いで、第2剛性演算部24は、全ての部品についてS107の処理を実行したか否かを判定する(S108)。第2剛性演算部24は、全ての部品についてS107の処理を実行したと判定する(S108-YES)まで、S106~S108の処理を繰り返す。 Next, the second stiffness calculation unit 24 determines whether or not the process of S107 has been executed for all parts (S108). The second stiffness calculation unit 24 repeats the processes of S106 to S108 until it is determined that the process of S107 has been performed for all parts (S108-YES).

第2剛性演算部24によって全ての部品についてS107の処理を実行したと判定される(S108-YES)と、曲げ度指標演算部25は、車体の部品のそれぞれの曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する(S109)。曲げ度指標演算部25は、S102、S104及びS107の処理で演算された基準剛性データ、第1剛性データ及び第2剛性データに基づいて、曲げ度指標を演算する。曲げ度指標は、式(1)において「b」で示され、b値とも称される。式(1)において、基準剛性データである基準固有周波数がf0で示され、第1剛性データである第1固有周波数がf1で示され、第2剛性データである第2固有周波数がf2で示され、第1剛性データである第1固有周波数f1と基準剛性データである基準固有周波数f0との差がΔftで示され、第2剛性データである第2固有周波数f2と基準剛性データである基準固有周波数f0との差がΔfEで示される。式(1)は、基準周波数と第1周波数との差がΔft、及び基準周波数と第2周波数との差がΔfEで示され、曲げ度指標を演算する関数である。b値の定義の詳細は、特開2021-152894号公報で詳細に説明されているので、ここでは詳細な説明は省略する。 When the second stiffness calculation unit 24 determines that the process of S107 has been executed for all parts (S108-YES), the bending index calculation unit 25 calculates the bending degree indicating the degree of bending deformation of each part of the vehicle body. An index is calculated (S109). The bending degree index calculator 25 calculates a bending degree index based on the reference stiffness data, the first stiffness data, and the second stiffness data calculated in the processes of S102, S104, and S107. The bendability index is indicated by "b" in equation (1) and is also referred to as the b-value. In equation (1), the reference natural frequency that is the reference stiffness data is indicated by f 0 , the first stiffness data that is the first natural frequency is indicated by f 1 , and the second stiffness data that is the second natural frequency is f 2 , the difference between the first eigenfrequency f 1 as the first stiffness data and the reference eigenfrequency f 0 as the reference stiffness data is indicated by Δf t , and the second eigenfrequency f 2 as the second stiffness data and the reference natural frequency f 0 , which is the reference stiffness data, is indicated by Δf E . Equation (1) is a function for calculating the bend index, where Δf t is the difference between the reference frequency and the first frequency, and Δf E is the difference between the reference frequency and the second frequency. Details of the definition of the b value are described in detail in Japanese Patent Laid-Open No. 2021-152894, so a detailed description is omitted here.

Figure 2023122308000002
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図4は平板の変形を示す図であり、図4(a)は伸張変形及び圧縮変形を示し、図4(b)はせん断変形を示し、図4(c)は曲げ変形を示す。 FIG. 4 shows deformation of a flat plate, FIG. 4(a) showing extension deformation and compression deformation, FIG. 4(b) showing shear deformation, and FIG. 4(c) showing bending deformation.

伸張変形及び圧縮変形の剛性はヤング率Eと板厚tとの積(E×t)に比例し、せん断変形の剛性はせん断弾性率Gと板厚tとの積(G×t)に比例し、曲げ変形の剛性はヤング率Eと板厚の三乗t3との積(E×t3)に比例する。式(1)において、b値は、1以上3以下の値を示す。b値は、曲げ変形する領域が多いほど3に近づき、曲げ変形する領域が少ないほど1に近づく。一般に、曲げ変形が多い部品は、部品の材料強度を効率的に利用されていないことが知られており、部品は、曲げ変形が少なく且つ伸張変形及び圧縮変形並びにせん断変形を含む面内変形とすることが好ましい。 The stiffness of extensional deformation and compression deformation is proportional to the product (E×t) of Young's modulus E and plate thickness t, and the stiffness of shear deformation is proportional to the product (G×t) of shear elastic modulus G and plate thickness t. The bending deformation stiffness is proportional to the product (E×t 3 ) of Young's modulus E and the plate thickness cubed t 3 . In formula (1), the b value indicates a value of 1 or more and 3 or less. The b value approaches 3 as the bending deformation area increases, and approaches 1 as the bending deformation area decreases. In general, it is known that the material strength of parts is not efficiently utilized in parts with a large amount of bending deformation. preferably.

次いで、対策要否判定部26は、S109の処理で演算された曲げ度指標であるb値に基づいて、車体の部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する(S110)。対策要否判定部26は、部品のb値が所定のb値しきい値以上であるときに、部品を剛性対策処理が実行される対象部品として抽出すると判定する(S110-YES)。また、対策要否判定部26は、部品のb値が所定のb値しきい値未満であるときに、部品を剛性対策処理が実行される対象部品として抽出しないと判定する(S110-NO)。 Next, the countermeasure necessity determination unit 26 determines whether or not each part of the vehicle body is to be extracted as a target part for which the rigidity countermeasure process is executed, based on the b value, which is the index of bending degree calculated in the process of S109. is determined (S110). When the b-value of the component is equal to or greater than a predetermined b-value threshold value, the countermeasure necessity determining unit 26 determines that the component is to be extracted as a target component on which rigidity countermeasure processing is to be performed (S110-YES). Further, when the b-value of the part is less than the predetermined b-value threshold value, the countermeasure necessity determining unit 26 determines that the part is not to be extracted as a target part for which the stiffness countermeasure process is executed (S110-NO). .

次いで、対策要否判定部26は、全ての部品についてS110の処理を実行したか否かを判定する(S111)。対策要否判定部26は、全ての部品についてS110の処理を実行したと判定する(S111-YES)まで、S109~S111の処理を繰り返す。 Next, the countermeasure necessity determination unit 26 determines whether or not the processing of S110 has been executed for all the components (S111). The countermeasure necessity determination unit 26 repeats the processes of S109 to S111 until it determines that the process of S110 has been performed for all parts (S111-YES).

対策要否判定部26によって全ての部品についてS107の処理を実行したと判定される(S111-YES)と、剛性対策処理部27は、剛性対策処理を実行する(S112)。 When the countermeasure necessity determination unit 26 determines that the processing of S107 has been performed for all parts (S111-YES), the stiffness countermeasure processing unit 27 executes the stiffness countermeasure processing (S112).

図5は、S112に示す処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing more detailed processing of the processing shown in S112.

まず、剛性対策処理部27は、対象部品を単体で剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し(S201)、演算した剛性データを示す剛性情報を記憶部12に記憶する。剛性対策処理部27は、所定の周波数帯において所定の周波数ピッチでサンプリングした複数の周波数において、対象部品の固有振動解析を実行し、固有振動解析の結果を対象部品の剛性データとして記憶する。 First, the stiffness countermeasure processing unit 27 analyzes the stiffness of the target component alone, calculates stiffness data of the target component (S201), and stores stiffness information indicating the calculated stiffness data in the storage unit 12. FIG. The stiffness countermeasure processing unit 27 executes the natural vibration analysis of the target part at a plurality of frequencies sampled at a predetermined frequency pitch in a predetermined frequency band, and stores the result of the natural vibration analysis as the stiffness data of the target part.

次いで、剛性対策処理部27は、対象部品の形状を最適化する形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数を決定する(S202)。剛性対策処理部27は、例えば部品の要素のそれぞれの最大主ひずみを所定の順序で配列した分布ベクトルを使用して、単体で剛性解析された対象部品を形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数を決定する。剛性対策処理部27は、単体で剛性解析された対象部品の分布ベクトルと、車体に組み込まれた対象部品の分布ベクトルの内積の絶対値を、分布ベクトルのそれぞれの大きさにより規格化した一致度数を使用して、振動周波数を決定する。剛性対策処理部27は、一致度数が最も大きい周波数を、車体に組み込まれた対象部品の振動周波数と一致する振動周波数と判定し、形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数に決定する。なお、剛性対策処理部27は、オペレータの指示に基づいて、形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数を決定してもよい。 Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 determines the vibration frequency used when executing the shape optimization process for optimizing the shape of the target part (S202). The stiffness countermeasure processing unit 27 is used, for example, when executing a shape optimization process for a target part whose stiffness has been analyzed singly using a distribution vector in which the maximum principal strain of each element of the part is arranged in a predetermined order. determine the vibration frequency to be The stiffness countermeasure processing unit 27 obtains the degree of coincidence obtained by normalizing the absolute value of the inner product of the distribution vector of the target part whose stiffness is analyzed by itself and the distribution vector of the target part incorporated in the vehicle body by the size of each distribution vector. to determine the vibration frequency. The stiffness countermeasure processing unit 27 determines the frequency with the highest degree of matching as the vibration frequency that matches the vibration frequency of the target part incorporated in the vehicle body, and determines the vibration frequency to be used when executing the shape optimization process. do. Note that the stiffness countermeasure processing unit 27 may determine the vibration frequency used when executing the shape optimization processing based on an operator's instruction.

次いで、剛性対策処理部27は、S202の処理で決定された振動周波数を使用して、対象部品に対して、形状最適化処理を実行し(S203)、形状最適化処理が実行された対象部品の形状を示す形状最適化データを記憶部12に記憶する。剛性対策処理部27は、例えばALTAIR社製のOptiStructを使用して、S202の処理で決定された振動周波数における固有振動数が最大になるように対象部品の形状を最適化する。対象部品は、他の部品と接合する接合領域は、形状最適化処理において形状を変更しない領域として規定される。また、対象部品は、一例では底面の直径20mmであり且つ高さが10mmである円柱状の突起部を付加されることにより形状が変化されてもよい。なお、他の部品と接合する接合領域は、形状最適化処理において形状を変更する領域として規定されてもよい。 Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 uses the vibration frequency determined in the process of S202 to execute the shape optimization process on the target part (S203). shape optimization data indicating the shape of is stored in the storage unit 12 . The stiffness countermeasure processing unit 27 uses, for example, ALTAIR's OptiStruct to optimize the shape of the target part so that the natural frequency at the vibration frequency determined in S202 is maximized. A target part is defined as an area whose shape is not changed in the shape optimization process in a joint area where the target part is joined to another part. The target part may also be changed in shape by adding a cylindrical protrusion, which in one example has a bottom diameter of 20 mm and a height of 10 mm. Note that the bonding area to be bonded with another component may be defined as an area whose shape is changed in the shape optimization process.

次いで、剛性対策処理部27は、S110の処理で抽出された対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたか否かを判定する(S204)。剛性対策処理部27は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたと判定する(S204-YES)まで、S201~S204の処理を繰り返す。剛性対策処理部27は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたと判定する(S204-YES)と、剛性対策処理を終了する。 Next, the rigidity countermeasure processing unit 27 determines whether or not the shape optimization process has been executed for all the target parts extracted in the process of S110 (S204). The stiffness countermeasure processing unit 27 repeats the processing of S201 to S204 until it is determined that the shape optimization processing has been performed for all the target parts (S204-YES). When the rigidity countermeasure processing unit 27 determines that the shape optimization processing has been executed for all the target parts (S204-YES), the rigidity countermeasure processing ends.

剛性対策処理を終了すると、剛性対策処理部27は、S204の処理で形状最適化処理が実行された対象部品の形状最適化データを、数値解析データの対象部品の対応するデータと置換して形状変更解析データを生成する(S113)。剛性対策処理部27は、生成した形状変更解析データを記憶部12に記憶する。 After completing the rigidity countermeasure processing, the rigidity countermeasure processing unit 27 replaces the shape optimization data of the target part for which the shape optimization processing was executed in the processing of S204 with the corresponding data of the target part in the numerical analysis data to obtain the shape. Change analysis data is generated (S113). The rigidity countermeasure processing unit 27 stores the generated shape change analysis data in the storage unit 12 .

次いで、剛性対策処理部27は、記憶部12に記憶された形状変更解析データに基づいて、記憶部12に記憶される材料物性データ及び振動条件データのそれぞれに対応する境界条件における車体の剛性データである変更剛性データを演算し(S114)する。剛性対策処理部27は、演算した変更剛性データを示す変更剛性情報を記憶部12に記憶する。 Next, based on the shape change analysis data stored in the storage unit 12, the stiffness countermeasure processing unit 27 calculates the stiffness data of the vehicle body under the boundary conditions corresponding to the material physical property data and the vibration condition data stored in the storage unit 12, respectively. is calculated (S114). The stiffness countermeasure processing unit 27 stores changed stiffness information indicating the calculated changed stiffness data in the storage unit 12 .

次いで、剛性対策処理部27は、S102の処理で演算された基準剛性データと、S114の処理で演算された変更剛性データとを比較して、剛性対策処理による効果を示す効果情報を生成する(S115)。S115の処理で生成される効果情報は、車体の固有振動解析では、車体の質量1kg当たりの振動周波数の向上代である。 Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 compares the reference stiffness data calculated in the process of S102 and the changed stiffness data calculated in the process of S114, and generates effect information indicating the effect of the stiffness countermeasure process ( S115). The effect information generated in the process of S115 is the improvement margin of the vibration frequency per 1 kg of the mass of the vehicle body in the analysis of the natural vibration of the vehicle body.

そして、剛性対策処理部27は、S115の処理で生成された効果情報を出力部14に出力する(S116)ことで、構造体設計支援処理は終了する。出力部14は、入力された効果情報を表示し、オペレータは、出力部14に表示された効果情報に基づいて、剛性対策の効果を検証する。 Then, the stiffness countermeasure processing unit 27 outputs the effect information generated in the processing of S115 to the output unit 14 (S116), thereby terminating the structural design support processing. The output unit 14 displays the input effect information, and the operator verifies the effect of the stiffness measures based on the effect information displayed on the output unit 14 .

(第1実施形態に係る構造体設計支援装置の作用効果)
構造体設計支援装置1は、曲げ度指標に基づいて、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出することで、剛性対策処理を実行する部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行することができる。具体的には、構造体設計支援装置1は、b値を曲げ度指標として使用することで、曲げ変形する領域が多い部品を対象部品として効率的に抽出することができる。
(Action and effect of the structural body design support device according to the first embodiment)
The structural body design support device 1 automatically and efficiently extracts the parts for which the rigidity countermeasure process is to be executed by extracting them as target parts for which the rigidity countermeasure process is to be executed based on the bending index. Stiffness measures can be implemented on the part. Specifically, by using the b-value as the bending degree index, the structural design support device 1 can efficiently extract parts with many bending deformation regions as target parts.

(第2実施形態に係る構造体設計支援装置の構成及び機能)
図6は、第2実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。
(Structure and function of structural design support device according to the second embodiment)
FIG. 6 is a block diagram of a structural design support device according to the second embodiment.

構造体設計支援装置2は、処理部30を処理部20の代わりに有することが構造体設計支援装置1と相違する。処理部30は、寄与度指標演算部31を有することが処理部20と相違する。記憶部16及び寄与度指標演算部31以外の構造体設計支援装置2の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された構造体設計支援装置1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。 The structure design support device 2 differs from the structure design support device 1 in that it has a processing unit 30 instead of the processing unit 20 . The processing unit 30 differs from the processing unit 20 in that it has a contribution index calculation unit 31 . The configuration and function of the components of the structural design support device 2 other than the storage unit 16 and the contribution degree index calculation unit 31 are the same as the configurations and functions of the components of the structural design support device 1 to which the same reference numerals are attached. Detailed description is omitted here.

(構造体設計支援装置2による構造体設計支援処理)
図7は、構造体設計支援装置2による構造体設計支援処理を示すフローチャートである。図7に示す構造体設計支援処理は、予め記憶部12に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部30により、構造体設計支援装置2の各要素と協働して実行される。
(Structure design support processing by structure design support device 2)
FIG. 7 is a flow chart showing structural design support processing by the structural design support device 2 . The structural design support processing shown in FIG. 7 is executed mainly by the processing unit 30 in cooperation with each element of the structural design support device 2 based on a control program stored in advance in the storage unit 12. .

S301~S309の処理は、S101~S109の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。 Since the processing of S301 to S309 is the same as the processing of S101 to S109, detailed description is omitted here.

S309の処理が終了すると、対策要否判定部26は、S110の処理と同様に、S309の処理で演算された曲げ度指標に基づいて、車体の部品の1つを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する(S310)。対策要否判定部26によって車体の部品を対象部品として抽出しないと判定された(S310-NO)とき、処理はS313に進む。 After the process of S309 is completed, the countermeasure necessity determination unit 26 determines whether one of the vehicle body parts has undergone the rigidity countermeasure process based on the bending degree index calculated in the process of S309, as in the process of S110. It is determined whether or not to extract the part as a target part (S310). When it is determined by the countermeasure necessity determining unit 26 that the parts of the vehicle body are not to be extracted as the target parts (S310-NO), the process proceeds to S313.

対策要否判定部26によって車体の部品を対象部品として抽出すると判定された(S310-YES)とき、寄与度指標演算部31は、基準剛性情報及び第2剛性情報に基づいて、S310の処理で抽出された対象部品の寄与度を示す寄与度指標を演算する(S311)。寄与度指標演算部31は、ヤング率感度とも称され、車体を形成する部品のそれぞれの第2剛性データとS302の処理で演算された基準剛性データとの間の変化量を基準剛性データで除した剛性データの変化率を寄与度指標として演算する。 When the countermeasure necessity determination unit 26 determines that the vehicle body parts are to be extracted as target parts (S310-YES), the contribution index calculation unit 31 performs the processing of S310 based on the reference stiffness information and the second stiffness information. A contribution index indicating the contribution of the extracted target part is calculated (S311). The contribution index calculation unit 31, also called Young's modulus sensitivity, divides the amount of change between the second stiffness data of each part forming the vehicle body and the reference stiffness data calculated in the process of S302 by the reference stiffness data. The rate of change of the stiffness data is calculated as a contribution index.

次いで、対策要否判定部26は、S311の処理で演算された寄与度指標に基づいて、S310の処理で抽出された対象部品を、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する(S312)。対策要否判定部26は、S311の処理で抽出された寄与度指標が所定の寄与度しきい値以上であるときに、対象部品として抽出すると判定する(S312-YES)。また、対策要否判定部26は、S311の処理で抽出された寄与度指標が寄与度しきい値未満であるときに、対象部品として抽出しないと判定する(S312-NO)。 Next, based on the contribution index calculated in the process of S311, the countermeasure necessity determination unit 26 determines whether the target part extracted in the process of S310 is to be extracted as a target part on which the rigidity countermeasure process is executed. is determined (S312). When the contribution degree index extracted in the process of S311 is equal to or greater than a predetermined contribution degree threshold value, the countermeasure necessity determination unit 26 determines to extract the component as a target component (S312-YES). Further, when the contribution degree index extracted in the process of S311 is less than the contribution degree threshold value, the countermeasure necessity judgment unit 26 judges not to extract the part as a target part (S312-NO).

次いで、対策要否判定部26は、全ての部品についてS310の処理を実行したか否かを判定する(S313)。対策要否判定部26は、全ての部品についてS310の処理を実行したと判定する(S313-YES)まで、S309~S313の処理を繰り返す。 Next, the countermeasure necessity determination unit 26 determines whether or not the process of S310 has been executed for all the components (S313). The countermeasure necessity determination unit 26 repeats the processes of S309 to S313 until it determines that the process of S310 has been performed for all parts (S313-YES).

対策要否判定部26によって全ての部品についてS310の処理を実行したと判定される(S313-YES)と、剛性対策処理部27は、S112の処理と同様に、剛性対策処理を実行する(S314)。S315~S318の処理は、S110~S113の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。 If the countermeasure necessity determining unit 26 determines that the processing of S310 has been executed for all parts (S313-YES), the rigidity countermeasure processing unit 27 executes the rigidity countermeasure processing (S314 ). Since the processing of S315 to S318 is the same as the processing of S110 to S113, detailed description is omitted here.

(第2実施形態に係る構造体設計支援装置の作用効果)
構造体設計支援装置2は、曲げ度指標に加えて寄与度指標に基づいて、剛性対策処理が実行される対象部品を抽出するので、車体の剛性を向上させるための寄与度が高い部品を対象部品として抽出することができる。
(Action and effect of the structural body design support device according to the second embodiment)
Since the structural body design support device 2 extracts target parts for which rigidity countermeasure processing is executed based on the contribution index in addition to the bending degree index, parts that contribute highly to improving the rigidity of the vehicle body are targeted. Can be extracted as parts.

(実施形態に係る構造体設計支援装置の変形例)
構造体設計支援装置1及び2は、部品のb値が所定のb値しきい値以上であるときに部品を対象部品として抽出するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、部品のb値の平均値をb値しきい値として使用してもよい。また、実施形態に係る構造体設計支援装置は、b値が大きい所定の数の部品を対象部品として抽出してもよい。
(Modification of structural body design support device according to embodiment)
The structural design support apparatuses 1 and 2 extract a part as a target part when the b value of the part is equal to or greater than a predetermined b value threshold value. A mean value of the values may be used as the b-value threshold. Further, the structural body design support device according to the embodiment may extract a predetermined number of parts with large b-values as target parts.

また、構造体設計支援装置2は、部品の寄与度指標が所定の寄与度しきい値以上であるときに部品を対象部品として抽出するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、部品の寄与度指標の平均値を寄与度しきい値として使用してもよい。また、実施形態に係る構造体設計支援装置は、寄与度指標が大きい所定の数の部品を対象部品として抽出してもよい。 Further, the structural design support apparatus 2 extracts a part as a target part when the contribution degree index of the part is equal to or greater than a predetermined contribution degree threshold value. The average value of the contribution index may be used as the contribution threshold. Further, the structural body design support device according to the embodiment may extract a predetermined number of parts with a large contribution index as target parts.

また、構造体設計支援装置2は、ヤング率感度を寄与度指標として使用するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、ヤング率感度以外の指標を寄与度指標として使用してもよい。例えば、実施形態に係る構造体設計支援装置は、板厚感度を寄与度指標として使用してもよい。板厚感度は、S304の処理で演算された第1剛性データとS302の処理で演算された基準剛性データとの間の変化量を基準剛性データで除した剛性データの変化率である。 The structural design support device 2 uses Young's modulus sensitivity as a contribution index, but the structural design support device according to the embodiment may use indices other than Young's modulus sensitivity as a contribution index. For example, the structural body design support device according to the embodiment may use plate thickness sensitivity as a contribution index. The board thickness sensitivity is the rate of change in stiffness data obtained by dividing the amount of change between the first stiffness data calculated in the process of S304 and the reference stiffness data calculated in the process of S302 by the reference stiffness data.

また、構造体設計支援装置2は、曲げ度指標及び寄与度指標に基づいて対象部品を抽出するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、曲げ度指標及び寄与度指標と共に、部品の大きさに基づいて対象部品を抽出してもよい。対象部品を抽出するときに使用される部品の大きさは、一例では部品の体積であり、他の例では重量であり、更に他の例では部品の表面積である。 Further, the structural design support device 2 extracts target parts based on the bending degree index and the contribution degree index. The target parts may be extracted based on the degree of accuracy. The size of the part used when extracting the target part is the volume of the part in one example, the weight in another example, and the surface area of the part in yet another example.

また、構造体設計支援装置1及び2は、厚さ変更データ及び弾性変更データを生成するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、厚さ変更データ及び弾性変更データを記憶部12に予め記憶してもよい。 Further, the structural design support apparatuses 1 and 2 generate the thickness change data and the elasticity change data. You can remember.

また、構造体設計支援装置2は、対象部品を単体で剛性解析して対象部品の剛性データを演算することで剛性対策処理を実行するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、対象部品に接合される部品と共に対象部品を剛性解析してもよい。 Further, the structural body design support apparatus 2 executes stiffness countermeasure processing by analyzing the stiffness of the target part alone and calculating the stiffness data of the target part. The target part may be subjected to stiffness analysis along with the part to be joined to the .

図8は、第1変形例に係る剛性対策処理のフローチャートである。図8に示す剛性対策処理は、予め記憶部12に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部20により、構造体設計支援装置1の各要素と協働して実行される。 FIG. 8 is a flowchart of rigidity countermeasure processing according to the first modification. The stiffness countermeasure processing shown in FIG. 8 is executed mainly by the processing unit 20 in cooperation with each element of the structural body design support apparatus 1 based on a control program stored in the storage unit 12 in advance.

まず、剛性対策処理部27は、対象部品に接合される部品と共に対象部品を剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し(S401)、演算した剛性データを示す剛性情報を記憶部12に記憶する。剛性対策処理部27は、S201の処理と同様に、所定の周波数帯において所定の周波数ピッチでサンプリングした複数の周波数において、対象部品の固有振動解析を実行し、固有振動解析の結果を対象部品の剛性データとして記憶する。 First, the stiffness countermeasure processing unit 27 analyzes the stiffness of the target component together with the components joined to the target component, calculates the stiffness data of the target component (S401), and stores the stiffness information indicating the calculated stiffness data in the storage unit 12. Remember. Similar to the process of S201, the stiffness countermeasure processing unit 27 executes the natural vibration analysis of the target part at a plurality of frequencies sampled at a predetermined frequency pitch in a predetermined frequency band, and the result of the natural vibration analysis is applied to the target part. Store as stiffness data.

次いで、剛性対策処理部27は、S202の処理と同様に、形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数を決定する(S402)。剛性対策処理部27は、対象部品に接合される部品と共に剛性解析された対象部品の分布ベクトルと、車体に組み込まれた対象部品の分布ベクトルの一致度に基づいて振動周波数を決定する。 Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 determines the vibration frequency used when executing the shape optimization processing (S402), as in the processing of S202. The stiffness countermeasure processing unit 27 determines the vibration frequency based on the degree of coincidence between the distribution vector of the target part subjected to stiffness analysis together with the part joined to the target part and the distribution vector of the target part incorporated in the vehicle body.

次いで、剛性対策処理部27は、S203の処理と同様に、S402の処理で決定された振動周波数を使用して、対象部品に対して、形状最適化処理を実行する(S403)。剛性対策処理部27は、形状最適化処理が実行された対象部品の形状を示す形状最適化データを記憶部12に記憶する。なお、対象部品に接合される部品は、形状最適化処理において形状を変更しない領域として規定される。 Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 uses the vibration frequency determined in the process of S402 to perform the shape optimization process on the target part (S403), as in the process of S203. The rigidity countermeasure processing unit 27 stores in the storage unit 12 shape optimization data indicating the shape of the target part on which the shape optimization processing has been performed. Note that the part to be joined to the target part is defined as a region whose shape is not changed in the shape optimization process.

次いで、剛性対策処理部27は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたか否かを判定する(S404)。剛性対策処理部27は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたと判定する(S404-YES)まで、S401~S404の処理を繰り返す。剛性対策処理部27は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたと判定する(S404-YES)と、剛性対策処理を終了する。 Next, the rigidity countermeasure processing unit 27 determines whether or not the shape optimization processing has been executed for all the target parts (S404). The stiffness countermeasure processing unit 27 repeats the processing of S401 to S404 until it is determined that the shape optimization processing has been performed for all the target parts (S404-YES). When the stiffness countermeasure processing unit 27 determines that the shape optimization processing has been executed for all the target parts (S404-YES), the stiffness countermeasure processing ends.

また、実施形態に係る構造体設計支援装置では、剛性対策処理部27は、対象部品の全てを含む車体に対して、対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行してもよい。 In addition, in the structural body design support device according to the embodiment, the stiffness countermeasure processing unit 27 executes shape optimization processing for collectively optimizing the shape of all target parts for the vehicle body including all target parts. You may

また、実施形態に係る構造体設計支援装置では、剛性対策処理部27は、対象部品の全てを含む車体に対して、対象部品のそれぞれの形状を最適化する形状最適化処理を対象部品毎に実行してもよい。 Further, in the structural body design support apparatus according to the embodiment, the rigidity countermeasure processing unit 27 performs shape optimization processing for optimizing the shape of each target part for each target part, with respect to the vehicle body including all of the target parts. may be executed.

また、実施形態に係る構造体設計支援装置では、剛性対策処理部27は、態様が異なる複数の形状最適化処理の結果から最も剛性が改善された形状最適化処理の結果を採用してもよい。 Further, in the structural body design support device according to the embodiment, the rigidity countermeasure processing unit 27 may adopt the result of the shape optimization process with the most improved rigidity from among the results of a plurality of shape optimization processes with different modes. .

図9は、第2変形例に係る剛性対策処理のフローチャートである。図9に示す剛性対策処理は、予め記憶部12に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部20により、構造体設計支援装置1の各要素と協働して実行される。 FIG. 9 is a flowchart of rigidity countermeasure processing according to the second modification. The stiffness countermeasure processing shown in FIG. 9 is executed mainly by the processing unit 20 in cooperation with each element of the structural body design support apparatus 1 based on a control program stored in the storage unit 12 in advance.

まず、剛性対策処理部27は、対象部品を単体で剛性解析して対象部品の剛性を演算する第1剛性対策処理を実行し(S501)、第1剛性対策処理により生成される第1形状最適化データを記憶部12に記憶する。第1剛性対策処理は、図5を参照して説明されたS112に示す剛性対策処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。次いで、対象部品に接合される部品と共に対象部品を剛性解析する第2剛性対策処理を実行し(S502)、第2剛性対策処理により生成される第2形状最適化データを記憶部12に記憶する。第2剛性対策処理は、図8を参照して説明された第1変形例に係る剛性対策処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。 First, the stiffness countermeasure processing unit 27 executes a first stiffness countermeasure process for calculating the stiffness of the target part by analyzing the stiffness of the target part alone (S501). The converted data is stored in the storage unit 12 . The first rigidity countermeasure process is the same as the rigidity countermeasure process shown in S112 described with reference to FIG. 5, so detailed description thereof will be omitted here. Next, a second rigidity countermeasure process is executed to analyze the rigidity of the target part together with the parts joined to the target part (S502), and the second shape optimization data generated by the second rigidity countermeasure process is stored in the storage unit 12. . The second rigidity countermeasure process is the same as the rigidity countermeasure process according to the first modification described with reference to FIG. 8, so detailed description thereof will be omitted here.

次いで、剛性対策処理部27は、対象部品の全てを含む車体に対して、対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行する第3剛性対策処理を実行する(S503)。剛性対策処理部27は、第3剛性対策処理により生成される第3状最適化データを記憶部12に記憶する。次いで、剛性対策処理部27は、対象部品の全てを含む車体に対して、対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行する第3剛性対策処理を実行する(S504)。剛性対策処理部27は、第4剛性対策処理により生成される第3状最適化データを記憶部12に記憶する。 Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 executes a third stiffness countermeasure process for collectively optimizing the shape of all the target parts for the vehicle body including all the target parts (S503). ). The stiffness countermeasure processing unit 27 stores the third shape optimization data generated by the third stiffness countermeasure processing in the storage unit 12 . Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 executes the third stiffness countermeasure processing for executing the shape optimization processing for collectively optimizing the shape of all the target parts for the vehicle body including all the target parts (S504). ). The stiffness countermeasure processing unit 27 stores the third state optimization data generated by the fourth stiffness countermeasure processing in the storage unit 12 .

次いで、剛性対策処理部27は、第1剛性対策処理による効果を示す第1効果情報を生成する(S505)。次いで、剛性対策処理部27は、第2剛性対策処理による効果を示す第2効果情報を生成する(S506)。次いで、剛性対策処理部27は、第3剛性対策処理による効果を示す第3効果情報を生成する(S507)。次いで、剛性対策処理部27は、第4剛性対策処理による効果を示す第4効果情報を生成する(S508)。S505~S508のそれぞれの処理は、S113~S115の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。 Next, the rigidity countermeasure processing unit 27 generates first effect information indicating the effect of the first rigidity countermeasure processing (S505). Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 generates second effect information indicating the effect of the second stiffness countermeasure processing (S506). Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 generates third effect information indicating the effect of the third stiffness countermeasure processing (S507). Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 generates fourth effect information indicating the effect of the fourth stiffness countermeasure processing (S508). Since each process of S505 to S508 is the same as the process of S113 to S115, detailed description is omitted here.

次いで、剛性対策処理部27は、S505~S508のそれぞれの処理で生成された第1効果情報~第4効果情報を比較して、第1剛性対策処理~第2剛性対策処理の中で最も剛性データが改善された剛性対策処理を決定する(S509)。 Next, the stiffness countermeasure processing unit 27 compares the first effect information to the fourth effect information generated in the respective processes of S505 to S508, and finds the most stiffness countermeasure process among the first stiffness countermeasure process to the second stiffness countermeasure process. A stiffness countermeasure process with improved data is determined (S509).

また、構造体設計支援装置1及び2は、車体を固有振動解析するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、車体以外の構造体を固有振動解析以外の動剛性解析をして、基準周波数、第1周波数及び第2周波数を演算してもよい。 Further, the structural body design support devices 1 and 2 perform the natural vibration analysis of the vehicle body, but the structure design support device according to the embodiment performs the dynamic stiffness analysis other than the natural vibration analysis on the structure other than the vehicle body, and the reference A frequency, a first frequency and a second frequency may be calculated.

例えば、実施形態に係る構造体設計支援装置は、加振応答解析によって得られる基準共振周波数,第1共振周波数および第2共振周波数を、基準周波数、第1周波数及び第2周波数として演算してもよい。基準共振周波数は数値解析データに基づいて演算され、第1共振周波数は数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて演算される。第2共振周波数は、数値解析データからヤング率等の弾性を示す物性データを変更した弾性変更データに基づいて演算される。 For example, the structural body design support device according to the embodiment may calculate the reference resonance frequency, the first resonance frequency and the second resonance frequency obtained by the excitation response analysis as the reference frequency, the first frequency and the second frequency. good. The reference resonance frequency is calculated based on the numerical analysis data, and the first resonance frequency is calculated based on the thickness change data obtained by changing the thickness data from the numerical analysis data. The second resonance frequency is calculated based on modified elasticity data obtained by modifying physical property data indicating elasticity such as Young's modulus from the numerical analysis data.

また、構造体設計支援装置1及び2は、車体を固有振動解析するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、車体及び車体以外の構造体を静剛性解析してもよい。 Further, the structural design support devices 1 and 2 analyze the natural vibration of the vehicle body, but the structure design support device according to the embodiment may perform the static rigidity analysis of the vehicle body and structures other than the vehicle body.

実施形態に係る構造体設計支援装置は、構造体を静剛性解析するとき、式(2)に示すb値を曲げ度指標として演算する。式(2)において、基準剛性データがK0で示され、第1剛性データがK1で示され、第2剛性データがK2で示され、第1剛性データK1と基準剛性データK0との差がΔKtで示され、第2剛性データK2と基準剛性データK0との差がΔKEで示される。剛性データKは、例えばねじりモーメントMとねじり角θとにより(M/θ)で示されるねじり剛性である。式(2)は、基準剛性と第1剛性との差がΔKt、及び基準剛性と第2剛性との差がΔKEで示され、曲げ度指標を演算する関数である。 The structural body design support device according to the embodiment calculates the b value shown in Equation (2) as a bending degree index when static stiffness analysis is performed on the structure. In equation (2), the reference stiffness data is indicated by K0 , the first stiffness data is indicated by K1 , the second stiffness data is indicated by K2 , and the first stiffness data K1 and the reference stiffness data K0 is indicated by ΔK t , and the difference between the second stiffness data K 2 and the reference stiffness data K 0 is indicated by ΔK E . The stiffness data K is, for example, a torsional stiffness represented by (M/θ) with a torsional moment M and a torsional angle θ. Equation (2) is a function for calculating the bend index, with ΔK t representing the difference between the reference stiffness and the first stiffness and ΔK E representing the difference between the reference stiffness and the second stiffness.

Figure 2023122308000003
Figure 2023122308000003

自動車の車体を構造体とし、車体に含まれる150個程度の部品から3個の部品を抽出し、例えばALTAIR社製のOptiStructを使用して、剛性対策処理を実行した。 Using an automobile body as a structure, three parts were extracted from about 150 parts included in the body, and rigidity countermeasure processing was executed using, for example, ALTAIR's OptiStruct.

図10(a)は、実施例及び比較例のそれぞれのb値およびヤング率感度の条件を示す図である。 FIG. 10( a ) is a diagram showing conditions of b values and Young's modulus sensitivities in Examples and Comparative Examples.

実施例は、b値が所定のb値しきい値より高く且つヤング率感度が所定のヤング率感度しきい値よりも高い部品の中で、b値が高い3個の部品を抽出した。比較例は、b値が所定のb値しきい値より低く且つヤング率感度が所定のヤング率感度しきい値よりも高い部品の中で、b値が低い3個の部品を抽出した。 In the example, three parts with high b-values were extracted from the parts with b-values higher than a predetermined b-value threshold and Young's modulus sensitivity higher than a predetermined Young's modulus sensitivity threshold. For the comparative example, three parts with low b-values were extracted from the parts whose b-value was lower than the predetermined b-value threshold and whose Young's modulus sensitivity was higher than the predetermined Young's modulus sensitivity threshold.

それぞれ3個ずつ抽出された実施例及び比較例に剛性対策処理を実行し、剛性対策処理を実行する前後の車体の固有周波数の変化から質量1kg当たりの固有周波数の向上代を演算した。 Rigidity countermeasure processing was executed for each of the three extracted examples and comparative examples, and the increase in natural frequency per 1 kg of mass was calculated from changes in the natural frequency of the vehicle body before and after the rigidity countermeasure processing was executed.

図10(b)は、実施例及び比較例のそれぞれの質量1kg当たりの固有周波数の向上代を示す図である。 FIG. 10(b) is a diagram showing the improvement margin of the natural frequency per 1 kg of mass in each of the example and the comparative example.

実施例1の質量kg当たりの固有周波数の向上代は0.038Hzであり、比較例の質量1kg当たりの固有周波数の向上代は0.017Hzである。実施例の質量1kg当たりの固有周波数の向上代は、比較例の質量1kg当たりの固有周波数の向上代の2倍以上であり、本発明に係る構造体設計支援装置を使用することで、剛性対策処理を実行することにより生じる効果が向上することが確認された。 The margin for improvement of the natural frequency per kg of mass in Example 1 is 0.038 Hz, and the margin for improvement in the natural frequency per kg of mass in the comparative example is 0.017 Hz. The improvement margin of the natural frequency per 1 kg of mass in the example is more than twice the improvement margin of the natural frequency per 1 kg of mass in the comparative example. It was confirmed that the effect produced by performing the treatment is improved.

1、2 構造体設計支援装置
20、30 処理部
21 数値解析データ生成部
22 基準剛性演算部
23 第1剛性演算部
24 第2剛性演算部
25 曲げ度指標演算部
26 対策要否判定部
27 剛性対策処理部
31 寄与度指標演算部
Reference Signs List 1, 2 Structural body design support device 20, 30 Processing unit 21 Numerical analysis data generation unit 22 Reference stiffness calculation unit 23 First stiffness calculation unit 24 Second stiffness calculation unit 25 Bend index calculation unit 26 Countermeasure necessity determination unit 27 Rigidity Countermeasure processing unit 31 Contribution degree index calculation unit

Claims (14)

複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算する基準剛性演算部と、
前記数値解析データから前記厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第1剛性データを演算する第1剛性演算部と、
前記数値解析データから前記物性データを変更した弾性変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第2剛性データを演算する第2剛性演算部と、
前記基準剛性データ、前記第1剛性データ及び前記第2剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する曲げ度指標演算部と、
少なくとも前記曲げ度指標に基づいて、前記部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する対策要否判定部と、
前記対象部品に対して剛性対策処理を実行する剛性対策処理部と、
を有する、ことを特徴とする構造体設計支援装置。
Data indicating the rigidity of a structure having a plurality of parts under predetermined boundary conditions based on numerical analysis data including at least shape data including the thickness of each part of the structure and physical property data indicating elasticity. a reference stiffness calculator for calculating reference stiffness data;
a first stiffness calculation unit that calculates first stiffness data representing the stiffness of the structure under the boundary condition based on the thickness change data obtained by changing the data representing the thickness from the numerical analysis data;
a second stiffness calculation unit that calculates second stiffness data, which is data indicating the stiffness of the structure under the boundary conditions, based on the modified elasticity data obtained by changing the physical property data from the numerical analysis data;
a bending degree index calculation unit that calculates a bending degree index indicating the degree of bending deformation of the component based on the reference rigidity data, the first rigidity data, and the second rigidity data;
a countermeasure necessity determination unit that determines, based on at least the bend index, whether or not each of the parts is to be extracted as a target part on which rigidity countermeasure processing is to be performed;
a rigidity countermeasure processing unit that executes rigidity countermeasure processing on the target part;
A structural design support device characterized by comprising:
前記基準剛性データ、前記第1剛性データ及び前記第2剛性データのそれぞれは、前記構造体を動剛性解析したときの振動周波数である基準周波数、第1周波数及び第2周波数を示すデータであり、
曲げ度指標演算部は、前記基準周波数、前記第1周波数、及び前記第2周波数に基づいて、前記曲げ度指標を演算する、請求項1に記載の構造体設計支援装置。
The reference stiffness data, the first stiffness data, and the second stiffness data are data indicating a reference frequency, a first frequency, and a second frequency, which are vibration frequencies when dynamic stiffness analysis is performed on the structure, and
2. The structure design support device according to claim 1, wherein said bending degree index calculation unit calculates said bending degree index based on said reference frequency, said first frequency, and said second frequency.
前記基準周波数、前記第1周波数及び前記第2周波数は、固有振動解析によって得られる基準固有振動数,第1固有振動数および第2固有振動数,又は加振応答解析によって得られる基準共振周波数,第1共振周波数および第2共振周波数である、請求項2に記載の構造体設計支援装置。 The reference frequency, the first frequency, and the second frequency are the reference natural frequency, the first natural frequency, and the second natural frequency obtained by natural vibration analysis, or the reference resonance frequency obtained by excitation response analysis, 3. The structural design support device according to claim 2, wherein the first resonance frequency and the second resonance frequency. 前記曲げ度指標は、前記基準周波数と前記第1周波数との差、及び前記基準周波数と前記第2周波数との差を含む関数である、請求項2又は3に記載の構造体設計支援装置。 4. The structure design assisting apparatus according to claim 2, wherein said bending degree index is a function including a difference between said reference frequency and said first frequency and a difference between said reference frequency and said second frequency. 前記基準剛性データ、前記第1剛性データ及び前記第2剛性データのそれぞれは、前記構造体を静剛性解析したときの剛性である基準剛性、第1剛性及び第2剛性を示すデータであり、
前記基準剛性、前記第1剛性、及び前記第2剛性に基づいて、前記曲げ度指標を演算する、請求項1に記載の構造体設計支援装置。
The reference stiffness data, the first stiffness data, and the second stiffness data are data indicating the reference stiffness, the first stiffness, and the second stiffness, which are stiffnesses obtained when the structure is subjected to static stiffness analysis,
2. The structural body design support device according to claim 1, wherein said bending degree index is calculated based on said reference stiffness, said first stiffness, and said second stiffness.
前記曲げ度指標は、前記基準剛性と前記第1剛性との差、及び前記基準剛性と前記第2剛性との差を含む関数である、請求項5に記載の構造体設計支援装置。 6. The structure design assisting apparatus according to claim 5, wherein said bend index is a function including a difference between said reference stiffness and said first stiffness and a difference between said reference stiffness and said second stiffness. 前記基準剛性データと、前記第1剛性データ又は前記第2剛性データの何れかとに基づいて、前記構造体の剛性への前記部品の寄与度を示す寄与度指標を演算する寄与度指標演算部を更に有し、
前記対策要否判定部は、前記曲げ度指標及び前記寄与度指標に基づいて、前記対象部品として抽出するか否かを判定する、請求項1~6の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
a contribution index calculation unit that calculates a contribution index indicating a contribution of the part to the rigidity of the structure based on the reference rigidity data and either the first rigidity data or the second rigidity data; further have
The structure design according to any one of claims 1 to 6, wherein the countermeasure necessity determination unit determines whether or not to extract as the target part based on the bending index and the contribution index. support equipment.
前記対策要否判定部は、前記曲げ度指標及び前記寄与度指標に加えて前記部品の表面積,体積又は重量の少なくとも1つを示すデータに基づいて、前記対象部品として抽出するか否かを判定する、請求項7に記載の構造体設計支援装置。 The countermeasure necessity determination unit determines whether or not to extract the target part based on data indicating at least one of the surface area, volume, and weight of the part in addition to the bend index and the contribution index. 8. The structural body design support device according to claim 7. 前記剛性対策処理部は、
前記対象部品のそれぞれを単体で剛性解析して、前記対象部品の剛性データを演算し、
演算された前記対象部品の剛性データに基づいて、前記対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、請求項1~8の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
The rigidity countermeasure processing unit
performing stiffness analysis on each of the target parts individually to calculate stiffness data of the target parts;
9. The structural body design support device according to claim 1, wherein shape optimization processing is executed for each of the target parts based on the computed stiffness data of the target part.
前記剛性対策処理部は、
前記対象部品のそれぞれ及び前記対象部品のそれぞれに接合される部品を剛性解析して、前記対象部品の剛性データを演算し、
演算された前記対象部品の剛性データに基づいて、前記対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、請求項1~8の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
The rigidity countermeasure processing unit
analyzing the stiffness of each of the target parts and the parts joined to each of the target parts to calculate stiffness data of the target parts;
9. The structural body design support device according to claim 1, wherein shape optimization processing is executed for each of the target parts based on the computed stiffness data of the target part.
前記剛性対策処理部は、前記対象部品の全てを含む前記構造体に対して、前記対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行する、請求項1~8の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。 9. The rigidity countermeasure processing unit according to any one of claims 1 to 8, wherein, with respect to the structure including all of the target parts, shape optimization processing is performed to collectively optimize shapes of all of the target parts. 1. The structure design support device according to claim 1. 前記剛性対策処理部は、前記対象部品の全てを含む前記構造体に対して、前記対象部品のそれぞれの形状を最適化する形状最適化処理を前記対象部品毎に実行する、請求項1~8の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。 9. The rigidity countermeasure processing unit executes, for each target part, a shape optimization process for optimizing the shape of each of the target parts, with respect to the structure including all of the target parts. The structure design support device according to any one of 1. 複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第1剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記物性データを変更した弾性変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第2剛性データを演算し、
前記基準剛性データ、前記第1剛性データ及び前記第2剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも前記曲げ度指標に基づいて、前記部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
前記対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
ことを含む、ことを特徴とする構造体設計支援方法。
Data indicating the rigidity of a structure having a plurality of parts under predetermined boundary conditions based on numerical analysis data including at least shape data including the thickness of each part of the structure and physical property data indicating elasticity. Calculate the reference stiffness data,
calculating first stiffness data, which is data representing the stiffness of the structure under the boundary conditions, based on thickness change data obtained by changing the data representing the thickness from the numerical analysis data;
calculating second stiffness data, which is data indicating the stiffness of the structure under the boundary conditions, based on the modified elasticity data obtained by changing the physical property data from the numerical analysis data;
calculating a bending degree index indicating the degree of bending deformation of the part based on the reference rigidity data, the first rigidity data and the second rigidity data;
determining whether or not to extract each of the parts as a target part on which rigidity countermeasure processing is to be performed, based on at least the bend index;
executing rigidity countermeasure processing on the target part;
A structure design support method characterized by comprising:
複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第1剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記物性データを変更した弾性変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第2剛性データを演算し、
基準剛性データ、前記第1剛性データ及び前記第2剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも前記曲げ度指標に基づいて、前記部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
前記対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする構造体設計支援プログラム。
Data indicating the rigidity of a structure having a plurality of parts under predetermined boundary conditions based on numerical analysis data including at least shape data including the thickness of each part of the structure and physical property data indicating elasticity. Calculate the reference stiffness data,
calculating first stiffness data, which is data representing the stiffness of the structure under the boundary conditions, based on thickness change data obtained by changing the data representing the thickness from the numerical analysis data;
calculating second stiffness data, which is data indicating the stiffness of the structure under the boundary conditions, based on the modified elasticity data obtained by changing the physical property data from the numerical analysis data;
calculating a bending degree index indicating the degree of bending deformation of the part based on the reference rigidity data, the first rigidity data and the second rigidity data;
determining whether or not to extract each of the parts as a target part on which rigidity countermeasure processing is to be performed, based on at least the bend index;
executing rigidity countermeasure processing on the target part;
A structure design support program characterized by causing a computer to execute processing.
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