JP2962107B2 - パネル構造体の補強材配設方法 - Google Patents
パネル構造体の補強材配設方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パネル構造体の補強材
配設方法に関し、特にトラックやバス、更には乗用車の
エンジンシリンダブロック、ドア等のパネル構造体の剛
性を向上させるために補強材の最適な配置位置や形状等
を判定する方法に関する。
配設方法に関し、特にトラックやバス、更には乗用車の
エンジンシリンダブロック、ドア等のパネル構造体の剛
性を向上させるために補強材の最適な配置位置や形状等
を判定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】パネル構造体であるトラックのドアは、
アウタパネル、インナパネル及び内部補強材で構成され
ている。このようなトラックドアは、十分な強度と剛性
を有することと同時に軽量であることが要請されてい
る。従って、内部に配置する補強材は、設計上、パネル
構造体の剛性を効果的に補強して数量や重量において必
要最小限に留めるように配慮されている。
アウタパネル、インナパネル及び内部補強材で構成され
ている。このようなトラックドアは、十分な強度と剛性
を有することと同時に軽量であることが要請されてい
る。従って、内部に配置する補強材は、設計上、パネル
構造体の剛性を効果的に補強して数量や重量において必
要最小限に留めるように配慮されている。
【０００３】ところで、運転者が、例えば外部からドア
を閉じる際に、ドアハンドルを操作せずに、ドアのアウ
タパネルを強く押圧してドアを閉めるような場合があ
る。このような場合、補強材による補強が不充分である
と、アウタパネルが、所謂飛び移り現象により押圧方向
に凹み、パネルの張り剛性が過少であるとの印象を与え
る等の不都合が生じる。
を閉じる際に、ドアハンドルを操作せずに、ドアのアウ
タパネルを強く押圧してドアを閉めるような場合があ
る。このような場合、補強材による補強が不充分である
と、アウタパネルが、所謂飛び移り現象により押圧方向
に凹み、パネルの張り剛性が過少であるとの印象を与え
る等の不都合が生じる。
【０００４】また、エンジンやトランスミッション、な
かでもクランクケースやトランスミッションケースは車
両の騒音源として大きな騒音寄与率を持っている。この
ようなエンジンのクランクケースやトランスミッション
ケースもパネル構造体と見做すことができ、クランクケ
ース等の剛性を確保したり、振動や騒音対策から補強材
としてのリブの最適形状や最適配置が必要である。
かでもクランクケースやトランスミッションケースは車
両の騒音源として大きな騒音寄与率を持っている。この
ようなエンジンのクランクケースやトランスミッション
ケースもパネル構造体と見做すことができ、クランクケ
ース等の剛性を確保したり、振動や騒音対策から補強材
としてのリブの最適形状や最適配置が必要である。
【０００５】従来、このようなパネル構造体の補強材の
形状や配置を最適化する手法として、例えば有限要素法
（ＦＥＭ）による歪み・応力解析が行なわれており、パ
ネルや補強材の各構成部材の剛性寄与度或いは荷重分担
（剛性分担）から補強材形状や配置の適否が検討されて
いる。このＦＥＭ解析による荷重分担を評価する方法と
しては、構造物の完成状態における剛性を求めておき、
次いで、部材を一つずつ撤去してその剛性変化から各部
材の荷重分担を評価していた。
形状や配置を最適化する手法として、例えば有限要素法
（ＦＥＭ）による歪み・応力解析が行なわれており、パ
ネルや補強材の各構成部材の剛性寄与度或いは荷重分担
（剛性分担）から補強材形状や配置の適否が検討されて
いる。このＦＥＭ解析による荷重分担を評価する方法と
しては、構造物の完成状態における剛性を求めておき、
次いで、部材を一つずつ撤去してその剛性変化から各部
材の荷重分担を評価していた。
【０００６】上述のようなＦＥＭ解析による手法の他に
も、実験的に荷重を加え、加えた荷重と変位量との関係
から荷重分担を求める方法もある。この実験による方法
においても、ＦＥＭ解析と同様に、構造物の完成状態に
おける剛性を求めておき、次いで、部材を一つずつ撤去
してその剛性変化から各部材の荷重分担を評価してい
る。
も、実験的に荷重を加え、加えた荷重と変位量との関係
から荷重分担を求める方法もある。この実験による方法
においても、ＦＥＭ解析と同様に、構造物の完成状態に
おける剛性を求めておき、次いで、部材を一つずつ撤去
してその剛性変化から各部材の荷重分担を評価してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＦＥＭ
解析により、或いは実験により荷重分担を求める場合、
（求めたい部材の数＋１）回の繰り返し計算、或いは実
験が必要であり、莫大な時間と費用が掛り、このような
方法により各部材の荷重分担を求めるのは、現実的では
ない。
解析により、或いは実験により荷重分担を求める場合、
（求めたい部材の数＋１）回の繰り返し計算、或いは実
験が必要であり、莫大な時間と費用が掛り、このような
方法により各部材の荷重分担を求めるのは、現実的では
ない。
【０００８】また、従来の方法では、線型近似できる微
少変形問題に限定されてしまうので、ドアパネルのよう
に、パネル押圧時に所謂飛び移り現象が生じて大変形が
生じる場合には従来の方法は適用できないという問題も
ある。本発明は、このような問題を解決するためになさ
れたもので、トラックのドアパネルのように大変形が伴
うような構造体であっても適用することができ、しかも
完成状態にある構造物に対して一回の解析で各部材の荷
重分担を評価でき、もって補強部材の最適な形状や配置
を容易に決定し得るパネル構造体の補強材配設方法を提
供することを目的とする。
少変形問題に限定されてしまうので、ドアパネルのよう
に、パネル押圧時に所謂飛び移り現象が生じて大変形が
生じる場合には従来の方法は適用できないという問題も
ある。本発明は、このような問題を解決するためになさ
れたもので、トラックのドアパネルのように大変形が伴
うような構造体であっても適用することができ、しかも
完成状態にある構造物に対して一回の解析で各部材の荷
重分担を評価でき、もって補強部材の最適な形状や配置
を容易に決定し得るパネル構造体の補強材配設方法を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、パネル構造体の適宜位置に
少なくとも一つの補強材を配設し、パネル構造体の荷重
点において荷重を０からＰまで逐次増大させ、パネル構
造体及び前記補強材の各点における逐次歪み増分と逐次
応力増分からパネル構造体及び補強材の各歪みエネルギ
Ｕｐ，Ｕｓを、前記荷重点おける変位ｕの関数として夫
々求め、求めた各歪みエネルギを荷重点における変位ｕ
で偏微分してパネル構造体及び補強材の各荷重分担Ｐ
ｐ，Ｐｓを求め（ここに、Ｐ＝Ｐｐ＋Ｐｓ）、このよう
にして求めた荷重分担Ｐｐ，Ｐｓを用いてパネル構造体
の最適位置に補強材を配置することを特徴とするパネル
構造体の補強材配設方法が提供される。
ために、本発明においては、パネル構造体の適宜位置に
少なくとも一つの補強材を配設し、パネル構造体の荷重
点において荷重を０からＰまで逐次増大させ、パネル構
造体及び前記補強材の各点における逐次歪み増分と逐次
応力増分からパネル構造体及び補強材の各歪みエネルギ
Ｕｐ，Ｕｓを、前記荷重点おける変位ｕの関数として夫
々求め、求めた各歪みエネルギを荷重点における変位ｕ
で偏微分してパネル構造体及び補強材の各荷重分担Ｐ
ｐ，Ｐｓを求め（ここに、Ｐ＝Ｐｐ＋Ｐｓ）、このよう
にして求めた荷重分担Ｐｐ，Ｐｓを用いてパネル構造体
の最適位置に補強材を配置することを特徴とするパネル
構造体の補強材配設方法が提供される。
【００１０】本発明の実施態様として、ｎ本の補強材を
前記パネル構造体に配置し、パネル構造体及びｎ本の各
補強材の荷重分担Ｐｐ，Ｐs1，Ｐs2，…Ｐsnを求め（こ
こに、Ｐ＝Ｐｐ＋Ｐs1＋Ｐs2＋…＋Ｐsn）、このように
して求めた荷重分担Ｐｐ，Ｐs1，Ｐs2，…Ｐsnを用いて
ｎ本の補強材の最適配置を決定することも出来る。
前記パネル構造体に配置し、パネル構造体及びｎ本の各
補強材の荷重分担Ｐｐ，Ｐs1，Ｐs2，…Ｐsnを求め（こ
こに、Ｐ＝Ｐｐ＋Ｐs1＋Ｐs2＋…＋Ｐsn）、このように
して求めた荷重分担Ｐｐ，Ｐs1，Ｐs2，…Ｐsnを用いて
ｎ本の補強材の最適配置を決定することも出来る。
【００１１】
【作用】本発明では、先ず、完成状態にあるパネル構造
体及び補強材の各点における歪みと応力がＦＥＭ解析に
より演算される。この演算方法として、荷重点における
荷重を０からＰまで微少増分宛逐次増大させ、パネル構
造体及び補強材の各点における逐次歪み増分と逐次応力
増分を求める増分法が採用される。
体及び補強材の各点における歪みと応力がＦＥＭ解析に
より演算される。この演算方法として、荷重点における
荷重を０からＰまで微少増分宛逐次増大させ、パネル構
造体及び補強材の各点における逐次歪み増分と逐次応力
増分を求める増分法が採用される。
【００１２】ここで、補強材を装着した、図１に示すよ
うな単純なパネル構造を考えると、増分法では、荷重点
に荷重ｋ段階での荷重Ｐを印加した場合に、荷重点変位
ｕ、部材のある点におけるに応力σij、歪みεijは、夫
々次式で表すことができる（図２参照）。なお、添字
ｉ，ｊは、夫々ｘ，ｙ，ｚの各成分を示し、ｉ＝１，
２，３、ｊ＝１，２，３の各値をとる。
うな単純なパネル構造を考えると、増分法では、荷重点
に荷重ｋ段階での荷重Ｐを印加した場合に、荷重点変位
ｕ、部材のある点におけるに応力σij、歪みεijは、夫
々次式で表すことができる（図２参照）。なお、添字
ｉ，ｊは、夫々ｘ，ｙ，ｚの各成分を示し、ｉ＝１，
２，３、ｊ＝１，２，３の各値をとる。
【００１３】
【数１】 ここに、ΔＰj (m-1) 、Δｕj (m-1) 、Δσij(m-1) 、
Δεij(m-1) は、それぞれ荷重、変位、応力、歪みの荷
重（m-1)段階での増分を示す。これらの値から、荷重ｎ
段階での対象構成部材の歪みエネルギＵn は(B5)で求め
ることが出来る。
Δεij(m-1) は、それぞれ荷重、変位、応力、歪みの荷
重（m-1)段階での増分を示す。これらの値から、荷重ｎ
段階での対象構成部材の歪みエネルギＵn は(B5)で求め
ることが出来る。
【００１４】
【数２】 ここに、Ｖは補強材とパネルの体積の合計を示す。次
に、張り剛性に対する補強材とパネルの荷重分担の求め
方を、図１を参照して説明すると、荷重Ｐとその荷重点
における変位ｕから歪みエネルギＵは式(B6)で表現する
ことができる。
に、張り剛性に対する補強材とパネルの荷重分担の求め
方を、図１を参照して説明すると、荷重Ｐとその荷重点
における変位ｕから歪みエネルギＵは式(B6)で表現する
ことができる。
【００１５】
【数３】 式(B6)の両辺を変位ｕで偏微分すると、式(B7)が成立す
る。 ∂Ｕ／∂ｕ＝Ｐ ……(B7) また、全体の歪みエネルギをＵとし、パネル及び補強材
の歪みエネルギをそれぞれＵｐ，Ｕｓとすると、次式が
成立する。
る。 ∂Ｕ／∂ｕ＝Ｐ ……(B7) また、全体の歪みエネルギをＵとし、パネル及び補強材
の歪みエネルギをそれぞれＵｐ，Ｕｓとすると、次式が
成立する。
【００１６】Ｕ＝Ｕｐ＋Ｕｓ ……(B8) 式(B7)と式(B8)から次式(B9)が求まる。 Ｐ＝∂Ｕ／∂ｕ＝∂Ｕｐ／∂ｕ＋∂Ｕｓ／∂ｕ ……(B9) ここで、 ∂Ｕｐ／∂ｕ＝Ｐｐ ……(B10) ∂Ｕｓ／∂ｕ＝Ｐｓ ……(B11) と定義して荷重分担Ｐｐ，Ｐｓを求める。
【００１７】実際には、式(B5)の対象構成部材の積分領
域（体積と同じ）Ｖを補強材Ｖｓとパネル材Ｖｐとに分
けて積分したものをそれぞれＵs n , Ｕp n とおけば、
荷重ｎ段階での剛性分担Ｐs n , Ｐp n は、以下のよう
に式(B10),(B11) と式(B12),(B13),(B14) から式(B15)
〜(B17) で算出される。
域（体積と同じ）Ｖを補強材Ｖｓとパネル材Ｖｐとに分
けて積分したものをそれぞれＵs n , Ｕp n とおけば、
荷重ｎ段階での剛性分担Ｐs n , Ｐp n は、以下のよう
に式(B10),(B11) と式(B12),(B13),(B14) から式(B15)
〜(B17) で算出される。
【００１８】
【数４】 Ｕn ＝Ｕsn＋Ｕpn ……(B14) Ｐsn＝∂Ｕsn／∂ｕ ……(B15) Ｐpn＝∂Ｕpn／∂ｕ ……(B16) Ｐn ＝Ｕsn＋Ｕpn ……(B17) ｎ本の補強部材でパネル構造体を補強する場合には、上
述と同様の考えから、 Ｕ＝Ｕｐ＋Ｕs1＋Ｕs2＋…＋Ｕsn ……(B18) Ｐ＝∂Ｕｐ／∂ｕ＋∂Ｕs1／∂ｕ＋∂Ｕs2／∂ｕ＋…＋∂Ｕsn／∂ｕ ＝Ｐｐ＋Ｐs1＋Ｐs2＋…＋Ｐsn ……(B19) から、∂Ｕｐ／∂ｕ＝Ｐｐ、∂Ｕs1／∂ｕ＝Ｐs1、∂Ｕ
s2／∂ｕ＝Ｐs2、……∂Ｕsn／∂ｕ＝Ｐsnと定義してパ
ネル構造体及びｎ本の各補強材の荷重分担Ｐｐ，Ｐs1，
Ｐs2，…Ｐsnを求めることができる。
述と同様の考えから、 Ｕ＝Ｕｐ＋Ｕs1＋Ｕs2＋…＋Ｕsn ……(B18) Ｐ＝∂Ｕｐ／∂ｕ＋∂Ｕs1／∂ｕ＋∂Ｕs2／∂ｕ＋…＋∂Ｕsn／∂ｕ ＝Ｐｐ＋Ｐs1＋Ｐs2＋…＋Ｐsn ……(B19) から、∂Ｕｐ／∂ｕ＝Ｐｐ、∂Ｕs1／∂ｕ＝Ｐs1、∂Ｕ
s2／∂ｕ＝Ｐs2、……∂Ｕsn／∂ｕ＝Ｐsnと定義してパ
ネル構造体及びｎ本の各補強材の荷重分担Ｐｐ，Ｐs1，
Ｐs2，…Ｐsnを求めることができる。
【００１９】補強材の配置、形状等を変化させ、上述の
ようにしてそれぞれの荷重分担を求め、求めた荷重分担
の比較から、補強材の最適配置を決定することができ
る。本発明のパネル構造体の補強材配設方法は、種々の
パネル構造体に適用することができ、例えば、乗用車や
トラックのドアやトランクリッド、エンジンクランクケ
ース、トランスミッションケース等の補強材の形状や配
置の最適化に好適である。
ようにしてそれぞれの荷重分担を求め、求めた荷重分担
の比較から、補強材の最適配置を決定することができ
る。本発明のパネル構造体の補強材配設方法は、種々の
パネル構造体に適用することができ、例えば、乗用車や
トラックのドアやトランクリッド、エンジンクランクケ
ース、トランスミッションケース等の補強材の形状や配
置の最適化に好適である。
【００２０】
【実施例】以下に、本発明に係るパネル構造体の補強材
配設方法をトラックドアに適用した実施例について、添
付図面を参照しながら説明する。図３は、トラックドア
の構成を示す斜視図である。図において、トラックドア
１は、アウタパネル２とインナパネル３を張り合わせた
パネル構造体をなしており、それらの間に補強材４が装
着され、補強材は接着剤を使用してアウタパネル２に貼
着される。なお、実施例では、図１６に太実線で示すよ
うに補強材を縦横十文字に配置したもの（ａ案）、縦方
向に配置したもの（ｂ案）、及び横方向に配置したもの
（ｃ案、ｄ案）について荷重分担を求め、補強材の最適
配置を求めた。なお、図３には補強材４が横方向（水平
方向）に一本だけ装着されたもの（ｃ案、ｄ案）が図示
されている。ドア１のアウタパネル２は、板金プレス加
工により、パネル部２ａとその周辺部に形成されるフレ
ーム部２ｂとに成型され、補強部材４は断面ハット状を
なしており、これらは、荷重分担を計算する上で梁要素
と見做すことができる。一方、インナパネル３は内装材
を取り付けるための穴や、肉抜き穴などがあけられてい
る。なお、窓枠７は、張り剛性に対して影響が小である
ので、荷重分担の演算には省略しても差支えなく、本実
施例の演算では、窓枠７は考慮されていない。
配設方法をトラックドアに適用した実施例について、添
付図面を参照しながら説明する。図３は、トラックドア
の構成を示す斜視図である。図において、トラックドア
１は、アウタパネル２とインナパネル３を張り合わせた
パネル構造体をなしており、それらの間に補強材４が装
着され、補強材は接着剤を使用してアウタパネル２に貼
着される。なお、実施例では、図１６に太実線で示すよ
うに補強材を縦横十文字に配置したもの（ａ案）、縦方
向に配置したもの（ｂ案）、及び横方向に配置したもの
（ｃ案、ｄ案）について荷重分担を求め、補強材の最適
配置を求めた。なお、図３には補強材４が横方向（水平
方向）に一本だけ装着されたもの（ｃ案、ｄ案）が図示
されている。ドア１のアウタパネル２は、板金プレス加
工により、パネル部２ａとその周辺部に形成されるフレ
ーム部２ｂとに成型され、補強部材４は断面ハット状を
なしており、これらは、荷重分担を計算する上で梁要素
と見做すことができる。一方、インナパネル３は内装材
を取り付けるための穴や、肉抜き穴などがあけられてい
る。なお、窓枠７は、張り剛性に対して影響が小である
ので、荷重分担の演算には省略しても差支えなく、本実
施例の演算では、窓枠７は考慮されていない。
【００２１】図４は、ＦＥＭ解析モデルを示し、アウタ
パネルの要素分割と支点条件が示されている。すなわ
ち、実施例のトラックドア１では、要素数９１５、節点
数３２２２の要素に分割してある。また、ドア１は、２
つのドアヒンジ５ａ，５ｂと、ドアロック（ラッチ）６
の３点で車体側に拘束支持されていると見做すことがで
きる。なお、図４中、符号Ｄ，Ｅ，Ｎは荷重点を示し、
各荷重点は、補強材の配置に合わせて最も変形量の大き
い点（最弱点）と飛び移り現象が生じる可能性がある点
を選んだ。実施例に使用したアウタパネル２，インナパ
ネル３，補強材４の材料特性値は表１に示される。
パネルの要素分割と支点条件が示されている。すなわ
ち、実施例のトラックドア１では、要素数９１５、節点
数３２２２の要素に分割してある。また、ドア１は、２
つのドアヒンジ５ａ，５ｂと、ドアロック（ラッチ）６
の３点で車体側に拘束支持されていると見做すことがで
きる。なお、図４中、符号Ｄ，Ｅ，Ｎは荷重点を示し、
各荷重点は、補強材の配置に合わせて最も変形量の大き
い点（最弱点）と飛び移り現象が生じる可能性がある点
を選んだ。実施例に使用したアウタパネル２，インナパ
ネル３，補強材４の材料特性値は表１に示される。
【００２２】
【表１】 張り剛性は、荷重・たわみ線図（Ｐ−ｕ線図）により記
述されるので、図５に示されるような、荷重点での荷重
Ｐと変位ｕの関係をグラフに表し、荷重が比較的小さ
く、張り剛性がK0である初期剛性域、及び飛び移り現象
（座屈）が生じる遷移領域、及び荷重が十分に大きく張
り剛性Kmである大荷重域を求め、各領域での荷重分担を
求め、これを比較することにより補強材の最適配置を求
める。遷移領域では荷重の増加が伴わないにも拘わらず
変位量が大きく変化する場合があり、この領域はパネル
の「べこつき感」に対応する領域である。なお、図５
中、Ｐm は実用最大荷重、Ｐb は飛び移り荷重、ｕm,ｕ
b はそれぞれ実用最大荷重点Ｐm , 飛び移り荷重点Ｐb
における変位である。また、初期剛性ｋ0 は荷重Ｐ＝０
時での剛性であり、張り剛性Kmは実用最大荷重点Ｐm で
の剛性である。
述されるので、図５に示されるような、荷重点での荷重
Ｐと変位ｕの関係をグラフに表し、荷重が比較的小さ
く、張り剛性がK0である初期剛性域、及び飛び移り現象
（座屈）が生じる遷移領域、及び荷重が十分に大きく張
り剛性Kmである大荷重域を求め、各領域での荷重分担を
求め、これを比較することにより補強材の最適配置を求
める。遷移領域では荷重の増加が伴わないにも拘わらず
変位量が大きく変化する場合があり、この領域はパネル
の「べこつき感」に対応する領域である。なお、図５
中、Ｐm は実用最大荷重、Ｐb は飛び移り荷重、ｕm,ｕ
b はそれぞれ実用最大荷重点Ｐm , 飛び移り荷重点Ｐb
における変位である。また、初期剛性ｋ0 は荷重Ｐ＝０
時での剛性であり、張り剛性Kmは実用最大荷重点Ｐm で
の剛性である。
【００２３】図６〜図１５は、各補強材配置案の変位ｕ
に対する歪みエネルギ（ｍｍ）及び荷重分担（実用最大
荷重Ｐm との比Ｐ／Ｐm で表してある）を示したもの
で、図６のａ案の配置から明らかなように、横補強材の
荷重分担は縦補強材のそれより大きく、補強材を横方向
に配置した方が有利であることが分かる。このことは、
図８及び図９に示すｂ案と、図１０及び図１１に示すｃ
案の荷重分担比較を行なっても、横補強材の方が縦補強
材に比べて有利であることが分かる。
に対する歪みエネルギ（ｍｍ）及び荷重分担（実用最大
荷重Ｐm との比Ｐ／Ｐm で表してある）を示したもの
で、図６のａ案の配置から明らかなように、横補強材の
荷重分担は縦補強材のそれより大きく、補強材を横方向
に配置した方が有利であることが分かる。このことは、
図８及び図９に示すｂ案と、図１０及び図１１に示すｃ
案の荷重分担比較を行なっても、横補強材の方が縦補強
材に比べて有利であることが分かる。
【００２４】図１６は、各種補強材の配置案に対して初
期剛性領域内での剛性比較をおこなったものである。な
お、図１６の縦軸の剛性比は、図には示されていないが
基準となるトラックドアの剛性値を基準にしてこれとの
比を求めて示したものであり、各補強材配置案の剛性比
の比較から相対的に良否が判定することができる。初期
剛性領域内では、すなわち荷重が小である領域では、ａ
案の補強材配置に依らなくても、ｃ案、ｄ案のように横
方向に補強材を配置するだけで、ａ案の補強材配置に略
匹敵する剛性が得られることが分かる。すなわち、ｃ
案、ｄ案は、ａ案の補強材配置に比べ縦補強材を使用し
ないだけ軽量になり、ａ案より有利であると言える。
期剛性領域内での剛性比較をおこなったものである。な
お、図１６の縦軸の剛性比は、図には示されていないが
基準となるトラックドアの剛性値を基準にしてこれとの
比を求めて示したものであり、各補強材配置案の剛性比
の比較から相対的に良否が判定することができる。初期
剛性領域内では、すなわち荷重が小である領域では、ａ
案の補強材配置に依らなくても、ｃ案、ｄ案のように横
方向に補強材を配置するだけで、ａ案の補強材配置に略
匹敵する剛性が得られることが分かる。すなわち、ｃ
案、ｄ案は、ａ案の補強材配置に比べ縦補強材を使用し
ないだけ軽量になり、ａ案より有利であると言える。
【００２５】横方向だけに補強材を配置する場合には、
図１２及び図１３から明白なように、荷重をＮ点に加え
ると最大荷重Ｐm 点を僅かに超えた荷重（Ｐ／Ｐm ＞
１．０）で「飛び移り現象」が生じていることが分か
る。「飛び移り現象」が実用最大荷重Ｐm 点を超えた荷
重で生じるので特に問題は生じないと考えられる。しか
しながら、荷重分担の演算精度等を考慮すると、実際に
は例えば１．４倍程度の安全係数を見込んでＰ／Ｐm ＜
１．４の安全荷重域で「飛び移り現象」が生じないこと
が望ましい。このような安全設計の立場に立つと横方向
にのみ補強材を装着するｃ案、ｄ案の場合には、「飛び
移り現象」が生じる虞がある。
図１２及び図１３から明白なように、荷重をＮ点に加え
ると最大荷重Ｐm 点を僅かに超えた荷重（Ｐ／Ｐm ＞
１．０）で「飛び移り現象」が生じていることが分か
る。「飛び移り現象」が実用最大荷重Ｐm 点を超えた荷
重で生じるので特に問題は生じないと考えられる。しか
しながら、荷重分担の演算精度等を考慮すると、実際に
は例えば１．４倍程度の安全係数を見込んでＰ／Ｐm ＜
１．４の安全荷重域で「飛び移り現象」が生じないこと
が望ましい。このような安全設計の立場に立つと横方向
にのみ補強材を装着するｃ案、ｄ案の場合には、「飛び
移り現象」が生じる虞がある。
【００２６】一方、ａ案の補強材配置においても、図１
４及び図１５に示す荷重点Ｎにおける荷重分担は、大荷
重域で「飛び移り現象」が生じているが、安全荷重域
（Ｐ／Ｐm ＜１．４）において「飛び移り現象」が生じ
ていない。荷重分担の演算精度等を考慮する必要がある
場合には、ａ案の補強材配置を採用する必要があること
が分かる。
４及び図１５に示す荷重点Ｎにおける荷重分担は、大荷
重域で「飛び移り現象」が生じているが、安全荷重域
（Ｐ／Ｐm ＜１．４）において「飛び移り現象」が生じ
ていない。荷重分担の演算精度等を考慮する必要がある
場合には、ａ案の補強材配置を採用する必要があること
が分かる。
【００２７】本発明方法をエンジンのクランクケースや
トランスミッションケースに適用する場合にも、上述し
たトラックドアと同様な手順で荷重分担を求めればよい
が、クランクケース等の場合には、ケースの騒音レベル
のピークは、主軸受加振力を起振源としてケース本体の
主要振動モードが励振されて発生する。従って、低騒音
化のためには主要振動モードを抑制すれば良く、それに
は補強材とケース本体の荷重分担を適正化し、効果的
（補強材の数と重量とを少なくする）に振動モードを抑
制するのが良い。例えば、１次の振動モードの場合、荷
重点はスカート下端（オイルパンレール）の中央にとる
のがよく、補強材は振動モードの腹の振幅を抑制するよ
うに配置するのがよい。このように荷重点が決まると、
後はトラックドアの場合と同様に、補強材とパネルの荷
重分担を求めればよい。
トランスミッションケースに適用する場合にも、上述し
たトラックドアと同様な手順で荷重分担を求めればよい
が、クランクケース等の場合には、ケースの騒音レベル
のピークは、主軸受加振力を起振源としてケース本体の
主要振動モードが励振されて発生する。従って、低騒音
化のためには主要振動モードを抑制すれば良く、それに
は補強材とケース本体の荷重分担を適正化し、効果的
（補強材の数と重量とを少なくする）に振動モードを抑
制するのが良い。例えば、１次の振動モードの場合、荷
重点はスカート下端（オイルパンレール）の中央にとる
のがよく、補強材は振動モードの腹の振幅を抑制するよ
うに配置するのがよい。このように荷重点が決まると、
後はトラックドアの場合と同様に、補強材とパネルの荷
重分担を求めればよい。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
パネル構造体の補強材配設方法に依れば、パネル構造体
及び補強部材の各歪みエネルギを、荷重点における変位
の関数として求め、各歪みエネルギを荷重点における変
位で偏微分することにより補強部材の荷重分担を求め、
このようにして求めた荷重分担の比較から補強材を最適
位置に配置できるようにしたので、補強材の最適位置が
定量的に判定することができ、従来のように繰り返し計
算や実験を不要にして、少ない時間や労力で補強材の配
置や形状を設定することができる。更に、パネル構造体
の剛性を確保するために、パネル材の板厚を厚くして剛
性を確保するより、補強材の最適配置によりそれと同等
或いはそれ以上の効果を得ることができ、そのうような
補強材の最適配置が容易に得られる点で優れた効果を奏
する。
パネル構造体の補強材配設方法に依れば、パネル構造体
及び補強部材の各歪みエネルギを、荷重点における変位
の関数として求め、各歪みエネルギを荷重点における変
位で偏微分することにより補強部材の荷重分担を求め、
このようにして求めた荷重分担の比較から補強材を最適
位置に配置できるようにしたので、補強材の最適位置が
定量的に判定することができ、従来のように繰り返し計
算や実験を不要にして、少ない時間や労力で補強材の配
置や形状を設定することができる。更に、パネル構造体
の剛性を確保するために、パネル材の板厚を厚くして剛
性を確保するより、補強材の最適配置によりそれと同等
或いはそれ以上の効果を得ることができ、そのうような
補強材の最適配置が容易に得られる点で優れた効果を奏
する。
【図１】本発明方法において、増分法によりそれぞれの
構成部材の歪みエネルギから荷重分担を求めるための基
本式を説明するための模式図である。
構成部材の歪みエネルギから荷重分担を求めるための基
本式を説明するための模式図である。
【図２】本発明方法において、増分法によって得られる
歪みと応力との関係を示すグラフである。
歪みと応力との関係を示すグラフである。
【図３】本発明方法が適用されるトラックドアの構成を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図４】本発明方法により、パネル部材の各点の歪みと
応力をＦＥＭ解析により求めるための要素分割、支持条
件及び荷重点を示すＦＥＭモデル図である。
応力をＦＥＭ解析により求めるための要素分割、支持条
件及び荷重点を示すＦＥＭモデル図である。
【図５】パネル構造体の張り剛性を表す荷重−たわみ線
図の、典型例を示すグラフである。
図の、典型例を示すグラフである。
【図６】本発明方法が適用されるトラックドアの補強材
配置案（ａ案）の、Ｄ点に荷重を掛けた場合の変位ｕと
歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
配置案（ａ案）の、Ｄ点に荷重を掛けた場合の変位ｕと
歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
【図７】図６の歪みエネルギ・変位ｕ線図から求めた、
荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
【図８】本発明方法が適用されるトラックドアの補強材
配置案（ｂ案）の、Ｄ点に荷重を掛けた場合の変位ｕと
歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
配置案（ｂ案）の、Ｄ点に荷重を掛けた場合の変位ｕと
歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
【図９】図８の歪みエネルギ・変位ｕ線図から求めた、
荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明方法が適用されるトラックドアの補強
材配置案（ｃ案）の、Ｅ点に荷重を掛けた場合の変位ｕ
と歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
材配置案（ｃ案）の、Ｅ点に荷重を掛けた場合の変位ｕ
と歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
【図１１】図１０の歪みエネルギ・変位ｕ線図から求め
た、荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
た、荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明方法が適用されるトラックドアの補強
材配置案（ｄ案）の、Ｎ点に荷重を掛けた場合の変位ｕ
と歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
材配置案（ｄ案）の、Ｎ点に荷重を掛けた場合の変位ｕ
と歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
【図１３】図１２の歪みエネルギ・変位ｕ線図から求め
た、荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
た、荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明方法が適用されるトラックドアの補強
材配置案（ａ案）の、Ｎ点に荷重を掛けた場合の変位ｕ
と歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
材配置案（ａ案）の、Ｎ点に荷重を掛けた場合の変位ｕ
と歪みエネルギとの関係を示すグラフである。
【図１５】図１４の歪みエネルギ・変位ｕ線図から求め
た、荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
た、荷重分担と変位との関係を示すグラフである。
【図１６】ａ案乃至ｄ案の初期剛性域における剛性比を
比較する棒グラフである。
比較する棒グラフである。
１ トラックドア ２ アウタパネル ３ インナパネル ４ 補強材 ５ａ，５ｂ ドアヒンジ ６ ドアラッチ
Claims (2)
- 【請求項１】 パネル構造体の適宜位置に少なくとも一
つの補強材を配設し、パネル構造体の荷重点において荷
重を０からＰまで逐次増大させ、パネル構造体及び前記
補強材の各点における逐次歪み増分と逐次応力増分から
パネル構造体及び補強材の各歪みエネルギＵｐ，Ｕｓ
を、前記荷重点おける変位ｕの関数として夫々求め、求
めた各歪みエネルギを荷重点における変位ｕで偏微分し
てパネル構造体及び補強材の各荷重分担Ｐｐ，Ｐｓを求
め（ここに、Ｐ＝Ｐｐ＋Ｐｓ）、このようにして求めた
荷重分担Ｐｐ，Ｐｓを用いてパネル構造体の最適位置に
補強材を配置することを特徴とするパネル構造体の補強
材配設方法。 - 【請求項２】 ｎ本の補強材を前記パネル構造体に配置
し、パネル構造体及びｎ本の各補強材の荷重分担Ｐｐ，
Ｐs1，Ｐs2，…Ｐsnを求め（ここに、Ｐ＝Ｐｐ＋Ｐs1＋
Ｐs2＋…＋Ｐsn）、このようにして求めた荷重分担Ｐ
ｐ，Ｐs1，Ｐs2，…Ｐsnを用いてｎ本の補強材の最適配
置を決定する、請求項１記載のパネル構造体の補強材配
設方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18293993A JP2962107B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | パネル構造体の補強材配設方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18293993A JP2962107B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | パネル構造体の補強材配設方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733048A JPH0733048A (ja) | 1995-02-03 |
| JP2962107B2 true JP2962107B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=16127019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18293993A Expired - Fee Related JP2962107B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | パネル構造体の補強材配設方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962107B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0929861A (ja) * | 1995-07-18 | 1997-02-04 | Sekisui Chem Co Ltd | リブ補強製品の最適設計システム |
| JP2006240448A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | パネル構造体の補強材配設方法 |
| JP5240031B2 (ja) * | 2009-04-14 | 2013-07-17 | 新日鐵住金株式会社 | 構造物の補剛方法 |
| JP5582010B2 (ja) * | 2010-12-10 | 2014-09-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 張り剛性評価圧子モデル、その圧子モデルを使用した張り剛性解析装置及び解析方法 |
| JP5673636B2 (ja) * | 2012-09-26 | 2015-02-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | パネル部品評価方法、パネル部品評価装置および自動車用パネル部品の製造方法 |
| CN104685338B (zh) * | 2012-09-26 | 2017-03-08 | 杰富意钢铁株式会社 | 板部件评价方法、板部件评价装置以及汽车用板部件的制造方法 |
| JP5673635B2 (ja) * | 2012-09-26 | 2015-02-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | パネル部品評価方法、パネル部品評価装置および自動車用パネル部品の製造方法 |
| JP6791294B2 (ja) * | 2018-05-10 | 2020-11-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 車両用ルーフ構造及びその設計方法 |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP18293993A patent/JP2962107B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0733048A (ja) | 1995-02-03 |
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