JP4645399B2 - Shock absorber modeling method, shock absorber analysis method, shock absorber modeling device, and shock absorber analysis device - Google Patents

Shock absorber modeling method, shock absorber analysis method, shock absorber modeling device, and shock absorber analysis device Download PDF

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Description

本発明は、例えばハニカム構造を有する車両衝突試験用バリヤ等の有限要素法による解析用の有限要素モデルを作成するための衝撃吸収体のモデル化方法、衝撃吸収体の解析方法、衝撃吸収体のモデル化装置、衝撃吸収体の解析装置に関する。 The present invention relates to a shock absorber modeling method for creating a finite element model for analysis by a finite element method, such as a vehicle collision test barrier having a honeycomb structure, a shock absorber analyzing method, The present invention relates to a modeling device and a shock absorber analysis device .

自動車の衝突試験を有限要素法による衝突解析にて再現する技術が知られている(例えば、非特許文献1参照)。この技術では、多数の略正六角形断面の筒状体の集合体として形成されたハニカム構造体について、ソリッド(中実)要素でモデル化して有限要素モデルを作成しており、衝突荷重について比較的良好な解析結果を得ている。
野島耕司、「オフセット衝突におけるDBのモデル化と精度」、自動車技術会2001年シンポジウムテキスト、p37
A technique for reproducing a collision test of an automobile by a collision analysis by a finite element method is known (for example, see Non-Patent Document 1). In this technology, a finite element model is created by modeling with a solid (solid) element the honeycomb structure formed as an aggregate of many cylindrical bodies having a substantially regular hexagonal cross section. Good analysis results are obtained.
Koji Nojima, “DB Modeling and Accuracy in Offset Collision”, Automobile Engineering Society 2001 Symposium Text, p37

しかしながら、上記した従来の各技術では、ハニカム構造体をソリッド要素でモデル化しているため、バリヤ及びバリヤと衝突する衝突体の変形モードの再現性が悪く、この点に改善の余地があった。   However, in each of the conventional techniques described above, since the honeycomb structure is modeled with solid elements, the reproducibility of the deformation mode of the barrier and the colliding body colliding with the barrier is poor, and there is room for improvement in this respect.

本発明は、上記事実を考慮して、複数の筒状体を集合して構成された衝撃吸収体を精度良く解析し得る有限要素モデルを作成するための衝撃吸収体のモデル化方法、装置を得、また該衝撃吸収体のモデル化方法によって作成した有限要素モデルを用いて衝撃吸収体を精度良く解析する衝撃吸収体の解析方法、装置を得ることが目的である。 In view of the above facts, the present invention provides a shock absorber modeling method and apparatus for creating a finite element model capable of accurately analyzing a shock absorber configured by assembling a plurality of cylindrical bodies. It is another object of the present invention to provide a shock absorber analysis method and apparatus for accurately analyzing a shock absorber using a finite element model created by the shock absorber modeling method.

上記目的を達成するために請求項1記載の発明に係る衝撃吸収体のモデル化方法は、互いに平行な軸線を有する筒状体を集合して構成された衝撃吸収体の、前記筒状体の軸線方向の圧縮荷重を受けた場合における、有限要素法による構造解析用の有限要素モデルを作成するためのコンピュータが行う衝撃吸収体のモデル化方法であって、解析対象の実物における前記筒状体の寸法よりも大きい該筒状体の仮想寸法に基づいて、該仮想寸法の筒状体又は該筒状体の集合体に所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力が、前記解析対象の実物の筒状体又は該筒状体の集合体に前記所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力と同等になるように、該仮想寸法の筒状体の仮想材料特性を求め、前記有限要素モデルを、前記仮想材料特性を有し前記仮想寸法とされた前記筒状体の集合体として、シェル要素でモデル化する。 In order to achieve the above object, a method for modeling an impact absorber according to the invention described in claim 1 is an impact absorber constructed by assembling cylindrical bodies having axes parallel to each other. A shock absorber modeling method performed by a computer for creating a finite element model for structural analysis by a finite element method in the case of receiving a compressive load in the axial direction, the cylindrical body in the actual object to be analyzed Based on the virtual dimension of the cylindrical body that is larger than the dimension of the cylindrical body, the compressive stress in the case where a compressive load in a predetermined axial direction is applied to the cylindrical body of the virtual dimension or an assembly of the cylindrical bodies The virtual material characteristics of the cylindrical body of the virtual dimensions are set so as to be equal to the compressive stress when the predetermined axial load is applied to the target cylindrical body or the aggregate of the cylindrical bodies. The finite element model As an aggregate of the tubular body that is to the virtual size has the virtual material properties modeled by shell elements.

請求項1記載の衝撃吸収体のモデル化方法では、例えばハニカム構造体のような多数の筒状体の集合体として構成された衝撃吸収体の有限要素モデルを作成するにあって、該有限要素モデルを筒状体の仮想寸法が実物の筒状体の寸法よりも大きくなる設定とした場合に、有限要素モデルの圧縮応力が実物の圧縮応力に略一致するような仮想材料特性を求める。そして、衝撃吸収体を、シェル要素で、上記仮想材料特性を有する上記仮想寸法の筒状体の集合体すなわち筒状体内に中空部を有する構造体としてモデル化する。   In the shock absorber modeling method according to claim 1, a finite element model of a shock absorber configured as an aggregate of a large number of cylindrical bodies such as a honeycomb structure is formed. When the model is set so that the virtual dimension of the cylindrical body is larger than the dimension of the actual cylindrical body, virtual material properties are obtained so that the compressive stress of the finite element model substantially matches the actual compressive stress. Then, the shock absorber is modeled as an aggregate of cylindrical bodies having the above-mentioned virtual material characteristics, ie, a structure having a hollow portion in the cylindrical body, with shell elements.

この有限要素モデルでは、筒状体の仮想寸法を実物の寸法よりも大きく設定しているため、筒状体を実物と同じ寸法でモデル化したモデルと比較して、衝撃吸収体を構成する筒状体数すなわちモデル要素数を減らすことができる。そして、この有限要素モデルは、圧縮方向(筒状体の主方向)の所定荷重を受けた場合に仮想寸法の筒状体に、実物と同等の圧縮応力を作用させるように求められた仮想材料特性を用いてモデル化されているため、上記の通り要素数を減らしたモデルでありながら、実物の圧縮による応力や変形を精度良く再現することができる。すなわち、本モデル化方法にて作成した有限要素モデルでは、計算機負荷を減じつつ精度良い解析を行うことができる。また、この有限要素モデルは、シェル要素を用いて、衝撃吸収体を筒状体内に中空部を有する構造体としてモデル化しているため、ソリッド要素を用いたモデルと比較して解析精度を向上することができる。   In this finite element model, the virtual dimension of the cylindrical body is set to be larger than the actual dimension, so the cylinder constituting the shock absorber is compared with a model in which the cylindrical body is modeled with the same dimensions as the actual dimension. The number of bodies, that is, the number of model elements can be reduced. The finite element model is a virtual material obtained by applying a compressive stress equivalent to that of the real object to the virtual body of the virtual dimension when receiving a predetermined load in the compression direction (main direction of the cylindrical body). Since it is modeled using characteristics, it is possible to accurately reproduce the stress and deformation due to compression of the real object even though the number of elements is reduced as described above. That is, with the finite element model created by this modeling method, it is possible to perform accurate analysis while reducing the computer load. In addition, this finite element model uses shell elements to model the shock absorber as a structure having a hollow portion in the cylindrical body, so that the analysis accuracy is improved compared to the model using solid elements. be able to.

このように、請求項1記載の衝撃吸収体のモデル化方法では、複数の筒状体を集合して構成された衝撃吸収体を精度良く解析し得る有限要素モデルを作成することができる。なお、モデル化対象の衝撃吸収体は、例えばハニカム構造体のように、隣り合う筒状体が筒壁の一部を共有するものであっても良く、独立した筒状体を含むものであっても良い。   As described above, in the shock absorber modeling method according to the first aspect, it is possible to create a finite element model that can accurately analyze the shock absorber formed by assembling a plurality of cylindrical bodies. It should be noted that the shock absorber to be modeled may be one in which adjacent cylindrical bodies share a part of the cylindrical wall, such as a honeycomb structure, and includes an independent cylindrical body. May be.

上記目的を達成するために請求項2記載の発明に係る衝撃吸収体のモデル化方法は、互いに平行な軸線を有する筒状体を集合して構成された衝撃吸収体の、前記筒状体の軸線方向の圧縮荷重を受けた場合における、有限要素法による構造解析用の有限要素モデルを作成するためのコンピュータが行う衝撃吸収体のモデル化方法であって、解析対象の実物における前記筒状体の数よりも少ない前記筒状体の仮想数に基づいて、該仮想数の筒状体の集合体に所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力が、前記解析対象の実物の筒状体の集合体に前記所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力と同等になるように、該仮想数の筒状体の仮想材料特性を求め、前記有限要素モデルを、前記仮想材料特性を有する前記仮想数の筒状体の集合体として、シェル要素でモデル化する。 In order to achieve the above object, a method for modeling a shock absorber according to a second aspect of the present invention provides a shock absorber comprising a plurality of cylindrical bodies having axes parallel to each other. A shock absorber modeling method performed by a computer for creating a finite element model for structural analysis by a finite element method in the case of receiving a compressive load in the axial direction, the cylindrical body in the actual object to be analyzed Based on the imaginary number of the cylindrical bodies less than the number of cylinders, the compressive stress in the case where a compressive load in a predetermined axial direction is applied to the aggregate of the imaginary number of cylindrical bodies is the actual cylinder to be analyzed A virtual material property of the virtual number of cylindrical bodies is obtained so as to be equivalent to a compressive stress when a compressive load in the predetermined axial direction is applied to the aggregate of the cylindrical bodies, and the finite element model is determined as the virtual element. Said having material properties As an aggregate of virtual numbers of the tubular body is modeled with shell elements.

請求項2記載の衝撃吸収体のモデル化方法では、例えばハニカム構造体のような多数の筒状体の集合体として構成された衝撃吸収体の有限要素モデルを作成するにあって、該有限要素モデルを筒状体の仮想数が実物の筒状体の数よりも少なくなる設定とした場合に、有限要素モデルの圧縮応力が実物の圧縮応力に略一致するような仮想材料特性を求める。そして、衝撃吸収体を、シェル要素で、上記仮想材料特性を有する上記仮想数の筒状体の集合体すなわち筒状体内に中空部を有する構造体としてモデル化する。   3. A method for modeling a shock absorber according to claim 2, wherein a finite element model of the shock absorber configured as an aggregate of a large number of cylindrical bodies such as a honeycomb structure is formed. When the model is set so that the virtual number of cylindrical bodies is smaller than the number of real cylindrical bodies, virtual material properties are obtained so that the compressive stress of the finite element model substantially matches the real compressive stress. Then, the shock absorber is modeled as an aggregate of the virtual number of cylindrical bodies having the virtual material characteristics, that is, a structure having a hollow portion in the cylindrical body, which is a shell element.

この有限要素モデルでは、筒状体の仮想数を実物の数よりも少なく設定しているため、実物と同じ数の筒状体を有するモデルと比較して、衝撃吸収体を構成するモデル要素数を減らすことができる。そして、この有限要素モデルは、圧縮方向(筒状体の主方向)の所定荷重を受けた場合に仮想寸法の筒状体に、実物と同等の圧縮応力を作用させるように求められた仮想材料特性を用いてモデル化されているため、上記の通り要素数を減らしたモデルでありながら、実物の応力や変形を精度良く再現することができる。すなわち、本モデル化方法にて作成した有限要素モデルでは、計算機負荷を減じつつ精度良い解析を行うことができる。また、この有限要素モデルは、シェル要素を用いて、衝撃吸収体を筒状体内に中空部を有する構造体としてモデル化しているため、ソリッド要素を用いたモデルと比較して解析精度を向上することができる。   In this finite element model, since the virtual number of cylindrical bodies is set to be smaller than the number of real objects, the number of model elements constituting the shock absorber is compared with a model having the same number of cylindrical bodies as the real objects. Can be reduced. The finite element model is a virtual material obtained by applying a compressive stress equivalent to that of the real object to the virtual body of the virtual dimension when receiving a predetermined load in the compression direction (main direction of the cylindrical body). Since it is modeled using the characteristics, the stress and deformation of the real object can be accurately reproduced while the model has a reduced number of elements as described above. That is, with the finite element model created by this modeling method, it is possible to perform accurate analysis while reducing the computer load. In addition, this finite element model uses shell elements to model the shock absorber as a structure having a hollow portion in the cylindrical body, so that the analysis accuracy is improved compared to the model using solid elements. be able to.

このように、請求項2記載の衝撃吸収体のモデル化方法では、複数の筒状体を集合して構成された衝撃吸収体を精度良く解析し得る有限要素モデルを作成することができる。なお、モデル化対象の衝撃吸収体は、例えばハニカム構造体のように、隣り合う筒状体が筒壁の一部を共有するものであっても良く、独立した筒状体を含むものであっても良い。   As described above, in the shock absorber modeling method according to the second aspect, it is possible to create a finite element model that can accurately analyze the shock absorber configured by assembling a plurality of cylindrical bodies. It should be noted that the shock absorber to be modeled may be one in which adjacent cylindrical bodies share a part of the cylindrical wall, such as a honeycomb structure, and includes an independent cylindrical body. May be.

請求項3記載の発明に係る衝撃吸収体のモデル化方法は、請求項1又は請求項2記載の衝撃吸収体のモデル化方法において、前記仮想材料特性として、前記筒状体の筒壁の厚みを用いThe shock absorber modeling method according to claim 3 is the shock absorber modeling method according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the cylindrical wall of the cylindrical body is used as the virtual material property. the Ru used.

請求項3記載の衝撃吸収体のモデル化方法では、筒状体の筒壁の厚みを、仮想材料特性として実物の厚みとは異ならせることで、同じ圧縮荷重を受けた場合の有限要素モデルの圧縮応力を実物の圧縮応力と同等している。このため、実物と有限要素モデルとで、所定圧縮荷重を受けた場合の圧縮応力を一致させる仮想材料特性、すなわち筒壁の厚みの設定が容易である。   In the shock absorber modeling method according to claim 3, the thickness of the cylindrical wall of the cylindrical body is made different from the actual thickness as a virtual material characteristic, so that the finite element model when subjected to the same compressive load is used. The compressive stress is equivalent to the actual compressive stress. For this reason, it is easy to set the virtual material characteristic that matches the compressive stress when a predetermined compressive load is applied, that is, the thickness of the cylinder wall, between the real object and the finite element model.

請求項4記載の発明に係る衝撃吸収体のモデル化方法は、請求項1請求項3の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化方法において、前記有限要素モデルを構成する前記筒状体における軸線に直交する面に沿った断面形状を、前記解析対象の実物を構成する前記筒状体における軸線に直交する面に沿った断面形状とは異なる形状とするA shock absorber modeling method according to a fourth aspect of the present invention is the shock absorber modeling method according to any one of the first to third aspects, wherein the cylindrical shape constituting the finite element model is used. the cross-sectional shape along a plane perpendicular to the axis of the body, the shape different from the sectional shape along a plane perpendicular to the axis of the tubular body that constitutes the real of the analysis.

請求項4記載の衝撃吸収体のモデル化方法では、例えば、実物の筒状体の断面形状が正六角形状であるのに対して、有限要素モデルの通状体の断面形状を正方形や一軸方向に伸ばした六角形、円形等としてモデル化する。これにより、有限要素モデルの要素数を一層減らすことが可能になる。   In the shock absorber modeling method according to claim 4, for example, the cross-sectional shape of the real cylindrical body is a regular hexagonal shape, whereas the cross-sectional shape of the continuous body of the finite element model is square or uniaxial direction. Modeled as a hexagon, circle, etc. Thereby, the number of elements of the finite element model can be further reduced.

請求項5記載の発明に係る衝撃吸収体のモデル化方法は、請求項1請求項4の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化方法において、前記仮想材料特性を、前記筒状体の軸線方向の各部で異ならせA shock absorber modeling method according to a fifth aspect of the present invention is the shock absorber modeling method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the virtual material property is expressed by the cylindrical body. Ru varied in the axial sections.

請求項5記載の衝撃吸収体のモデル化方法では、圧縮荷重の方向に一致する筒状体の軸線方向(主方向)で仮想材料特性が異なる(変化している)ため、圧縮の進行に伴って生じる有限要素モデルと実物との圧縮応力の乖離を補正することができる。これにより、実部に一層近似した解析結果を得ることができる。   In the shock absorber modeling method according to claim 5, since the virtual material characteristics are different (changed) in the axial direction (main direction) of the cylindrical body that coincides with the direction of the compression load, as the compression proceeds. The deviation of the compressive stress between the actual finite element model and the actual object can be corrected. As a result, an analysis result closer to the real part can be obtained.

請求項6記載の発明に係る衝撃吸収体の解析方法は、コンピュータが、請求項1請求項5の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化方法にて作成した衝撃吸収体の有限要素モデルを用いて有限要素法による前記衝撃吸収体の構造解析を行う。 Analysis method of the shock absorber according to the invention of claim 6 wherein the computer, finite elements of the shock absorber is created by the modeling method of the shock absorber according to any one of claims 1 to 5 and you have use the model, performing a structural analysis of the impact-absorbing member according to the finite element method.

請求項記載の衝撃吸収体の解析方法では、実物よりも筒状体数を減らしシェル要素でモデル化された有限要素モデルを作成し、この有限要素モデルを用いて有限要素法による構造解析(強度、剛性、応力、変形、振動等)を行う。このため、実物と同じ寸法で同じ数の筒状体を有する有限要素モデルを用いた場合と比較して、計算機負荷を減らしながら解析精度を確保することができる。また、ソリッド要素でモデル化したモデルを用いた解析と比較して、精度良い解析を行うことができる。 In the analysis method of the shock absorber according to claim 6, a finite element model modeled by a shell element with a smaller number of cylindrical bodies than a real object is created, and a structural analysis by a finite element method is performed using this finite element model ( Strength, rigidity, stress, deformation, vibration, etc.). For this reason, compared with the case where the finite element model which has the same number of cylindrical bodies as the actual size is used, the analysis accuracy can be ensured while reducing the computer load. In addition, the analysis can be performed with higher accuracy than the analysis using the model modeled with solid elements.

このように、請求項記載の衝撃吸収体の解析方法では、請求項1乃至請求項5の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化方法によって作成した有限要素モデルを用いて、衝撃吸収体を精度良く解析することができる。
請求項7記載の衝撃吸収体のモデル化装置は、互いに平行な軸線を有する筒状体を集合して構成された衝撃吸収体の、前記筒状体の軸線方向の圧縮荷重を受けた場合における、有限要素法による構造解析用の有限要素モデルを作成するための衝撃吸収体のモデル化装置であって、解析対象の実物における前記筒状体の数よりも少ない前記筒状体の仮想数に基づいて、該仮想数の筒状体の集合体に所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力が、前記解析対象の実物の筒状体の集合体に前記所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力と同等になるように、該仮想数の筒状体の仮想材料特性を求める手段と、前記有限要素モデルを、前記仮想材料特性を有する前記仮想数の筒状体の集合体として、シェル要素でモデル化する手段と、を備えている。
請求項8記載の衝撃吸収体のモデル化装置は、互いに平行な軸線を有する筒状体を集合して構成された衝撃吸収体の、前記筒状体の軸線方向の圧縮荷重を受けた場合における、有限要素法による構造解析用の有限要素モデルを作成するための衝撃吸収体のモデル化装置であって、解析対象の実物における前記筒状体の数よりも少ない前記筒状体の仮想数に基づいて、該仮想数の筒状体の集合体に所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力が、前記解析対象の実物の筒状体の集合体に前記所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力と同等になるように、該仮想数の筒状体の仮想材料特性を求める手段と、前記有限要素モデルを、前記仮想材料特性を有する前記仮想数の筒状体の集合体として、シェル要素でモデル化する手段と、を備えている。
請求項9記載の衝撃吸収体のモデル化装置は、請求項7又は請求項8記載の衝撃吸収体のモデル化装置において、前記筒状体の仮想材料特性を求める手段は、前記仮想材料特性として、前記筒状体の筒壁の厚みを用いる。
請求項10記載の衝撃吸収体のモデル化装置は、請求項7〜請求項9の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化装置において、前記有限要素モデルをシェル要素でモデル化する手段は、前記有限要素モデルを構成する前記筒状体における軸線に直交する面に沿った断面形状を、前記解析対象の実物を構成する前記筒状体における軸線に直交する面に沿った断面形状とは異なる形状とする。
請求項11記載の衝撃吸収体のモデル化装置は、請求項7〜請求項10の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化装置において、前記筒状体の仮想材料特性を求める手段は、前記仮想材料特性を、前記筒状体の軸線方向の各部で異ならせる。
請求項12記載の衝撃吸収体の解析装置は、請求項7〜請求項11の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化装置と、前記モデル化装置にて作成した衝撃吸収体の有限要素モデルを用いて、有限要素法による前記衝撃吸収体の構造解析を行う手段と、を備えている。
As described above, in the shock absorber analysis method according to claim 6 , shock absorption is performed using the finite element model created by the shock absorber modeling method according to any one of claims 1 to 5. The body can be analyzed with high accuracy.
The shock absorber modeling device according to claim 7 is a case where a shock absorber configured by collecting cylindrical bodies having mutually parallel axes is subjected to a compressive load in the axial direction of the cylindrical body. , A shock absorber modeling apparatus for creating a finite element model for structural analysis by a finite element method, wherein the number of the cylindrical bodies is smaller than the number of the cylindrical bodies in the real object to be analyzed. On the basis of this, the compression stress in the case where a compressive load in the predetermined axial direction is applied to the aggregate of the virtual number of cylindrical bodies is compressed in the predetermined axial direction on the aggregate of the actual cylindrical bodies to be analyzed. Means for obtaining virtual material properties of the virtual number of cylindrical bodies so as to be equivalent to compressive stress when a load is applied; and the finite element model, the virtual number of cylindrical bodies having the virtual material properties As a collection of shell elements, It comprises means for Le of the.
The shock absorber modeling device according to claim 8 is a case where a shock absorber configured by collecting cylindrical bodies having mutually parallel axes is subjected to a compressive load in the axial direction of the cylindrical body. , A shock absorber modeling apparatus for creating a finite element model for structural analysis by a finite element method, wherein the number of the cylindrical bodies is smaller than the number of the cylindrical bodies in the real object to be analyzed. On the basis of this, the compression stress in the case where a compressive load in the predetermined axial direction is applied to the aggregate of the virtual number of cylindrical bodies is compressed in the predetermined axial direction on the aggregate of the actual cylindrical bodies to be analyzed. Means for obtaining virtual material properties of the virtual number of cylindrical bodies so as to be equivalent to compressive stress when a load is applied; and the finite element model, the virtual number of cylindrical bodies having the virtual material properties As a collection of shell elements, It comprises means for Le of the.
The shock absorber modeling device according to claim 9 is the shock absorber modeling device according to claim 7 or claim 8, wherein the virtual material property of the cylindrical body is calculated as the virtual material property. The thickness of the cylindrical wall of the cylindrical body is used.
The shock absorber modeling device according to claim 10 is the shock absorber modeling device according to any one of claims 7 to 9, wherein the means for modeling the finite element model with a shell element is provided. The cross-sectional shape along the plane perpendicular to the axis of the cylindrical body constituting the finite element model is the cross-sectional shape along the plane perpendicular to the axis of the cylindrical body constituting the real object to be analyzed. Use different shapes.
The shock absorber modeling apparatus according to claim 11 is the shock absorber modeling apparatus according to any one of claims 7 to 10, wherein the means for obtaining the virtual material property of the cylindrical body includes: The virtual material characteristics are made different at each part in the axial direction of the cylindrical body.
The shock absorber analysis device according to claim 12 is a shock absorber modeling device according to any one of claims 7 to 11 and a shock absorber finite element created by the modeling device. Means for analyzing the structure of the shock absorber by a finite element method using a model.

以上説明したように本発明に係る衝撃吸収体のモデル化方法は、複数の筒状体を集合して構成された衝撃吸収体を精度良く解析し得る有限要素モデルを作成することができるという優れた効果を有する。また、本発明に係る衝撃吸収体の解析方法は、上記衝撃吸収体のモデル化方法によって作成した有限要素モデルを用いて衝撃吸収体を精度良く解析することができるという優れた効果を有する。   As described above, the shock absorber modeling method according to the present invention is capable of creating a finite element model that can accurately analyze a shock absorber configured by collecting a plurality of cylindrical bodies. It has the effect. Further, the shock absorber analysis method according to the present invention has an excellent effect that the shock absorber can be analyzed with high accuracy using the finite element model created by the shock absorber modeling method.

本発明の一実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法が適用された衝突解析装置10について、図1乃至図15に基づいて説明する。先ず、解析、モデル化対象である衝突試験用のムービングバリヤ12(実物)について説明し、次いで、ムービングバリヤ12のモデル化方法を詳細に説明し、その後に衝突解析装置10について説明することとする。なお、図面に適宜示されている矢印FR、矢印UP、矢印Wは、それぞれムービングバリヤ12が設けられた走行台車14の前方向(進行方向)、上方向、及び車幅方向を示している。   A collision analysis apparatus 10 to which a shock absorber modeling method according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. First, the moving barrier 12 for collision test (actual) to be analyzed and modeled will be described, then the modeling method for the moving barrier 12 will be described in detail, and then the collision analysis apparatus 10 will be described. . In addition, arrow FR, arrow UP, and arrow W appropriately shown in the drawings indicate the forward direction (traveling direction), the upward direction, and the vehicle width direction of the traveling carriage 14 provided with the moving barrier 12, respectively.

図10には、ムービングバリヤ12の実物12Aが取り付けられた走行台車14を示す斜視図が示されており、図11には、ムービングバリヤ12の有限要素モデル12Bが斜視図にて示されている。これらの図に示される如く、ムービングバリヤ12は、走行台車14の前端に取り付けられており、後述する被衝突車両(実車)との衝突部を構成する。   FIG. 10 shows a perspective view of the traveling carriage 14 to which the actual 12A of the moving barrier 12 is attached. FIG. 11 shows a finite element model 12B of the moving barrier 12 in a perspective view. . As shown in these drawings, the moving barrier 12 is attached to the front end of the traveling carriage 14 and constitutes a collision portion with a collision target vehicle (actual vehicle) described later.

このムービングバリヤ12は、実車形状を模してバンパ高に相当する位置に位置する下部16が上部18よりも前方に突出して形成されている。ムービングバリヤ12は、図11に示される如く、下部16、上部18が共に、図1(A)に示される如きハニカム構造体である衝撃吸収体としてのアルミハニカム20を主要構成要素としている。   The moving barrier 12 is formed such that a lower part 16 located at a position corresponding to the bumper height is projected forward of the upper part 18 in the shape of an actual vehicle. As shown in FIG. 11, the moving barrier 12 includes an aluminum honeycomb 20 as a main component of an impact absorber that has a honeycomb structure as shown in FIG.

アルミハニカム20は、それぞれ軸線方向が前後方向(衝突方向)に一致するそれぞれ筒状体としての多数の正六角筒状のハニカム格子22を並列して集合させた如き構造体であり、各ハニカム格子22は、各筒壁を隣り合う異なるハニカム格子22と共有することで、互いに間に隙間がなく各ハニカム格子22内にのみ空間が形成された中空構造体を構成している。このアルミハニカム20は、衝突によって変形する構造体であり、ムービングバリヤ12は、デフォーマブルバリヤとされている。   The aluminum honeycomb 20 is a structure in which a large number of regular hexagonal honeycomb lattices 22 each having a cylindrical body whose axial direction coincides with the front-rear direction (collision direction) are assembled in parallel. 22, each cylindrical wall is shared with different honeycomb lattices 22 adjacent to each other, thereby forming a hollow structure in which a space is formed only in each honeycomb lattice 22 with no gap between them. The aluminum honeycomb 20 is a structure that is deformed by a collision, and the moving barrier 12 is a deformable barrier.

ムービングバリヤ12は、下部16、上部18を構成する各アルミハニカム20の後端が走行台車14の剛体壁26に固定されると共に、下部16、上部18を構成するアルミハニカム20の前端がそれぞれ被覆パネル24にて被覆され構成されている。   In the moving barrier 12, the rear ends of the aluminum honeycombs 20 constituting the lower part 16 and the upper part 18 are fixed to the rigid wall 26 of the traveling carriage 14, and the front ends of the aluminum honeycombs 20 constituting the lower part 16 and the upper part 18 are respectively covered. The panel 24 is covered and configured.

また、ムービングバリヤ12の下部16、上部18を構成するアルミハニカム20は、衝突試験前に予圧縮を受けており、前端側の剛性が低く(柔らかく)、後端側の剛性が高い(硬い)特性とされている。すなわち、アルミハニカム20は、主方向の各部で剛性が異なる構成とされている。   Further, the aluminum honeycomb 20 constituting the lower portion 16 and the upper portion 18 of the moving barrier 12 has been pre-compressed before the collision test, and the rigidity on the front end side is low (soft) and the rigidity on the rear end side is high (hard). It is regarded as a characteristic. That is, the aluminum honeycomb 20 is configured to have different rigidity in each part in the main direction.

(アルミハニカムのモデル化)
以下、ムービングバリヤ12を構成するアルミハニカム20の実物20Aの有限要素法による構造解析用の有限要素モデル20Bを作成するためのモデル化方法を説明する。
(Modeling of aluminum honeycomb)
A modeling method for creating a finite element model 20B for structural analysis by the finite element method of the actual aluminum honeycomb 20 constituting the moving barrier 12 will be described below.

図2に示すようなアルミハニカム20の有限要素モデル20Bを作成する際には、先ず、全体としての寸法をアルミハニカム20の全体寸法と一致させながら、図1(B)に示される如くハニカム格子22の仮想寸法bを、図1(A)に示す実物20Aにおけるハニカム格子22の寸法aよりも拡大した要素拡大モデル20Cを考える。この要素拡大モデル20Cでは、全体寸法を維持してハニカム格子22を拡大したことで、ハニカム格子22の仮想数が実物20Aのハニカム格子22の数よりも少なく設定されている。この実施形態では、実物20Aのハニカム格子22の寸法aが20mmであるのに対して、要素拡大モデル20Cにおけるハニカム格子22の仮想寸法bを35mmとして設定している。   When the finite element model 20B of the aluminum honeycomb 20 as shown in FIG. 2 is created, first, the honeycomb lattice as shown in FIG. Consider an element expansion model 20C in which the virtual dimension b of 22 is larger than the dimension a of the honeycomb lattice 22 in the actual object 20A shown in FIG. In the element expansion model 20C, the imaginary number of the honeycomb lattices 22 is set to be smaller than the number of the actual honeycomb lattices 22A by expanding the honeycomb lattices 22 while maintaining the overall dimensions. In this embodiment, the dimension a of the honeycomb lattice 22 of the actual object 20A is 20 mm, whereas the virtual dimension b of the honeycomb lattice 22 in the element expansion model 20C is set to 35 mm.

したがって、この要素拡大モデル20Cは、上記の通り要素であるハニカム格子22の仮想寸法、仮想数が実物の寸法、数とは異なるので、その材料特性が実物20Aの材料特性と同じでは、実物20Aの衝突形態を再現し得ない。このため、アルミハニカム20の有限要素モデル20Bに用いる材料特性を、所定の圧縮荷重を作用させた場合の圧縮応力σが要素拡大モデル20Cと実物20Aとで同等になる仮想材料特性を求め、この仮想材料特性を用いて有限要素モデル20Bを作成(構築)する。   Therefore, since the virtual dimensions and virtual numbers of the honeycomb lattice 22 as the elements are different from the actual dimensions and numbers of the honeycomb lattice 22 as the element, the element expansion model 20C has the same material characteristics as those of the actual objects 20A. Cannot be reproduced. For this reason, the material characteristics used for the finite element model 20B of the aluminum honeycomb 20 are determined as virtual material characteristics in which the compression stress σ when a predetermined compressive load is applied is equal between the element expansion model 20C and the actual object 20A. A finite element model 20B is created (constructed) using the virtual material characteristics.

そして、この実施形態では、仮想材料特性としてハニカム格子22の筒壁の仮想板厚tbを採用している。図3(A)に示される如く、アルミハニカム20の要素拡大モデル20Cの圧縮方向である主方向(有限要素モデル20Bを示すものであるが、図2に示す矢印A参照)の強度Spは、ハニカム格子22の板厚tにほぼ正比例する。一方、要素拡大モデル20Cの圧縮方向である横方向(図2の矢印B参照)の強度Ssは、主方向強度Spと比較して板厚の変化に対し鈍感であり、かつ主方向強度Spに対し著しく小さい。   In this embodiment, the virtual plate thickness tb of the cylindrical wall of the honeycomb lattice 22 is adopted as the virtual material characteristic. As shown in FIG. 3A, the strength Sp in the main direction (showing the finite element model 20B, see the arrow A shown in FIG. 2), which is the compression direction of the element expansion model 20C of the aluminum honeycomb 20, is It is almost directly proportional to the thickness t of the honeycomb lattice 22. On the other hand, the strength Ss in the lateral direction (see arrow B in FIG. 2), which is the compression direction of the element expansion model 20C, is insensitive to changes in the plate thickness compared to the main direction strength Sp, and the main direction strength Sp. In contrast, it is extremely small.

このように主方向強度Spが高く横方向強度Ssが低いアルミハニカム20は、図3(A)及び図3(B)に示される如く、実物20Aの板厚taとは異なる仮想板厚tbを採用することで、要素拡大モデル20Cの主方向強度Spを実物の主方向強度Spe(実験値)に一致させつつ、横方向強度の実物20Aの横方向強度Sse(実験値)に対するずれが生じないモデルを作成することができる。   Thus, the aluminum honeycomb 20 having a high main direction strength Sp and a low lateral direction strength Ss has a virtual plate thickness tb different from the plate thickness ta of the actual product 20A, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). By adopting, the main direction strength Sp of the element expansion model 20C is made to coincide with the main direction strength Spe (experimental value) of the actual product, and the lateral strength does not deviate from the lateral strength Sse (experimental value) of the actual product 20A. A model can be created.

より具体的には、仮想板厚tbが各部において一定であるアルミハニカム20のテストピース20Dを用いて、図6に示す如く荷重伝達体28を介して圧縮荷重Fを付与してテストピース20D各部を一様に圧縮した場合の主方向圧縮応力σ(計算値)を、仮想板厚tbを変化させて各仮想板厚tb毎に算出しプロットすると、図4が得られる。主方向圧縮応力σは、テストピース20Dの荷重支持面積(荷重伝達体28の面積)をAとして、σ=F/Aによて得られる応力である。この図4における各プロットを結ぶ仮想直線(曲線)から板厚tと主方向圧縮応力σとの関係を表す近似式を得る。ハニカム格子22の仮想寸法が35mmの場合の近似式を式(1)として示す。   More specifically, using the test piece 20D of the aluminum honeycomb 20 in which the virtual plate thickness tb is constant in each part, a compressive load F is applied via the load transmission body 28 as shown in FIG. FIG. 4 is obtained by calculating and plotting the main-direction compressive stress σ (calculated value) for each virtual plate thickness tb while changing the virtual plate thickness tb. The main direction compressive stress σ is a stress obtained by σ = F / A, where A is the load support area of the test piece 20D (the area of the load transmitting body 28). An approximate expression representing the relationship between the plate thickness t and the main-direction compressive stress σ is obtained from a virtual straight line (curve) connecting the plots in FIG. An approximate expression when the virtual dimension of the honeycomb lattice 22 is 35 mm is shown as Expression (1).

σ = 3.12t + 0.0232 (1)             σ = 3.12t + 0.0232 (1)

この近似式(1)に、アルミハニカム20の実物20Aでの実験値である主方向圧縮応力σeを代入することで、要素拡大モデル20Cにおいて実物20Aの主方向圧縮応力σeと同等の主方向圧縮応力σ(≒σe)を得る仮想板厚tbが求められる。   By substituting main-direction compressive stress σe, which is an experimental value of the actual product 20A of the aluminum honeycomb 20, into the approximate expression (1), the main-direction compressive stress σe equivalent to the main-direction compressive stress σe of the actual product 20A in the element expansion model 20C. A virtual thickness tb for obtaining the stress σ (≈σe) is obtained.

また、この実施形態では、上記の通り主方向の各部で剛性が異なるアルミハニカム20の実物20Aに対応して、仮想板厚tbを主方向で異ならせるようになっている。具体的には、実物20Aの主方向各部で実測した主方向圧縮応力σを近似式(1)に代入することで、該実測部位に対応する主方向各位置の仮想板厚tbを得る。   In this embodiment, as described above, the virtual plate thickness tb is made different in the main direction in correspondence with the actual aluminum honeycomb 20 having different rigidity in each part in the main direction. Specifically, the virtual plate thickness tb at each position in the main direction corresponding to the actually measured part is obtained by substituting the main direction compressive stress σ actually measured at each part in the main direction of the actual object 20A into the approximate expression (1).

そして、この要素拡大モデル20Cにおけるハニカム格子22の仮想寸法b、仮想板厚tbを用いて、図2に示される如く、シェル要素でハニカム格子22の集合体をモデル化した有限要素モデル20Bを作成する。すなわち、アルミハニカム20の有限要素モデル20Bは、実物20Aにおけるハニカム格子22の寸法aよりも大きい仮想寸法bを有するハニカム格子22の集合体であるハニカム構造体としてモデル化されている。   Then, using the virtual dimension b and the virtual plate thickness tb of the honeycomb lattice 22 in the element expansion model 20C, as shown in FIG. 2, a finite element model 20B in which an aggregate of the honeycomb lattice 22 is modeled with shell elements is created. To do. That is, the finite element model 20B of the aluminum honeycomb 20 is modeled as a honeycomb structure which is an aggregate of honeycomb lattices 22 having a virtual dimension b larger than the dimension a of the honeycomb lattice 22 in the actual object 20A.

また、図12(A)及び図12(B)には、ムービングバリヤ12(下部16、上部18)の有限要素モデル12Bを構成する有限要素モデル20Bの仮想板厚tbの概略分布が示されている。これらの図からわかるように、有限要素モデル20Bでは、主方向における圧縮荷重入力側(前側)で仮想板厚tbが小さく、圧縮荷重入力側とは反対側で仮想板厚tbが大きく設定されている。   12A and 12B show a schematic distribution of the virtual plate thickness tb of the finite element model 20B constituting the finite element model 12B of the moving barrier 12 (lower part 16, upper part 18). Yes. As can be seen from these figures, in the finite element model 20B, the virtual plate thickness tb is set small on the compression load input side (front side) in the main direction, and the virtual plate thickness tb is set large on the side opposite to the compression load input side. Yes.

(アルミハニカムの有限要素モデルの検証例)
図5は、アルミハニカム20(ムービングバリヤ12を構成しないテストピースであるが、ムービングバリヤ12と同様に板厚分布が設定されている点で上記テストピース20Dとは異なるモデル)の有限要素モデル20Bに所定の圧縮荷重をさせた場合の変形状態を示す解析結果である。より具体的には、図5は、図6(A)に示される如く平板状の荷重伝達体28を介して有限要素モデル20Bの各部に一定の圧縮荷重Fを作用させた場合の、該有限要素モデル20Bの図6(B)に示す変形を、荷重伝達体28を取り除いて示している。
(Example of verification of aluminum honeycomb finite element model)
FIG. 5 shows a finite element model 20B of an aluminum honeycomb 20 (a test piece that does not constitute the moving barrier 12, but is a model different from the test piece 20D in that the plate thickness distribution is set in the same manner as the moving barrier 12). It is an analysis result which shows a deformation | transformation state at the time of making predetermined compression load to. More specifically, FIG. 5 shows the finite state when a constant compressive load F is applied to each part of the finite element model 20B via the flat load transmitting body 28 as shown in FIG. The deformation shown in FIG. 6B of the element model 20B is shown with the load transmitting body 28 removed.

この図から有限要素モデル20Bでは、荷重入力側の端部(先端)から潰れる実物20Aと同様の変形モードが良く再現されていることがわかる。例えば、図18に示される如くアルミハニカム20をソリッド要素にてモデル化したソリッドモデル20Sでは、図18(A)に示す如く荷重伝達体28を介して圧縮荷重Fを作用させた場合に、図18(B)に示す如く全体として潰れる変形モードがられるのみであり、アルミハニカム20の挙動を再現(擬似)することができない。これにより、本衝撃吸収体のモデル化方法によってシェル要素でモデル化された有限要素モデル20Bの有効性が確認された。   From this figure, it can be seen that in the finite element model 20B, the deformation mode similar to that of the actual object 20A crushed from the end (tip) on the load input side is well reproduced. For example, in the solid model 20S in which the aluminum honeycomb 20 is modeled by solid elements as shown in FIG. 18, when the compressive load F is applied via the load transmitting body 28 as shown in FIG. As shown in FIG. 18 (B), only a deformation mode that collapses as a whole is provided, and the behavior of the aluminum honeycomb 20 cannot be reproduced (simulated). Thereby, the effectiveness of the finite element model 20B modeled by the shell element by the present shock absorber modeling method was confirmed.

また、図7には、アルミハニカム20の実物20Aに荷重伝達体28を介して圧縮荷重Fを作用させた場合の応力ひずみ線図(実験結果)が細線にて示されており、有限要素モデル20Bに荷重伝達体28を介して圧縮荷重Fを作用させた場合の応力ひずみ線図(有限要素法による解析結果)が示されている。図7(A)は、主方向の応力ひずみ線図を示し、図7(B)は横方向の応力ひずみ線図が示されている。これらの図から、主方向、横方向共に、ひずみに対する応力の解析結果が実験結果に精度良く一致することが確認された。特に、アルミハニカム20の変形により吸収したエネルギ(各線図の積分値)が解析結果と実験結果とで良く一致しており、有限要素モデル20Bが衝突解析に適したモデルであることが確認された。   Further, in FIG. 7, a stress-strain diagram (experimental result) when a compressive load F is applied to the actual 20A of the aluminum honeycomb 20 via the load transmitting body 28 is shown by a thin line. A stress strain diagram (analysis result by the finite element method) in the case where the compressive load F is applied to 20B via the load transmitting body 28 is shown. FIG. 7A shows a stress strain diagram in the main direction, and FIG. 7B shows a stress strain diagram in the lateral direction. From these figures, it was confirmed that the analysis results of the stress against strain in both the main direction and the horizontal direction agree with the experimental results with high accuracy. In particular, the energy absorbed by the deformation of the aluminum honeycomb 20 (integrated value of each diagram) is in good agreement between the analysis results and the experimental results, and it was confirmed that the finite element model 20B is a model suitable for collision analysis. .

(衝突解析装置への適用)
図8には、衝突解析装置10がブロック図にて示されている。この図に示される如く、衝突解析装置10は、解析対象物のデータ、境界条件等のデータを入力するための入力装置30、アルミハニカム20の有限要素モデル20Bを作成するためのデータ(実物20Aの各部における主方向圧縮応力σの実測値、近似式(1)等)を格納したメモリで構成されたモデル化データ格納装置32、アルミハニカム20の有限要素モデル20Bを作成すると共に、有限要素モデル20Bを用いてアルミハニカム20の有限要素法による構造解析を行うためのコンピュータで構成された演算装置34、演算装置34で演算されたアルミハニカム20の解析結果(強度、変形、応力等)を蓄積するためのメモリで構成された解析結果蓄積装置36、作成された有限要素モデル20B及び有限要素モデル20Bを用いた有限要素法による解析結果を表示するためのLCD等で構成された表示装置38によって構成されている。
(Application to collision analysis equipment)
FIG. 8 shows the collision analysis device 10 in a block diagram. As shown in this figure, the collision analysis device 10 includes an input device 30 for inputting analysis target object data, boundary condition data, etc., and data for creating a finite element model 20B of the aluminum honeycomb 20 (actual object 20A). The modeled data storage device 32 configured by a memory storing the measured value of the main direction compressive stress σ in each part of the above and the approximate expression (1)), the finite element model 20B of the aluminum honeycomb 20, and the finite element model 20B is used to store an analysis device (strength, deformation, stress, etc.) of the aluminum honeycomb 20 calculated by the computer 34 and a calculation device 34 configured by a computer for performing a structural analysis of the aluminum honeycomb 20 by the finite element method. Using the analysis result storage device 36 composed of a memory for generating the finite element model 20B and the finite element model 20B created It is constituted by a display device 38 constituted by an LCD or the like for displaying the results of analysis by the finite element method.

次に、コンピュータで構成された演算装置34により実行されるモデル化・解析ルーチンを、図9に示すフローチャートを参照して説明する。   Next, a modeling / analysis routine executed by the computer-configured arithmetic unit 34 will be described with reference to a flowchart shown in FIG.

ステップS10では、入力装置30から、ムービングバリヤ12の下部16、上部18をそれぞれ構成するアルミハニカム20の全体寸法、有限要素モデル20Bの作成に用いるハニカム格子22の仮想寸法b等、解析する衝突形態(フルラップ、オフセット、側面衝突等)、衝突直前の速度が入力される。ステップS12では、ステップS10で入力された仮想寸法bに基づいて、有限要素モデル20Bに用いる仮想板厚tbを決定する。仮想板厚tbの決定は、例えば、主方向の各位置毎に、モデル化データ格納装置32に格納されている実物20Aの主方向各部における主方向圧縮応力σeを参照し、これを主方向圧縮応力σと仮想板厚tbとの関係を表す近似式(仮想寸法bが35mmである本実施形態では、近似式(1)とする)に代入して直接算出することで行う。   In step S10, the collision mode to be analyzed is analyzed from the input device 30 such as the overall dimensions of the aluminum honeycomb 20 constituting the lower portion 16 and the upper portion 18 of the moving barrier 12, the virtual dimension b of the honeycomb lattice 22 used to create the finite element model 20B, (Full wrap, offset, side collision, etc.), the speed just before the collision is input. In step S12, a virtual plate thickness tb used for the finite element model 20B is determined based on the virtual dimension b input in step S10. For example, the virtual plate thickness tb is determined by referring to the main direction compressive stress σe in each main direction portion of the actual object 20A stored in the modeled data storage device 32 for each position in the main direction, and compressing this in the main direction. The calculation is performed by substituting directly into an approximate expression representing the relationship between the stress σ and the virtual plate thickness tb (in the present embodiment where the virtual dimension b is 35 mm, the approximate expression (1)).

ステップS14では、ステップS10で入力された仮想寸法bと、ステップS12で求めた主方向各部の仮想板厚tbとを用いて、シェル要素でハニカム構造(アルミハニカム20)をモデル化した有限要素モデル20Bを作成する。ここでは、図11に示される如く、ステップS10で入力されたムービングバリヤ12の実物12Aの全体寸法を有すると共に、図12に示す板厚分布を有するムービングバリヤ12の有限要素モデル12Bが作成される。   In step S14, a finite element model in which a honeycomb structure (aluminum honeycomb 20) is modeled by shell elements using the virtual dimension b input in step S10 and the virtual plate thickness tb of each part in the main direction obtained in step S12. 20B is created. Here, as shown in FIG. 11, the finite element model 12B of the moving barrier 12 having the overall dimensions of the actual object 12A of the moving barrier 12 input in step S10 and having the plate thickness distribution shown in FIG. 12 is created. .

次いでステップS16に進み、ステップS16では、入力されたデータに基づいて被衝突車両40の実物40A(衝突後のものであるが、図15(A)参照)を模した有限要素モデル40Bを作成する。そして、ステップS18に進み、ムービングバリヤ12の有限要素モデル12B(アルミハニカム20の有限要素モデル20B)を被衝突車両40の有限要素モデル40Bに衝突させた後のこれらの構造を解析する。   Next, the process proceeds to step S16. In step S16, a finite element model 40B simulating the actual vehicle 40A of the collision target vehicle 40 (after the collision, see FIG. 15A) is created based on the input data. . Then, the process proceeds to step S18, and these structures after the finite element model 12B of the moving barrier 12 (the finite element model 20B of the aluminum honeycomb 20) is collided with the finite element model 40B of the collision target vehicle 40 are analyzed.

以下、走行台車14の先端に取り付けたムービングバリヤ12を被衝突車両40の側面に衝突させた場合の解析を行った例を説明する。   Hereinafter, an example in which the analysis is performed when the moving barrier 12 attached to the tip of the traveling carriage 14 is caused to collide with the side surface of the collision target vehicle 40 will be described.

図15(A)は、ムービングバリヤ12の実物12Aが被衝突車両40の実物40Aに側面衝突した後の変形状態を示す斜視図であり、図15(B)は、該衝突後の被衝突車両40の実物40Aの変形状態を示す斜視図である。   FIG. 15A is a perspective view showing a deformed state after the actual object 12A of the moving barrier 12 collides with the actual object 40A of the colliding vehicle 40 in a side collision, and FIG. 15B shows the collided vehicle after the collision. It is a perspective view which shows the deformation | transformation state of 40 real thing 40A.

図15(A)から、ムービングバリヤ12の実物12Aにおける車幅方向中央部には、被衝突車両40のセンタピラーとの衝突によって車体上下方向に沿う凹状のピラー衝突跡42が形成されていることがわかる。また、ムービングバリヤ12の実物12Aには、被衝突車両40のドアインパクトビームとの衝突によって車幅方向に沿う凹状のドアビーム衝突跡44が形成されていることがわかる。この実車試験では、主に3つのドアビーム衝突跡44が形成されている。一方、図15(B)から、被衝突車両40の実物40Aでは、衝突によってドアパネル46が大きく凹み、該ドアパネル46の下部がめくれていることがわかる。   From FIG. 15 (A), a concave pillar collision trace 42 along the vertical direction of the vehicle body is formed at the center in the vehicle width direction of the actual object 12A of the moving barrier 12 due to the collision with the center pillar of the vehicle 40 to be collided. I understand. Further, it can be seen that a concave door beam collision trace 44 is formed on the actual 12A of the moving barrier 12 along the vehicle width direction due to a collision with the door impact beam of the colliding vehicle 40. In this actual vehicle test, mainly three door beam collision traces 44 are formed. On the other hand, from FIG. 15B, it can be seen that in the actual object 40A of the collision target vehicle 40, the door panel 46 is greatly recessed due to the collision, and the lower portion of the door panel 46 is turned up.

そして、図13(A)には、被衝突車両40の有限要素モデル40Bへの衝突後のムービングバリヤ12の有限要素モデル12Bが示されている。この図から、有限要素モデル12Bでは、ピラー衝突跡42が形成され、センタピラーとの衝突によって実物12Aに近い変形をしていることがわかる。同様に、有限要素モデル12Bでは、実物12Aと対応する3箇所にドアビーム衝突跡44が形成され、各ドアインパクトビームとの衝突によって実物12Aに近い変形をしていることがわかる。   FIG. 13A shows the finite element model 12B of the moving barrier 12 after the collision of the colliding vehicle 40 with the finite element model 40B. From this figure, it can be seen that in the finite element model 12B, the pillar collision trace 42 is formed and is deformed close to the actual object 12A due to the collision with the center pillar. Similarly, in the finite element model 12B, it can be seen that door beam collision traces 44 are formed at three locations corresponding to the actual object 12A, and the deformation is close to the actual object 12A due to the collision with each door impact beam.

図13(B)には、比較例として、ムービングバリヤ12のソリッドモデル12Sを用いた有限要素法による解析結果を示す。このソリッドモデル12Sを用いた解析では、ピラー衝突跡42、ドアビーム衝突跡44が共に実物12Aのピラー衝突跡42、ドアビーム衝突跡44よりも小さく、ムービングバリヤ12の変形挙動が模擬できない。   FIG. 13B shows an analysis result by a finite element method using the solid model 12S of the moving barrier 12 as a comparative example. In the analysis using the solid model 12S, the pillar collision trace 42 and the door beam collision trace 44 are both smaller than the pillar collision trace 42 and the door beam collision trace 44 of the actual object 12A, and the deformation behavior of the moving barrier 12 cannot be simulated.

一方、図14(A)には、ムービングバリヤ12の有限要素モデル12Bが衝突した後の被衝突車両40の有限要素モデル40Bが示されている。この図から、有限要素モデル12Bが衝突した有限要素モデル40Bでは、ドアパネル46の凹みが良く再現され、特にドアパネル46の下部のめくれが良好に再現されていることがわかる。さらに、図15(B)との比較でわかるように、車体の下部骨格を構成するロッカ48の車体内方への変形も良く再現されている。   On the other hand, FIG. 14 (A) shows a finite element model 40B of the collision target vehicle 40 after the finite element model 12B of the moving barrier 12 collides. From this figure, it can be seen that in the finite element model 40B in which the finite element model 12B collides, the dent of the door panel 46 is reproduced well, and in particular, the turning of the lower part of the door panel 46 is reproduced well. Furthermore, as can be seen from a comparison with FIG. 15B, the deformation of the rocker 48 constituting the lower skeleton of the vehicle body inward of the vehicle body is also well reproduced.

図14(B)には、比較例として、ソリッドモデル12Sが衝突した後の被衝突車両40の有限要素モデル40Bが示されている。この比較例では、有限要素モデル40Bのドアパネル46の凹みはある程度再現されるものの、ドアパネル46の下部のめくれ等については再現されておらず、解析精度が低いことがわかる。また、この比較例では、ロッカ48の変形についても再現されない。   FIG. 14B shows, as a comparative example, a finite element model 40B of the collision target vehicle 40 after the solid model 12S collides. In this comparative example, although the dent of the door panel 46 of the finite element model 40B is reproduced to some extent, the turning of the lower part of the door panel 46 is not reproduced, and it can be seen that the analysis accuracy is low. Further, in this comparative example, the deformation of the rocker 48 is not reproduced.

(本実施形態の作用効果)
ここで、本実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法では、アルミハニカム20の有限要素モデル20Bを、実物20Aの寸法aよりも大きな仮想寸法bを有するハニカム格子22の集合体として、シェル要素でモデル化しているため、ハニカム構造を採りながら有限要素モデル20Bの要素数を減らすことができる。このため、実物20Aにおけるハニカム格子22の寸法a、板厚taをそのまま用いた有限要素モデルを作成する場合と比較して、ハニカム格子22の数が減るので、有限要素法による解析を行う際の演算装置34の負荷を著しく低減することができる。また、上記しステップS14でのモデル化(要素分割)の際の演算装置34の負荷を低減することができる。
(Operational effect of this embodiment)
Here, in the shock absorber modeling method according to the present embodiment, the finite element model 20B of the aluminum honeycomb 20 is formed as an aggregate of honeycomb lattices 22 having a virtual dimension b larger than the dimension a of the actual object 20A. Therefore, the number of elements of the finite element model 20B can be reduced while adopting the honeycomb structure. For this reason, since the number of honeycomb lattices 22 is reduced as compared with the case of creating a finite element model using the dimension a and the plate thickness ta of the honeycomb lattice 22 in the actual object 20A as they are, the analysis by the finite element method is performed. The load on the arithmetic unit 34 can be significantly reduced. Further, the load on the arithmetic unit 34 at the time of modeling (element division) in step S14 can be reduced.

そして、本実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法では、実物20Aよりも大きなハニカム格子22を有する有限要素モデル20Bは、実物20Aと同じ圧縮荷重を受けた場合に同じ主方向圧縮応力が生じる仮想板厚tbを用いてモデル化されているため、有限要素法によって解析した場合の解析精度がハニカム格子22の大型化によって損なわれることが防止されている。したがって、本モデル化方法で作成された有限要素モデル20Bは、実物12Aにおけるハニカム格子22の寸法a、板厚taをそのまま用いた有限要素モデルを作成する場合と比較して、同等の解析精度を得ることができる。   In the shock absorber modeling method according to the present embodiment, the finite element model 20B having the honeycomb lattice 22 larger than the actual 20A has the same main direction compressive stress when receiving the same compressive load as the actual 20A. Since it is modeled using the virtual plate thickness tb, it is prevented that the analysis accuracy when analyzed by the finite element method is impaired due to the enlargement of the honeycomb lattice 22. Therefore, the finite element model 20B created by this modeling method has equivalent analysis accuracy compared to the case of creating a finite element model using the dimension a and the plate thickness ta of the honeycomb lattice 22 in the actual object 12A as they are. Obtainable.

また、この実施形態では、仮想板厚tbによって有限要素モデル20Bの主方向圧縮応力σを実物の主方向圧縮応力に略一致させるため、上記した近似式(1)の如き簡単な近似式を用いて解析精度を維持する設定を得ることができる。特に、有限要素モデル20Bを仮想板厚tbが主方向の各部で異なるモデルとしているため、換言すれば、実物20Aの主方向各部の圧縮応力を再現し得る設定とされているため、実物20Aの変形を一層精度良く再現するができ、有限要素モデルの要素数を増すことなく解析精度を向上することが実現された。   In this embodiment, a simple approximate expression such as the approximate expression (1) described above is used in order to make the main direction compressive stress σ of the finite element model 20B substantially coincide with the real main direction compressive stress by the virtual plate thickness tb. Thus, a setting for maintaining the analysis accuracy can be obtained. In particular, since the finite element model 20B is a model in which the virtual thickness tb is different in each part in the main direction, in other words, since the compression stress of each part in the main direction of the real object 20A is set to be reproduced, It was possible to reproduce the deformation with higher accuracy and to improve the analysis accuracy without increasing the number of elements of the finite element model.

さらに、本実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法で作成された有限要素モデル20Bすなわちムービングバリヤ12の有限要素モデル12Bを用いて行う該ムービングバリヤ12、及びムービングバリヤ12と衝突する被衝突車両40の有限要素法による解析では、図13乃至図15を参照しつつ上記した如く、実際の車両衝突試験を精度良く再現することができる。   Furthermore, the finite element model 20B created by the shock absorber modeling method according to the present embodiment, that is, the moving barrier 12 performed using the finite element model 12B of the moving barrier 12, and the vehicle to be collided with the moving barrier 12 are collided. In the analysis by 40 finite element method, as described above with reference to FIGS. 13 to 15, an actual vehicle collision test can be reproduced with high accuracy.

したがって、この実施形態に係るモデル化方法でアルミハニカム20をモデル化することで、アルミハニカム20の実物20Aをそのままモデル化した場合と比較して演算装置34の負荷を軽減して実用的な計算速度、計算コストで、かつソリッドモデル12S、20Sを用いて解析を行った場合と比較して著しく良好な解析精度で、車両衝突試験を再現することができる。   Therefore, by modeling the aluminum honeycomb 20 by the modeling method according to this embodiment, the load on the arithmetic unit 34 is reduced compared with a case where the actual 20A of the aluminum honeycomb 20 is modeled as it is, and practical calculation is performed. The vehicle collision test can be reproduced with speed and calculation cost and with significantly better analysis accuracy compared to the case where the analysis is performed using the solid models 12S and 20S.

(仮想材料特性の別例)
上記実施形態では、仮想材料特性として、仮想板厚tbを用いたが、他の材料特性を用いて、アルミハニカム20の実物20Aと有限要素モデル20Bとの主方向圧縮降伏応力を一致させることができるので、その一例を説明する。
(Another example of virtual material properties)
In the above embodiment, the virtual plate thickness tb is used as the virtual material characteristic. However, the main direction compressive yield stress of the actual 20A of the aluminum honeycomb 20 and the finite element model 20B may be matched using other material characteristics. An example will be described.

図16(A)には、アルミハニカム20の構成材質であるアルミニウム合金の応力ひずみ線図が示されている。この図において、実線にて示す1.0倍の線図が、実験により得た応力ひずみ線図であり、他の線図は、実験値の応力ひずみ線図に所定の応力倍率nを乗じたものである。   FIG. 16A shows a stress strain diagram of an aluminum alloy that is a constituent material of the aluminum honeycomb 20. In this figure, the 1.0-fold diagram indicated by the solid line is a stress-strain diagram obtained by experiments, and the other diagrams are obtained by multiplying the stress-strain diagram of the experimental values by a predetermined stress magnification n. Is.

そして、この応力倍率nを乗じて与えられる仮想材料特性を有し各部の板厚tが一定のテストピース20Dを用いて、図6に示す如く荷重伝達体28を介して圧縮荷重を付与して各部を一様に圧縮してテストピース20Dが降伏したときの主方向圧縮応力σ(計算値)を、各応力倍率nについてプロットすると、図16(B)が得られる。このプロットを滑らかに結ぶ曲線から仮想材料特性である応力倍率nと主方向圧縮応力σ(降伏応力)との関係を表す相関式を得る。ハニカム格子22の板厚tを0.1mmとした場合相関式を式(2)として示す。   Then, by using a test piece 20D having virtual material characteristics given by multiplying this stress magnification n and having a constant plate thickness t of each part, a compressive load is applied via a load transmitting body 28 as shown in FIG. When the principal direction compressive stress σ (calculated value) when each part is uniformly compressed and the test piece 20D yields is plotted with respect to each stress magnification n, FIG. 16B is obtained. A correlation equation representing the relationship between the stress magnification n, which is a virtual material characteristic, and the principal direction compressive stress σ (yield stress) is obtained from a curve smoothly connecting the plots. When the plate thickness t of the honeycomb lattice 22 is 0.1 mm, the correlation equation is shown as equation (2).

σ = −0.0736n2 + 0.3349n (2) σ = −0.0736n 2 + 0.3349n (2)

この相関式(2)に、アルミハニカム20の実物20Aでの実験値である主方向圧縮応力σeを代入することで、要素拡大モデル20Cにおいて実物20Aと同等の主方向圧縮応力σeを得る仮想材料特性である応力倍率nが求められる。したがって、上記実施形態と同様に、主方向各部における実物20Aの主方向圧縮応力を代入して得たである応力倍率nを、該主方向の対応する位置における仮想材料特性としてモデル化に用いることで、主方向に図12に示される如き材料特性(剛性)の分布を有する有限要素モデル20Bを作成することができる。   By substituting the main direction compressive stress σe, which is an experimental value of the actual product 20A of the aluminum honeycomb 20, into this correlation equation (2), a virtual material that obtains the main direction compressive stress σe equivalent to the actual product 20A in the element expansion model 20C. The characteristic stress magnification n is determined. Therefore, as in the above-described embodiment, the stress magnification n obtained by substituting the main direction compressive stress of the actual object 20A in each part in the main direction is used for modeling as a virtual material characteristic at a corresponding position in the main direction. Thus, a finite element model 20B having a distribution of material properties (rigidity) as shown in FIG. 12 in the main direction can be created.

このように、仮想板厚tbに代えて、応力倍率nを仮想材料特性として用いても、上記実施形態と同様に、有限要素モデル20Bにおけるハニカム格子22の仮想寸法bを実物20Aの寸法aと異ならせて分割要素数を減じながら、実物20Aと同等の主方向圧縮応力を設定して衝突試験を精度良く再現することができる。   Thus, even if the stress magnification n is used as the virtual material characteristic instead of the virtual plate thickness tb, the virtual dimension b of the honeycomb lattice 22 in the finite element model 20B is set to the dimension a of the actual object 20A, as in the above embodiment. The collision test can be accurately reproduced by setting the main direction compressive stress equivalent to that of the actual object 20A while reducing the number of divided elements.

(ハニカム格子の形状の変形例)
上記実施形態では、有限要素モデル20B(要素拡大モデル20C)に正面視(主方向に直角な断面視)が実物20Aのハニカム格子22と相似形状のハニカム格子22を有してモデル化された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図17(A)に示される如く、実物20Aの正六角形状のハニカム格子22を一方向にのみ伸ばすか、又は直交する2方向で拡大率を異ならせるかして長六角形状に形成された扁平ハニカム格子50を用いて、有限要素モデル20Bを作成しても良く、図17(B)に示される如く、実物20Aのハニカム格子22とは形状が異なる矩形格子52を用いて有限要素モデル20Bを作成しても良い。特に、後者の場合は、有限要素モデル20Bの作成が一層容易になる。(演算装置34のモデル化プログラムが簡素化)される。なお、格子モデルとして、5角形状、7角形状、8角形状等、他の形状を採ることも可能である。
(Modified example of honeycomb lattice shape)
In the above embodiment, the finite element model 20B (element expansion model 20C) is modeled with the honeycomb lattice 22 having a shape similar to the honeycomb lattice 22 of the actual 20A in front view (cross-sectional view perpendicular to the main direction). However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 17A, the regular hexagonal honeycomb lattice 22 of the actual object 20A is stretched only in one direction or in two orthogonal directions. The finite element model 20B may be created by using the flat honeycomb lattice 50 formed in a long hexagonal shape by changing the enlargement ratio. As shown in FIG. Alternatively, the finite element model 20B may be created using a rectangular grid 52 having a different shape. In particular, in the latter case, it becomes easier to create the finite element model 20B. (The modeling program of the arithmetic unit 34 is simplified). Note that other shapes such as a pentagonal shape, a heptagonal shape, and an octagonal shape can also be adopted as the lattice model.

なお、上記実施形態及び変形例では、実物20Aに対応して、有限要素モデル20Bの仮想材料特性(仮想板厚tb、応力倍率n)を主方向各部で異ならせる例を示したが、本発明はこれに限定されず、解析対象の形状や解析用途に応じて、適宜、主方向の各部で仮想材料特性が一定として有限要素モデルを作成するようにしても良い。   In the above-described embodiment and the modification, the example in which the virtual material characteristics (virtual plate thickness tb, stress magnification n) of the finite element model 20B are different in each part in the main direction corresponding to the actual object 20A is shown. However, the present invention is not limited to this, and a finite element model may be created with the virtual material characteristics being constant in each part in the main direction as appropriate depending on the shape of the analysis target and the analysis application.

また、上記実施形態では、車両衝突試験用のムービングバリヤ12をモデル化対象、解析対象とした例を示したが、本発明はこれに限定されず、多数の筒状体の集合体として構成され該筒状体の軸線方向に圧縮を受ける各種構造の衝撃吸収体、例えば航空機や高速鉄道の構成部品等のモデル化、有限要素法による解析に本発明を適用することができる。   Further, in the above-described embodiment, the example in which the moving barrier 12 for vehicle collision test is the object to be modeled and analyzed is shown, but the present invention is not limited to this and is configured as an aggregate of a large number of cylindrical bodies. The present invention can be applied to modeling of shock absorbers of various structures that are compressed in the axial direction of the cylindrical body, for example, modeling of components of aircraft and high-speed railways, and analysis by the finite element method.

(A)は本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法によるモデル化対象の実物を示す正面図、(B)本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法により作成される有限要素モデルの仮想寸法を表すための正面図である。(A) is a front view showing an actual object to be modeled by the shock absorber modeling method according to the embodiment of the present invention, and (B) is created by the shock absorber modeling method according to the embodiment of the present invention. It is a front view for expressing the virtual dimension of a finite element model. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法により作成された有限要素モデルを示す図である。It is a figure which shows the finite element model created with the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法によるモデル化対象であるアルミハニカムの板厚と強度との関係を示す線図であって、(A)は主方向強度を示し、(B)は横方向強度を示す。It is a diagram which shows the relationship between the board thickness and the intensity | strength of the aluminum honeycomb which is a modeling object by the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention, Comprising: (A) shows main direction intensity | strength, (B ) Indicates lateral strength. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法によるモデル化対象であるアルミハニカムの板厚と主方向圧縮応力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the plate | board thickness of the aluminum honeycomb which is a modeling object by the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention, and main direction compressive stress. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法により作成された有限要素モデルの変形後の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape after the deformation | transformation of the finite element model created with the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法により作成された有限要素モデルを示す図であって、(A)は圧縮前の形状を示す図、(B)は圧縮後の形状を示す図である。It is a figure which shows the finite element model created with the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention, Comprising: (A) is a figure which shows the shape before compression, (B) shows the shape after compression. FIG. (A)は本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法により作成された有限要素モデルの主方向の応力ひずみ線図、(B)は本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法により作成された有限要素モデルの横方向の応力ひずみ線図である。(A) is a stress strain diagram in the main direction of a finite element model created by the shock absorber modeling method according to the embodiment of the present invention, and (B) is a model of the shock absorber according to the embodiment of the present invention. It is a stress-strain diagram of the horizontal direction of the finite element model created by the optimization method. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法が適用された衝撃解析装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an impact analysis apparatus to which a shock absorber modeling method according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法が適用された衝撃解析装置の演算装置により実行されるモデル化・解析ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the modeling and analysis routine performed by the arithmetic unit of the impact analyzer to which the shock absorber modeling method according to the embodiment of the present invention is applied. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法が適用された衝撃解析装置による解析対象のムービングバリヤを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the moving barrier of the analysis object by the impact-analysis apparatus to which the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention was applied. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法によりモデル化されたムービングバリヤの有限要素モデルを示す図である。It is a figure which shows the finite element model of the moving barrier modeled with the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法によりモデル化されたムービングバリヤの仮想板厚の分布を示す図であって、(A)は平面図、(B)は側面図である。It is a figure which shows distribution of the virtual board thickness of the moving barrier modeled with the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention, Comprising: (A) is a top view, (B) is a side view. (A)は本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法によりモデル化された有限要素モデルを用いて有限要素法により解析したムービングバリヤの変形状態を示す図、(B)は比較例であるソリッドモデルの解析結果を示す図である。(A) is a figure which shows the deformation | transformation state of the moving barrier analyzed by the finite element method using the finite element model modeled by the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention, (B) is a comparative example It is a figure which shows the analysis result of the solid model which is. (A)は本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法によりモデル化されたムービングバリヤの衝突対称である被衝突車両の有限要素法により解析した変形状態を示す図、(B)は比較例であるソリッドモデルが衝突した被衝突車両の解析結果を示す図である。(A) is a figure which shows the deformation | transformation state analyzed by the finite element method of the to-be-collised vehicle which is the collision symmetry of the moving barrier modeled with the modeling method of the shock absorber which concerns on embodiment of this invention, (B). It is a figure which shows the analysis result of the colliding vehicle which the solid model which is a comparative example collided. (A)は本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法が適用された衝撃解析装置による解析対象のムービングバリヤ実物の衝突試験後の形状を示す斜視図、(B)はムービングバリヤ実物が衝突した被衝突車両実物の斜視図である。(A) is a perspective view showing a shape after a collision test of a moving barrier object to be analyzed by an impact analyzer to which the shock absorber modeling method according to the embodiment of the present invention is applied, and (B) is a moving barrier object. FIG. (A)は本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法に用いる仮想材料特性の別例を示す応力ひずみ線図、(B)は別例に係る仮想材料特性と主方向圧縮応力との関係を示す図である。(A) is a stress-strain diagram showing another example of virtual material characteristics used in the method of modeling the shock absorber according to the embodiment of the present invention, and (B) is a virtual material characteristic and main direction compressive stress according to another example. It is a figure which shows the relationship. 本発明の実施形態に係る衝撃吸収体のモデル化方法に用いるハニカム格子の形状の変形例を示す図であって、(A)は第1変形例の正面図、(B)は第2変形例の正面図である。FIG. 8 is a diagram showing a modification of the shape of the honeycomb lattice used in the shock absorber modeling method according to the embodiment of the present invention, where (A) is a front view of the first modification, and (B) is a second modification. FIG. 本発明の実施形態に係る有限要素モデルとの比較例であるソリッドモデルを示す図であって、(A)は圧縮前の形状を示す図、(B)は圧縮後の形状を示す図である。It is a figure which shows the solid model which is a comparative example with the finite element model which concerns on embodiment of this invention, Comprising: (A) is a figure which shows the shape before compression, (B) is a figure which shows the shape after compression. .

符号の説明Explanation of symbols

12 ムービングバリヤ(衝撃吸収体)
12A 実物
12B 有限要素モデル
20 アルミハニカム(衝撃吸収体)
20A 実物
20B 有限要素モデル
22 ハニカム格子(筒状体)
b 仮想寸法
tb 仮想板厚
12 Moving barrier (shock absorber)
12A Real 12B Finite element model 20 Aluminum honeycomb (Shock absorber)
20A Real 20B Finite element model 22 Honeycomb lattice (tubular body)
b Virtual dimension tb Virtual plate thickness

Claims (12)

互いに平行な軸線を有する筒状体を集合して構成された衝撃吸収体の、前記筒状体の軸線方向の圧縮荷重を受けた場合における、有限要素法による構造解析用の有限要素モデルを作成するためのコンピュータが行う衝撃吸収体のモデル化方法であって、
解析対象の実物における前記筒状体の寸法よりも大きい該筒状体の仮想寸法に基づいて、該仮想寸法の筒状体又は該筒状体の集合体に所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力が、前記解析対象の実物の筒状体又は該筒状体の集合体に前記所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力と同等になるように、該仮想寸法の筒状体の仮想材料特性を求め、
前記有限要素モデルを、前記仮想材料特性を有し前記仮想寸法とされた前記筒状体の集合体として、シェル要素でモデル化する衝撃吸収体のモデル化方法。
Creates a finite element model for structural analysis by the finite element method when a shock absorber composed of a collection of cylindrical bodies having mutually parallel axes is subjected to a compressive load in the axial direction of the cylindrical body. A shock absorber modeling method performed by a computer for
Based on the virtual dimension of the cylindrical body that is larger than the dimension of the cylindrical body in the real object to be analyzed, a compressive load in a predetermined axial direction is applied to the cylindrical body or the aggregate of the cylindrical bodies. The virtual dimension so that the compressive stress in the case of the analysis is equivalent to the compressive stress in the case where the compressive load in the predetermined axial direction is applied to the real cylindrical body or the aggregate of the cylindrical bodies to be analyzed. The virtual material characteristics of the cylindrical body of
A shock absorber modeling method in which the finite element model is modeled by a shell element as an aggregate of the cylindrical bodies having the virtual material characteristics and the virtual dimensions.
互いに平行な軸線を有する筒状体を集合して構成された衝撃吸収体の、前記筒状体の軸線方向の圧縮荷重を受けた場合における、有限要素法による構造解析用の有限要素モデルを作成するためのコンピュータが行う衝撃吸収体のモデル化方法であって、
解析対象の実物における前記筒状体の数よりも少ない前記筒状体の仮想数に基づいて、該仮想数の筒状体の集合体に所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力が、前記解析対象の実物の筒状体の集合体に前記所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力と同等になるように、該仮想数の筒状体の仮想材料特性を求め、
前記有限要素モデルを、前記仮想材料特性を有する前記仮想数の筒状体の集合体として、シェル要素でモデル化する衝撃吸収体のモデル化方法。
Creates a finite element model for structural analysis by the finite element method when a shock absorber composed of a collection of cylindrical bodies having mutually parallel axes is subjected to a compressive load in the axial direction of the cylindrical body. A shock absorber modeling method performed by a computer for
Compressive stress in the case where a predetermined axial load is applied to an assembly of cylindrical bodies based on the virtual number of the cylindrical bodies that is smaller than the number of cylindrical bodies in the real object to be analyzed The virtual material characteristic of the virtual number of cylindrical bodies is obtained so that the compression stress is equivalent to the compressive stress when the predetermined axial load is applied to the assembly of real cylindrical bodies to be analyzed. ,
A shock absorber modeling method in which the finite element model is modeled by shell elements as an aggregate of the virtual number of cylindrical bodies having the virtual material characteristics.
前記仮想材料特性として、前記筒状体の筒壁の厚みを用い請求項1又は請求項2記載の衝撃吸収体のモデル化方法。 The virtual as the material properties, the modeling method of the tubular body according to claim thickness of the cylindrical wall Ru with 1 or claim 2 shock absorber according. 前記有限要素モデルを構成する前記筒状体における軸線に直交する面に沿った断面形状を、前記解析対象の実物を構成する前記筒状体における軸線に直交する面に沿った断面形状とは異なる形状とする請求項1請求項3の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化方法。 The cross-sectional shape along the plane perpendicular to the axis of the cylindrical body constituting the finite element model is different from the cross-sectional shape along the plane perpendicular to the axis of the cylindrical body constituting the real object to be analyzed. modeling method according to claim 1 shock absorber according to any one of claims 3 to shape. 前記仮想材料特性を、前記筒状体の軸線方向の各部で異ならせ請求項1請求項4の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化方法。 The virtual material properties, the modeling method of the tubular body shock absorber according to any one of axial claims Ru varied among the respective units 1 to claim 4. コンピュータが、請求項1請求項5の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化方法にて作成した衝撃吸収体の有限要素モデルを用いて有限要素法による前記衝撃吸収体の構造解析を行う衝撃吸収体の解析方法。 Computer, and have use a finite element model of the shock absorbing body created by the modeling method of the shock absorber according to any one of claims 1 to 5, structural analysis of the impact-absorbing member by the Finite Element Method Analysis method of shock absorber. 互いに平行な軸線を有する筒状体を集合して構成された衝撃吸収体の、前記筒状体の軸線方向の圧縮荷重を受けた場合における、有限要素法による構造解析用の有限要素モデルを作成するための衝撃吸収体のモデル化装置であって、Creates a finite element model for structural analysis by the finite element method when a shock absorber composed of a collection of cylindrical bodies having mutually parallel axes is subjected to a compressive load in the axial direction of the cylindrical body. A shock absorber modeling device for
解析対象の実物における前記筒状体の寸法よりも大きい該筒状体の仮想寸法に基づいて、該仮想寸法の筒状体又は該筒状体の集合体に所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力が、前記解析対象の実物の筒状体又は該筒状体の集合体に前記所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力と同等になるように、該仮想寸法の筒状体の仮想材料特性を求める手段と、  Based on the virtual dimension of the cylindrical body that is larger than the dimension of the cylindrical body in the real object to be analyzed, a compressive load in a predetermined axial direction is applied to the cylindrical body or the aggregate of the cylindrical bodies. The virtual dimension so that the compressive stress in the case of the analysis is equivalent to the compressive stress in the case where the compressive load in the predetermined axial direction is applied to the real cylindrical body or the aggregate of the cylindrical bodies to be analyzed. Means for determining the virtual material properties of the cylindrical body;
前記有限要素モデルを、前記仮想材料特性を有し前記仮想寸法とされた前記筒状体の集合体として、シェル要素でモデル化する手段と、  Means for modeling the finite element model with shell elements as an aggregate of the cylindrical bodies having the virtual material properties and the virtual dimensions;
を備えた衝撃吸収体のモデル化装置。  Shock absorber modeling device with
互いに平行な軸線を有する筒状体を集合して構成された衝撃吸収体の、前記筒状体の軸線方向の圧縮荷重を受けた場合における、有限要素法による構造解析用の有限要素モデルを作成するための衝撃吸収体のモデル化装置であって、
解析対象の実物における前記筒状体の数よりも少ない前記筒状体の仮想数に基づいて、該仮想数の筒状体の集合体に所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力が、前記解析対象の実物の筒状体の集合体に前記所定の軸線方向の圧縮荷重を付加した場合における圧縮応力と同等になるように、該仮想数の筒状体の仮想材料特性を求める手段と、
前記有限要素モデルを、前記仮想材料特性を有する前記仮想数の筒状体の集合体として、シェル要素でモデル化する手段と、
を備えた衝撃吸収体のモデル化装置
Creates a finite element model for structural analysis by the finite element method when a shock absorber composed of a collection of cylindrical bodies having mutually parallel axes is subjected to a compressive load in the axial direction of the cylindrical body. A shock absorber modeling device for
Compressive stress in the case where a predetermined axial load is applied to an assembly of cylindrical bodies based on the virtual number of the cylindrical bodies that is smaller than the number of cylindrical bodies in the real object to be analyzed The virtual material characteristics of the virtual number of cylindrical bodies are obtained so that the compression stress is equivalent to the compressive stress when the predetermined axial load is applied to the aggregate of real cylindrical bodies to be analyzed. Means,
Means for modeling the finite element model with shell elements as an aggregate of the virtual number of cylindrical bodies having the virtual material properties;
Shock absorber modeling device with
前記筒状体の仮想材料特性を求める手段は、前記仮想材料特性として、前記筒状体の筒壁の厚みを用いる請求項7又は請求項8記載の衝撃吸収体のモデル化装置。9. The impact absorber modeling apparatus according to claim 7, wherein the means for obtaining the virtual material characteristic of the cylindrical body uses a thickness of a cylindrical wall of the cylindrical body as the virtual material characteristic. 前記有限要素モデルをシェル要素でモデル化する手段は、前記有限要素モデルを構成する前記筒状体における軸線に直交する面に沿った断面形状を、前記解析対象の実物を構成する前記筒状体における軸線に直交する面に沿った断面形状とは異なる形状とする請求項7〜請求項9の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化装置。The means for modeling the finite element model with a shell element has a cross-sectional shape along a plane orthogonal to an axis in the cylindrical body constituting the finite element model, and the cylindrical body constituting the real object to be analyzed. The shock absorber modeling device according to any one of claims 7 to 9, wherein the shock absorber has a shape different from a cross-sectional shape along a plane perpendicular to the axis of the shaft. 前記筒状体の仮想材料特性を求める手段は、前記仮想材料特性を、前記筒状体の軸線方向の各部で異ならせる請求項7〜請求項10の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化装置。The model of the shock absorber according to any one of claims 7 to 10, wherein the means for obtaining the virtual material characteristic of the cylindrical body varies the virtual material characteristic at each portion in the axial direction of the cylindrical body. Device. 請求項7〜請求項11の何れか1項記載の衝撃吸収体のモデル化装置と、
前記モデル化装置にて作成した衝撃吸収体の有限要素モデルを用いて、有限要素法による前記衝撃吸収体の構造解析を行う手段と、
を備えた衝撃吸収体の解析装置
The shock absorber modeling device according to any one of claims 7 to 11,
Means for performing a structural analysis of the shock absorber by a finite element method using a finite element model of the shock absorber created by the modeling device;
Shock absorber analysis device with
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