JP4729294B2 - Fluid analysis method around body panel and fluid analysis program around body panel - Google Patents

Fluid analysis method around body panel and fluid analysis program around body panel Download PDF

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Description

本発明は、車体パネル周辺を複数の小領域に分割して電着液及び空気の流れを数値解析し、電着槽から引き上げられた電着塗装後の車体に電着液溜まりが生じるか否かを予測する車体パネル周辺の流体解析方法に関する。   The present invention divides the periphery of the vehicle body panel into a plurality of small regions and numerically analyzes the flow of electrodeposition liquid and air, and whether or not an electrodeposition liquid pool is generated in the vehicle body after electrodeposition coating pulled up from the electrodeposition tank. The present invention relates to a fluid analysis method around a vehicle body panel for predicting the above.

自動車車両においては、車体を電着槽内の電着液に浸漬させて電気的に塗料を付着させるフルディップ方式の電着塗装が一般的である。かかる電着塗装では、塗膜を略均一にすることができ、車体の溶接部分にも塗装を行うことができる等の利点がある。電着槽から離脱した車体は、水洗工程で水洗いされた後、焼付工程でオーブンにより加熱されて下塗り塗装が終了する。   In an automobile vehicle, a full dip type electrodeposition coating in which a vehicle body is immersed in an electrodeposition liquid in an electrodeposition tank to electrically attach a paint is common. Such electrodeposition coating has the advantage that the coating film can be made substantially uniform, and the welding portion of the vehicle body can also be coated. The vehicle body detached from the electrodeposition tank is washed with water in the washing process and then heated in an oven in the baking process to finish the undercoating.

フルディップ方式の電着塗装においては、フード内面、ルーフ内面、フロア下面等にエアポケットと呼ばれる空気溜まりが生じると、この部分に塗膜を形成することができないという欠点がある。この欠点を解決すべく、電着槽内に車体へ向かって電着液を吐出するノズルを設け、このノズルからの吹出し流で空気溜まりを移動させて、エアポケット部分にも塗膜を形成させる電着塗装方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平5−86497号公報
The full-dip electrodeposition coating has a drawback that when an air pocket called an air pocket is generated on the inner surface of the hood, the inner surface of the roof, the lower surface of the floor, or the like, a coating cannot be formed on this portion. In order to solve this drawback, a nozzle that discharges the electrodeposition liquid toward the vehicle body is provided in the electrodeposition tank, and the air pocket is moved by the blowing flow from this nozzle so that a coating film is also formed in the air pocket portion. An electrodeposition coating method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 5-86497

ところで、フルディップ方式の電着塗装では、車体が電着槽から引き上げられた際に、サイドシル等の袋状部分に電着液溜まりが生じる場合もある。この電着液溜まりが生じてしまうと、水洗工程で袋状部分の電着液を完全に洗い落とすことが困難であることから、車体をオーブン内で加熱した際に水分が沸騰して電着液が外板表面に流出する。これにより、外板表面に「二次タレ」と称される塗膜の縞が形成されるので、下塗り工程の後にこの縞部分を研ぎ落とす工程を設け、この工程で作業員が縞の形成具合に応じて手作業により車体に加工を施している。これにより、車両1台あたりの電着液の消費量が増大するとともに、塗装ラインにおける工数が増大して、製造コストが嵩むという問題点がある。また、削られた塗膜を回収して廃棄処分しなければならないという煩雑さもある。   By the way, in the full-dip electrodeposition coating, when the vehicle body is pulled up from the electrodeposition tank, an electrodeposition liquid pool may be generated in a bag-like portion such as a side sill. If this electrodeposition liquid pool occurs, it is difficult to completely wash off the electrodeposition liquid in the bag-like part in the water washing process, so when the vehicle body is heated in the oven, the water boils and the electrodeposition liquid Flows out to the outer surface. As a result, a stripe of the coating film called “secondary sagging” is formed on the surface of the outer plate. Therefore, after the undercoat process, a step of sharpening the stripe portion is provided. Depending on the situation, the car body is processed manually. Thereby, while the consumption of the electrodeposition liquid per vehicle increases, the man-hour in a coating line increases and there exists a problem that manufacturing cost increases. In addition, there is a complication that the shaved coating must be collected and disposed of.

そこで、離散化による数値計算により電着液溜まりの位置を事前に予測し、電着液溜まりが生じないよう車体パネルに予め穿孔や形状変更を施して対応することが考えられる。しかしながら、車体が比較的長大且つ複雑な形状であることから、車体パネル周辺を多大な小領域に分割する必要があり、空気と電着液の自由表面が存在し表面張力の計算が極めて煩雑であることと相俟って、計算が長時間となってしまう。従って、試作車を電着槽内に流通させて電着液溜まりの位置を実験的に把握して対応せざるを得ず、開発に要するコスト及び日程が嵩むという問題点があった。   Therefore, it is conceivable that the position of the electrodeposition liquid reservoir is predicted in advance by numerical calculation based on discretization, and the body panel is subjected to perforation or shape change in advance so that the electrodeposition liquid pool does not occur. However, since the car body is relatively long and complicated, it is necessary to divide the periphery of the car body panel into a large number of small areas, and there is a free surface of air and electrodeposition liquid, which makes calculation of surface tension extremely complicated. Combined with that, the calculation takes a long time. Therefore, the prototype vehicle must be distributed in the electrodeposition tank and the position of the electrodeposition liquid pool must be experimentally grasped and dealt with, resulting in a problem that the cost and schedule required for development increase.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フルディップ方式の車体の電着塗装において、電着槽から引き上げれた車体における電着液溜まりの位置を事前に予測することのできる車体パネル周辺の流体解析方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to determine in advance the position of the electrodeposition liquid reservoir in the vehicle body pulled up from the electrodeposition tank in the electrodeposition coating of the vehicle body of the full dip method. Another object of the present invention is to provide a fluid analysis method around a vehicle body panel that can be predicted.

前記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車体パネル周辺を複数の小領域に分割した数値計算モデルをコンピュータ上に構築し、電着槽から離脱する車体の周辺の電着液及び空気の流れを数値解析する流体解析方法であって、前記コンピュータが、前記車体パネルから所定範囲内の前記小領域を流体領域とするとともに、所定範囲を超えた前記小領域を固体領域とする初期設定工程と、前記流体領域について電着液及び空気の流れを数値解析する解析工程と、を実行することを特徴とする。
尚、ここでいう「小領域」とは、有限要素法による解析における要素、差分法による解析における格子等をさす。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a numerical calculation model in which the periphery of the vehicle body panel is divided into a plurality of small regions is constructed on a computer, and the electrodeposition liquid around the vehicle body detached from the electrodeposition tank. And a fluid analysis method for numerically analyzing an air flow, wherein the computer sets the small area within a predetermined range from the vehicle body panel as a fluid area, and sets the small area exceeding the predetermined range as a solid area An initial setting step and an analysis step of numerically analyzing the flow of the electrodeposition liquid and the air for the fluid region are performed .
The “small region” here refers to an element in the analysis by the finite element method, a lattice in the analysis by the difference method, and the like.

請求項1に記載の発明によれば、車体パネルから所定範囲内の小領域のみについて、流体領域として電着液及び空気の流れが計算される。そして、所定範囲を超えた小領域は固体として計算されるので、この領域については流体の計算は行われない。
ここで、フルディップ方式における車体パネルの電着塗装後の電着液溜まりは、車体パネルの袋状部分或いは凹状部分に残存した電着液が自重によりパネル表面に沿って下方へ流出するか否かにより、発生するか否かが決定する。すなわち、車体パネルから離隔した領域まで厳密に流体の計算を行わずとも、計算結果の精度が大きく低下することはなく、電着液溜まりの発生を判断するには十分である。
According to the first aspect of the present invention, the flow of the electrodeposition liquid and the air is calculated as the fluid region only for the small region within the predetermined range from the vehicle body panel. And since the small area | region exceeding the predetermined range is calculated as a solid, the calculation of the fluid is not performed about this area | region.
Here, the electrodeposition liquid pool after the electrodeposition coating of the body panel in the full dip method is based on whether or not the electrodeposition liquid remaining in the bag-like part or the concave part of the body panel flows downward along the panel surface by its own weight. Depending on whether or not it occurs, it is determined. That is, even if the fluid calculation is not strictly performed up to the region separated from the vehicle body panel, the accuracy of the calculation result is not greatly reduced, and it is sufficient to determine the occurrence of the electrodeposition liquid pool.

従って、電着液と空気の流れを計算する小領域を低減して、初期状態から収束状態に至るまでの計算時間を飛躍的に短縮することができる。これにより、現実に試作車を電着槽に投入せずとも、数値計算により短時間のうちに電着液溜まりの位置を予測することができる。
また、電着液溜まりが生じるという計算結果が得られた場合、車体パネルに穿孔や形状変更を施したモデルに変更して再度解析を行うことにより、電着液溜まりが発生しない車体形状を予測して、車体の設計に速やかにフィードバックすることができる。これにより、車両の開発に要するコスト及び日程を短縮することができる。
Therefore, the small area for calculating the flow of the electrodeposition liquid and the air can be reduced, and the calculation time from the initial state to the convergence state can be dramatically shortened. Thereby, the position of the electrodeposition liquid reservoir can be predicted in a short time by numerical calculation without actually putting the prototype car into the electrodeposition tank.
In addition, when the calculation result that electrodeposition liquid pool occurs is obtained, change to a model in which the body panel is perforated or shape changed, and perform the analysis again to predict the body shape where no electrodeposition liquid pool will occur. Thus, it is possible to promptly feed back the design of the vehicle body. Thereby, the cost and schedule required for vehicle development can be shortened.

請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の車体パネル周辺の流体解析方法において、前記初期設定工程は、前記全小領域を固体領域とする固体設定工程と、前記固体設定工程の後、前記車体パネルから前記所定範囲内の前記小領域を前記流体領域とする流体設定工程と、を有することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the fluid analysis method around the vehicle body panel according to the first aspect, the initial setting step includes a solid setting step in which the entire small region is a solid region, and a step after the solid setting step. And a fluid setting step in which the small region within the predetermined range from the vehicle body panel is used as the fluid region.

請求項2に記載の発明によれば、請求項1の作用に加え、全小領域を一括して固体として定義し、電着液及び空気の流れの計算に必要な車体パネルから所定範囲内の小領域だけを流体と定義することにより、最小限の手順で初期設定を行うことができるし初期設定が簡単容易である。   According to the second aspect of the invention, in addition to the operation of the first aspect, all the small regions are collectively defined as a solid and within a predetermined range from the vehicle body panel required for the calculation of the flow of the electrodeposition liquid and the air. By defining only a small area as a fluid, the initial setting can be performed with a minimum number of steps, and the initial setting is simple and easy.

請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の車体パネル周辺の流体解析方法において、前記コンピュータが、前記流体設定工程にて前記流体領域を前記車体パネルと隣接する前記小領域のみとすることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the fluid analysis method around the vehicle body panel according to the second aspect, the computer sets the fluid region only to the small region adjacent to the vehicle body panel in the fluid setting step. It is characterized by that.

請求項3に記載の発明によれば、請求項2の作用に加え、電着液及び空気の流れの計算を、車体パネルと隣接する小領域だけに限定することにより、さらなる計算時間の短縮を図ることができる。   According to the invention described in claim 3, in addition to the operation of claim 2, the calculation of the electrodeposition liquid and the air flow is limited to only a small area adjacent to the vehicle body panel, thereby further reducing the calculation time. Can be planned.

請求項4に記載の発明では、請求項2または3に記載の車体パネル周辺の流体解析方法において、前記コンピュータが、前記固体設定工程にて前記車体パネルを固定壁とすることを特徴とする。
尚、ここでいう「固定壁」とは、変形等を考慮せず数値計算を行わない領域をいう。
The invention according to claim 4, in the vehicle body panel surrounding the method of fluid analysis according to claim 2 or 3, wherein the computer, characterized in that the vehicle body panel and the fixed wall in the solid setting step.
Here, the “fixed wall” refers to a region where numerical calculation is not performed without considering deformation and the like.

請求項4に記載の発明によれば、請求項2または3の作用に加え、車体パネル1についての数値計算を省略することができ、さらに計算時間を短縮することができる。   According to the fourth aspect of the invention, in addition to the operation of the second or third aspect, the numerical calculation for the vehicle body panel 1 can be omitted, and the calculation time can be further shortened.

請求項5に記載の発明では、請求項2から4のいずれか一項に記載の車体パネル周辺の流体解析方法において、前記初期設定工程は、前記流体設定工程にて流体領域とされた前記小領域を電着液に設定する初期領域設定工程と、前記初期領域設定工程の後、前記流体領域における外部との境界を空気に設定する初期境界設定工程と、を有することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the fluid analysis method around a vehicle body panel according to any one of the second to fourth aspects, the initial setting step is the small region that is defined as a fluid region in the fluid setting step. An initial region setting step for setting the region to the electrodeposition liquid, and an initial boundary setting step for setting the boundary with the outside in the fluid region after the initial region setting step to air.

請求項5に記載の発明によれば、請求項2から4のいずれか一項の作用に加え、初期条件として車体パネルの周辺に電着液が存在した状態から、流体領域における外部との境界を空気として、この境界部から空気を流入させるとともに電着液を流出させることにより、車体が電着槽から離脱する状態を的確に模擬することができ、良好な解析結果を得ることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the operation of any one of the second to fourth aspects, the boundary between the fluid region and the outside from the state in which the electrodeposition liquid is present around the vehicle body panel as an initial condition. By letting air flow in from this boundary and letting the electrodeposition liquid flow out, it is possible to accurately simulate the state in which the vehicle body is detached from the electrodeposition tank, and a good analysis result can be obtained.

請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の車体パネル周辺の流体解析方法において、前記解析工程は、前記流体領域について所定時間だけ時間的に進行させて各小領域の複数のパラメータを連続的に更新していく更新工程と、前記更新工程で各パラメータが更新される都度に、所定のパラメータについての更新前後の差に基づく終了判定値を各小領域ごとに算出し、各終了判定値のうち最も大きい値が予め設定された許容範囲量以内であるか否かを判定する判定工程と、を有し、前記コンピュータが、前記判定工程にて前記許容範囲量以内であると判定ると解析を終了とすることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fluid analysis method around the vehicle body panel according to the fifth aspect, the analysis step is performed for a predetermined time with respect to the fluid region, and a plurality of parameters for each small region are set. An update process that is continuously updated, and each time each parameter is updated in the update process, an end determination value based on the difference between before and after the update for a predetermined parameter is calculated for each small region, and each end determination A determination step of determining whether the largest value among the values is within a preset allowable range amount, and wherein the computer determines that the maximum value is within the allowable range amount in the determination step Then, the analysis is terminated.

請求項6に記載の発明によれば、請求項5の作用に加え、初期状態から各小領域について各パラメータが連続的に更新されていき、時間的に進行して定常状態に近づくと各小領域における更新時の各パラメータの変化が小さくなる。
ここで、各パラメータが更新された際に、各小領域における所定のパラメータの更新前後の差のうち最も大きい値が、予め設定された許容範囲量以内であるときは解析が終了するので、定常状態に収束した場合に的確に計算を終了することができる。
請求項7に記載の発明は、車体パネル周辺を複数の小領域に分割した数値計算モデルをコンピュータ上に構築し、電着槽から離脱する車体の周辺の電着液及び空気の流れを数値解析する流体解析プログラムであって、前記コンピュータに、前記車体パネルから所定範囲内の前記小領域を流体領域とするとともに、所定範囲を超えた前記小領域を固体領域とする初期設定工程と、前記流体領域について電着液及び空気の流れを数値解析する解析工程と、を実行させるための車体パネル周辺の流体解析プログラムである。
According to the sixth aspect of the present invention, in addition to the action of the fifth aspect, each parameter is continuously updated from the initial state for each small region. The change of each parameter at the time of updating in the area becomes small.
Here, when each parameter is updated, the analysis ends when the largest value among the differences before and after the update of the predetermined parameter in each small region is within the preset allowable range amount. When the state converges, the calculation can be finished accurately.
According to the seventh aspect of the present invention, a numerical calculation model in which the periphery of the vehicle body panel is divided into a plurality of small regions is constructed on a computer, and the flow of the electrodeposition liquid and the air around the vehicle body detached from the electrodeposition tank is numerically analyzed. An initial setting step for causing the computer to set the small region within a predetermined range from the vehicle body panel as a fluid region, and to set the small region exceeding the predetermined range as a solid region; An analysis process for numerically analyzing the flow of electrodeposition liquid and air for a region, and a fluid analysis program around a vehicle body panel for executing the analysis process.

このように、本発明の車体パネル周辺の流体解析方法又はプログラムによれば、車体パネルから所定範囲内の小領域のみについて流体の計算がなされるようにしたので、初期状態から収束状態に至るまでの計算時間を飛躍的に短縮することができ、数値計算により短時間のうちに電着液溜まりの位置を予測することができる。 As described above, according to the fluid analysis method or program around the vehicle body panel according to the present invention, the fluid is calculated only for the small region within the predetermined range from the vehicle body panel. Thus, the position of the electrodeposition liquid reservoir can be predicted in a short time by numerical calculation.

図1から図10は本発明の一実施形態を示すもので、図1は車体の塗装ラインの概略説明図、図2は車体パネル周辺の流体解析方法のフローチャート、図3は複数の要素に分割した車体パネル周辺の数値計算モデルを示す説明図、図4は全要素を固体領域に設定した状態の数値計算モデルを示す説明図、図5は車体パネルに隣接する要素を電着液に設定した状態の数値計算モデルを示す説明図、図6は流体領域における外部との境界を空気とした状態の数値計算モデルを示す説明図、図7は初期状態から時間的に進行させた状態の数値計算モデルを示す説明図、図8は車体パネルに隣接する要素が空気で満たされた状態の数値計算モデルを示す説明図、図9は電着液が残留した状態の数値計算モデルを示す説明図、図10は流体解析装置の概略構成ブロック図である。   1 to 10 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a vehicle body painting line, FIG. 2 is a flowchart of a fluid analysis method around a vehicle body panel, and FIG. 3 is divided into a plurality of elements. 4 is an explanatory diagram showing a numerical calculation model around the vehicle body panel, FIG. 4 is an explanatory diagram showing a numerical calculation model in a state where all elements are set in a solid region, and FIG. 5 is an electrodeposition liquid in which elements adjacent to the vehicle body panel are set. FIG. 6 is an explanatory view showing a numerical calculation model of the state, FIG. 6 is an explanatory view showing a numerical calculation model of the state in which the boundary with the outside in the fluid region is air, and FIG. FIG. 8 is an explanatory view showing a model, FIG. 8 is an explanatory view showing a numerical calculation model in a state where an element adjacent to the vehicle body panel is filled with air, and FIG. 9 is an explanatory view showing a numerical calculation model in a state in which the electrodeposition liquid remains. FIG. 10 shows an outline of the fluid analysis apparatus. It is a block diagram.

この車体パネル周辺の流体解析方法は、自動車ボディの電着塗装時における電着液及び空気の流れを数値解析するものである。まず、自動車ボディの塗装ラインについて簡単に説明する。
溶接等により複数の車体パネル1を互いに接合して自動車のボディ2は構成され、図1に示すように、搬送装置3のハンガに搭載された状態で塗装ラインにて略水平方向へ搬送される。塗装ラインでは、電着塗装の前処理として、車体パネル1に脱脂、水洗、表面調整、皮膜化成、水洗の各工程からなる表面処理が施される。この後、図1に示すように、車体としてのボディ2は電着槽4に向かって降下し、電着液5に浸漬された状態で略水平に移動する。この状態で、ボディ2と電着槽4内の電極(図示せず)に電圧を加えることにより、車体パネル1に塗料が析出するようになっている。そして、搬送装置3によりボディ2は電着槽4から引き上げられ、水洗工程にて車体パネル1に電着せずに付着している電着液5が除去される。この後、焼付工程にてボディ2がオーブン内で加熱され、ボディ2の下塗り塗装が終了する。
This fluid analysis method around the body panel numerically analyzes the flow of electrodeposition liquid and air during the electrodeposition coating of an automobile body. First, the car body painting line will be briefly described.
A plurality of vehicle body panels 1 are joined to each other by welding or the like to form a body 2 of an automobile, and as shown in FIG. 1, it is conveyed in a substantially horizontal direction on a painting line while being mounted on a hanger of a conveying device 3. . In the coating line, as a pretreatment for electrodeposition coating, the body panel 1 is subjected to a surface treatment including degreasing, water washing, surface adjustment, film formation, and water washing. Thereafter, as shown in FIG. 1, the body 2 as the vehicle body descends toward the electrodeposition tank 4 and moves substantially horizontally while being immersed in the electrodeposition liquid 5. In this state, paint is deposited on the vehicle body panel 1 by applying voltage to the body 2 and electrodes (not shown) in the electrodeposition tank 4. And the body 2 is pulled up from the electrodeposition tank 4 by the conveying apparatus 3, and the electrodeposition liquid 5 adhering to the vehicle body panel 1 without electrodeposition is removed in the washing process. Thereafter, the body 2 is heated in the oven in the baking process, and the undercoating of the body 2 is completed.

本実施形態の車体パネル周辺の流体解析方法は、電着槽4から離脱するボディ2の周辺の電着液5及び空気6の流れを数値解析するものであり、サイドシルのような袋状の車体パネル1における電着液溜まりの生成状態を模擬的に把握することができる。以下、図2のフローチャートを参照して本実施形態の流体解析方法について詳述する。   The fluid analysis method around the body panel according to the present embodiment is a numerical analysis of the flow of the electrodeposition liquid 5 and air 6 around the body 2 detaching from the electrodeposition tank 4, and is a bag-like body like a side sill. The generation state of the electrodeposition liquid pool in the panel 1 can be grasped in a simulated manner. Hereinafter, the fluid analysis method of this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

本実施形態においては、有限要素法を用いて解析を行う。まず、車体パネル1及び周辺を複数の要素7に分割して数値計算のためのモデルを構築する(ステップS1)。本実施形態においては、図3に示すように、断面が略長方形の袋状に形成されたサイドシル内部の流体の解析を行う。サイドシルの車体パネル1には、上部及び下部に開口1aが形成されている。そして、車体パネル1及びその周辺を、サイドシルの断面形状に合わせて、鉛直方向及び水平方向に略直交する線で区切られたメッシュ状の複数の要素7に分割する。尚、図3〜図9には、説明のために側面の断面に相当する2次元の数値計算モデルを図示しているが、数値計算モデルは2次元であっても3次元であってもよい。   In the present embodiment, analysis is performed using a finite element method. First, the body panel 1 and its periphery are divided into a plurality of elements 7 to construct a model for numerical calculation (step S1). In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the fluid inside the side sill formed in a bag shape having a substantially rectangular cross section is analyzed. The side sill body panel 1 has openings 1a at the top and bottom. Then, the vehicle body panel 1 and the periphery thereof are divided into a plurality of mesh-like elements 7 divided by lines substantially perpendicular to the vertical direction and the horizontal direction in accordance with the cross-sectional shape of the side sill. 3 to 9 illustrate a two-dimensional numerical calculation model corresponding to a cross section of the side surface for the sake of explanation, the numerical calculation model may be two-dimensional or three-dimensional. .

次いで、図4に示すように、全要素7を固体領域に設定する(ステップS2)。このステップS2の工程が固定設定工程をなす。本実施形態においては、車体パネル1の材質である鉄に設定する。この後、図5に示すように、車体パネル1に隣接する要素7を流体領域に設定し、車体パネル1と離隔した要素7は固体領域のままとする(ステップS3)。本実施形態においては、初期状態として流体領域を電着液5に設定する(ステップS4)。すなわち、ステップS3の工程が流体設定工程をなし、ステップS4の工程が初期領域設定工程をなす。この状態は、ボディ2が電着槽4に浸漬され車体パネル1の周辺が電着液5で満たされた状態を模擬している。   Next, as shown in FIG. 4, all the elements 7 are set in the solid region (step S2). This step S2 is a fixed setting step. In this embodiment, it is set to iron which is a material of the vehicle body panel 1. Thereafter, as shown in FIG. 5, the element 7 adjacent to the vehicle body panel 1 is set as a fluid region, and the element 7 separated from the vehicle body panel 1 remains in the solid region (step S3). In the present embodiment, the fluid region is set to the electrodeposition liquid 5 as an initial state (step S4). That is, the step S3 constitutes a fluid setting step, and the step S4 constitutes an initial region setting step. This state simulates a state in which the body 2 is immersed in the electrodeposition tank 4 and the periphery of the vehicle body panel 1 is filled with the electrodeposition liquid 5.

次いで、数値計算モデルにおける重力方向を指定し(ステップS5)、図6に示すように、流体領域における外部との境界を空気6に設定する(ステップS6)。本実施形態においては、サイドシルの上部及び下部に形成された開口1aが境界の要素7であり、これらの要素7を空気6の粘性係数に変更する。このステップS6の工程が初期境界設定工程をなす。この状態は、ボディ2が電着槽4から離脱した直後に、サイドシル外部に空気が充満し、サイドシル内部に電着液5が残存している状態を模擬している。ステップS1〜S6で数値計算モデルの初期状態が設定され、ステップS1〜S6が初期設定工程をなしている。   Next, the gravity direction in the numerical calculation model is designated (step S5), and the boundary with the outside in the fluid region is set to air 6 as shown in FIG. 6 (step S6). In this embodiment, the opening 1a formed in the upper part and the lower part of the side sill is the boundary element 7, and these elements 7 are changed to the viscosity coefficient of the air 6. The step S6 is an initial boundary setting step. This state simulates a state in which the outside of the side sill is filled with air and the electrodeposition liquid 5 remains inside the side sill immediately after the body 2 is detached from the electrodeposition tank 4. In steps S1 to S6, the initial state of the numerical calculation model is set, and steps S1 to S6 constitute an initial setting step.

以上のように初期設定が終了した後、各要素7について所定時間だけ時間的に進行させて各要素7の各パラメータを更新する(ステップS7)。このステップS7が更新工程をなす。そして、所定の終了条件を満たすか否かを判定し(ステップS8)、終了条件を満たさない場合はステップS5へ進み、終了条件を満たす場合は解析を終了する。このステップS8が判定工程をなす。すなわち、終了条件を満たさない限りは、各要素7の各パラメータを連続的に更新していくこととなり、ステップS7及びS8で、流体領域について電着液5及び空気6の流れを数値解析する解析工程をなしている。   After the initial setting is completed as described above, the parameters of each element 7 are updated by causing each element 7 to advance by a predetermined time (step S7). This step S7 is an update process. Then, it is determined whether or not a predetermined end condition is satisfied (step S8). If the end condition is not satisfied, the process proceeds to step S5. If the end condition is satisfied, the analysis is ended. This step S8 is a determination step. That is, as long as the termination condition is not satisfied, each parameter of each element 7 is continuously updated, and in steps S7 and S8, analysis is performed to numerically analyze the flow of the electrodeposition liquid 5 and air 6 in the fluid region. It has a process.

図7に示すように、初期設定から時間的に更新していくと、上部の開口1aからサイドシル内部に空気6が流入し、電着液5が下部の開口1aからサイドシル外部へ流出する。このように、初期状態から各要素7について各パラメータが連続的に更新されていき、時間的に進行して定常状態に近づくと各要素7における更新時の各パラメータの変化が小さくなる。そして、図8に示すように最終的に流体領域に空気6が充満すれば、電着液溜まりが発生しない状態であるし、図9に示すように流体領域に電着液5が残留すれば電着液溜まりが発生した状態である。   As shown in FIG. 7, when time is updated from the initial setting, the air 6 flows into the side sill from the upper opening 1a, and the electrodeposition liquid 5 flows out from the lower opening 1a to the outside of the side sill. Thus, each parameter is continuously updated for each element 7 from the initial state, and as the time progresses and approaches the steady state, the change of each parameter at the time of updating in each element 7 becomes smaller. As shown in FIG. 8, if the fluid region is finally filled with air 6, the electrodeposition liquid pool is not generated, and if the electrodeposition solution 5 remains in the fluid region as shown in FIG. This is a state where an electrodeposition liquid pool is generated.

本実施形態においては、ステップS8にて、各パラメータが更新される都度に、所定のパラメータについての更新前後の差に基づく終了判定値を各要素7ごとに算出し、各終了判定値のうち最も大きい値が予め設定された許容範囲量以内であるかを判定する。そして、終了判定値が許容範囲量以内であると判定されると解析を終了する。本実施形態においては、この終了判定値は、所定のパラメータの更新前後の差の絶対値である。尚、終了判定値は、更新前後の差の絶対値を更新前或いは更新後の値で除した値であってもよい。また、本実施形態においては、終了判定に用いるパラメータは速度、圧力及び物質体積分率であるが、他のパラメータにより終了判定を行ってもよい。   In the present embodiment, every time each parameter is updated in step S8, an end determination value based on the difference between before and after the update for a predetermined parameter is calculated for each element 7, and the most out of the end determination values. It is determined whether the large value is within a preset allowable range amount. Then, when it is determined that the end determination value is within the allowable range amount, the analysis is ended. In the present embodiment, the end determination value is an absolute value of a difference before and after updating a predetermined parameter. Note that the end determination value may be a value obtained by dividing the absolute value of the difference before and after the update by the value before or after the update. In the present embodiment, the parameters used for the end determination are speed, pressure, and material volume fraction, but the end determination may be performed using other parameters.

このように、本実施形態の車体パネル1周辺の流体解析方法では、車体パネル1から所定範囲内の要素7について、流体領域として電着液5及び空気6の流れが計算される。そして、所定範囲を超えた要素7は固体として計算されるので、この領域については流体の計算は行われない。
ここで、フルディップ方式における車体パネル1の電着塗装後の電着液溜まりは、車体パネル1の袋状部分に残存した電着液が自重によりパネル表面に沿って下方へ流出するか否かにより、発生するか否かが決定する。すなわち、車体パネル1から離隔した領域まで厳密に流体の計算を行わずとも、計算結果の精度が大きく低下することはなく、電着液溜まりの発生を判断するには十分である。
Thus, in the fluid analysis method around the vehicle body panel 1 of the present embodiment, the flow of the electrodeposition liquid 5 and the air 6 is calculated as the fluid region for the element 7 within the predetermined range from the vehicle body panel 1. Since the element 7 exceeding the predetermined range is calculated as a solid, the fluid is not calculated for this region.
Here, the electrodeposition liquid pool after electrodeposition coating of the vehicle body panel 1 in the full dip method is whether or not the electrodeposition liquid remaining in the bag-like portion of the vehicle body panel 1 flows downward along the panel surface by its own weight. Determines whether or not it occurs. That is, even if the fluid calculation is not strictly performed up to the region separated from the vehicle body panel 1, the accuracy of the calculation result is not greatly reduced, and it is sufficient to determine the occurrence of the electrodeposition liquid pool.

従って、電着液5と空気6の流れを計算する要素7を低減して、初期状態から収束状態に至るまでの計算時間を飛躍的に短縮することができる。これにより、現実に試作車を電着槽4に投入せずとも、数値計算により短時間のうちに電着液溜まりの位置を予測することができる。特に、本実施形態においては、電着液5及び空気6の流れの計算を、車体パネル1と隣接する要素7だけに限定することにより、計算時間の短縮を効果的に図ることができる。
また、電着液溜まりが生じるという計算結果が得られた場合、車体パネル1に穿孔や形状変更を施したモデルに変更して再度解析を行うことにより、電着液溜まりが発生しない車体形状を予測して、ボディ2の設計に速やかにフィードバックすることができる。これにより、車両の開発に要するコスト及び日程を短縮することができる。
Therefore, the element 7 for calculating the flow of the electrodeposition liquid 5 and the air 6 can be reduced, and the calculation time from the initial state to the convergence state can be dramatically shortened. Thereby, the position of the electrodeposition liquid reservoir can be predicted in a short time by numerical calculation without actually putting the prototype car into the electrodeposition tank 4. In particular, in the present embodiment, the calculation time can be effectively shortened by limiting the calculation of the flow of the electrodeposition liquid 5 and the air 6 to only the element 7 adjacent to the vehicle body panel 1.
In addition, when the calculation result that the electrodeposition liquid pool is generated is obtained, by changing the model to the model in which the body panel 1 is perforated or changed in shape and performing the analysis again, the vehicle body shape in which the electrodeposition liquid pool does not occur is obtained. Predicting and prompt feedback to the design of the body 2 is possible. Thereby, the cost and schedule required for vehicle development can be shortened.

また、本実施形態の車体パネル1周辺の流体解析方法によれば、全要素7を一括して固体として定義し、電着液5及び空気6の流れの計算に必要な車体パネル1から所定範囲内の要素7だけを流体と定義することにより、最小限の手順で初期設定を行うことができるし初期設定が簡単容易である。   Further, according to the fluid analysis method around the vehicle body panel 1 of the present embodiment, all the elements 7 are collectively defined as a solid, and a predetermined range from the vehicle body panel 1 necessary for calculating the flow of the electrodeposition liquid 5 and the air 6 is obtained. By defining only the element 7 as a fluid, the initial setting can be performed with a minimum procedure, and the initial setting is easy and easy.

また、本実施形態の車体パネル1周辺の流体解析方法によれば、初期条件として車体パネル1の周辺に電着液5が存在した状態から、流体領域における外部との境界を空気6として、この境界部から空気6を流入させるとともに電着液5を流出させることにより、ボディ2が電着槽4から離脱する状態を的確に模擬することができ、良好な解析結果を得ることができる。   Further, according to the fluid analysis method around the vehicle body panel 1 of the present embodiment, from the state where the electrodeposition liquid 5 is present around the vehicle body panel 1 as an initial condition, the boundary with the outside in the fluid region is defined as air 6. By causing the air 6 to flow in from the boundary and the electrodeposition liquid 5 to flow out, the state in which the body 2 is detached from the electrodeposition tank 4 can be accurately simulated, and a good analysis result can be obtained.

また、本実施形態の車体パネル1周辺の流体解析方法によれば、各パラメータが更新された際に、各要素7における所定のパラメータの更新前後の差のうち最も大きい値が、予め設定された許容範囲量以内であるときは解析が終了するので、定常状態に収束した場合に的確に計算を終了することができる。   Further, according to the fluid analysis method around the body panel 1 of the present embodiment, when each parameter is updated, the largest value among the differences before and after the update of the predetermined parameter in each element 7 is set in advance. Since the analysis ends when the amount is within the allowable range, the calculation can be accurately ended when the steady state is reached.

図10には、この流体解析方法を実行する流体解析装置100を構成可能なハードウェア構成の一例を示す。同図に示すように、本実施形態の流体解析装置100は、CPU101と、ROM102と、RAM103と、キーボード109のキーボードコントローラ105と、表示部としてのディスプレイ110のディスプレイコントローラ106と、ハードディスク111及びフレキシブルディスク112のディスクコントローラ107と、ネットワーク120との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ108とが、システムバス104を介して互いに通信可能に接続されて構成されている。   FIG. 10 shows an example of a hardware configuration capable of configuring the fluid analysis apparatus 100 that executes this fluid analysis method. As shown in the figure, the fluid analysis apparatus 100 of this embodiment includes a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, a keyboard controller 105 of a keyboard 109, a display controller 106 of a display 110 as a display unit, a hard disk 111, and a flexible device. A disk controller 107 of the disk 112 and a network interface controller 108 for connection to the network 120 are configured to be communicable with each other via the system bus 104.

CPU101は、ROM102或いはハードディスク111に記憶されたソフトウェア、或いはフレキシブルディスク112より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス104に接続された各構成部を総括的に制御する。すなわち、CPU101は、所定の処理シーケンスに従って処理プログラムを、ROM102、或いはハードディスク111、或いはフレキシブルディスク112から読み出して実行することで、本実施形態の流体解析方法の動作を実現するための制御を行う。   The CPU 101 comprehensively controls each component connected to the system bus 104 by executing software stored in the ROM 102 or the hard disk 111 or software supplied from the flexible disk 112. That is, the CPU 101 performs control for realizing the operation of the fluid analysis method according to the present embodiment by reading and executing the processing program from the ROM 102, the hard disk 111, or the flexible disk 112 in accordance with a predetermined processing sequence.

RAM103は、CPU101の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。キーボードコントローラ105は、キーボード109や図示しないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。ディスプレイコントローラ106は、ディスプレイ110の表示を制御する。ディスクコントローラ107は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム及び本実施形態における所定の処理プログラム等を記憶するハードディスク111及びフレキシブルディスク112とのアクセスを制御する。ネットワークインターフェースコントローラ108は、ネットワーク120上の装置或いはシステムと双方向にデータを送受信するようになっている。   The RAM 103 functions as a main memory or work area for the CPU 101. A keyboard controller 105 controls an instruction input from a keyboard 109 or a pointing device (not shown). The display controller 106 controls display on the display 110. The disk controller 107 controls access to the hard disk 111 and the flexible disk 112 that store a boot program, various applications, edit files, user files, a network management program, a predetermined processing program in the present embodiment, and the like. The network interface controller 108 transmits and receives data to and from a device or system on the network 120 in both directions.

尚、前記実施形態においては、有限要素法により解析したものを示したが、差分法等のような他の離散化解析法を用いてもよい。差分法においては、車体パネル1周辺の領域を格子状に分割して、小領域としての格子の各パラメータを更新することとなる。
また、前記実施形態においては、車体パネル1周辺をメッシュ状の小領域に分割したものを示したが、小領域の形状は車体パネル1の形状や計算手法に応じて適宜に変更可能である。また、前記実施形態のような車体パネル1の袋状部分のみならず、凹状部分についても前記実施形態と同様に数値計算を行うことができることは勿論である。
In addition, although what was analyzed by the finite element method was shown in the said embodiment, you may use other discretization analysis methods, such as a difference method. In the difference method, the area around the vehicle body panel 1 is divided into a lattice shape, and each parameter of the lattice as a small region is updated.
Moreover, in the said embodiment, what showed the body panel 1 periphery divided | segmented into the mesh-like small area | region was shown, However, The shape of a small area | region can be changed suitably according to the shape and calculation method of the vehicle body panel 1. FIG. Of course, not only the bag-like portion of the vehicle body panel 1 as in the above-described embodiment, but also the concave portion can be subjected to numerical calculation in the same manner as in the above-described embodiment.

また、前記実施形態においては、車体パネル1を固体の要素7として車体パネル1の挙動についても解析するものを示したが、車体パネル1を固定壁として計算してもよい。この場合、車体パネル1についての数値計算を省略することができ、さらに計算時間を短縮することができる。また、車体パネル1から離隔した要素7についても固定壁として計算してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although what analyzed the behavior of the vehicle body panel 1 by making the vehicle body panel 1 into the solid element 7 was shown, you may calculate the vehicle body panel 1 as a fixed wall. In this case, the numerical calculation for the vehicle body panel 1 can be omitted, and the calculation time can be further shortened. Further, the element 7 separated from the vehicle body panel 1 may be calculated as a fixed wall.

また、前記実施形態においては、車体パネル1に隣接する要素7のみを流体領域とするものを示したが、例えば、図11に示すように前記実施形態の数値計算モデルで車体パネル1側から2つ目の要素7までを流体領域として計算するようにしてもよい。すなわち、車体パネル1から所定距離内に要素7を流体領域とし、所定距離を超えた要素7を固体領域とすれば、計算時間を短縮することができる。   Moreover, in the said embodiment, although what made only the element 7 adjacent to the vehicle body panel 1 a fluid area | region was shown, for example, as shown in FIG. 11, it is 2 from the vehicle body panel 1 side in the numerical calculation model of the said embodiment. You may make it calculate to the 1st element 7 as a fluid area | region. In other words, if the element 7 is a fluid region within a predetermined distance from the vehicle body panel 1 and the element 7 exceeding the predetermined distance is a solid region, the calculation time can be shortened.

また、前記実施形態においては、算出された終了判定値が許容範囲量以内である場合に解析を終了するようにしたものを示したが、定常状態とならずとも空気6が車体パネル1の表面と全て接触した場合にはサイドシル内部に電着液5が残存していないと判断して解析を終了するようにしてもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。   Further, in the above embodiment, the analysis is terminated when the calculated end determination value is within the allowable range amount. However, the air 6 does not reach the steady state, but the air 6 does not reach the surface of the vehicle body panel 1. If the electrodeposition liquid 5 is completely contacted, it may be determined that the electrodeposition liquid 5 does not remain in the side sill, and the analysis may be terminated. In addition, specific details such as the detailed structure may be changed as appropriate. Of course.

本発明の一実施形態を示す車体の塗装ラインの概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the coating line of the vehicle body which shows one Embodiment of this invention. 車体パネル周辺の流体解析方法のフローチャートである。It is a flowchart of the fluid analysis method around a vehicle body panel. 複数の要素に分割した車体パネル周辺の数値計算モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the numerical calculation model around the vehicle body panel divided | segmented into the some element. 全要素を固体領域に設定した状態の数値計算モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the numerical calculation model of the state which set all the elements to the solid area | region. 車体パネルに隣接する要素を電着液に設定した状態の数値計算モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the numerical calculation model of the state which set the element adjacent to a vehicle body panel to electrodeposition liquid. 流体領域における外部との境界を空気とした状態の数値計算モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the numerical calculation model of the state which made the boundary with the exterior in the fluid area | region the air. 初期状態から時間的に進行させた状態の数値計算モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the numerical calculation model of the state advanced from the initial state in time. 車体パネルに隣接する要素が空気で満たされた状態の数値計算モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the numerical calculation model of the state with which the element adjacent to a vehicle body panel was satisfy | filled with air. 電着液が残留した状態の数値計算モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the numerical calculation model of the state in which the electrodeposition liquid remained. 流体解析装置の概略構成ブロック図である。It is a schematic block diagram of a fluid analyzer. 変形例を示す車体パネルから所定範囲内の要素を流体領域に設定した状態の数値計算モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the numerical calculation model of the state which set the element in the predetermined range to the fluid area | region from the vehicle body panel which shows a modification.

符号の説明Explanation of symbols

1 車体パネル
2 ボディ
4 電着槽
5 電着液
6 空気
7 要素
1 Body panel 2 Body 4 Electrodeposition tank 5 Electrodeposition liquid 6 Air 7 Element

Claims (7)

車体パネル周辺を複数の小領域に分割した数値計算モデルをコンピュータ上に構築し、電着槽から離脱する車体の周辺の電着液及び空気の流れを数値解析する流体解析方法であって、
前記コンピュータが、
前記車体パネルから所定範囲内の前記小領域を流体領域とするとともに、所定範囲を超えた前記小領域を固体領域とする初期設定工程と、
前記流体領域について電着液及び空気の流れを数値解析する解析工程と、を実行することを特徴とする車体パネル周辺の流体解析方法。
A fluid analysis method for constructing a numerical calculation model in which the periphery of a vehicle body panel is divided into a plurality of small regions on a computer and numerically analyzing the flow of electrodeposition liquid and air around the vehicle body leaving the electrodeposition tank
The computer is
An initial setting step in which the small region within a predetermined range from the vehicle body panel is a fluid region, and the small region exceeding the predetermined range is a solid region;
Fluid analysis method of a peripheral vehicle body panel, characterized in that to perform an analysis step of numerically analyzing the flow of the electrodeposition solution and air for the fluid region.
前記初期設定工程は、
前記全小領域を固体領域とする固体設定工程と、
前記固体設定工程の後、前記車体パネルから前記所定範囲内の前記小領域を前記流体領域とする流体設定工程と、を有することを特徴とする請求項1に記載の車体パネル周辺の流体解析方法。
The initial setting step includes
A solid setting step in which all the small regions are solid regions;
2. The fluid analysis method around the vehicle body panel according to claim 1, further comprising a fluid setting step in which the small region within the predetermined range from the vehicle body panel is the fluid region after the solid setting step. .
前記コンピュータが、前記流体設定工程にて前記流体領域を前記車体パネルと隣接する前記小領域のみとすることを特徴とする請求項2に記載の車体パネル周辺の流体解析方法。 3. The fluid analysis method around a vehicle body panel according to claim 2, wherein the computer sets the fluid region only to the small region adjacent to the vehicle body panel in the fluid setting step. 前記コンピュータが、前記固体設定工程にて前記車体パネルを固定壁とすることを特徴とする請求項2または3に記載の車体パネル周辺の流体解析方法。 The computer, the vehicle body panel surrounding the method of fluid analysis according to claim 2 or 3, characterized in that the vehicle body panel and the fixed wall in the solid setting step. 前記初期設定工程は、
前記流体設定工程にて流体領域とされた前記小領域を電着液に設定する初期領域設定工程と、
前記初期領域設定工程の後、前記流体領域における外部との境界を空気に設定する初期境界設定工程と、を有することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の車体パネル周辺の流体解析方法。
The initial setting step includes
An initial region setting step of setting the small region as the fluid region in the fluid setting step to an electrodeposition liquid;
The vehicle body panel periphery as described in any one of Claim 2 to 4 which has an initial boundary setting process which sets the boundary with the exterior in the said fluid area | region to air after the said initial area setting process Fluid analysis method.
前記解析工程は、
前記流体領域について所定時間だけ時間的に進行させて各小領域の複数のパラメータを
連続的に更新していく更新工程と、
前記更新工程で各パラメータが更新される都度に、所定のパラメータについての更新前後の差に基づく終了判定値を各小領域ごとに算出し、各終了判定値のうち最も大きい値が予め設定された許容範囲量以内であるか否かを判定する判定工程と、を有し、
前記コンピュータが、前記判定工程にて前記許容範囲量以内であると判定ると解析を終了とすることを特徴とする請求項5に記載の車体パネル周辺の流体解析方法。
The analysis step includes
An update step of continuously updating a plurality of parameters of each small region by proceeding with time for a predetermined time with respect to the fluid region;
Each time each parameter is updated in the updating step, an end determination value based on the difference between before and after the update for a predetermined parameter is calculated for each small area, and the largest value among the end determination values is set in advance. A determination step of determining whether or not the amount is within an allowable range amount,
The computer, the vehicle body panel surrounding the method of fluid analysis according to claim 5, characterized in that the ends and analysis you determined is within the allowable range amount in the determining step.
車体パネル周辺を複数の小領域に分割した数値計算モデルをコンピュータ上に構築し、電着槽から離脱する車体の周辺の電着液及び空気の流れを数値解析する流体解析プログラムであって、A fluid analysis program for constructing a numerical calculation model in which a periphery of a vehicle body panel is divided into a plurality of small regions on a computer, and numerically analyzing the flow of electrodeposition liquid and air around the vehicle body detached from the electrodeposition tank,
前記コンピュータに、In the computer,
前記車体パネルから所定範囲内の前記小領域を流体領域とするとともに、所定範囲を超えた前記小領域を固体領域とする初期設定工程と、An initial setting step in which the small region within a predetermined range from the vehicle body panel is a fluid region, and the small region exceeding the predetermined range is a solid region;
前記流体領域について電着液及び空気の流れを数値解析する解析工程と、を実行させるための車体パネル周辺の流体解析プログラム。A fluid analysis program around the vehicle body panel for performing an analysis step of numerically analyzing the flow of the electrodeposition liquid and air for the fluid region.
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