JP5151601B2 - Stress analysis apparatus and method - Google Patents

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本発明は、応力解析装置及び方法、より詳しくは有限要素法を用いる応力解析装置及び方法に関し、データ処理の技術分野に属する。   The present invention relates to a stress analysis apparatus and method, and more particularly to a stress analysis apparatus and method using a finite element method, and belongs to the technical field of data processing.

一般に、例えば自動車産業において新車を開発するに際しては、開発車両の車体について、走行時の環境の下で車体に入力される様々な外力に起因して発生する応力を解析し、その解析結果に基いて開発車両の設計の変更や改善が行われる。その場合に、応力解析の手法の1つとして、有限要素法(FEM:Finite Element Method)が周知であり汎用される。この有限要素法を用いる応力解析は、解析対象領域を節点を結んで画成される有限個の要素に分割し、分割した各要素について荷重条件や材料特性等を設定して応力をそれぞれ算出するものである。   In general, for example, when developing a new vehicle in the automobile industry, the stress generated due to various external forces input to the vehicle body under the driving environment is analyzed for the vehicle body of the developed vehicle, and based on the analysis results. The development vehicle design changes and improvements are made. In that case, a finite element method (FEM) is well known and widely used as one of stress analysis methods. In stress analysis using this finite element method, the analysis target area is divided into a finite number of elements defined by connecting the nodes, and the stress is calculated by setting the load conditions, material characteristics, etc. for each divided element. Is.

例えば、特許文献1には、有限要素法を用いる応力解析の精度向上を図る技術として、まず全体モデル及び全体モデルから切り出した局所モデルを粗く分割して1回目の応力解析を行い、次に局所モデルを細かく分割して2回目の応力解析を行うに当たり、1回目の全体の解析結果から得られた切り出し線上の節点の変位量を入力して2回目の局所モデルの応力解析を行うことが記載されている。   For example, in Patent Document 1, as a technique for improving the accuracy of stress analysis using a finite element method, first, the entire model and the local model cut out from the entire model are roughly divided and the first stress analysis is performed. Describes that when the model is divided into two parts and the second stress analysis is performed, the displacement of the node on the cut line obtained from the first analysis result is input and the second local model stress analysis is performed. Has been.

特開平7−55656(段落0009)JP-A-7-55656 (paragraph 0009)

ところで、開発担当者は、例えば解析対象領域の中から応力集中が起こって破断等の可能性のある箇所を見出すために、解析対象領域を複数の区域(解析対象領域が存在する空間を規則的に複数に区画したものや、解析対象領域を構成する複数の部品がそれぞれ占有する領域等)に区分し、各区域内で発生する最大の応力はどれだけか、さらにはその最大応力が発生する部位はどこか、について考察することがある。この場合、1つの区域に含まれる要素の数が比較的少ないときは、解析結果(各要素毎に算出された応力が示された応力分布)が画面に表示されて出力されるにせよ、あるいは紙に印刷されて出力されるにせよ、まだ問題は小さくて済む。   By the way, for example, in order to find a place where there is a possibility of fracture or the like due to stress concentration in the analysis target area, the developer in charge analyzes the area to be analyzed into a plurality of sections (spaces where the analysis target area exists are regularly arranged). Divided into multiple areas and areas occupied by multiple parts constituting the analysis target area, etc.), what is the maximum stress generated in each area, and the maximum stress is generated You may consider where the site is. In this case, when the number of elements included in one area is relatively small, the analysis result (stress distribution indicating the stress calculated for each element) is displayed on the screen and output, or Whether printed on paper or output, the problem is still small.

しかし、例えば自動車産業における新車開発のように、解析対象領域が比較的大きな物体である車体全体の場合には、それに伴い、解析対象領域を複数に区分した1つの区域の範囲自体がいきおい大きくなる。また、一般に、解析精度の向上のために、解析対象領域を細かく分割した場合には、要素の総数自体が多くなる。したがって、これらの要因によって、1つの区域に含まれる要素の数がどうしても多くなる傾向にある。すると、開発担当者が、画面の上で、あるいは印刷物の上で、解析結果(各要素毎に算出された応力が示された応力分布)を見て、多数のデータの中から、各区域内の最大応力を見出し、さらには各区域内の最大応力発生部位を見出すことは、非常に時間のかかる煩雑な作業となってしまう。   However, in the case of the entire vehicle body in which the analysis target area is a relatively large object, such as the development of a new car in the automobile industry, for example, the range itself of one area in which the analysis target area is divided into a plurality of areas is greatly increased. . In general, in order to improve the analysis accuracy, when the analysis target area is divided finely, the total number of elements increases. Therefore, these factors tend to increase the number of elements included in one area. Then, the developer looks at the analysis results (stress distribution showing the stress calculated for each element) on the screen or on the printed material, Finding the maximum stress and finding the maximum stress generation site in each area is a very time-consuming and complicated operation.

本発明は、有限要素法を用いる応力解析における前記問題に対処するもので、たとえ解析対象領域が比較的大きくても、また、解析精度の向上のために要素の数が比較的多くても、開発担当者が解析対象領域を複数に区分した各区域内の最大応力を容易に把握できるようにすること、換言すれば、解析結果から最大応力の値を容易に見出すことができるようにすることを課題とする。   The present invention addresses the above-described problem in stress analysis using the finite element method, even if the analysis target area is relatively large, and even if the number of elements is relatively large in order to improve analysis accuracy, Make it possible for developers to easily grasp the maximum stress in each area divided into multiple analysis target areas, in other words, to easily find the maximum stress value from the analysis results. Is an issue.

前記課題を解決するため、本発明では次のような手段を用いる。   In order to solve the above problems, the present invention uses the following means.

まず、本願の請求項1に記載の発明は、有限要素法を用いて応力を解析する装置であって、解析対象領域を有限個の要素に分割して各要素毎に応力を算出する算出手段、解析対象領域を複数の要素の集合でなる複数の区域に区分する区分手段、この区分手段で区分された区域と、該区域に含まれる要素とを対応付けて記録する記録手段、この記録手段で記録された区域毎に前記算出手段で算出された応力が最大の要素を選択する選択手段、及び、この選択手段で選択された要素の応力を該要素が含まれる区域の値として出力する出力手段を有し、前記出力手段は、選択手段で選択された要素の位置も併せて出力することを特徴とする。 First, the invention according to claim 1 of the present application is an apparatus for analyzing stress using a finite element method, and calculates a stress for each element by dividing an analysis target region into a finite number of elements. Classification means for dividing the analysis target region into a plurality of areas each consisting of a set of a plurality of elements, recording means for recording the areas divided by the sorting means and elements included in the areas in association with each other, and the recording means Selecting means for selecting the element having the maximum stress calculated by the calculating means for each area recorded in (1), and outputting the stress of the element selected by the selecting means as a value of the area including the element have a means, said output means, and outputs together the position of selected by the selection means element.

ここで、請求項1における「区域」の具体例としては、解析対象領域が存在する空間を規則的に複数に区画したものや、解析対象領域を構成する複数の部品がそれぞれ占有する領域等が挙げられる。   Here, specific examples of the “zone” in claim 1 include a regular division of a space where the analysis target region exists, a region occupied by a plurality of parts constituting the analysis target region, and the like. Can be mentioned.

次に、本願の請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載の応力解析装置において、前記出力手段は、選択手段で選択された要素の応力と位置とを画面に表示することにより、前記応力と前記位置とを出力することを特徴とする。 Next, in the invention according to claim 2 of the present application, in the stress analysis apparatus according to claim 1 , the output unit displays the stress and position of the element selected by the selection unit on the screen. The stress and the position are output.

次に、本願の請求項3に記載の発明は、前記請求項2に記載の応力解析装置において、前記出力手段は、算出手段で算出された応力に基き各要素が色分けされた応力分布を画面に表示しながら、前記応力と前記位置とを画面に表示することを特徴とする。 Next, the invention according to claim 3 of the present application is the stress analysis apparatus according to claim 2 , wherein the output means displays a stress distribution in which each element is color-coded based on the stress calculated by the calculating means. The stress and the position are displayed on a screen while being displayed on the screen.

次に、本願の請求項4に記載の発明は、前記請求項2又は3に記載の応力解析装置において、前記算出手段は、複数の相異なる解析対象領域について、それぞれ、有限個の要素に分割して各要素毎に応力を算出し、前記区分手段は、各解析対象領域について、それぞれ、複数の要素の集合でなる複数の区域に区分し、前記記録手段は、各解析対象領域について、それぞれ、前記区分手段で区分された区域と、該区域に含まれる要素とを対応付けて記録し、前記選択手段は、各解析対象領域について、それぞれ、前記記録手段で記録された区域毎に前記算出手段で算出された応力が最大の要素を選択し、前記出力手段は、各解析対象領域間で類似する区域について、前記選択手段で選択された要素の応力と位置とを並べて画面に表示することを特徴とする。 Next, the invention according to claim 4 of the present application is the stress analysis apparatus according to claim 2 or 3 , wherein the calculation means divides a plurality of different analysis target regions into a finite number of elements, respectively. Then, the stress is calculated for each element, the sorting means divides each analysis target area into a plurality of sections each consisting of a set of a plurality of elements, and the recording means sets each analysis target area for each analysis target area. The areas classified by the classification means and the elements included in the areas are recorded in association with each other, and the selection means calculates the calculation for each area recorded by the recording means for each analysis target area. The element having the maximum stress calculated by the means is selected, and the output means displays the stress and the position of the element selected by the selection means on the screen in a similar area between the analysis target areas. The And butterflies.

次に、本願の請求項5に記載の発明は、前記請求項1からのいずれか1項に記載の応力解析装置において、前記選択手段は、3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板に属する要素を除外して、応力が最大の要素を選択することを特徴とする。 Next, the invention according to claim 5 of the present application is the stress analysis apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the selection means is a method of spot welding by overlapping three plates. An element having the maximum stress is selected by excluding elements belonging to the intermediate plate.

次に、本願の請求項6に記載の発明は、コンピュータシステムにおいて有限要素法を用いて応力を解析する方法であって、前記コンピュータシステムが、解析対象領域を有限個の要素に分割して各要素毎に応力を算出する算出ステップ、解析対象領域を複数の要素の集合でなる複数の区域に区分する区分ステップ、この区分ステップで区分した区域と、該区域に含まれる要素とを対応付けて記録する記録ステップ、この記録ステップで記録した区域毎に前記算出ステップで算出した応力が最大の要素を選択する選択ステップ、及び、この選択ステップで選択した要素の応力を該要素が含まれる区域の値として出力する出力ステップを実行し、前記出力ステップでは、選択ステップで選択された要素の位置も併せて出力することを特徴とする。 Next, an invention according to claim 6 of the present application is a method of analyzing stress using a finite element method in a computer system, wherein the computer system divides an analysis target region into finite elements and then analyzes each region. A calculation step for calculating stress for each element, a division step for dividing the analysis target area into a plurality of areas composed of a set of a plurality of elements, and the areas divided in this division step are associated with the elements included in the areas A recording step for recording, a selection step for selecting an element having the maximum stress calculated in the calculation step for each area recorded in the recording step, and a stress of the element selected in the selection step in an area including the element An output step of outputting as a value is executed, and in the output step, the position of the element selected in the selection step is also output .

ここで、請求項6における「区域」の具体例としては、解析対象領域が存在する空間を規則的に複数に区画したものや、解析対象領域を構成する複数の部品がそれぞれ占有する領域等が挙げられる。 Here, specific examples of the “section” in claim 6 include a regular division of a space where the analysis target region exists, a region occupied by a plurality of parts constituting the analysis target region, and the like. Can be mentioned.

まず、請求項1、請求項6に記載の発明によれば、解析対象領域を有限個の要素に分割し、分割した各要素毎に応力を算出する応力解析、すなわち有限要素法を用いる応力解析において、解析対象領域が複数の要素の集合でなる複数の区域に区分され、区分された区域と該区域に含まれる要素とが対応付けて記録され、記録された区域毎に応力が最大の要素が選択され、そして、選択された要素の応力が該要素が含まれる区域の値(代表値)として出力されるようにしたので、開発担当者は、自らが、例えば画面の上や印刷物の上で、解析結果(各要素毎に算出された応力が示された応力分布)を見て、多数のデータの中から、解析対象領域を複数に区分した各区域内の最大応力を見出すというような、非常に時間のかかる煩雑な作業をせずに済むこととなる。代わりに、開発担当者は、たとえ解析対象領域が比較的大きくても、あるいは、解析精度の向上のために要素の数が比較的多くても、例えば画面の上や印刷物の上で、出力された値(代表値)を見て、各区域内の最大応力を容易に把握すること、換言すれば、解析結果から最大応力の値を容易に見出すことが可能となる。 First, according to the first and sixth aspects of the invention, the analysis target region is divided into a finite number of elements, and stress analysis for calculating stress for each divided element, that is, stress analysis using a finite element method. , The analysis target area is divided into a plurality of areas composed of a set of a plurality of elements, the divided areas and the elements included in the areas are recorded in association with each other, and the element having the maximum stress in each recorded area Is selected, and the stress of the selected element is output as the value (representative value) of the area in which the element is included. By looking at the analysis result (stress distribution showing the stress calculated for each element), finding the maximum stress in each area that divided the analysis target area into multiple areas from a lot of data. Without the time-consuming and cumbersome work The need be. Instead, the developer is output even if the analysis target area is relatively large, or even if the number of elements is relatively large to improve analysis accuracy, for example, on the screen or on printed matter. It is possible to easily grasp the maximum stress in each area by looking at the measured value (representative value), in other words, to easily find the value of the maximum stress from the analysis result.

その場合に、この発明によれば、選択された要素の位置も併せて出力されるようにしたので、最大応力だけでなく、該最大応力が算出された要素がどれであるかの位置情報も出力されることとなり、開発担当者は、例えば画面の上や印刷物の上で、出力された代表値と要素の位置とを見て、各区域内の最大応力と、その最大応力が発生する部位とを同時に容易に把握すること、換言すれば、解析結果から最大応力の値とその発生場所とを同時に容易に見出すことが可能となる。 In this case, according to the present invention , since the position of the selected element is also output, not only the maximum stress but also the positional information indicating which element the maximum stress is calculated is. For example, the developer in charge sees the output representative value and the element position on the screen or printed material, for example, the maximum stress in each area, and the part where the maximum stress occurs At the same time, in other words, it is possible to easily find the value of the maximum stress and the location where the stress occurs from the analysis result at the same time.

次に、請求項2に記載の発明によれば、選択された要素の応力及び要素の位置が画面に表示されることにより、前記応力及び位置が出力されるようにしたので、開発担当者は、例えば印刷物の上でなく、画面の上で、表示された最大応力と位置情報とを見て、各区域内の最大応力と位置情報とを認識することが可能となる。 Next, according to the second aspect of the present invention, since the stress and the position of the selected element are displayed on the screen, the stress and the position are output. For example, it is possible to recognize the maximum stress and position information in each area by looking at the displayed maximum stress and position information on the screen instead of on the printed matter.

次に、請求項3に記載の発明によれば、算出された応力に基き各要素が色分けされた応力分布が画面に表示されながら、選択された要素の応力及び要素の位置が画面に表示されるようにしたので、開発担当者は、画面の上で、応力分布の色分けを見て、各区域内の応力分布の全体を色の違いで一見して把握することが可能となる。 Next, according to the invention described in claim 3 , the stress distribution of the selected element and the position of the element are displayed on the screen while the stress distribution in which each element is color-coded based on the calculated stress is displayed on the screen. As a result, the person in charge of development can see the color distribution of the stress distribution on the screen and grasp the entire stress distribution in each area at a glance by the color difference.

次に、請求項4に記載の発明によれば、複数の相異なる解析対象領域間で類似する区域について、選択された要素の応力及び要素の位置が並んで画面に表示されるようにしたので、開発担当者は、1つの画面の上で、表示された複数の最大応力と位置情報とを見て、例えば評価基準品と開発品という相異なる物品の類似する区域の解析結果を突き合わせて比較することが容易にでき、解析結果に基づく設計変更や改善に大いに資することとなる。 Next, according to the fourth aspect of the present invention, the stress of the selected element and the position of the element are displayed on the screen side by side in a similar area between a plurality of different analysis target areas. , Developers look at the maximum stress and position information displayed on one screen, and compare and compare the analysis results of similar areas of different items, for example, the evaluation standard product and the developed product This can be easily done and greatly contributes to design changes and improvements based on the analysis results.

次に、請求項5に記載の発明によれば、3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板に属する要素が除外されて応力が最大の要素が選択されるようにしたので、3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板に属する要素については、たとえ区域内で最大応力が発生しても、解析結果に基づく設計変更や改善の考慮に加えられないこととなる。
Next, according to the fifth aspect of the present invention, the element having the maximum stress is selected by excluding the element belonging to the middle plate of the portion where the three plates are overlapped and spot-welded. For elements belonging to the middle plate of the spot-welded part that overlaps the plates, even if the maximum stress occurs in the area, it will not be taken into consideration for design changes or improvements based on the analysis results.

このようにした理由は、3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板は、たとえ応力集中が起こって溶接部位で破断等しても、上下の板で挟まれており飛散しないので、相対的に問題が少ないという観点からである。それよりも、破断等したときには飛散して外観や物性の点で問題が大きい上下の板に最大応力が発生しているかどうかを把握することのほうが重要であり、最大応力が発生する要素を選択する際に、中板に属する要素を除外することにより、上下の板に最大応力が発生したときに確実にその情報が開発担当者に伝えられることとなる。   The reason why this is done is that the middle plate of the spot welded by overlapping the three plates is sandwiched between the upper and lower plates, even if stress concentration occurs and breaks at the welded part, etc. This is because there are relatively few problems. Rather, it is more important to know whether the maximum stress is generated on the upper and lower plates that are scattered and break down when there is a problem in terms of appearance and physical properties. Select the element that generates the maximum stress. In this case, by removing elements belonging to the middle plate, when the maximum stress is generated in the upper and lower plates, the information is surely transmitted to the developer.

また、このように不必要な要素を除外することで、最大応力が発生する要素を選択する際のデータ数が少なくなり、選択が易化するという利点も得られる。以下、発明の最良の実施の形態を通して本発明をさらに詳しく説述する。   In addition, by excluding unnecessary elements in this way, the number of data when selecting an element that generates the maximum stress is reduced, and there is an advantage that the selection is facilitated. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the best mode for carrying out the invention.

図1は、本実施形態に係る応力解析装置1の全体構成図である。この応力解析装置1はコンピュータシステムで構成され、CPU等の制御部10と、メモリ等の記録部20と、キーボードやマウス等の入力部30と、ディスプレイやプリンタ等の出力部40とが相互にバスで接続されている。この応力解析装置1が行う動作は、本発明の応力解析方法を構成する。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a stress analysis apparatus 1 according to the present embodiment. The stress analysis apparatus 1 is configured by a computer system, and includes a control unit 10 such as a CPU, a recording unit 20 such as a memory, an input unit 30 such as a keyboard and a mouse, and an output unit 40 such as a display and a printer. Connected by bus. The operation performed by the stress analysis apparatus 1 constitutes the stress analysis method of the present invention.

図2に示すように、記録部20には、有限要素法を用いる応力解析を実行するための応力解析プログラム21と、応力解析の結果を表す画像を作成するための描画プログラム22と、CADデータベース23と、区域データベース24と、要素データベース25と、応力データベース26と、区域要素対応テーブル27と、最大応力選択テーブル28とが格納されている。   As shown in FIG. 2, the recording unit 20 includes a stress analysis program 21 for executing stress analysis using a finite element method, a drawing program 22 for creating an image representing the result of stress analysis, and a CAD database. 23, an area database 24, an element database 25, a stress database 26, an area element correspondence table 27, and a maximum stress selection table 28 are stored.

まず、図3に示すように、CADデータベース23は、CAD番号をキーとして、解析対象領域と、3D画像とが記録される構造になっている。図例に従えば、いま、CAD番号「cad0001」には、「評価基準車1号」の3D画像が記録されており、CAD番号「cad0101」には、「開発車1号」の3D画像が記録されている。   First, as shown in FIG. 3, the CAD database 23 has a structure in which an analysis target area and a 3D image are recorded using a CAD number as a key. According to the illustrated example, a 3D image of “evaluation reference car No. 1” is recorded in the CAD number “cad0001”, and a 3D image of “development car No. 1” is recorded in the CAD number “cad0101”. It is recorded.

ここで、「評価基準車」とは、応力解析の評価の基準となる車両(例えば既存車両)のことであり、「開発車」とは、評価基準車と解析結果を突き合わせて比較する開発段階の車両のことである。   Here, the “evaluation reference vehicle” is a vehicle (for example, an existing vehicle) that is a reference for evaluation in stress analysis, and the “development vehicle” is a development stage in which the evaluation result is compared with the evaluation reference vehicle. Vehicle.

次に、図4に示すように、区域データベース24は、区域番号をキーとして、X軸範囲(mm)と、Y軸範囲(mm)と、Z軸範囲(mm)とが記録される構造になっている。図例に従えば、いま、区域番号「K0001」には、X軸範囲として「0000mm」から「0225mm」までが記録され、Y軸範囲として「0000mm」から「0200mm」までが記録され、Z軸範囲として「0000mm」から「0100mm」までが記録されており、区域番号「K1768」には、X軸範囲として「1575mm」から「1800mm」までが記録され、Y軸範囲として「3200mm」から「3400mm」までが記録され、Z軸範囲として「1200mm」から「1300mm」までが記録されている。   Next, as shown in FIG. 4, the area database 24 has a structure in which the X-axis range (mm), the Y-axis range (mm), and the Z-axis range (mm) are recorded using the area number as a key. It has become. According to the example in the figure, the zone number “K0001” is recorded with “0000 mm” to “0225 mm” as the X-axis range, “0000 mm” to “0200 mm” as the Y-axis range, and Z-axis. The range from “0000 mm” to “0100 mm” is recorded, and the area number “K1768” is recorded from “1575 mm” to “1800 mm” as the X-axis range, and from “3200 mm” to “3400 mm as the Y-axis range. ”And“ 1200 mm ”to“ 1300 mm ”are recorded as the Z-axis range.

ここで、図5を参照して、解析対象領域である車体αの3次元CAD画像と区域との関係を説明する。図5において、符号αは、本実施形態の解析対象領域である自動車の車体を示している。図3のCADデータベース23の3D画像には、この車体αの3次元CAD画像が記録されているのである。図例の場合、この車体αは、X軸に沿う車幅が1800mmより僅かに小さく、Y軸に沿う車長が3400mmより僅かに小さく、Z軸に沿う車高が1300mmより僅かに小さいものである。そして、解析対象領域であるこの車体αが存在する空間を規則的に複数に区画したものが、図4でいう区域(以下、符号Kを付す)である。   Here, with reference to FIG. 5, the relationship between the three-dimensional CAD image of the vehicle body α, which is the analysis target region, and the area will be described. In FIG. 5, the symbol α indicates the body of the automobile that is the analysis target area of the present embodiment. The 3D CAD image of the vehicle body α is recorded in the 3D image of the CAD database 23 of FIG. In the illustrated example, the vehicle body α has a vehicle width along the X axis slightly smaller than 1800 mm, a vehicle length along the Y axis slightly smaller than 3400 mm, and a vehicle height along the Z axis slightly smaller than 1300 mm. is there. 4 is a section (hereinafter referred to as “K”) that is regularly divided into a plurality of spaces in which the vehicle body α, which is the analysis target area, exists.

より詳しくは、本実施形態においては、車体αが存在する空間を、X軸においては8等分し、Y軸においては17等分し、Z軸においては13等分している。その結果、1つの区域Kの大きさは、X軸寸法が225mm(=1800mm/8)、Y軸寸法が200mm(=3400mm/17)、Z軸寸法が100mm(=1300mm/13)である。また、区域Kの総数は、1768個である(=8×17×13)。そして、車体αの右前下の角を原点とし、X軸、Y軸、Z軸の順番で、図4でいう区域番号を昇順に連番で割り振っている。したがって、車体αの右前下の角の区域Kが最初の1番目の区域「K0001」であり、車体αの左後上の角の区域Kが最後の1768番目の区域「K1768」である。   More specifically, in the present embodiment, the space in which the vehicle body α is present is divided into 8 equal parts on the X axis, 17 equal parts on the Y axis, and 13 equal parts on the Z axis. As a result, the size of one area K is 225 mm (= 1800 mm / 8) in the X-axis dimension, 200 mm (= 3400 mm / 17) in the Y-axis dimension, and 100 mm (= 1300 mm / 13) in the Z-axis dimension. In addition, the total number of sections K is 1768 (= 8 × 17 × 13). 4 is assigned in the ascending order in the ascending order of the X axis, the Y axis, and the Z axis. Therefore, the area K in the lower right front corner of the vehicle body α is the first first area “K0001”, and the area K in the upper left rear corner of the vehicle body α is the last 1768th area “K1768”.

要するに、図4に示した区域データベース24は、解析対象領域である車体αを複数の区域K…Kに区分した各区域K毎に該区域Kの範囲を記録するものである。   In short, the area database 24 shown in FIG. 4 records the range of the area K for each area K obtained by dividing the vehicle body α, which is the analysis target area, into a plurality of areas K.

次に、図6に示すように、要素データベース25は、要素番号をキーとして、X軸座標(mm)と、Y軸座標(mm)と、Z軸座標(mm)と、所属部品番号とが記録される構造になっている。図例に従えば、いま、要素番号「E000001」には、X軸座標として「0003mm」が記録され、Y軸座標として「0003mm」が記録され、Z軸座標として「0003mm」が記録され、所属部品番号として「PID******」が記録されており、要素番号「E000002」には、X軸座標として「0006mm」が記録され、Y軸座標として「0003mm」が記録され、Z軸座標として「0003mm」が記録され、所属部品番号として「PID******」が記録されている。   Next, as shown in FIG. 6, the element database 25 uses the element number as a key, and the X-axis coordinate (mm), the Y-axis coordinate (mm), the Z-axis coordinate (mm), and the belonging part number. It has a recorded structure. According to the example in the figure, the element number “E000001” is recorded with “0003 mm” as the X-axis coordinate, “0003 mm” as the Y-axis coordinate, and “0003 mm” as the Z-axis coordinate. “PID *******” is recorded as the part number, “0006mm” is recorded as the X-axis coordinate, “0003mm” is recorded as the Y-axis coordinate, and the Z-axis is recorded in the element number “E000002”. “0003 mm” is recorded as the coordinates, and “PID ******” is recorded as the belonging part number.

ここで、要素(以下、符号Eを付す)とは、有限要素法を用いる応力解析において、解析対象領域である車体αを有限個に分割したものであり、例えば3個の節点や4個の節点を結んで3角形や4角形に画成されるものである。そして、図6でいうX軸座標は、その要素を画成する全節点のX軸座標の相加平均値、Y軸座標は、その要素を画成する全節点のY軸座標の相加平均値、Z軸座標は、その要素を画成する全節点のZ軸座標の相加平均値である。その場合に、X軸座標、Y軸座標、Z軸座標は、図4の区域データベース24におけるX軸上、Y軸上、Z軸上の座標、つまり図5に示したX軸上、Y軸上、Z軸上の座標である。   Here, the element (hereinafter referred to as E) is obtained by dividing the vehicle body α, which is the analysis target area, into a finite number in the stress analysis using the finite element method. It is defined as a triangle or a quadrangle by connecting nodes. The X-axis coordinate in FIG. 6 is the arithmetic mean value of the X-axis coordinates of all the nodes that define the element, and the Y-axis coordinate is the arithmetic mean of the Y-axis coordinates of all the nodes that define the element. The value, Z-axis coordinates, is an arithmetic mean value of the Z-axis coordinates of all the nodes that define the element. In this case, the X-axis coordinates, Y-axis coordinates, and Z-axis coordinates are coordinates on the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the area database 24 of FIG. 4, that is, the X-axis and Y-axis shown in FIG. Above, coordinates on the Z axis.

要するに、図6に示した要素データベース25は、解析対象領域である車体αを有限個の要素E…Eに分割した各要素E毎に該要素Eの位置を記録するものである。   In short, the element database 25 shown in FIG. 6 records the position of the element E for each element E obtained by dividing the vehicle body α, which is the analysis target area, into a finite number of elements E.

その場合に、要素Eは区域Kに比べて微細であり、1つの区域Kは複数の要素E…Eの集合でなっている。   In this case, the element E is finer than the section K, and one section K is a set of a plurality of elements E ... E.

次に、図7に示すように、応力データベース26は、要素番号をキーとして、応力(MPa)が記録される構造になっている。図例に従えば、いま、要素番号「E000001」には、応力として「123MPa」が記録されており、要素番号「E000002」には、応力として「128MPa」が記録されている。   Next, as shown in FIG. 7, the stress database 26 has a structure in which stress (MPa) is recorded using an element number as a key. According to the illustrated example, the element number “E000001” is recorded with “123 MPa” as the stress, and the element number “E000002” is recorded with “128 MPa” as the stress.

ここで、応力とは、有限要素法を用いる応力解析において、荷重条件や材料特性等を設定して各要素E毎にそれぞれ算出されるものである。   Here, the stress is calculated for each element E by setting a load condition, material characteristics and the like in stress analysis using a finite element method.

要するに、図7に示した応力データベース26は、解析対象領域である車体αを有限個の要素E…Eに分割した各要素E毎に算出された応力(の値)を記録するものである。   In short, the stress database 26 shown in FIG. 7 records the stress (value) calculated for each element E obtained by dividing the vehicle body α, which is the analysis target area, into a finite number of elements E.

次に、図8に示すように、区域要素対応テーブル27は、区域番号をキーとして、要素番号と、応力(MPa)とが記録される構造になっている。図例に従えば、いま、区域番号「K0001」には、要素番号として「E000001」及び応力として「123MPa」、要素番号として「E000002」及び応力として「128MPa」等が記録されており、区域番号「K0002」には、要素番号として「E000101」及び応力として「119MPa」、要素番号として「E000102」及び応力として「106MPa」等が記録されている。   Next, as shown in FIG. 8, the area element correspondence table 27 has a structure in which an element number and stress (MPa) are recorded using the area number as a key. According to the example in the figure, the area number “K0001” is recorded with “E000001” as the element number, “123 MPa” as the stress, “E000002” as the element number, “128 MPa” as the stress, and the like. In “K0002”, an element number “E000101”, a stress “119 MPa”, an element number “E000102”, a stress “106 MPa”, and the like are recorded.

ここで、図8に示した区域要素対応テーブル27では、要素E…Eは、各区域Kにおいて、要素番号の昇順に並んでおり、その結果、各区域K内で最も番号の小さい要素Eが最先に示されている。一方、応力は、その値の大小にかかわりなくランダムに並んでいる。   Here, in the area element correspondence table 27 shown in FIG. 8, the elements E... E are arranged in ascending order of element numbers in each area K. As a result, the element E having the smallest number in each area K is displayed. It is shown first. On the other hand, the stress is randomly arranged regardless of the magnitude of the value.

要するに、図8に示した区域要素対応テーブル27は、図4に示した区域データベース24に記録された区域Kに関するデータと、図6に示した要素データベース25に記録された要素Eに関するデータとに基いて、区域Kと、該区域Kに含まれる要素E…Eとを対応付けて記録するものである。   In short, the area element correspondence table 27 shown in FIG. 8 includes the data related to the area K recorded in the area database 24 shown in FIG. 4 and the data related to the element E recorded in the element database 25 shown in FIG. Therefore, the section K and the elements E ... E included in the section K are recorded in association with each other.

次に、図9に示すように、最大応力選択テーブル28は、区域番号をキーとして、応力(MPa)と、要素番号とが記録される構造になっている。図例に従えば、いま、区域番号「K0001」には、応力として「157MPa」及び要素番号として「E000056」が記録されており、区域番号「K0002」には、応力として「124MPa」及び要素番号として「E000127」が記録されている。   Next, as shown in FIG. 9, the maximum stress selection table 28 has a structure in which a stress (MPa) and an element number are recorded using an area number as a key. According to the illustrated example, the zone number “K0001” has “157 MPa” as the stress and the element number “E000056”, and the zone number “K0002” has the stress as “124 MPa” and the element number. "E000127" is recorded.

ここで、図9に示した最大応力選択テーブル28では、各区域K内で最も値の大きい応力とその要素番号とだけが示されている。この最大応力選択テーブル28は、例えば図8に示した区域要素対応テーブル27において、各区域K毎に、応力の値をソートして、最先に示されたレコードを読み出して書き込む(転記する)ことにより得られる。   Here, in the maximum stress selection table 28 shown in FIG. 9, only the stress having the largest value in each section K and its element number are shown. In the maximum stress selection table 28, for example, in the area element correspondence table 27 shown in FIG. 8, the values of stress are sorted for each area K, and the record indicated first is read and written (transcribed). Can be obtained.

要するに、図9に示した最大応力選択テーブル28は、図8に示した区域要素対応テーブル27に記録された区域K毎に、図7に示した応力データベース26に記録された応力の最大値と、その応力が算出された要素Eとを記録するものである。   In short, the maximum stress selection table 28 shown in FIG. 9 includes the maximum stress recorded in the stress database 26 shown in FIG. 7 for each zone K recorded in the zone element correspondence table 27 shown in FIG. The element E for which the stress is calculated is recorded.

次に、図10に示すフローチャートを参照して、図1に示した応力解析装置1が行う具体的動作の1例を説明する。   Next, an example of a specific operation performed by the stress analysis apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ステップS1では、評価基準車及び開発車について、それぞれ、CADデータを作成する。   First, in step S1, CAD data is created for each evaluation reference vehicle and development vehicle.

次いで、ステップS2では、作成したCADデータをCADデータベース23に記録する。すなわち、図3のCADデータベース23に、各評価基準車及び各開発車毎に、図5に例示したような解析対象領域である自動車の車体αの3次元CAD画像を記録しておくのである。   Next, in step S 2, the created CAD data is recorded in the CAD database 23. That is, the CAD database 23 of FIG. 3 records a three-dimensional CAD image of the car body α of the automobile, which is the analysis target area, as illustrated in FIG. 5 for each evaluation reference car and each developed car.

次いで、ステップS3では、評価基準車及び開発車について、それぞれ、解析対象領域αを複数の区域K…Kに区分する。   Next, in step S3, the analysis target area α is divided into a plurality of sections K.

次いで、ステップS4では、区分した区域Kに関するデータを区域データベース24に記録する。すなわち、図4の区域データベース24に、前記ステップS3で区分した各区域K…K毎に、図5に例示したような区域Kの範囲(X軸範囲、Y軸範囲、Z軸範囲)を記録しておくのである。   Next, in step S 4, data relating to the divided area K is recorded in the area database 24. That is, the range of the zone K as exemplified in FIG. 5 (X-axis range, Y-axis range, Z-axis range) is recorded in the zone database 24 of FIG. 4 for each zone K... K divided in step S3. I will keep it.

次いで、ステップS5では、評価基準車及び開発車について、それぞれ、解析対象領域αを有限個の要素E…Eに分割する。すなわち、有限要素法を用いる応力解析においては、解析対象領域である車体αに多数の節点(以下、符号nを付す:図11参照)を設定し、これらの節点n…nを結んで画成される有限個の要素E…Eに車体αを分割するが、この要素Eの分割処理を行うのである。   Next, in step S5, the analysis target area α is divided into a finite number of elements E. That is, in the stress analysis using the finite element method, a large number of nodes (hereinafter referred to as “n”: refer to FIG. 11) are set in the vehicle body α that is the analysis target region, and these nodes n. The vehicle body α is divided into a finite number of elements E... E, and the element E is divided.

次いで、ステップS6では、分割した要素Eに関するデータを要素データベース25に記録する。すなわち、図6の要素データベース25に、前記ステップS5で分割した各要素E…E毎に、要素Eの位置(X軸座標、Y軸座標、Z軸座標)及び要素Eが所属する部品の番号を記録しておくのである。   Next, in step S <b> 6, data related to the divided element E is recorded in the element database 25. That is, in the element database 25 of FIG. 6, for each element E... E divided in step S5, the position of the element E (X-axis coordinate, Y-axis coordinate, Z-axis coordinate) and the number of the part to which the element E belongs. Is recorded.

次いで、ステップS7では、評価基準車及び開発車について、それぞれ、各要素E毎に応力を算出する。すなわち、有限要素法を用いる応力解析においては、荷重条件や材料特性等を設定して各要素E毎にそれぞれ応力を算出するが、この応力の算出処理を行うのである。   Next, in step S7, stress is calculated for each element E for the evaluation reference vehicle and the development vehicle. That is, in the stress analysis using the finite element method, load conditions, material characteristics, and the like are set, and the stress is calculated for each element E. This stress calculation process is performed.

次いで、ステップS8では、算出した応力(の値)を応力データベース26に記録する。すなわち、図7の応力データベース26に、各要素E…E毎に、前記ステップS7で算出した応力(の値)を記録しておくのである。   Next, in step S <b> 8, the calculated stress (value) is recorded in the stress database 26. That is, the stress (value) calculated in step S7 is recorded for each element E ... E in the stress database 26 of FIG.

次いで、ステップS9では、評価基準車及び開発車について、それぞれ、各区域K毎に、該区域Kに含まれる要素E…Eを抽出する。すなわち、前記ステップS4で図4の区域データベース24に記録した区域Kの範囲と、前記ステップS6で図6の要素データベース25に記録した要素Eの位置とに基いて、各区域K毎に、該区域Kに含まれる要素E…Eを抽出するのである。   Next, in step S9, elements E... E included in the section K are extracted for each section K for the evaluation reference vehicle and the development vehicle. That is, based on the range of the area K recorded in the area database 24 of FIG. 4 in the step S4 and the position of the element E recorded in the element database 25 of FIG. Elements E... E included in the area K are extracted.

次いで、ステップS10では、区域Kと要素Eとの対応関係を区域要素対応テーブル27に記録する。すなわち、図8の区域要素対応テーブル27に、各区域K毎に、前記ステップS9で抽出した要素E…E(要素番号)及びその応力を記録しておくのである。   Next, in step S <b> 10, the correspondence between the zone K and the element E is recorded in the zone element correspondence table 27. That is, the elements E... E (element numbers) extracted in step S9 and their stresses are recorded for each section K in the section element correspondence table 27 of FIG.

次いで、ステップS11では、3枚板スポット溶接部の中板要素除外処理が行われる。この処理は、次のステップS12で応力が最大の要素Eを選択する際に、3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板に属する要素Eを除外するもので、その結果、3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板に属する要素Eについては、たとえ区域K内で最大応力が発生しても、解析結果に基づく設計変更や改善の考慮に加えられないこととなる。この除外処理は、およそ次のような意義をもつ。   Next, in step S11, a middle plate element exclusion process of the three-plate spot welded portion is performed. In this process, when selecting the element E having the maximum stress in the next step S12, the element E belonging to the middle plate where the three plates are overlapped and spot-welded is excluded. Even if the maximum stress occurs in the zone K, the element E belonging to the middle plate of the part spot-welded by overlapping the plates is not considered for design change or improvement based on the analysis result. This exclusion process has the following significance.

すなわち、3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板は、たとえ応力集中が起こって溶接部位で破断等しても、上下の板で挟まれており飛散しないので、相対的に問題が少ない。それよりも、破断等したときには飛散して外観や物性の点で問題が大きい上下の板に最大応力が発生しているかどうかを把握することのほうが重要である。それゆえ、次のステップS12で最大応力が発生する要素Eを選択する際に、中板に属する要素Eを除外することにより、上下の板に最大応力が発生したときに確実にその情報が開発担当者に伝えられることとなる。   That is, the middle plate where the three plates are overlapped and spot-welded is sandwiched between the upper and lower plates even if stress concentration occurs and breaks at the welded portion, etc., so there is a relative problem. Few. Rather than that, it is more important to grasp whether the maximum stress is generated on the upper and lower plates which are scattered when broken or the like and have a problem in terms of appearance and physical properties. Therefore, when selecting the element E that generates the maximum stress in the next step S12, by removing the element E belonging to the middle plate, the information is surely developed when the maximum stress is generated on the upper and lower plates. It will be communicated to the person in charge.

また、このように不必要な要素Eを除外することで、次のステップS12で最大応力が発生する要素Eを選択する際のデータ数が少なくなり、選択が易化するという利点もある。   Further, by excluding unnecessary elements E in this way, there is an advantage that the number of data when selecting the element E that generates the maximum stress in the next step S12 is reduced, and the selection is facilitated.

ここで、図11を参照して、3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板に属する要素Eを除外するに際し、そのような要素Eを識別する具体的動作の1例を説明する。   Here, with reference to FIG. 11, an example of a specific operation for identifying such an element E when excluding the element E belonging to the middle plate of the spot welded portion where three plates are overlapped will be described. .

図11において、鎖線で示すP1,P2,P3は、重ねた3枚の板を示し、符号Aは、スポット溶接部を示す。このような場合、一般に、スポット溶接部Aは、上板P1、中板P2、下板P3にそれぞれ要素Ep1,Ep2,Ep3を設定するときの1つの節点nに選ばれる(図中白丸で示す)。一方、他の節点n(黒丸で示す)は、上板P1、中板P2、下板P3にそれぞれ要素Ep1,Ep2,Ep3を設定するときに任意に選ばれる。   In FIG. 11, P1, P2, and P3 indicated by chain lines indicate three stacked plates, and symbol A indicates a spot weld. In such a case, the spot welded portion A is generally selected as one node n when the elements Ep1, Ep2, and Ep3 are set on the upper plate P1, the middle plate P2, and the lower plate P3, respectively (indicated by white circles in the figure). ). On the other hand, the other nodes n (indicated by black circles) are arbitrarily selected when the elements Ep1, Ep2, and Ep3 are set on the upper plate P1, the middle plate P2, and the lower plate P3, respectively.

したがって、図例の場合、上板P1の要素Ep1を画成する1つの節点n(白丸)と、中板P2の要素Ep2を画成する1つの節点n(白丸)と、下板P3の要素Ep3を画成する1つの節点n(白丸)とは、X座標及びY座標が同じであり、Z座標だけが異なる。一方、上板P1の要素Ep1を画成する他の節点n(黒丸)と、中板P2の要素Ep2を画成する他の節点n(黒丸)と、下板P3の要素Ep3を画成する他の節点n(黒丸)とは、X座標、Y座標及びZ座標が全て異なる。   Therefore, in the case of the illustrated example, one node n (white circle) that defines the element Ep1 of the upper plate P1, one node n (white circle) that defines the element Ep2 of the middle plate P2, and the element of the lower plate P3 One node n (white circle) that defines Ep3 has the same X coordinate and Y coordinate, but only the Z coordinate. On the other hand, another node n (black circle) that defines the element Ep1 of the upper plate P1, another node n (black circle) that defines the element Ep2 of the middle plate P2, and an element Ep3 of the lower plate P3 are defined. X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate are all different from other nodes n (black circles).

このような条件から、要素Ep1、要素Ep2及び要素Ep3が、それぞれスポット溶接部の3枚の板P1,P2,P3に属する要素Eであることが判定できる。そして、図例の場合、要素Eを画成する節点n…nのZ座標から、中板P2に属する要素Ep2を識別することができる。   From such conditions, it can be determined that the element Ep1, the element Ep2, and the element Ep3 are elements E belonging to the three plates P1, P2, and P3 of the spot welded portion, respectively. In the case of the illustrated example, the element Ep2 belonging to the intermediate plate P2 can be identified from the Z coordinates of the nodes n... N that define the element E.

図10に戻り、次いで、ステップS12では、評価基準車及び開発車について、それぞれ、各区域K毎に、応力が最大の要素E…Eを選択する。すなわち、前記ステップS10で図8の区域要素対応テーブル27に記録した各区域K毎に、応力の値をソートして、最先に示されたレコードを読み出すのである。   Returning to FIG. 10, next, in step S <b> 12, the elements E. That is, for each zone K recorded in the zone element correspondence table 27 in FIG. 8 in step S10, the stress values are sorted and the record indicated first is read.

次いで、ステップS13では、選択した結果を最大応力選択テーブル28に記録する。すなわち、図9の最大応力選択テーブル28に、各区域K毎に、前記ステップS12で読み出したレコードを書き込み、これにより、図9の最大応力選択テーブル28に、各区域K毎に、前記ステップS12で選択した応力及びその要素E(要素番号)を記録しておくのである。   Next, in step S <b> 13, the selected result is recorded in the maximum stress selection table 28. That is, the record read in step S12 is written for each section K in the maximum stress selection table 28 in FIG. 9, and thereby, the step S12 in each section K in the maximum stress selection table 28 in FIG. The stress selected in step 1 and its element E (element number) are recorded.

次いで、ステップS14では、以上のステップS13までで得られた応力解析結果を表す画像を作成する処理が実行され、ステップS15では、前記ステップS14で作成した画像を出力部40のディスプレイの画面に表示する処理が実行される。   Next, in step S14, processing for creating an image representing the stress analysis result obtained in the above step S13 is executed. In step S15, the image created in step S14 is displayed on the display screen of the output unit 40. Is executed.

次いで、ステップS16では、この応力解析装置1を操作している開発担当者が、前記ステップS15で画面に表示された画像を見て、開発車につき設計変更が必要と判定し、それに伴う所定の操作を入力部30を介して応力解析装置1に対してしたときは、ステップS1に戻る。一方、設計変更が不必要と判定し、それに伴う所定の操作を入力部30を介して応力解析装置1に対してしたときは、終了となる。   Next, in step S16, the person in charge of development who operates the stress analysis apparatus 1 looks at the image displayed on the screen in step S15, determines that the design change is required for the developed vehicle, and a predetermined predetermined value associated therewith. When the operation is performed on the stress analyzer 1 via the input unit 30, the process returns to step S1. On the other hand, when it is determined that the design change is unnecessary and a predetermined operation associated therewith is performed on the stress analysis apparatus 1 via the input unit 30, the process ends.

ここで、以上において、ステップS1〜S13,S15,S16は、図2に示した応力解析プログラム21により達成され、ステップS14は、図2に示した描画プログラム22により達成される。   Here, in the above, steps S1 to S13, S15, and S16 are achieved by the stress analysis program 21 shown in FIG. 2, and step S14 is achieved by the drawing program 22 shown in FIG.

次に、図12〜図15を参照して、前記ステップS15で画面に表示される画像の具体例を説明する。   Next, a specific example of an image displayed on the screen in step S15 will be described with reference to FIGS.

まず、図12は、1つの画面W1に、複数の区域K…Kが表され、各区域K毎に、該区域K内における最大応力の値がそれぞれ代表値として表示された画像の例である。図中、符号51,52は、複数の部位A…Aでスポット溶接された下板及び上板である。また、図例は、「評価基準車1号」についてのものである。   First, FIG. 12 is an example of an image in which a plurality of sections K... K are displayed on one screen W1, and the value of the maximum stress in the section K is displayed as a representative value for each section K. . In the figure, reference numerals 51 and 52 denote a lower plate and an upper plate spot-welded at a plurality of portions A. In addition, the illustrated example is for “evaluation reference car No. 1”.

この画面W1上で、1つの区域Kを選択し、拡大ボタンを押せば、図13に示すように、その区域Kだけが拡大表示された画面W2に切り替わる。図例は、区域番号「K0345」についてのものである。   If one area K is selected on this screen W1 and the enlarge button is pressed, the screen is switched to a screen W2 in which only the area K is enlarged and displayed as shown in FIG. The illustrated example is for the area number “K0345”.

この拡大画面W2では、選択された区域K内の応力分布図が表示されると共に、その区域K内の最大応力の値(図例では「207MPa」)と、その最大応力が発生する要素Eの番号(図例では「E123456」)とが文字で同時に表示されている。また、図中符号aで示したように、応力分布図において、最大応力が発生する要素Eの表示色が濃くされて、該要素Eが他の要素E…Eよりも強調表示されている。これにより、この区域K内での最大応力と該最大応力が発生する要素Eの位置とが同時に併せて把握できることとなる。   In this enlarged screen W2, a stress distribution diagram in the selected section K is displayed, and the value of the maximum stress in the section K (“207 MPa” in the example) and the element E in which the maximum stress occurs are displayed. The number (“E123456” in the example) is displayed simultaneously with characters. Further, as indicated by the symbol a in the figure, in the stress distribution diagram, the display color of the element E in which the maximum stress is generated is darkened, and the element E is highlighted than the other elements E. As a result, the maximum stress in the zone K and the position of the element E where the maximum stress is generated can be grasped simultaneously.

また、この拡大画面W2の応力分布図においては、各要素E…Eが応力に基き色分けされて表示されている。これにより、この区域K内の応力分布の全体を色の違いで一見して把握できることとなる。   Further, in the stress distribution diagram of the enlarged screen W2, the elements E ... E are displayed in different colors based on the stress. Thereby, the whole stress distribution in this area K can be grasped at a glance by the difference in color.

この画面W2上で、戻るボタンを押して、所定の操作をすれば、図14に示すように、別の解析対象領域α(図例では「開発車1号」)について、類似する区域K(図例では同じ区域「K0345」)が拡大表示された画面W3に切り替わる。   If a return button is pressed on this screen W2 and a predetermined operation is performed, as shown in FIG. 14, a similar area K (see FIG. 14) for another analysis target area α (“development car 1” in the example). In the example, the screen is switched to the screen W3 in which the same area “K0345”) is enlarged and displayed.

この画面W3では、「評価基準車1号」に比べて、符号アで示すように、上板52の形状が変更され、かつ、符号イで示すように、スポット溶接部位Aが追加されている。その結果、最大応力の値が変化し(図例では「287MPa」)、その最大応力が発生する要素Eの番号も変化している(図例では「E123478」)。また、それに伴い、図中符号bで示したように、表示色が濃くされ、強調表示される要素Eの位置も変化している。   In this screen W3, the shape of the upper plate 52 has been changed as indicated by reference character “A” and a spot welding site A has been added as indicated by reference character “a” as compared with “evaluation reference vehicle No. 1”. . As a result, the value of the maximum stress changes (“287 MPa” in the example), and the number of the element E that generates the maximum stress also changes (“E123478” in the example). Along with this, as indicated by the symbol b in the figure, the display color is darkened, and the position of the highlighted element E is also changed.

この画面W3上で、比較ボタンを押して、所定の操作をすれば、図15に示すように、2つの相異なる解析対象領域α(図例では「評価基準車1号」と「開発車1号」)間で、類似する区域K(図例では同じ区域「K0345」)について、それぞれの最大応力の値とその最大応力が発生する要素Eの番号とが並んで表示された画面W4に切り替わる。   If a comparison button is pressed on this screen W3 and a predetermined operation is performed, two different analysis target areas α (“evaluation reference car No. 1” and “development car No. 1” in the example shown in FIG. 15). ”), A similar area K (the same area“ K0345 ”in the example) is switched to a screen W4 in which the value of each maximum stress and the number of the element E where the maximum stress is generated are displayed side by side.

以上のように、本実施形態においては、解析対象領域αを有限個の要素Eに分割し(ステップS5)、分割した各要素E毎に応力を算出する(ステップS7)応力解析、すなわち有限要素法を用いる応力解析において、解析対象領域αが複数の要素Eの集合でなる複数の区域Kに区分され(ステップS3)、区分された区域Kと該区域Kに含まれる要素Eとが対応付けて記録され(ステップS10)、記録された区域K毎に応力が最大の要素Eが選択され(ステップS12)、そして、選択された要素Eの応力が該要素Eが含まれる区域Kの値(代表値)として出力される(ステップS15)。   As described above, in the present embodiment, the analysis target region α is divided into a finite number of elements E (step S5), and stress is calculated for each divided element E (step S7). In the stress analysis using the method, the analysis target region α is divided into a plurality of sections K composed of a set of a plurality of elements E (step S3), and the section K and the elements E included in the section K are associated with each other. The element E having the maximum stress is selected for each recorded area K (step S12), and the stress of the selected element E is the value of the area K in which the element E is included ( It is output as a representative value (step S15).

この結果、応力解析装置1を操作している開発担当者は、自らが、画面の上で、解析結果(各要素E毎に算出された応力が示された応力分布)を見て、多数のデータの中から、解析対象領域αを複数に区分した各区域K内の最大応力を見出すというような、非常に時間のかかる煩雑な作業をせずに済む。代わりに、開発担当者は、たとえ解析対象領域αが比較的大きくても、あるいは、解析精度の向上のために要素Eの数が比較的多くても、画面W1〜W4の上で、出力された値(代表値)を見て、各区域K内の最大応力を容易に把握すること、換言すれば、解析結果から最大応力の値を容易に見出すことが可能となる。   As a result, the developer in charge of operating the stress analyzer 1 sees the analysis result (stress distribution indicating the stress calculated for each element E) on the screen and It is not necessary to perform a very time-consuming and complicated operation such as finding the maximum stress in each section K obtained by dividing the analysis target region α into a plurality of data. Instead, the developer is output on the screens W1 to W4 even if the analysis target area α is relatively large or even if the number of elements E is relatively large in order to improve analysis accuracy. It is possible to easily grasp the maximum stress in each section K by looking at the measured value (representative value), in other words, to easily find the value of the maximum stress from the analysis result.

また、画面W2〜W4では、選択された要素Eの位置も併せて出力されるので、最大応力だけでなく、該最大応力が算出された要素Eがどれであるかの位置情報も出力されることとなり、開発担当者は、画面W2〜W4の上で、出力された代表値と要素Eの位置とを見て、各区域K内の最大応力と、その最大応力が発生する部位とを同時に容易に把握すること、換言すれば、解析結果から最大応力の値とその発生場所とを同時に容易に見出すことが可能となる。   Further, since the position of the selected element E is also output on the screens W2 to W4, not only the maximum stress but also position information indicating which element E has the maximum stress calculated is output. The developer in charge looks at the output representative value and the position of the element E on the screens W2 to W4, and simultaneously determines the maximum stress in each section K and the portion where the maximum stress occurs. It is possible to easily grasp, in other words, it is possible to easily find the value of the maximum stress and the place where the stress occurs from the analysis result at the same time.

また、画面W2〜W4では、算出された応力に基き各要素Eが色分けされた応力分布が表示されながら、最大応力及びその要素Eの位置が表示されるので、開発担当者は、画面W2〜W4の上で、応力分布の色分けを見て、各区域K内の応力分布の全体を色の違いで一見して把握することが可能となる。   Further, since the stress distribution in which each element E is color-coded based on the calculated stress is displayed on the screens W2 to W4, the maximum stress and the position of the element E are displayed. On the W4, it is possible to see the color distribution of the stress distribution and grasp the entire stress distribution in each section K at a glance by the difference in color.

また、画面W4では、複数の相異なる解析対象領域α間で類似する区域Kについて、最大応力及びその要素Eの位置が並んで表示されるので、開発担当者は、1つの画面W4の上で、表示された複数の最大応力と位置情報とを見て、評価基準車と開発車という相異なる物品の類似する区域Kの解析結果を突き合わせて比較することが容易にでき、解析結果に基づく設計変更や改善に大いに資することとなる。   Further, on the screen W4, the maximum stress and the position of the element E are displayed side by side for a similar area K between a plurality of different analysis target regions α. By looking at a plurality of displayed maximum stresses and position information, it is easy to compare and compare the analysis results of similar areas K of different articles such as the reference vehicle and the development vehicle, and design based on the analysis results It will greatly contribute to changes and improvements.

なお、前記実施形態は、本発明の最良の実施形態ではあるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、なお種々の変更や改善が可能である。例えば、前記実施形態では、区域を、解析対象領域が存在する空間を規則的に複数に区画したものとしたが、解析対象領域を構成する複数の部品がそれぞれ占有する領域としてもよい。この場合、部品毎に該部品に含まれる要素が対応付けて記録され、部品毎に最大応力の要素が選択され、部品毎に選択された最大応力と要素とが出力されることとなる。   Although the above embodiment is the best embodiment of the present invention, various changes and improvements can still be made without departing from the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the section is a section where the space in which the analysis target area exists is regularly divided into a plurality of sections, but the section may be an area occupied by a plurality of parts constituting the analysis target area. In this case, the element included in the part is recorded in association with each part, the element of the maximum stress is selected for each part, and the maximum stress and the element selected for each part are output.

また、前記実施形態では、図13〜図15の画面W2〜W4において、最大応力と要素番号とを応力分布図と切り離して表示したが、最大応力と要素番号とを応力分布図の上に該要素の位置で重ねて表示するとさらに把握が容易となって好ましい。   In the above embodiment, the maximum stress and the element number are displayed separately from the stress distribution diagram on the screens W2 to W4 in FIGS. 13 to 15, but the maximum stress and the element number are displayed on the stress distribution diagram. It is preferable that the display is overlapped at the position of the element because it is easier to grasp.

以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、有限要素法を用いる応力解析において、解析結果から最大応力の値やその発生場所を容易に見出すことが可能な技術であるから、例えば自動車産業における新車開発の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。   As described above in detail with specific examples, the present invention is a technique that can easily find the value of the maximum stress and the location where the stress occurs from the analysis result in the stress analysis using the finite element method. For example, a wide range of industrial applicability is expected in the technical field of new car development in the automobile industry.

本発明の最良の実施形態に係る応力解析装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a stress analysis apparatus according to the best embodiment of the present invention. 前記応力解析装置の記録部の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the recording part of the said stress analyzer. 前記記録部に格納されているCADデータベースの構造を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the CAD database stored in the said recording part. 同じく区域データベースの構造を示す概念図である。It is a conceptual diagram which similarly shows the structure of an area database. 解析対象領域である車体の3次元CAD画像と区域との関係を示す概念図であって、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the three-dimensional CAD image of the vehicle body which is an analysis object area | region, and an area, (a) is a front view, (b) is a top view, (c) is a side view. 前記記録部に格納されている要素データベースの構造を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the element database stored in the said recording part. 同じく応力データベースの構造を示す概念図である。It is a conceptual diagram which similarly shows the structure of a stress database. 同じく区域要素対応テーブルの構造を示す概念図である。It is a conceptual diagram which similarly shows the structure of an area element corresponding | compatible table. 同じく最大応力選択テーブルの構造を示す概念図である。It is a conceptual diagram which similarly shows the structure of the maximum stress selection table. 前記応力解析装置が行う具体的動作の1例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the specific operation | movement which the said stress analyzer performs. 3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板に属する要素を識別する具体的動作の1例を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining an example of the specific operation | movement which identifies the element which belongs to the intermediate | middle board of the site | part which carried out spot welding of 3 sheets of plates. 前記応力解析装置が応力解析結果を画面に表示する画像の説明図である。It is explanatory drawing of the image which the said stress analyzer displays a stress analysis result on a screen. 同じく別の画像の説明図である。It is explanatory drawing of another image similarly. さらに別の画像の説明図である。It is explanatory drawing of another image. さらに別の画像の説明図である。It is explanatory drawing of another image.

符号の説明Explanation of symbols

1 コンピュータシステム(応力解析装置)
10 制御部
20 記録部
30 入力部
40 出力部
24 区域データベース
25 要素データベース
27 区域要素対応テーブル
28 最大応力選択テーブル
α 車体(解析対象領域)
E 要素
K 区域
n 節点
S3 第3ステップ(区分手段)
S7 第7ステップ(算出手段)
S10 第10ステップ(記録手段)
S12 第12ステップ(選択手段)
S15 第15ステップ(出力手段)
W1〜W4 画面
1 Computer system (stress analyzer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control part 20 Recording part 30 Input part 40 Output part 24 Area database 25 Element database 27 Area element corresponding | compatible table 28 Maximum stress selection table alpha Car body (analysis object area | region)
E element K area n node S3 3rd step (classification means)
S7 7th step (calculation means)
S10 10th step (recording means)
S12 12th step (selection means)
S15 15th step (output means)
W1-W4 screen

Claims (6)

有限要素法を用いて応力を解析する装置であって、
解析対象領域を有限個の要素に分割して各要素毎に応力を算出する算出手段、
解析対象領域を複数の要素の集合でなる複数の区域に区分する区分手段、
この区分手段で区分された区域と、該区域に含まれる要素とを対応付けて記録する記録手段、
この記録手段で記録された区域毎に前記算出手段で算出された応力が最大の要素を選択する選択手段、及び、
この選択手段で選択された要素の応力を該要素が含まれる区域の値として出力する出力手段を有し、
前記出力手段は、選択手段で選択された要素の位置も併せて出力することを特徴とする応力解析装置。
An apparatus for analyzing stress using a finite element method,
A calculation means for dividing the analysis target region into a finite number of elements and calculating stress for each element;
Classifying means for dividing the analysis target area into a plurality of areas composed of a set of a plurality of elements,
A recording means for recording the area divided by the sorting means and the elements included in the area in association with each other;
A selecting means for selecting an element having the maximum stress calculated by the calculating means for each area recorded by the recording means; and
The stress of the selected element in the selection means have a output means for outputting a value of the area that contains the element,
The output means outputs the position of the element selected by the selection means together .
前記請求項1に記載の応力解析装置において、
前記出力手段は、選択手段で選択された要素の応力と位置とを画面に表示することにより、前記応力と前記位置とを出力することを特徴とする応力解析装置。
In the stress analysis apparatus according to claim 1,
The output means outputs the stress and the position by displaying the stress and position of the element selected by the selection means on a screen .
前記請求項2に記載の応力解析装置において、
前記出力手段は、算出手段で算出された応力に基き各要素が色分けされた応力分布を画面に表示しながら、前記応力と前記位置とを画面に表示することを特徴とする応力解析装置。
In the stress analysis apparatus according to claim 2 ,
The output means displays the stress and the position on the screen while displaying on the screen a stress distribution in which each element is color-coded based on the stress calculated by the calculating means .
前記請求項2又は3に記載の応力解析装置において、
前記算出手段は、複数の相異なる解析対象領域について、それぞれ、有限個の要素に分割して各要素毎に応力を算出し、
前記区分手段は、各解析対象領域について、それぞれ、複数の要素の集合でなる複数の区域に区分し、
前記記録手段は、各解析対象領域について、それぞれ、前記区分手段で区分された区域と、該区域に含まれる要素とを対応付けて記録し、
前記選択手段は、各解析対象領域について、それぞれ、前記記録手段で記録された区域毎に前記算出手段で算出された応力が最大の要素を選択し、
前記出力手段は、各解析対象領域間で類似する区域について、前記選択手段で選択された要素の応力と位置とを並べて画面に表示することを特徴とする応力解析装置。
In the stress analysis apparatus according to claim 2 or 3 ,
The calculation means, for each of a plurality of different analysis target areas, each divided into a finite number of elements to calculate the stress for each element,
The dividing means divides each analysis target area into a plurality of sections each consisting of a set of a plurality of elements,
The recording means records each area to be analyzed in association with the area divided by the dividing means and the elements included in the area,
The selection unit selects an element having the maximum stress calculated by the calculation unit for each area recorded by the recording unit for each analysis target region,
The output means displays the stress and the position of the element selected by the selection means side by side on a screen in a similar area between the analysis target areas .
前記請求項1から4のいずれか1項に記載の応力解析装置において、
前記選択手段は、3枚の板を重ねてスポット溶接した部位の中板に属する要素を除外して、応力が最大の要素を選択することを特徴とする応力解析装置。
In the stress analysis apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
The stress analysis apparatus according to claim 1, wherein the selecting means excludes an element belonging to a middle plate of a portion spot-welded by overlapping three plates and selects an element having the maximum stress.
コンピュータシステムにおいて有限要素法を用いて応力を解析する方法であって、
前記コンピュータシステムが、
解析対象領域を有限個の要素に分割して各要素毎に応力を算出する算出ステップ、
解析対象領域を複数の要素の集合でなる複数の区域に区分する区分ステップ、
この区分ステップで区分した区域と、該区域に含まれる要素とを対応付けて記録する記録ステップ、
この記録ステップで記録した区域毎に前記算出ステップで算出した応力が最大の要素を選択する選択ステップ、及び、
この選択ステップで選択した要素の応力を該要素が含まれる区域の値として出力する出力ステップを実行し、
前記出力ステップでは、選択ステップで選択された要素の位置も併せて出力することを特徴とする応力解析方法
A method of analyzing stress in a computer system using a finite element method,
The computer system is
A calculation step of dividing the analysis target area into a finite number of elements and calculating stress for each element;
A division step of dividing the analysis target area into a plurality of areas composed of a set of a plurality of elements;
A recording step for recording the areas classified in this classification step in association with the elements included in the areas;
A selection step for selecting an element having the maximum stress calculated in the calculation step for each area recorded in the recording step; and
An output step of outputting the stress of the element selected in this selection step as a value of an area including the element;
In the output step, stress analysis wherein the outputs together the position of the selected in the selection step element.
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