JP5418374B2 - スポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析方法及びそのプログラム - Google Patents
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Description
コンピュータが、前記複数の金属板部材を、前記金属板部材毎に分類可能に定義したシェル要素のうち、特定のシェル要素を抽出するステップと、
コンピュータが、前記シェル要素と剛体バー要素で連結され、1つの前記スポット溶接部を1つの要素で定義したソリッド要素のうち、前記特定のシェル要素と前記剛体バー要素で連結される、特定のソリッド要素を抽出するステップと、
コンピュータが、前記特定のソリッド要素の個数を出力するステップと、
コンピュータが、前記特定のソリッド要素それぞれの、有限要素法で得られたひずみエネルギーを統計処理した統計値を出力するステップと、
を有することを特徴とする、スポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析方法。
(4)複数の金属板部材を、複数箇所のスポット溶接部で接合したスポット溶接構造体のモデルに有限要素法を適用して得られた算出値に基づいて、コンピュータに、前記複数箇所のスポット溶接部の、前記スポット溶接構造体への剛性寄与度を分析させるプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記複数の金属板部材を、前記金属板部材毎に分類可能に定義したシェル要素のうち、特定のシェル要素を抽出するステップと、
前記シェル要素と剛体バー要素で連結され、1つの前記スポット溶接部を1つの要素で定義したソリッド要素のうち、前記特定のシェル要素と前記剛体バー要素で連結される、特定のソリッド要素を抽出するステップと、
前記特定のソリッド要素の個数を出力するステップと、
前記特定のソリッド要素それぞれの、有限要素法で得られたひずみエネルギーを統計処理した統計値を出力するステップと、
を実行させることを特徴とする、スポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析プログラム。
(5)前記スポット溶接構造体の、前記複数の金属板部材の一部で構成される部位の金属板部材を定義するシェル要素を、前記特定のシェル要素として指定するステップを実行させることを特徴とする、請求項4に記載のスポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析プログラム。
(6)前記スポット溶接構造体の、2つの前記金属板部材で構成される部位の金属板部材のシェル要素を、前記特定のシェル要素として指定するステップを実行させることを特徴とする、請求項4又は5に記載のスポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析プログラム。
図4に示したモデル化方法により作成した自動車ボディ10の有限要素モデル(以下、「自動車ボディモデル」という。)について、市販のソルバーを使用して剛性解析を実施する。なお、本発明においては、弾性域での剛性解析を対象とする。
自動車ボディモデルのシェル要素は、図5に示したように、金属板部材毎に分類することができるように定義されている。これらの金属板部材毎に分類可能に定義したシェル要素のうち、特定のシェル要素を抽出する。
複数の金属板部材を定義したシェル要素のうちの一部は、剛体バー要素を介して、1つのスポット溶接部を1つの要素で定義したソリッド要素と連結されている。これらの、シェル要素と剛体バー要素で連結され、1つのスポット溶接部を1つの要素で定義したソリッド要素のうち、ステップS2で抽出された特定のシェル要素と剛体バー要素で連結される、特定のソリッド要素を抽出する。
ステップS3で抽出されたソリッド要素の個数が求められ、出力される。上記の説明の例では、ステップS2で、フロントピラー21の剛性解析結果を分析したい場合として、特定のシェル要素を抽出していることから、自動車ボディ10のフロントピラー21の部位が有するスポット溶接部のソリッド要素の個数が出力される。
剛性解析後の有限要素法の出力ファイル中には、すべてのソリッド要素それぞれについて、変位、応力、ひずみ、ひずみエネルギー等の算出値が記述されている。これらのすべてのソリッド要素についての算出値のうち、ステップS4で抽出された特定のソリッド要素それぞれについてのひずみエネルギーを統計処理し、その統計値を出力する。ここで、統計値とは、特定のソリッド要素それぞれについて、ひずみエネルギーの最大値、最小値、合計値、平均値、標準偏差などである。なお、ステップS4で出力されたソリッド要素の個数は、平均値や標準偏差を求める統計処理を行うときにも使用される。
スポット溶接構造体の、複数の金属板部材の一部で構成される部位の金属板部材を定義するシェル要素を、特定のシェル要素として指定するステップを別途設けて、ステップAとしてもよい。
スポット溶接構造体は、複数の金属板部材を、複数箇所のスポット溶接部で接合して構成されるが、その最小単位は、2つの金属板部材で構成される。剛性解析結果を分析する際、この最小単位で分析することができると好都合である。
図1に示した自動車ボディ10において、フロントピラー21、センターピラーアッパー22、センターピラーロアー23のうち、どの部位のスポット溶接部が、自動車ボディ10への剛性寄与度が大きいかを分析した。
フロントピラー21に存在するスポット溶接部の、自動車ボディ10への剛性寄与度をさらに詳細に分析するため、フロントピラー21を構成する最小単位で、ひずみエネルギーの合計値及び平均値を比較・検討した。
21 フロントピラー
21−1、21−2、21−3、21−4、21−5、21−6、21−7、21−8、21−9、21−10、21−11、21−12、21−13、21−14、21−15 金属板部材
22 センターピラーアッパー
23 センターピラーロアー
30−1 シェル要素
40−1、40−2、40−3 スポット溶接部
40−1S、40−2S、40−3S ソリッド要素
50−1、50−2、50−3、50−4 剛体バー要素
M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8 節点
N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8 節点
Claims (6)
- 複数の金属板部材を、複数箇所のスポット溶接部で接合したスポット溶接構造体のモデルに有限要素法を適用し、コンピュータが、得られた算出値に基づいて、前記複数箇所のスポット溶接部の、前記スポット溶接構造体への剛性寄与度を分析する方法において、
コンピュータが、前記複数の金属板部材を、前記金属板部材毎に分類可能に定義したシェル要素のうち、特定のシェル要素を抽出するステップと、
コンピュータが、前記シェル要素と剛体バー要素で連結され、1つの前記スポット溶接部を1つの要素で定義したソリッド要素のうち、前記特定のシェル要素と前記剛体バー要素で連結される、特定のソリッド要素を抽出するステップと、
コンピュータが、前記特定のソリッド要素の個数を出力するステップと、
コンピュータが、前記特定のソリッド要素それぞれの、有限要素法で得られたひずみエネルギーを統計処理した統計値を出力するステップと、
を有することを特徴とする、スポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析方法。 - コンピュータが、前記スポット溶接構造体の、前記複数の金属板部材の一部で構成される部位の金属板部材を定義するシェル要素を、前記特定のシェル要素として指定するステップを有することを特徴とする、請求項1に記載のスポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析方法。
- コンピュータが、前記スポット溶接構造体の、2つの前記金属板部材で構成される部位の金属板部材のシェル要素を、前記特定のシェル要素として指定するステップを有することを特徴とする、請求項1又は2に記載のスポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析方法。
- 複数の金属板部材を、複数箇所のスポット溶接部で接合したスポット溶接構造体のモデルに有限要素法を適用して得られた算出値に基づいて、コンピュータに、前記複数箇所のスポット溶接部の、前記スポット溶接構造体への剛性寄与度を分析させるプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記複数の金属板部材を、前記金属板部材毎に分類可能に定義したシェル要素のうち、特定のシェル要素を抽出するステップと、
前記シェル要素と剛体バー要素で連結され、1つの前記スポット溶接部を1つの要素で定義したソリッド要素のうち、前記特定のシェル要素と前記剛体バー要素で連結される、特定のソリッド要素を抽出するステップと、
前記特定のソリッド要素の個数を出力するステップと、
前記特定のソリッド要素それぞれの、有限要素法で得られたひずみエネルギーを統計処理した統計値を出力するステップと、
を実行させることを特徴とする、スポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析プログラム。 - 前記スポット溶接構造体の、前記複数の金属板部材の一部で構成される部位の金属板部材を定義するシェル要素を、前記特定のシェル要素として指定するステップを実行させることを特徴とする、請求項4に記載のスポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析プログラム。
- 前記スポット溶接構造体の、2つの前記金属板部材で構成される部位の金属板部材のシェル要素を、前記特定のシェル要素として指定するステップを実行させることを特徴とする、請求項4又は5に記載のスポット溶接部のスポット溶接構造体への剛性寄与度分析プログラム。
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