JP6222302B1 - Method and apparatus for optimization analysis of joint positions of vehicle bodies - Google Patents

Method and apparatus for optimization analysis of joint positions of vehicle bodies Download PDF

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Abstract

【課題】自動車の走行時に艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して、車体に追加する追加接合点の最適位置を求める車体の接合位置の最適化解析方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法は、部品同士を接合する接合点25と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部23とを有する車体骨格モデル21を用い、前記部品同士の接合部位に追加する追加接合点33を求めるものであって、車体骨格モデル21に予め設定された接合点25同士の間に接合候補31を生成し、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する最適化解析モデル生成ステップS1と、最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップS3と、前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して、前記最適化解析条件を満たす追加接合点33を接合候補31の中から選出する最適化解析ステップS5とを備えたことを特徴とするものである。【選択図】 図1A vehicle body joint position optimization analysis method and apparatus for obtaining an optimum position of an additional joint point to be added to a vehicle body in consideration of an inertial force acting on a fitting or a lid when the vehicle is running. A vehicle body joint position optimization analysis method according to the present invention uses a vehicle body skeleton model 21 having a joint point 25 for joining parts and a fixed connection part 23 for fixing or connecting a fitting or a lid. The additional joint point 33 to be added to the joint part between the parts is obtained, and a joint candidate 31 is generated between the joint points 25 set in the vehicle body skeleton model 21 in advance, and the joint article or the lid is formed. The optimization analysis model generation step S1 for setting the corresponding mass, the optimization analysis condition setting step S3 for setting the optimization analysis conditions, and the inertial force acting on the fitting or lid An optimization analysis step S5 for selecting an additional joint point 33 satisfying the condition from the joint candidates 31 is provided. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、自動車の車体の接合位置の最適化解析方法及び装置に関し、特に、予め自動車の走行状態を考慮して車体に追加する接合点又は接合部の最適な位置を求める車体の接合位置の最適化解析方法及び装置に関する。   The present invention relates to an optimization analysis method and apparatus for a joint position of a vehicle body of an automobile. The present invention relates to an optimization analysis method and apparatus.

近年、自動車産業においては環境問題に起因した車体の軽量化が進められており、車体の設計にコンピュータ支援工学(以下、「CAE」という)解析は欠かせない技術となっている。このCAE解析では剛性解析、衝突解析、振動解析等が実施され、車体性能の向上に大きく寄与している。また、CAE解析では単に車体性能を評価するだけでなく、数理最適化、板厚最適化、形状最適化、トポロジー最適化などの最適化解析手法を用いることにより、車体の軽量化や、剛性や耐衝突性等の向上を達成した車体の設計支援をすることができる。
例えば特許文献1には、複雑な構造体のコンポーネントをトポロジー最適化により最適化する技術が開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the automobile industry, weight reduction of vehicle bodies due to environmental problems has been promoted, and computer-aided engineering (hereinafter referred to as “CAE”) analysis has become an indispensable technology for vehicle body design. In this CAE analysis, rigidity analysis, collision analysis, vibration analysis, and the like are performed, which greatly contributes to improvement of vehicle body performance. CAE analysis not only evaluates vehicle performance, but also uses optimization analysis methods such as mathematical optimization, plate thickness optimization, shape optimization, topology optimization, etc. It is possible to support the design of a vehicle body that has improved collision resistance and the like.
For example, Patent Document 1 discloses a technique for optimizing components of a complicated structure by topology optimization.

特開2010−250818号公報JP 2010-250818 A

また、車体のような構造体は、複数の部品を溶接等により接合することによって形成されており、接合する部位における接合量を増やせば(例えば、スポット溶接点の追加)構造体全体としての剛性は向上することが知られている。しかしながら、コストの観点から接合量をできるだけ少なくすることが望まれている。   In addition, a structure such as a vehicle body is formed by joining a plurality of parts by welding or the like, and if the amount of joining at the part to be joined is increased (for example, addition of spot welding points), the rigidity of the whole structure Is known to improve. However, it is desired to reduce the amount of bonding as much as possible from the viewpoint of cost.

そこで、車体の剛性を向上させるために部品同士の接合を追加する位置を求めるための方法として、経験や勘などにより設定する方法、応力解析により応力が大きい部位に追加する方法がある。
しかしながら、経験や勘により溶接位置を追加する位置を設定する方法では、剛性を向上させるために必要な位置を探して溶接位置を設定するのではないため、不用な位置に溶接を追加することになり、コストの面から効率が悪いと言わざるを得ない。
また、応力解析により応力が大きい部位に追加する方法では、追加前と比較すると変化は見られるものの、溶接位置として追加した部位の近傍のみの特性が向上する反面、別の部位の特性が相対的に低下することになり、車体全体として評価したとき、追加する溶接位置が必ずしも最適とはいえない。
Therefore, as a method for obtaining a position at which the joining of parts is added in order to improve the rigidity of the vehicle body, there are a method of setting by experience and intuition, and a method of adding to a portion where stress is large by stress analysis.
However, in the method of setting the position to add the welding position based on experience and intuition, the welding position is not set by searching for the position necessary to improve the rigidity. Therefore, it must be said that the efficiency is low in terms of cost.
In addition, in the method of adding to the part where the stress is large by stress analysis, although the change is seen compared with before the addition, the characteristic only in the vicinity of the part added as the welding position is improved, but the characteristic of another part is relative. Therefore, when the entire vehicle body is evaluated, the welding position to be added is not necessarily optimal.

また、溶接位置を追加したことによって、隣接する溶接位置同士が近すぎると、溶接する際、先に溶接した箇所に電流が流れて(分流)、追加で溶接したい箇所に十分な電流が流れず、溶接が不完全となってしまうことがある。   In addition, if adjacent welding positions are too close due to the addition of a welding position, when welding, current flows to the previously welded part (diverted flow), and sufficient current does not flow to the part to be additionally welded. , Welding may be incomplete.

そこで、車体の剛性等の性能を向上するために、特許文献1に開示された最適化技術を適用することが考えられるが、当該技術は、車体のような構造体を形成する溶接位置の最適化に関してどのように最適化技術を適用するかについて開示されていない。   Thus, in order to improve the performance such as the rigidity of the vehicle body, it is conceivable to apply the optimization technique disclosed in Patent Document 1, but this technique is suitable for the optimum welding position for forming a structure such as the vehicle body. It is not disclosed how to apply optimization techniques for optimization.

さらに、自動車車両が実際に走行している状態を考えた場合、例えばレーンチェンジ等により車体挙動が変化する際には、車両の中心位置から離れて配設された艤装品又は蓋物に作用する慣性力が車体骨格の変形に大きく影響を及ぼす。これは、艤装品又は蓋物であっても、複数の部品が組み合わされた構成部品(アセンブリ;ASSY)の質量が10kg以上となる場合もあり、質量が100〜300kg程度である車体骨格に対して無視できないためである。そのため、車体骨格の性能を評価及び向上する際には、実際の走行時に艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮することが望まれる。
なお、本願発明において、艤装品はエンジン、トランスミッション、シート等を、蓋物はドア、トランク、フード等を総称するものである。
Furthermore, when the state in which the automobile vehicle is actually traveling is considered, for example, when the behavior of the vehicle body changes due to a lane change or the like, the inertia acting on the fitting or lid disposed away from the center position of the vehicle. The force greatly affects the deformation of the body frame. This is because the mass of a component (assembly; assembly) that is a combination of multiple parts, even if it is a fitting or lid, may be 10 kg or more. This is because it cannot be ignored. Therefore, when evaluating and improving the performance of the vehicle body skeleton, it is desirable to consider the inertial force that acts on the fitting or the lid during actual travel.
In the present invention, the fittings collectively refer to engines, transmissions, seats, and the like, and the lids collectively refer to doors, trunks, hoods, and the like.

しかしながら、一般的に、車体骨格の設計初期段階では車両の外観やデザインが決まっておらず、車両の外観やデザインに大きく左右される蓋物や艤装品は、設計後期段階において最終決定されることが多い。   However, in general, the appearance and design of the vehicle are not decided at the initial stage of the body frame design, and lids and fittings that are greatly influenced by the appearance and design of the vehicle are finally decided at the latter stage of design. Many.

そのため、艤装品や蓋物の形状等が決定される前の段階において、実際の走行状態において艤装品や蓋物に作用する慣性力を考慮して車体骨格の性能を評価することは難しい。さらに、設計後期段階において艤装品や蓋物の形状等が決定されたとしても、艤装品や蓋物が配設された車両(フルボディ)を対象としてCAE解析を行って車体骨格の性能を評価し、元に戻って車体骨格の設計や接合位置を修正し追加する時間的な余裕は新車開発にはない。そのため、従来は車体骨格のみを対象としCAE解析により車体骨格の性能評価及び設計が強いられていた。   For this reason, it is difficult to evaluate the performance of the vehicle body skeleton in consideration of the inertial force acting on the fittings and the lid in the actual traveling state before the shape of the fittings and the lid is determined. Furthermore, even if the shape of the fittings and lids is determined in the late stage of the design, the CAE analysis is performed on the vehicle (full body) in which the fittings and lids are arranged, and the performance of the vehicle skeleton is evaluated. There is no time for new car development to go back and modify the body frame design and joint position to add. Therefore, in the past, the performance evaluation and design of the vehicle body skeleton has been forced by CAE analysis only for the vehicle body skeleton.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の部品が部品組みとして接合された自動車の車体骨格モデルにおいて、艤装品又は蓋物が決定される前であっても、自動車の走行時において前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して、前記部品組みとして接合する部位に追加する追加接合点又は追加接合部の最適位置を求めることができる車体の接合位置の最適化解析方法及び装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in a vehicle body skeleton model in which a plurality of parts are joined as a part set, even before a fitting or lid is determined. In consideration of the inertial force acting on the fitting or the lid when the vehicle is running, the joint position of the vehicle body that can determine the additional joint point or the optimum joint position to be added to the part to be joined as the component set It is an object of the present invention to provide an optimization analysis method and apparatus.

(1)本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法は、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点又は接合部と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化解析を、コンピュータが以下の各ステップを行うものであって、コンピュータが、前記部品組みに追加して接合する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成ステップと、操作者の指示によりコンピュータが、前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、コンピュータが、前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析ステップとを備え、前記最適化解析モデル生成ステップにおいて、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることを特徴とするものである。 (1) The method for optimizing the joining position of the vehicle body according to the present invention includes a plurality of parts composed of planar elements and / or three-dimensional elements, and joining points or joints joining the plurality of parts as a part set. Using a vehicle body skeleton model of an automobile having a fixed connecting portion for fixing or connecting a fitting or a lid, and a computer performs an optimization analysis of point bonding or continuous bonding used for bonding the component set as follows. A step, wherein the computer sets an additional joint point or additional joint candidate to be joined to the part set and a mass corresponding to a fitting or a lid in the vehicle skeleton model, An optimization analysis model generation step for generating an optimization analysis model to be analyzed by the optimization analysis, and a computer causes the optimization analysis condition for the optimization analysis model by an instruction from an operator. An optimization analysis condition setting step to be set, and the computer performs an optimization analysis in consideration of an inertial force acting on the optimization analysis model when the vehicle is running, and an additional junction or an additional condition that satisfies the optimization analysis condition An optimization analysis step of selecting a joint from the joint candidates, and in the optimization analysis model generation step, the mass is set at a predetermined position in a region where the fitting or lid is fixed or connected In addition, the joining candidates are set at a predetermined interval between joining points or joints that are set in advance in each part set of the vehicle body skeleton model.

(2)上記(1)に記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とするものである。 (2) In the device described in (1) above, the predetermined position in the optimization analysis model generation step is set on a straight line or a curve connecting the fixed connecting portions.

(3)上記(2)に記載のものにおいて、前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定したことを特徴とするものである。 (3) In the above (2), in the case where the fitting or the lid is a rotationally movable part that is rotatable, the predetermined position is on a rotationally movable central axis when the fitting or the lid is rotationally movable. It is characterized by being set to a position excluding.

(4)上記(1)に記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上(前記直線若しくは曲線の線上を除く)としたことを特徴とするものである。 (4) In the device described in (1) above, the predetermined position in the optimization analysis model generation step is set on a plane or a curved surface surrounded by a straight line or a curve connecting the fixed connecting portions (on the straight line or the curved line) Is excluded).

(5)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とするものである。 (5) In the device according to any one of (1) to (4), the optimization analysis model generation step includes a mass element, a mass element, and a mass element corresponding to a mass of the fitting or the lid. It sets using the rigid body element which connects the said fixed connection part, It is characterized by the above-mentioned.

(6)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップは、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とするものである。 (6) In the device according to any one of (1) to (4), the optimization analysis model generation step is set using a mass element and a beam element, and the mass element and the mass element has a mass The sum corresponds to the mass of the fitting or lid fixed or connected to the fixed connecting portion.

(7)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とするものである。 (7) In the device according to any one of (1) to (4), the optimization analysis model generation step is set using a beam element having a mass corresponding to a mass of the fitting or the lid. It is characterized by.

(8)本発明に係る車体の接合位置の最適化解析装置は、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点又は接合部と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化を行うものであって、前記部品組みに追加して接合する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成部と、前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部と、前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析部とを備え、
前記最適化解析モデル生成部により、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることを特徴とするものである。
(8) The vehicle body joining position optimization analyzing apparatus according to the present invention includes a plurality of parts including planar elements and / or three-dimensional elements, and joining points or joints joining the plurality of parts as a part set. Using a vehicle body skeleton model having a fixed connecting portion for fixing or connecting a fitting or a lid, and performing optimization of point bonding or continuous bonding used for bonding the component set, An optimization analysis model to be set as an analysis target of an optimization analysis by setting an additional joint point or a joint candidate of an additional joint to be joined to a part set and a mass corresponding to a fitting or a lid in the body frame model An optimization analysis model generation unit that generates the optimization analysis condition setting unit that sets optimization analysis conditions for the optimization analysis model, and inertia that acts on the optimization analysis model when the vehicle is running The performed optimization analysis in consideration, the optimization analysis satisfy additional junction or additional junction and an optimization analysis unit for selecting from among the joint candidates,
The optimization analysis model generation unit sets the mass to a predetermined position in a region where the fitting or lid is fixed or connected, and the joining candidate is preliminarily set in each part set of the vehicle body skeleton model. It is characterized in that it is set at a predetermined interval between set joint points or joints.

(9)上記(8)に記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部により設定される前記質量の所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とするものである。 (9) In the device described in (8) above, the predetermined position of the mass set by the optimization analysis model generation unit is on a straight line or a curve connecting the fixed connection unit It is.

(10)上記(9)に記載のものにおいて、前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定したことを特徴とするものである。 (10) In the above-described (9), in the case where the fitting or the lid is a rotationally movable part that is rotatable, the predetermined position is on a rotationally movable central axis when the fitting or the lid is rotationally movable. It is characterized by being set to a position excluding.

(11)上記(8)に記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部により設定される前記質量の所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上(前記直線若しくは曲線の線上を除く)としたことを特徴とするものである。 (11) In the device described in (8) above, the predetermined position of the mass set by the optimization analysis model generation unit is set on a plane or a curved surface surrounded by a straight line or a curve connecting the fixed connection units ( Except on the straight line or curved line).

(12)上記(8)乃至(11)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部は、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とするものである。 (12) In the device according to any one of (8) to (11), the optimization analysis model generation unit calculates a mass corresponding to a mass of the fitting or the lid, a mass element, and the mass element. It sets using the rigid body element which connects the said fixed connection part, It is characterized by the above-mentioned.

(13)上記(8)乃至(11)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部は、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とするものである。 (13) In the device according to any one of (8) to (11), the optimization analysis model generation unit is set using a mass element and a beam element, and the mass element and the mass element have a mass The sum corresponds to the mass of the fitting or lid fixed or connected to the fixed connecting portion.

(14)上記(8)乃至(11)のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部は、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とするものである。 (14) In the device according to any one of (8) to (11), the optimization analysis model generation unit is set using a beam element having a mass corresponding to a mass of the fitting or the lid. It is characterized by.

本発明においては、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品から構成され、該複数の部品を部品組みとして接合する追加接合点又は追加接合部と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化解析を、コンピュータが以下の各ステップを行うものであって、コンピュータが、前記部品組みにおける追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成ステップと、操作者の指示によりコンピュータが、前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、コンピュータが、前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析ステップとを備え、前記最適化解析モデル生成ステップにおいて、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルの固定連結部に固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることにより、艤装品又は蓋物が決定される前であっても走行時に該艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、自動車の剛性を向上させるために前記部品組みに追加する追加接合点又は追加接合部の最適な位置を効率良く求めることができる。   In the present invention, it is composed of a plurality of parts composed of planar elements and / or three-dimensional elements, and an additional joint point or joint part for joining the plurality of parts as a part set and a fixed connection for fixing or connecting a fitting or a lid. The computer performs the following steps for the optimization analysis of the point joint or continuous joint used for joining the parts set, using the vehicle body skeleton model of the automobile having the part, and the computer Optimization analysis for generating an optimization analysis model to be set as an analysis target of the optimization analysis by setting an additional joint point in the assembly or a joint candidate of the additional joint and a mass corresponding to the fitting or the lid in the body frame model A model generation step and an optimization analysis condition setting step in which the computer sets optimization analysis conditions for the optimization analysis model in accordance with an instruction from the operator The computer performs an optimization analysis for the optimization analysis model in consideration of an inertial force acting when the vehicle is running, and an additional joint point or an additional joint satisfying the optimization analysis condition is selected from the joint candidates. Selecting an optimization analysis step, wherein, in the optimization analysis model generation step, the mass is set to a predetermined position in a region where the fitting or lid is fixed or connected to a fixed connection portion of the vehicle body skeleton model. And the joint candidate is set at a predetermined interval between joint points or joints set in advance in each part set of the vehicle body skeleton model, before the fitting or the lid is determined. However, additional joint points added to the component assembly to improve the rigidity of the automobile by performing an optimization analysis in consideration of the inertial force acting on the fitting or lid when traveling It can be obtained efficiently optimal position of the additional joints.

本発明の実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析装置のブロック図である。It is a block diagram of the optimization analysis apparatus of the joint position of the vehicle body which concerns on embodiment of this invention. 本実施の形態で用いる車体骨格モデルと、該車体骨格モデルに予め設定されている接合点を説明する説明図である((a):斜視図、(b):側面図)。It is explanatory drawing explaining the joint point preset to the vehicle body frame | skeleton model used by this Embodiment and this vehicle body frame | skeleton model ((a): perspective view, (b): side view). 本実施の形態で用いる車体骨格モデルと、該車体骨格モデルに設定されている固定連結部を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the vehicle body skeleton model used by this Embodiment, and the fixed connection part set to this vehicle body skeleton model. 本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、車体骨格モデルに接合候補が生成された最適化解析モデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optimization analysis model by which the joint candidate was produced | generated by the vehicle body frame | skeleton model in the optimization analysis model production | generation step which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、車体骨格モデルに質量要素が設定された最適化解析モデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optimization analysis model by which the mass element was set to the vehicle body frame | skeleton model in the optimization analysis model production | generation step which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて生成された最適化解析モデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optimization analysis model produced | generated in the optimization analysis model production | generation step which concerns on this Embodiment. 本発明の実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析方法の処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of a process of the optimization analysis method of the joining position of the vehicle body which concerns on embodiment of this invention. 本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおける接合候補の生成と、最適化解析ステップにおける接合候補の選出を説明する説明図である((a):接合点、(b):接合候補の生成、(c):追加接合点の選出)。It is explanatory drawing explaining the production | generation of the joint candidate in the optimization analysis model production | generation step which concerns on this Embodiment, and selection of the joint candidate in an optimization analysis step ((a): Joint point, (b): Joint candidate of FIG. Generation, (c): selection of additional junction points). 本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、質量要素が設定される所定位置を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the predetermined position where a mass element is set in the optimization analysis model generation step which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、車体骨格モデルに質量要素が設定された最適化解析モデルの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the optimization analysis model by which the mass element was set to the vehicle body frame | skeleton model in the optimization analysis model production | generation step which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、質量要素の設定方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the setting method of a mass element in the optimization analysis model production | generation step which concerns on this Embodiment. 実施例において、比較例とした最適化解析モデルを説明する説明図である((a):質量設定なし(比較例1)、(b)回転ドア構成部品有り(比較例2))。In an Example, it is explanatory drawing explaining the optimization analysis model made into the comparative example ((a): There is no mass setting (comparative example 1), (b) There exists a rotary door component (comparative example 2)). 実施例において車体の静ねじりにおける荷重拘束条件を説明する説明図である((a):フロント側荷重付与+リア側拘束、(b):フロント側拘束+リア側荷重付与)。It is explanatory drawing explaining the load restraint conditions in the static torsion of a vehicle body in an Example ((a): Front side load provision + rear side restraint, (b): Front side restraint + rear side load provision). 実施例において、静ねじれ荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the analysis result of the additional joining point selected by the optimization analysis in a static torsional load condition. 実施例において、静ねじれ荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点数と車体の剛性向上率との関係を示すグラフである。In an Example, it is a graph which shows the relationship between the number of additional joining points selected by the optimization analysis in a static torsion load condition, and the rigidity improvement rate of a vehicle body. 実施例において、自動車の走行状態を想定した荷重条件を説明する説明図である。In an Example, it is explanatory drawing explaining the load conditions supposing the driving | running | working state of the motor vehicle. 実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である(その1)。In an Example, it is a figure which shows the analysis result of the additional junction selected by the optimization analysis in the load conditions supposing the lane change (the 1). 実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である(その2)。In an Example, it is a figure which shows the analysis result of the additional junction selected by the optimization analysis in the load conditions supposing the lane change (the 2). 実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点数と車体の剛性向上率との関係を示すグラフである。In an Example, it is a graph which shows the relationship between the number of additional joining points selected by the optimization analysis on the load conditions supposing lane change, and the rigidity improvement rate of a vehicle body. 実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により得られた車体のひずみエネルギー分布の解析結果を示す図である(その1)。In an Example, it is a figure which shows the analysis result of the distortion energy distribution of the vehicle body obtained by the optimization analysis on the load conditions supposing lane change (the 1). 実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により得られた車体のひずみエネルギー分布の解析結果を示す図である(その2)。In an Example, it is a figure which shows the analysis result of the strain energy distribution of the vehicle body obtained by the optimization analysis on the load conditions supposing lane change (the 2). 実施例において、自動車の走行状態において車体のフロント側に荷重が作用する荷重条件を説明する説明図である。In an Example, it is explanatory drawing explaining the load conditions in which a load acts on the front side of a vehicle body in the driving | running | working state of a motor vehicle. 実施例において、自動車の走行状態において車体のフロント側に荷重が作用する荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である(その1)。In an Example, it is a figure which shows the analysis result of the additional junction selected by the optimization analysis in the load conditions in which a load acts on the front side of a vehicle body in the driving | running | working state of a motor vehicle (the 1). 実施例において、自動車の走行状態において車体のフロント側に荷重が作用する荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である(その2)。In an Example, it is a figure which shows the analysis result of the additional junction selected by the optimization analysis in the load conditions in which a load acts on the front side of a vehicle body in the driving | running | working state of a motor vehicle (the 2).

本発明の実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置を、図1〜10を参照して以下に説明する。なお、車体の接合位置の最適化解析方法及び装置の説明に先立ち、本発明で対象とする車体骨格モデルについて説明する。   A vehicle body joint position optimization analysis method and apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Prior to the description of the optimization analysis method and apparatus for the joint position of the vehicle body, the vehicle body skeleton model that is the subject of the present invention will be described.

<車体骨格モデル>
本発明で用いる車体骨格モデル21は、図2及び3に示すように、シャシー部品等といった複数の部品で構成されたものである。車体骨格モデル21の各部品は、平面要素及び/又は立体要素を使ってモデル化されている。
<Body frame model>
As shown in FIGS. 2 and 3, the vehicle body skeleton model 21 used in the present invention is composed of a plurality of parts such as chassis parts. Each part of the vehicle body skeleton model 21 is modeled using planar elements and / or three-dimensional elements.

車体骨格モデル21において、各部品は部品組みとして接合する部位に設けられた接合点又は接合部が設けられており、例えば部品同士がスポット溶接により接合された車体骨格モデル21においては、図2に示すように、部品組み毎に接合される部位に接合点25が予め設定されている。   In the vehicle body skeleton model 21, each part is provided with a joint point or a joint provided at a part to be joined as a part assembly. For example, in the vehicle body skeleton model 21 in which the parts are joined by spot welding, FIG. As shown, a joining point 25 is set in advance at a part to be joined for each component assembly.

さらに、車体骨格モデル21は、図3に示すように、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部23を有する。固定連結部23としては、図3に一例を示すように、回転ドアを固定又は連結するヒンジ23a及びヒンジ23bやストライカー23cがあるが、固定連結部23はこれらに限定されるものではなく、例えば、エンジンを固定するエンジンマウント等の艤装品を固定するものや、回転ドア以外のスライドドアやボンネット等といった蓋物を固定又は連結するものを含む。   Furthermore, as shown in FIG. 3, the vehicle body skeleton model 21 has a fixed connecting portion 23 for fixing or connecting a fitting or a lid. As an example of the fixed connection portion 23, there are a hinge 23a, a hinge 23b, and a striker 23c for fixing or connecting the revolving door as shown in FIG. 3, but the fixed connection portion 23 is not limited to these, for example, Included are those for fixing fittings such as engine mounts for fixing the engine, and those for fixing or connecting lids such as slide doors and bonnets other than revolving doors.

車体骨格モデル21を構成する各部品の要素情報等や、各部品組みにおける接合点25(図2)、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部23(図3)に関する情報は、車体骨格モデルファイル20(図1参照)に格納されている。   Element information of each part constituting the vehicle body skeleton model 21, information on the joint point 25 (FIG. 2) in each part set, and the fixed connection part 23 (FIG. 3) for fixing or connecting the fitting or the lid are as follows. It is stored in the model file 20 (see FIG. 1).

<最適化解析装置>
本実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析装置1(以下、単に「最適化解析装置1」という)の構成について、主に図1に示すブロック図に基づいて以下に説明する。
<Optimization analyzer>
The configuration of the vehicle body joint position optimization analysis apparatus 1 (hereinafter simply referred to as “optimization analysis apparatus 1”) according to the present embodiment will be described below mainly based on the block diagram shown in FIG.

本実施の形態に係る最適化解析装置1は、車体骨格モデル21(図2及び3参照)を構成する複数の部品を部品組みとして接合する部位に追加する追加接合点又は追加接合部の最適化を行う装置であり、PC(パーソナルコンピュータ)等によって構成され、表示装置3、入力装置5、記憶装置7、作業用データメモリ9及び演算処理部10を有している。   The optimization analysis apparatus 1 according to the present embodiment optimizes additional joint points or additional joints that are added to a part to be joined as a part set of a plurality of parts constituting the vehicle body skeleton model 21 (see FIGS. 2 and 3). The display device 3, the input device 5, the storage device 7, the work data memory 9, and the arithmetic processing unit 10 are configured by a PC (personal computer) or the like.

そして、表示装置3、入力装置5、記憶装置7及び作業用データメモリ9は、演算処理部10に接続され、演算処理部10からの指令によってそれぞれの機能が実行される。   The display device 3, the input device 5, the storage device 7, and the work data memory 9 are connected to the arithmetic processing unit 10, and each function is executed by a command from the arithmetic processing unit 10.

≪表示装置≫
表示装置3は、解析結果の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。
≪Display device≫
The display device 3 is used for displaying analysis results and the like, and includes a liquid crystal monitor or the like.

≪入力装置≫
入力装置5は、車体骨格モデルファイル20の表示指示や操作者の条件入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。
≪Input device≫
The input device 5 is used for a display instruction of the body skeleton model file 20, an operator's condition input, and the like, and includes a keyboard, a mouse, and the like.

≪記憶装置≫
記憶装置7は、車体骨格モデルファイル20等の各種ファイルの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。
≪Storage device≫
The storage device 7 is used for storing various files such as the vehicle body skeleton model file 20 and is configured by a hard disk or the like.

≪作業用データメモリ≫
作業用データメモリ9は、演算処理部10で使用するデータの一時保存や演算に用いられ、RAM(Random Access Memory)等で構成される。
≪Work data memory≫
The work data memory 9 is used for temporary storage and calculation of data used in the arithmetic processing unit 10, and is configured by a RAM (Random Access Memory) or the like.

≪演算処理部≫
演算処理部10は、図1に示すように、最適化解析モデル生成部11と最適化解析条件設定部13と最適化解析部15を有し、PC等のCPU(中央演算処理装置)によって構成される。これらの各部は、CPUが所定のプログラムを実行することによって機能する。
以下、演算処理部10内の各部の機能を説明する。
≪Operation processing part≫
As shown in FIG. 1, the arithmetic processing unit 10 includes an optimization analysis model generation unit 11, an optimization analysis condition setting unit 13, and an optimization analysis unit 15, and is configured by a CPU (central processing unit) such as a PC. Is done. Each of these units functions when the CPU executes a predetermined program.
Hereinafter, the function of each unit in the arithmetic processing unit 10 will be described.

≪最適化解析モデル生成部≫
最適化解析モデル生成部11は、車体骨格モデル21の部品を部品組みとして接合する部位に追加する追加接合点又は追加接合部の接合候補を生成し、艤装品又は蓋物に相当する質量を車体骨格モデル21に設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成するものである。
≪Optimization analysis model generation part≫
The optimization analysis model generation unit 11 generates an additional joint point to be added to a part to be joined as a part set of the parts of the vehicle body skeleton model 21 or a joint candidate of the additional joint, and calculates the mass corresponding to the fitting or the lid as the body skeleton. The model 21 is set and an optimization analysis model to be analyzed is generated.

図4に、車体骨格モデル21に接合候補31を生成した一例を示す。接合候補31は、車体骨格モデル21の各部品組みにおいて予め設定された接合点25(図1)同士の間に所定の間隔(10mm間隔)で密に生成されている。なお、図4において、車体骨格モデル21に予め設定された接合点25(図2参照)は表示されていない。   FIG. 4 shows an example in which the joint candidate 31 is generated in the vehicle body skeleton model 21. The joint candidates 31 are densely generated at predetermined intervals (10 mm intervals) between the joint points 25 (FIG. 1) set in advance in each part set of the vehicle body skeleton model 21. In FIG. 4, the joint point 25 (see FIG. 2) set in advance in the vehicle body skeleton model 21 is not displayed.

図5に、車体骨格モデル21に艤装品又は蓋物に相当する質量を設定した一例を示す。
図5は、蓋物である回転ドアに相当する質量を有する質量要素41が設定されており、回転ドアが固定又は連結される領域内の所定位置に質量要素41を設定するため、質量要素41はヒンジ23aとストライカー23cとを結ぶ直線上に質量要素41が位置し、質量要素41とヒンジ23a及び質量要素41とストライカー23cとが剛体要素45によって接続されている。
FIG. 5 shows an example in which a mass corresponding to a fitting or a lid is set in the vehicle body skeleton model 21.
In FIG. 5, a mass element 41 having a mass corresponding to a revolving door that is a lid is set, and the mass element 41 is set at a predetermined position in a region where the revolving door is fixed or connected. The mass element 41 is positioned on a straight line connecting the hinge 23a and the striker 23c, and the mass element 41, the hinge 23a, and the mass element 41 and the striker 23c are connected by a rigid element 45.

図6に、車体骨格モデル21に接合候補31を生成し(図4参照)、かつ車体骨格モデル21に質量要素41を設定(図5参照)した最適化解析モデル51の一例を示す。   FIG. 6 shows an example of the optimization analysis model 51 in which the joining candidate 31 is generated in the vehicle body skeleton model 21 (see FIG. 4) and the mass element 41 is set in the vehicle body skeleton model 21 (see FIG. 5).

≪最適化解析条件設定部≫
最適化解析条件設定部13は、接合候補31に対して最適化解析条件を設定するものであり、目的条件と制約条件の2種類の最適化解析条件を設定する。
≪Optimization analysis condition setting part≫
The optimization analysis condition setting unit 13 sets optimization analysis conditions for the joint candidate 31 and sets two types of optimization analysis conditions, that is, a target condition and a constraint condition.

目的条件は、最適化解析モデル51による最適化解析の目的に応じて設定される条件であり、例えば、ひずみエネルギーを最小にする、吸収エネルギーを最大にして発生応力を最小にする等がある。目的条件は、1つだけ設定する。   The objective condition is a condition set according to the purpose of the optimization analysis by the optimization analysis model 51. For example, there are minimizing the strain energy, maximizing the absorbed energy, and minimizing the generated stress. Only one objective condition is set.

制約条件は、最適化解析を行う上で課す制約であり、例えば、各部品を接合した後の車体骨格モデル21から生成した最適化解析モデル51が所定の剛性を有するようにする等がある。制約条件は複数設定可能である。   The constraint condition is a constraint imposed when performing the optimization analysis. For example, the optimization analysis model 51 generated from the vehicle body skeleton model 21 after joining the respective parts has a predetermined rigidity. A plurality of constraint conditions can be set.

≪最適化解析部≫
最適化解析部15は、最適化解析モデル51における接合候補31を対象とし、自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行うものであり、接合候補31のうち、最適化解析条件設定部13で設定された最適化解析条件(目的条件、制約条件)を満たす有意な接合候補31を選出する。
≪Optimization analysis part≫
The optimization analysis unit 15 targets the joint candidate 31 in the optimization analysis model 51 and performs an optimization analysis in consideration of the inertial force acting when the vehicle is running. Significant junction candidates 31 that satisfy the optimization analysis conditions (objective conditions and constraint conditions) set by the condition setting unit 13 are selected.

最適化解析部15による最適化解析には、トポロジー最適化を適用することができる。
トポロジー最適化において密度法を用いる際に、中間的な密度が多い場合には離散化が好ましく、式(1)であらわされる。
Topology optimization can be applied to the optimization analysis by the optimization analysis unit 15.
When the density method is used in topology optimization, if there is a large intermediate density, discretization is preferable, which is expressed by Expression (1).

K(ρ)=ρpK ・・・・・(1)
ただし、
K:要素の剛性マトリックスにペナルティを課した剛性マトリックス
K:要素の剛性マトリックス
ρ:規格化された密度
p:ペナルティ係数
K (ρ) = ρ p K (1)
However,
K : Stiffness matrix that penalizes the stiffness matrix of the element
K: element stiffness matrix ρ: normalized density
p: Penalty coefficient

離散化によく用いられるペナルティ係数は2以上であるが、本発明に係る接合位置の最適化においては、ペナルティ係数として4以上の値が好ましいことが明らかになった。   Although the penalty coefficient often used for discretization is 2 or more, it has been clarified that a value of 4 or more is preferable as the penalty coefficient in the optimization of the joint position according to the present invention.

なお、最適化解析部15は、トポロジー最適化処理を行うものでもよいし、他の計算方式による最適化処理であってもよい。したがって、最適化解析部15としては、例えば市販されている有限要素を用いた解析ソフトを使用することができる。   The optimization analysis unit 15 may perform a topology optimization process or may be an optimization process based on another calculation method. Therefore, as the optimization analysis unit 15, for example, commercially available analysis software using a finite element can be used.

<接合位置の最適化解析方法>
本実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析方法(以下、単に「最適化方法」という)について、以下に説明する。
<Optimization analysis method for joint position>
An optimization analysis method (hereinafter simply referred to as “optimization method”) of the joining position of the vehicle body according to the present embodiment will be described below.

本実施の形態に係る接合位置の最適化方法は、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品から構成され、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点25と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部23とを有する自動車の車体骨格モデル21(図2及び3参照)を用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化を行うものであり、図7に示すように、最適化解析モデル生成ステップS1と、最適化解析条件設定ステップS3と、最適化解析ステップS5を備えている。
以下、各ステップについて説明する。なお、各ステップとも、コンピュータによって構成された最適化解析装置1が実行するものである。
The method for optimizing the joining position according to the present embodiment is composed of a plurality of parts composed of planar elements and / or three-dimensional elements, and fixes the joint point 25 and the fitting or lid that join the plurality of parts as a part set. Alternatively, using a vehicle body skeleton model 21 (see FIGS. 2 and 3) having a fixed connecting portion 23 to be connected, optimization of point bonding or continuous bonding used for bonding the component set is performed. As shown in FIG. 7, an optimization analysis model generation step S1, an optimization analysis condition setting step S3, and an optimization analysis step S5 are provided.
Hereinafter, each step will be described. Note that each step is executed by the optimization analysis apparatus 1 configured by a computer.

≪最適化解析モデル生成ステップS1≫
最適化解析モデル生成ステップS1は、車体骨格モデル21を構成する複数の部品について、部品組みとして接合する部位に追加する接合候補31を生成し(図4参照)、艤装品又は蓋物に相当する質量を有する質量要素41を車体骨格モデル21に設定し(図5参照)、最適化解析モデル51を生成(図6参照)するものであり、図1に示す最適化解析装置1においては最適化解析モデル生成部11が行う。
<< Optimization analysis model generation step S1 >>
The optimization analysis model generation step S1 generates a joint candidate 31 to be added to a part to be joined as a part set for a plurality of parts constituting the vehicle body skeleton model 21 (see FIG. 4), and a mass corresponding to a fitting or a lid. 1 is set in the vehicle body skeleton model 21 (see FIG. 5), and an optimization analysis model 51 is generated (see FIG. 6). The optimization analysis apparatus 1 shown in FIG. Performed by the model generation unit 11.

最適化解析モデル生成ステップS1における接合候補31の生成は、以下の手順で行うことができる。
車体骨格モデル21においては、図8(a)に示すように、車体骨格モデル21を構成する部品27を部品組みとして接合する部位に接合点25が所定の間隔Dで予め設定されているものとする。
The generation of the junction candidate 31 in the optimization analysis model generation step S1 can be performed by the following procedure.
In the vehicle body skeleton model 21, as shown in FIG. 8 (a), joint points 25 are set in advance at predetermined intervals D at portions where parts 27 constituting the vehicle body skeleton model 21 are joined as a part set. To do.

この場合、最適化解析モデル生成ステップS1においては、図8(b)に示すように、接合点25同士の間に所定の間隔d(<D)で接合候補31を密に設定する。   In this case, in the optimization analysis model generation step S1, as shown in FIG. 8B, the junction candidates 31 are set densely at a predetermined interval d (<D) between the junction points 25.

さらに、最適化解析モデル生成ステップS1における艤装品又は蓋物に相当する質量の設定は、図5に例示すように、艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に質量要素41を設定することにより行う。   Further, the setting of the mass corresponding to the fitting or lid in the optimization analysis model generation step S1 is performed by placing the mass element 41 at a predetermined position in the region where the fitting or lid is fixed or coupled as shown in FIG. This is done by setting.

質量要素41を設定する前記所定位置は、図9に示すように、複数の固定連結部23(23a、23b、23c)を結ぶ(23aと23c、23bと23c、23aと23b)直線L上(図9(a))、若しくは、蓋物等が装着された車体の形状に沿って固定連結部23を結ぶ曲線上とする。   As shown in FIG. 9, the predetermined position for setting the mass element 41 connects the plurality of fixed connecting portions 23 (23a, 23b, 23c) (23a and 23c, 23b and 23c, 23a and 23b) on a straight line L ( FIG. 9A) or on a curve connecting the fixed connecting portions 23 along the shape of the vehicle body to which a lid or the like is attached.

艤装品又は蓋物が回転ドアのように回転可動する回転可動部品においては、前記回転ドアのヒンジ23aとヒンジ23bを結ぶ線上に前記回転ドアが回転可動する際の回転可動中心軸がある。そして、該回転可動中心軸は、前記回転ドアが車体骨格モデル21に固定又は連結される領域の境界とほぼ同位置にある。   In a rotationally movable part in which a fitting or a lid is rotationally movable like a rotational door, there is a rotationally movable central axis when the rotational door is rotationally movable on a line connecting the hinges 23a and 23b of the rotational door. The rotationally movable central axis is substantially at the same position as the boundary of the region where the revolving door is fixed or connected to the vehicle body skeleton model 21.

これに対し、前記回転ドアのヒンジ23aとストライカー23cを結ぶ線、及び、ヒンジ23bとストライカー23cを結ぶ線は、前記回転ドアが車体骨格モデル21に固定又は連結される領域の内部に位置する。   On the other hand, the line connecting the hinge 23a and the striker 23c of the revolving door and the line connecting the hinge 23b and the striker 23c are located inside the region where the revolving door is fixed or connected to the vehicle body skeleton model 21.

前記艤装品又は蓋物に相当する質量を車体骨格モデル21に設定するにあたっては、車体骨格モデル21において前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域の境界よりも内部とする方が、走行時に前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を後述する最適化解析ステップS5において考慮する上で好ましい。   In setting the mass corresponding to the fitting or the lid in the vehicle body skeleton model 21, it is more preferable that the inside of the vehicle body skeleton model 21 is set inside than the boundary of the region where the fitting or the lid is fixed or connected. This is preferable in considering the inertial force acting on the fitting or the lid in the optimization analysis step S5 described later.

そのため、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置を、複数の固定連結部23を結ぶ直線L上又は前記曲線のうち、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸を除いた位置に設定することが望ましい。   Therefore, the predetermined position for setting the mass corresponding to the fitting or lid is set on a straight line L connecting a plurality of fixed connecting portions 23 or, among the curves, the rotationally movable central axis when the fitting or lid is rotationally movable. It is desirable to set the position excluding.

さらに、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置は、直線L上若しくは前記曲線の線上に限定されるものではなく、直線Lで囲まれた平面P上(図9(b))、若しくは、前記曲線で囲まれて蓋物等が装着された車体の形状に沿った曲面上としても良い。   Further, the predetermined position for setting the mass corresponding to the fitting or the lid is not limited to the straight line L or the curved line, but is on the plane P surrounded by the straight line L (FIG. 9B). Or it is good also on the curved surface along the shape of the vehicle body enclosed with the said curve and to which the lid | cover etc. were mounted | worn.

ここで、直線L又は前記曲線は、平面P若しくは前記曲面の境界であるので、該境界の内側に前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定することが望ましい。そのため、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置を、直線L上又は曲線の線上を除いた平面P上又は前記曲面上に設定することがより好ましい。   Here, since the straight line L or the curved line is a boundary of the plane P or the curved surface, it is desirable to set a mass corresponding to the fitting or the lid inside the boundary. Therefore, it is more preferable to set the predetermined position for setting the mass corresponding to the fitting or the lid on the plane P excluding the straight line L or the curved line or on the curved surface.

また、例えば艤装品が4点の固定連結部で固定又は連結される場合、2本の直線が互いに交差するように前記固定連結部を直線で結び、該直線上に前記艤装品に相当する質量要素を設定することが好ましい。この場合においても、前記固定連結部同士を車体のもつ曲率に合わせて曲線で接続し、該曲線上に前記質量要素を設定しても良い。   Further, for example, when the fitting is fixed or connected by four fixed connecting portions, the fixed connecting portions are connected by a straight line so that two straight lines intersect each other, and the mass corresponding to the fitting on the straight line It is preferable to set an element. Also in this case, the fixed connecting portions may be connected by a curve in accordance with the curvature of the vehicle body, and the mass element may be set on the curve.

質量を前記所定位置に設定する具体的な質量設定方法として、例えば、以下の(1)乃至(3)がある。   Specific mass setting methods for setting the mass at the predetermined position include, for example, the following (1) to (3).

(1)前記所定位置に艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有する質量要素41を設定し、質量要素41と固定連結部23(ヒンジ23a又はストライカー23c)を剛体要素45を用いて接続する(図5及び10参照)。 (1) The mass element 41 having a mass corresponding to the mass of the fitting or the lid is set at the predetermined position, and the mass element 41 and the fixed connecting portion 23 (hinge 23a or striker 23c) are connected using the rigid element 45. (See FIGS. 5 and 10).

図5は、固定連結部23を結ぶ直線Lの中心上に一個の質量要素41を設定した例であるが、図10に示すように、直線Lを均等に分割する点上に複数の質量要素41を設定しても良い。複数の質量要素41を設定する場合、各質量要素41の質量の総和が前記艤装品又は蓋物の質量に相当するように、各質量要素41の質量を決定すれば良い。   FIG. 5 is an example in which one mass element 41 is set on the center of the straight line L connecting the fixed connecting portions 23. However, as shown in FIG. 41 may be set. When a plurality of mass elements 41 are set, the mass of each mass element 41 may be determined so that the total mass of each mass element 41 corresponds to the mass of the fitting or the lid.

(2)前記所定位置に艤装品又は蓋物の質量に相当する質量の質量要素41を設定し、質量要素41と固定連結部23とをはり要素47を用いて接続する(図11(a)参照)。質量要素41とはり要素47それぞれの有する質量の和は、固定連結部23に固定又は連結される前記艤装品又は蓋物の質量に相当するように設定する。 (2) A mass element 41 having a mass corresponding to the mass of the fitting or lid is set at the predetermined position, and the mass element 41 and the fixed connecting portion 23 are connected using the beam element 47 (see FIG. 11A). ). The sum of the mass of each of the mass element 41 and the beam element 47 is set so as to correspond to the mass of the fitting or lid fixed or coupled to the fixed coupling portion 23.

はり要素47の質量は、はり要素47の断面特性として与えられる断面積及び材料特性として与えられる材料密度により定められる。はり要素47の断面積は、例えば、はり要素47の半径を与えることにより決定される。   The mass of the beam element 47 is determined by the cross-sectional area given as the cross-sectional characteristic of the beam element 47 and the material density given as the material characteristic. The cross-sectional area of the beam element 47 is determined by giving the radius of the beam element 47, for example.

さらに、後述する最適化解析ステップS5において、質量要素41及びはり要素47に作用する慣性力による荷重を車体骨格に伝達するために必要な断面特性及び材料特性をはり要素47に適宜設定する必要がある。   Further, in the optimization analysis step S5 described later, it is necessary to appropriately set the cross-sectional characteristics and material characteristics necessary for transmitting the load due to the inertial force acting on the mass element 41 and the beam element 47 to the vehicle body skeleton. is there.

なお、はり要素47は、線状の要素であり、該要素の軸方向に作用する引張圧縮荷重を伝達できるものであればロッド要素(棒要素)であっても良く、該ロッド要素の質量は、はり要素47と同様に、断面特性として与えられる断面積(又は半径)、及び、材料特性として与えられる材料密度により設定される。   The beam element 47 is a linear element and may be a rod element (bar element) as long as it can transmit a tensile and compressive load acting in the axial direction of the element, and the mass of the rod element is , Similarly to the beam element 47, the cross-sectional area (or radius) given as a cross-sectional characteristic and the material density given as a material characteristic are set.

(3)艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素47のみを用いて設定する(図11(b)参照)。
はり要素47の質量は、はり要素47の断面特性として与えられる断面積及び材料特性として与えられる材料密度により定められ、例えば、はり要素47の半径を与えることにより前記断面積が決定される。
(3) It sets using only the beam element 47 which has the mass corresponded to the mass of a fitting or a cover (refer FIG.11 (b)).
The mass of the beam element 47 is determined by the cross-sectional area given as the cross-sectional characteristic of the beam element 47 and the material density given as the material characteristic. For example, the cross-sectional area is determined by giving the radius of the beam element 47.

≪最適化解析条件設定ステップ≫
最適化解析条件設定ステップS3は、接合候補に対して最適化解析条件を設定するものであり、最適化解析装置1においては操作者の指示により最適化解析条件設定部13が行う。
≪Optimization analysis condition setting step≫
In the optimization analysis condition setting step S3, optimization analysis conditions are set for the bonding candidate. In the optimization analysis apparatus 1, the optimization analysis condition setting unit 13 performs the instruction according to the operator's instruction.

最適化解析条件設定ステップS3において設定される最適化解析条件としては、目的条件と制約条件の2種類がある。   There are two types of optimization analysis conditions set in the optimization analysis condition setting step S3: objective conditions and constraint conditions.

≪最適化解析ステップ≫
最適化解析ステップS5は、最適化解析モデルステップS1において生成された解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、最適化解析条件設定ステップS3で設定された最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を接合候補31の中から選出するものであり、最適化解析装置1においては最適化解析部15が行う。
≪Optimization analysis step≫
In the optimization analysis step S5, the analysis model generated in the optimization analysis model step S1 is subjected to an optimization analysis in consideration of the inertial force acting when the vehicle is running, and is set in the optimization analysis condition setting step S3. An additional joint point or an additional joint that satisfies the optimization analysis condition is selected from the joint candidates 31, and the optimization analysis unit 15 performs the optimization analysis device 1.

例えば図8に示す部品27においては、最適化解析ステップS5では、部品27に設定された接合候補31に対して最適化解析を行い、図8(c)に示すように、最適化解析条件を満たす接合候補31が追加接合点33として選出され、選出されなかった接合候補31は消去接合点35として消去される。   For example, in the component 27 shown in FIG. 8, in the optimization analysis step S5, optimization analysis is performed on the joint candidate 31 set in the component 27, and the optimization analysis condition is set as shown in FIG. The joining candidate 31 that is satisfied is selected as the additional joining point 33, and the joining candidate 31 that is not selected is erased as the erasing joining point 35.

最適化解析ステップS5における最適化解析には、トポロジー最適化を適用することができる。さらに、トポロジー最適化において密度法を適用する場合、要素のペナルティ係数を4以上に設定して離散化を行うようにすることが好ましい。   Topology optimization can be applied to the optimization analysis in the optimization analysis step S5. Furthermore, when applying the density method in topology optimization, it is preferable to set the penalty coefficient of the element to 4 or more to perform discretization.

最適化解析において、自動車の走行時に艤装品又は蓋物に作用する慣性力は慣性リリーフ法を用いて考慮する。慣性リリーフ法とは、慣性力の座標の基準となる支持点において物体が支持された状態(自由支持状態)で等加速度運動中の物体に作用する力から応力やひずみを求める解析手法であり、運動中の飛行機や船の静解析に使用されている。   In the optimization analysis, the inertial force acting on the fitting or the lid when the vehicle is running is considered using the inertia relief method. The inertia relief method is an analysis method for obtaining stress and strain from the force acting on an object in constant acceleration motion in a state where the object is supported (free support state) at the support point that becomes the reference of the coordinate of inertia force, It is used for static analysis of moving airplanes and ships.

以上のように、本実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置によれば、複数の部品を部品組みとして接合する接合点と、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルにおいて、前記部品組みに追加する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを設定し、前記接合候補の中から前記車体骨格モデルの剛性を最大とする追加接合点を選出する最適化解析を自動車の走行時に前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して行うことにより、艤装品又は蓋物が決定される前であっても走行時における自動車の剛性を向上させるために追加する追加接合点又は追加接合部の最適な位置を求めることができる。   As described above, according to the optimization analysis method and apparatus for the joining position of the vehicle bodies according to the present embodiment, the joining point that joins a plurality of parts as a part set, and the fixed connection that fixes or connects the fitting or the lid A vehicle body skeleton model having a part, an additional joint point to be added to the component set or a joint candidate of the additional joint part, and a mass corresponding to a fitting or a lid, and the vehicle body from among the joint candidates An optimization analysis for selecting an additional joint that maximizes the rigidity of the skeletal model is performed by taking into account the inertial force acting on the fitting or lid when the vehicle is running, before the fitting or lid is determined. Even if it exists, the optimal position of the additional joining point added in order to improve the rigidity of the motor vehicle at the time of driving | running | working or an additional junction part can be calculated | required.

さらに、本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置においては、車体骨格モデルに予め設定された接合点を最適化解析の対象に含めないことにより、部品同士を部品組みとして接合する接合点が最適化解析の過程において消去されてしまって部品同士が離れてしまい、その時点で最適化解析が停止してしまうことを防ぐことができる。   Further, in the optimization analysis method and apparatus for the joint position of the vehicle body according to the present invention, the parts are joined as a part set by not including the joint points set in advance in the vehicle body skeleton model in the object of the optimization analysis. It can be prevented that the joint point is erased in the process of the optimization analysis and the parts are separated from each other and the optimization analysis is stopped at that time.

なお、上記の説明では、スポット溶接により部品組みとして接合する接合点を解析対象としていたが、本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置は、スポット溶接による接合に限るものではなく、レーザー溶接やアーク溶接等の連続接合により部品組みを接合する際における最適な接合位置を求める場合に適用することができる。   In the above description, the joint point to be joined as a part set by spot welding is the object of analysis, but the optimization analysis method and apparatus for the joining position of the vehicle body according to the present invention is not limited to spot welding. It can be applied to the case where an optimum joining position is obtained when joining a set of parts by continuous joining such as laser welding or arc welding.

以下、本発明の効果を確認する実験を行ったので、これについて説明する。
実験は、図2及び3に示す車体骨格モデル21を対象とし、車体骨格モデル21に最適化解析の対象とする接合候補を設定し、かつ固定連結部23に蓋物としての回転ドア構成部品が固定又は連結される領域内の所定位置に前記回転ドア構成部品に相当する質量を設定した最適化解析モデルを解析対象とし、接合位置の最適化解析を行った。
Hereinafter, an experiment for confirming the effect of the present invention was performed, which will be described.
The experiment targets the vehicle body skeleton model 21 shown in FIGS. 2 and 3, sets candidate joints to be subjected to optimization analysis to the vehicle body skeleton model 21, and fixes the rotating door component as a lid to the fixed connection portion 23. Alternatively, the optimization analysis of the joining position was performed using an optimization analysis model in which a mass corresponding to the rotating door component was set at a predetermined position in the connected region.

本実施例において、車体骨格モデル21の質量は約300kgであり、車体骨格モデル21に設定される前記回転ドア構成部品の質量は一枚当たり10kgである。   In this embodiment, the mass of the vehicle body skeleton model 21 is about 300 kg, and the mass of the rotating door components set in the vehicle body skeleton model 21 is 10 kg per piece.

そこで、車体骨格モデル21の上側のヒンジ23aとストライカー23cとを結ぶ直線上に10個の質量要素41を均等に配置し、質量要素41とヒンジ23a及びストライカー23cとを剛体要素45で接続した最適化解析モデル21を解析対象とした(図10参照)。このとき、質量要素41の質量の総和が回転ドア構成部品の質量となるように、各質量要素41の質量(=1kg)を設定した。   Therefore, the 10 mass elements 41 are evenly arranged on the straight line connecting the upper hinge 23a and the striker 23c of the vehicle body skeleton model 21, and the mass element 41, the hinge 23a and the striker 23c are connected by the rigid element 45. The analysis model 21 was set as the analysis target (see FIG. 10). At this time, the mass (= 1 kg) of each mass element 41 was set so that the total mass of the mass elements 41 would be the mass of the rotating door component.

さらに、車体骨格モデル21に予め設定された接合点25(図2)同士の間に図8(b)に示すように接合候補31を密に設定し、図6に示す質量要素41を10等分した最適化解析モデル51を生成した。このとき、接合候補31同士の間隔はd=10mmとした。   Further, joint candidates 31 are set densely as shown in FIG. 8B between joint points 25 (FIG. 2) set in advance in the vehicle body skeleton model 21, and the mass element 41 shown in FIG. The divided optimization analysis model 51 was generated. At this time, the interval between the bonding candidates 31 was set to d = 10 mm.

ここで、車体骨格モデル21において接合点25は3906点であったため、最適化解析の対象となる接合候補31は10932点であった。   Here, in the vehicle body skeleton model 21, there are 3906 joint points 25, so there are 10932 joint candidates 31 to be subjected to optimization analysis.

このように、車体骨格モデル21に質量要素41を設定し(図10参照)、接合候補31を生成した最適化解析モデル51(図6参照)を本実施例における発明例とした。   In this way, the mass element 41 is set in the vehicle body skeleton model 21 (see FIG. 10), and the optimization analysis model 51 (see FIG. 6) in which the joining candidate 31 is generated is taken as an example of the invention in this embodiment.

これに対し、比較例として、回転ドア構成部品に相当する質量を設定せずに車体骨格モデル21に接合候補のみを設定した最適化解析モデル61(比較例1、図12(a)参照)と、車体骨格モデル21に接合候補と回転ドア構成部品モデル73を組み合わせた最適化解析モデル71(比較例2、図12(b)参照)についても、最適化解析を実施した。   On the other hand, as a comparative example, an optimization analysis model 61 (see comparative example 1, FIG. 12A) in which only joint candidates are set in the vehicle body skeleton model 21 without setting the mass corresponding to the rotating door components. The optimization analysis was also performed on the optimization analysis model 71 (see Comparative Example 2, FIG. 12B) in which the joint candidate and the rotating door component model 73 were combined with the vehicle body skeleton model 21.

本実施例では、最適化解析条件として、目的条件には車体剛性の最大化を設定し、制約条件には追加する追加接合点33(図8)を0〜600点の範囲内で選出するように体積率を設定した。   In this embodiment, the optimization analysis condition is set to maximize the vehicle body rigidity as the objective condition, and the additional joint point 33 (FIG. 8) to be added is selected within the range of 0 to 600 points as the constraint condition. The volume ratio was set.

本実施例では、まず、静ねじりを対象として最適化解析を行い、最適化解析モデル51、61及び71に設定された回転ドア構成部品の相当する質量要素41が、最適化解析により選出される追加接合点33に及ぼす影響について検討した。
図13に、最適化解析モデル51を対象とした静ねじれの荷重拘束条件を示す。図13(a)は、車体のフロントサスペンション取付位置(図中A)の一方に鉛直方向上向きの荷重(100N)を、他方に鉛直方向下向きの荷重(100N)を与え、車体のリアのサブフレーム取付位置(図中B)を拘束したものである。
In this embodiment, first, optimization analysis is performed for static torsion, and the mass element 41 corresponding to the rotating door component set in the optimization analysis models 51, 61 and 71 is selected by the optimization analysis. The influence on the additional junction 33 was examined.
FIG. 13 shows a static torsion load constraint condition for the optimization analysis model 51. FIG. 13 (a) shows a vertical subordinate load (100N) applied to one of the front suspension mounting positions (A in the figure) of the vehicle body and a vertical downward load (100N) applied to the other. The mounting position (B in the figure) is constrained.

一方、図13(b)は、車体のフロントサスペンション取付位置(図中A)を拘束し、車体リアのサブフレーム取付位置(図中B)の一方に鉛直方向上向きの荷重(100N)を、他方に鉛直方向下向きの荷重(100N)を与えたものである。   On the other hand, FIG. 13B constrains the front suspension mounting position (A in the figure) of the vehicle body, and applies a vertically upward load (100 N) to one of the subframe mounting positions (B in the figure) on the rear side of the vehicle body. A vertical downward load (100 N) is given to

静ねじりにおける剛性は、以下の様に求めた平均ねじれ剛性により評価した。
例えば、図13(a)の場合、まず、車体リアのサブフレーム取付位置(図13中B)を結ぶ直線を基準とし(角度0°)、荷重点(図13中A)に荷重を与えたときの車体前方側から見た車体の傾斜角度を車体フロント側からリア側にわたって平均することにより、平均傾斜角度を求める。そして、前記荷重点に与えた荷重を前記平均傾斜角度により除して平均ねじり剛性を求めた。同様に、図13(b)の場合、車体リア側からフロント側にわたって平均し求めた。
The rigidity in static torsion was evaluated by the average torsional rigidity obtained as follows.
For example, in the case of FIG. 13A, first, a load is applied to the load point (A in FIG. 13) with reference to a straight line connecting the sub-frame mounting position (B in FIG. 13) at the rear of the vehicle body (angle 0 °). The average inclination angle is obtained by averaging the inclination angle of the vehicle body viewed from the front side of the vehicle body from the front side to the rear side of the vehicle body. Then, the average torsional rigidity was obtained by dividing the load applied to the load point by the average inclination angle. Similarly, in the case of FIG. 13B, the average was obtained from the vehicle body rear side to the front side.

図14に、静ねじれを対象とした最適化解析により選出された追加接合点33を示す(追加接合点数=600点)。図14(a)は発明例、図14(b)は比較例1、図14(c)は比較例2における解析結果である。ここで、図14に示す解析結果は、フロント荷重とリア荷重を総合して得られたものであり、重み付けをフロント荷重:リア荷重=1:1として複合最適化したものである。   FIG. 14 shows additional joint points 33 selected by the optimization analysis for static torsion (the number of additional joint points = 600 points). 14A shows the results of the invention, FIG. 14B shows the results of analysis in Comparative Example 1, and FIG. 14C shows the results of analysis in Comparative Example 2. Here, the analysis result shown in FIG. 14 is obtained by combining the front load and the rear load, and is obtained by performing the composite optimization with the weight set to the front load: rear load = 1: 1.

図14において、発明例、比較例1及び比較例2の結果を比較すると、最適化解析により選出された追加接合点33の位置に顕著な差異は見られなかった。   In FIG. 14, when the results of Invention Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were compared, no significant difference was found in the position of the additional joint point 33 selected by the optimization analysis.

図15に、発明例1、比較例1及び比較例2における剛性向上率及び最適化解析により追加された追加接合点33の1点当たりの剛性向上率の結果を示す。
なお、図15の剛性向上率は、フロント荷重とリア荷重による剛性の平均値から求めた。
ここで、剛性向上率は、最適化解析により追加接合点33を追加する前の平均ねじり剛性を基準として求めた平均ねじり剛性の相対変化である。
FIG. 15 shows the result of the rigidity improvement rate per point of the additional joint 33 added by the optimization analysis and the rigidity improvement rate in Invention Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
In addition, the rigidity improvement rate of FIG. 15 was calculated | required from the average value of the rigidity by a front load and a rear load.
Here, the rigidity improvement rate is a relative change in the average torsional rigidity obtained on the basis of the average torsional rigidity before adding the additional joint 33 by the optimization analysis.

図15(a)に示すように、発明例1、比較例1及び比較例2のいずれにおいても、最適化解析により追加される追加接合点33の個数が増加するにつれて剛性は向上した。
さらに、図15(b)に示すように、追加接合点33が少ないほど1点当たりの剛性向上率(=打点効率)は高い結果となり、本発明に係る最適化解析方法による追加接合点33の選出が適正に行われていることを表している。
As shown in FIG. 15A, in any of Invention Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the rigidity improved as the number of additional joints 33 added by the optimization analysis increased.
Further, as shown in FIG. 15B, the smaller the additional joint points 33, the higher the rigidity improvement rate per point (= dot efficiency), and the additional joint points 33 obtained by the optimization analysis method according to the present invention. This means that the election is being conducted properly.

しかしながら、図15に示す発明例1、比較例1及び比較例2の結果を比較すると、剛性向上率及び最適化解析により追加される追加接合点33の1点あたりの剛性向上率の変化(打点効率)の双方とも、発明例、比較例1及び比較例2に差異は見られなかった。   However, when the results of Invention Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 shown in FIG. 15 are compared, the rigidity improvement rate and the change in the rigidity improvement rate per additional joint point 33 added by the optimization analysis (dots) No difference was found between Invention Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in both cases.

次に、自動車の走行状態において回転ドア構成部品に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、回転ドア構成部品に相当する質量の設定が最適化解析により選出される追加接合点の位置と車体の剛性に及ぼす影響について検討した。   Next, an optimization analysis is performed in consideration of the inertial force acting on the rotating door component in the running state of the automobile, and the position of the additional joint point where the mass setting corresponding to the rotating door component is selected by the optimization analysis The effect on the rigidity of the car body was examined.

まず、走行状態にある自動車がレーンチェンジする場合を想定して、図16(a)に示すように、車体フロント側のサブフレーム取付位置に4か所の荷重点を設定し、各荷重点に1000Nの荷重が作用する場合における追加接合点の最適化解析を行った。ここで、最適化解析において算出された車体の剛性は、荷重点に付与した荷重を各荷重点における変位で除した値により評価した。   First, assuming that the vehicle in a running state changes lanes, as shown in FIG. 16A, four load points are set at the subframe mounting position on the front side of the vehicle body, and each load point is set. An optimization analysis of additional joints was performed when a load of 1000 N was applied. Here, the rigidity of the vehicle body calculated in the optimization analysis was evaluated by a value obtained by dividing the load applied to the load point by the displacement at each load point.

前述の静ねじりと同様に、車体骨格モデル21に回転ドア構成部品の質量に相当する質量要素41を設定した最適化解析モデル51(発明例)、質量を設定しなかった最適化解析モデル61(比較例1)及び車体骨格モデル21に回転ドア構成部品モデル73を組み合わせた最適化解析モデル71(比較例2)を解析対象とした。   Similar to the above-described static torsion, an optimization analysis model 51 (invention example) in which a mass element 41 corresponding to the mass of a rotating door component is set in the vehicle body skeleton model 21, and an optimization analysis model 61 (invention example) in which no mass is set. Comparison example 1) and optimization analysis model 71 (comparative example 2) in which the car body skeleton model 21 is combined with the revolving door component model 73 were set as the analysis targets.

図17及び18に、最適化解析により選出された追加接合点33の結果を示す(追加接合点=600点)。図17(a)及び図18(a)は発明例、図17(b)及び図18(b)は比較例1、図17(c)及び図18(c)は比較例2における解析結果であり、図17(d)及び図18(d)は、当該最適化解析における荷重拘束条件である。   17 and 18 show the result of the additional joint point 33 selected by the optimization analysis (additional joint point = 600 points). 17 (a) and 18 (a) are invention examples, FIG. 17 (b) and FIG. 18 (b) are comparative examples 1, and FIG. 17 (c) and FIG. 18 (c) are analytical results in comparative example 2. FIG. 17D and FIG. 18D show load constraint conditions in the optimization analysis.

図17及び18において、質量を設定した発明例及び比較例2と、質量を設定しなかった比較例1を比較すると、車体のセンターピラー上部及びサイドシルにおいて、選出された追加接合点33の位置に違いが見られた。
一方、発明例と比較例2を比較すると、選出された接合点の位置に違いはほぼ見られなかった。したがって、回転ドア構成部品に相当する質量を有する質量要素41を設定することにより、走行時において回転ドア構成部品に作用する慣性力を精度良く評価できることが示された。
17 and 18, when the invention example and comparative example 2 in which the mass is set are compared with the comparative example 1 in which the mass is not set, in the upper part of the center pillar and the side sill of the vehicle body, There was a difference.
On the other hand, when the inventive example and the comparative example 2 were compared, almost no difference was found in the positions of the selected joining points. Therefore, it has been shown that by setting the mass element 41 having a mass corresponding to the rotating door component, the inertial force acting on the rotating door component during traveling can be evaluated with high accuracy.

図19に、発明例、比較例1及び比較例2における剛性向上率、及び、最適化解析により選出された追加接合点33の1点当たりの剛性向上率の結果を示す。前述の静ねじりと同様に、剛性向上率は、最適化解析を行う前の車体骨格モデル21の平均ねじり剛性を基準として求めた平均ねじり剛性の相対変化である。   FIG. 19 shows the results of the rigidity improvement rate of the invention example, comparative example 1 and comparative example 2, and the rigidity improvement rate per point of the additional joint 33 selected by the optimization analysis. Similar to the static torsion described above, the rigidity improvement rate is a relative change in the average torsional rigidity obtained on the basis of the average torsional rigidity of the vehicle body skeleton model 21 before performing the optimization analysis.

図19(a)に示すように、発明例、比較例1及び比較例2のいずれにおいても、追加接合点33が増加するにつれて剛性は向上した。
さらに、図19(b)に示すように、追加接合点33が少ないほど1点当たりの剛性向上率(打点効率)は高い結果となり、本発明に係る最適化解析方法による追加接合点33の選出が適正に行われていることを表している。
As shown in FIG. 19A, in any of the invention example, comparative example 1 and comparative example 2, the rigidity improved as the additional joint point 33 increased.
Furthermore, as shown in FIG. 19 (b), the smaller the additional joint points 33, the higher the rigidity improvement rate (dot efficiency) per point, and the selection of the additional joint points 33 by the optimization analysis method according to the present invention. Indicates that this is being done properly.

さらに、回転ドア構成部品の質量を設定した発明例及び比較例2と質量を設定しなかった比較例1を比較すると、発明例及び比較例2は最適化解析による追加接合点の追加による剛性向上が高い結果となった。また、質量を設定した発明例と比較例2の剛性向上率は、ほぼ同等であった。   Further, comparing the invention example in which the mass of the rotating door component is set and the comparative example 2 and the comparative example 1 in which the mass is not set, the invention example and the comparative example 2 are improved in rigidity by adding an additional joint point by optimization analysis. The result was high. Moreover, the rigidity improvement rate of the invention example which set mass and the comparative example 2 was substantially equivalent.

図20及び21に、最適化解析において得られた車体のひずみエネルギー分布と最適化解析により選出された追加接合点33の解析結果を示す。
ここで、図20及び21は、車体フロント側の回転ドア構成部品が固定及び連結される領域について視点を変えてひずみエネルギー分布を表示したものであり、図20(a)及び図21(a)は質量要素41を設定した発明例における解析結果、図20(b)及び図21(b)は質量を設定しなかった比較例1における解析結果である。
20 and 21 show the vehicle body strain energy distribution obtained in the optimization analysis and the analysis result of the additional joint 33 selected by the optimization analysis.
Here, FIGS. 20 and 21 show strain energy distributions with different viewpoints for the region where the rotating door component on the front side of the vehicle body is fixed and connected, and FIGS. 20 (a) and 21 (a). FIG. 20B and FIG. 21B show the analysis results in Comparative Example 1 in which no mass was set.

図20及び21より、比較例1に比べると、発明例においては、剛体要素45を介して質量要素41が接続される固定連結部23(ヒンジ23a及びストライカー23c)近傍の部位(図中の破線領域)においてひずみエネルギーが高くなっており、当該部位においては、より多くの追加接合点33が最適化解析によって選出されていることが分かる。   20 and 21, compared with Comparative Example 1, in the invention example, the portion (the broken line in the figure) in the vicinity of the fixed coupling portion 23 (hinge 23 a and striker 23 c) to which the mass element 41 is connected via the rigid element 45. In the region, the strain energy is high, and it can be seen that more additional joints 33 are selected by the optimization analysis in the region.

さらに、自動車の走行時に作用する荷重の他の態様として、図16(b)に示すように、車体のフロントサスペンション取付位置(図中A)の一方に鉛直方向上向きの荷重(1000N)を、他方に鉛直方向下向きの荷重(1000N)が作用する場合を対象とし、車体の剛性向上を目的として追加する追加接合点の位置を最適化解析により求めた。   Furthermore, as another aspect of the load acting when the automobile is running, as shown in FIG. 16 (b), a vertical upward load (1000N) is applied to one of the front suspension mounting positions (A in the figure) of the vehicle body, and the other The position of the additional joint added for the purpose of improving the rigidity of the car body was obtained by optimization analysis.

図22及び23に、最適化解析により選出された追加接合点33の結果を示す(追加接合点=600点)。
図22(a)及び図23(a)は発明例、図22(b)及び図23(b)は比較例1、図22(c)及び図23(c)は比較例2における解析結果であり、図22(d)及び図23(d)は、当該最適化解析における荷重拘束条件である。
22 and 23 show the result of the additional joint point 33 selected by the optimization analysis (additional joint point = 600 points).
22 (a) and 23 (a) are the invention examples, FIG. 22 (b) and FIG. 23 (b) are the comparative examples 1, and FIG. 22 (c) and FIG. FIG. 22D and FIG. 23D show load constraint conditions in the optimization analysis.

図22及び23において、質量を設定した発明例及び比較例2と、質量を設定しなかった比較例1を比較すると、車体のセンターピラー中央部及びリアピラーにおいて、選出された追加接合点33の位置に違いが見られた。   22 and 23, when the invention example and comparative example 2 in which the mass is set are compared with the comparative example 1 in which the mass is not set, the positions of the selected additional joint points 33 at the center pillar center portion and the rear pillar of the vehicle body There was a difference.

一方、発明例と比較例2を比較すると、選出された追加接合点33の位置に違いはほぼ見られなかった。したがって、回転ドア構成部品に相当する質量を有する質量要素41を設定することにより、走行時において回転ドア構成部品に作用する慣性力を精度良く評価できることが示された。   On the other hand, when the invention example and the comparative example 2 were compared, almost no difference was found in the position of the selected additional joint point 33. Therefore, it has been shown that by setting the mass element 41 having a mass corresponding to the rotating door component, the inertial force acting on the rotating door component during traveling can be evaluated with high accuracy.

図24に、発明例、比較例1及び比較例2における剛性向上率及び最適化解析により選出された追加接合点33の1点当たりの剛性向上率の結果を示す。前述の静ねじりと同様に、剛性向上率は、最適化解析を行う前の車体骨格モデル21の平均ねじり剛性を基準として求めた平均ねじり剛性の相対変化である。   In FIG. 24, the rigidity improvement rate in the example of invention, the comparative example 1 and the comparative example 2 and the rigidity improvement rate per point of the additional joining point 33 selected by the optimization analysis are shown. Similar to the static torsion described above, the rigidity improvement rate is a relative change in the average torsional rigidity obtained on the basis of the average torsional rigidity of the vehicle body skeleton model 21 before performing the optimization analysis.

図24(a)に示すように、発明例、比較例1及び比較例2のいずれにおいても、最適化解析により選出される追加接合点33の個数が増加するにつれて剛性は向上した。
さらに、図24(b)に示すように、追加接合点33の個数が少ないほど1点当たりの剛性向上率(打点効率)は高い結果となり、本発明に係る最適化解析方法による追加接合点33の選出が適正に行われていることを表している。
As shown in FIG. 24A, in any of the invention example, comparative example 1 and comparative example 2, the rigidity improved as the number of additional joint points 33 selected by the optimization analysis increased.
Furthermore, as shown in FIG. 24 (b), the smaller the number of additional joints 33, the higher the rigidity improvement rate (spot efficiency) per point, and the additional joints 33 obtained by the optimization analysis method according to the present invention. This means that the selection of is properly performed.

さらに、質量を設定した発明例及び比較例2と質量を設定しなかった比較例1を比較すると、発明例及び比較例2は最適化解析により選出された追加接合点33による剛性向上が高い結果となった。また、質量を設定した発明例と比較例2の剛性向上率は、ほぼ同等であり、本発明に係る最適化解析方法において、回転ドア構成部品に相当する質量を設定することで前記回転ドア構成部品に作用する慣性力を精度良く考慮できることが示された。   Furthermore, when comparing the invention example in which the mass is set and the comparative example 2 and the comparative example 1 in which the mass is not set, the invention example and the comparative example 2 have a high improvement in rigidity due to the additional joint 33 selected by the optimization analysis. It became. Moreover, the rigidity improvement rate of the invention example in which the mass is set and the comparative example 2 are substantially the same, and in the optimization analysis method according to the present invention, the mass corresponding to the rotary door component is set to set the rotary door configuration. It was shown that the inertial force acting on the parts can be considered with high accuracy.

以上より、本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法により、複数の部品を部品組みとして接合する接合点と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルにおいて、前記部品組みとして接合する部位に追加する接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを設定し、前記接合候補の中から前記車体骨格モデルの剛性を最大とする追加接合点を選出する最適化解析において自動車の走行時に前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して行うことにより、艤装品又は蓋物が決定される前であっても走行時における自動車の剛性を向上させるのに最適な追加接合点を効率良く求めることができることが実証された。   As described above, a vehicle body skeleton model having a joint point for joining a plurality of parts as a part set and a fixed connecting part for fixing or connecting a fitting or a lid by the method for optimizing the joining position of the car body according to the present invention. , The joint candidate to be added to the part to be joined as the part set and the mass corresponding to the fitting or the lid are set, and an additional joint point that maximizes the rigidity of the vehicle body skeleton model is selected from the joint candidates. By performing the optimization analysis in consideration of the inertial force acting on the fitting or lid when the automobile is running, the rigidity of the automobile during running can be improved even before the fitting or lid is determined. It has been proved that the optimum additional junction point can be obtained efficiently.

1 最適化解析装置
3 表示装置
5 入力装置
7 記憶装置
9 作業用データメモリ
10 演算処理部
11 最適化解析モデル生成部
13 最適化解析条件設定部
15 最適化解析部
20 車体骨格モデルファイル
21 車体骨格モデル
23 固定連結部
23a ヒンジ(上側)
23b ヒンジ(下側)
23c ストライカー
25 接合点
27 部品
31 接合候補
33 追加接合点(最適化解析後)
35 消去接合点(最適化解析後)
41 質量要素
45 剛体要素
47 はり要素
51 最適化解析モデル
61 最適化解析モデル(比較例1)
71 最適化解析モデル(比較例2)
73 回転ドア構成部品モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optimization analyzer 3 Display apparatus 5 Input device 7 Storage device 9 Work data memory 10 Arithmetic processing part 11 Optimization analysis model production | generation part 13 Optimization analysis condition setting part 15 Optimization analysis part 20 Body frame model file 21 Body frame Model 23 Fixed connection part 23a Hinge (upper side)
23b Hinge (lower side)
23c Striker 25 Joint point 27 Parts 31 Joint candidate 33 Additional joint point (after optimization analysis)
35 Elimination junction (after optimization analysis)
41 Mass Element 45 Rigid Body Element 47 Beam Element 51 Optimization Analysis Model 61 Optimization Analysis Model (Comparative Example 1)
71 Optimization Analysis Model (Comparative Example 2)
73 Revolving door component model

Claims (14)

平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点又は接合部と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化解析を、コンピュータが以下の各ステップを行う車体の接合位置の最適化解析方法であって、
コンピュータが、前記部品組みに追加して接合する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成ステップと、
操作者の指示によりコンピュータが、前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、
コンピュータが、前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析ステップとを備え、
前記最適化解析モデル生成ステップにおいて、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることを特徴とする車体の接合位置の最適化解析方法。
An automobile having a plurality of parts composed of a planar element and / or a three-dimensional element, and having a joint point or joint part for joining the plurality of parts as a part set and a fixed connection part for fixing or connecting a fitting or a lid. Using the vehicle body skeleton model, the optimization analysis of the point joint or continuous joint used for joining the component set is a method for optimizing the joint position of the vehicle body in which the computer performs the following steps,
The computer sets an additional joint point to be joined to the part set or a joint candidate for the additional joint, and a mass corresponding to a fitting or a lid in the vehicle body skeleton model, and is set as an analysis target for optimization analysis. An optimization analysis model generation step for generating an optimization analysis model;
An optimization analysis condition setting step in which the computer sets an optimization analysis condition for the optimization analysis model in accordance with an operator's instruction;
The computer performs an optimization analysis on the optimization analysis model in consideration of an inertial force acting when the vehicle is running, and selects an additional joint point or an additional joint that satisfies the optimization analysis condition from the joint candidates. And an optimization analysis step to
In the optimization analysis model generation step, the mass is set at a predetermined position in a region where the fitting or lid is fixed or connected, and the joining candidate is preliminarily set in each part set of the vehicle body skeleton model. A method for optimizing a joint position of a vehicle body, wherein the joint point is set at a predetermined interval between set joint points or joints.
前記最適化解析モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とする請求項1記載の車体の接合位置の最適化解析方法。   2. The method for optimizing a joint position of vehicle bodies according to claim 1, wherein the predetermined position in the optimization analysis model generation step is set on a straight line or a curve connecting the fixed connecting portions. 前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定したことを特徴とする請求項2記載の車体の接合位置の最適化解析方法。   In the case where the fitting or the lid is a rotationally movable part that is rotatable, the predetermined position is set to a position excluding a rotationally movable central axis when the fitting or the lid is rotationally movable. Item 3. The method for optimizing the joining position of vehicle bodies according to Item 2. 前記最適化解析モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上(前記直線若しくは曲線の線上を除く)としたことを特徴とする請求項1記載の車体の接合位置の最適化解析方法。   2. The predetermined position in the optimization analysis model generation step is set on a plane or a curved surface (excluding the straight line or curved line) surrounded by a straight line or a curve connecting the fixed coupling portions. The optimization analysis method of the joining position of the vehicle body described. 前記最適化解析モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析方法。   In the optimization analysis model generation step, a mass corresponding to a mass of the fitting or the lid is set using a mass element and a rigid element that connects the mass element and the fixed coupling portion. The optimization analysis method of the joining position of the vehicle body as described in any one of Claims 1 thru | or 4. 前記最適化解析モデル生成ステップは、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析方法。   The optimization analysis model generation step is set using a mass element and a beam element, and the sum of the mass of the mass element and the beam element corresponds to the mass of a fitting or lid fixed or connected to the fixed connection portion. The optimization analysis method of the joining position of the vehicle body as described in any one of Claims 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. 前記最適化解析モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析方法。   5. The vehicle body joining according to claim 1, wherein the optimization analysis model generation step is set by using a beam element having a mass corresponding to a mass of the fitting or the lid. Location optimization analysis method. 平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点又は接合部並びに艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化を行う車体の接合位置の最適化解析装置であって、
前記部品組みに追加して接合する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成部と、
前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部と、
前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析部とを備え、
前記最適化解析モデル生成部により、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることを特徴とする車体の接合位置の最適化解析装置。
An automobile having a plurality of parts composed of planar elements and / or three-dimensional elements, and having a joint point or joint part for joining the plurality of parts as a part set, and a fixed connection part for fixing or connecting a fitting or a lid. Using a vehicle body skeleton model, an optimization analysis device of a joint position of a vehicle body that optimizes point joining or continuous joining used for joining the component set,
Optimization analysis that sets additional joint points or additional joint candidates to be joined in addition to the parts set and mass corresponding to fittings or lids to the body frame model, and is an analysis target of optimization analysis An optimization analysis model generation unit for generating a model;
An optimization analysis condition setting unit for setting optimization analysis conditions for the optimization analysis model;
An optimization analysis is performed for the optimization analysis model in consideration of an inertial force acting when the vehicle is running, and an optimization is performed in which additional joint points or additional joints satisfying the optimization analysis condition are selected from the joint candidates. With an analysis unit,
The optimization analysis model generation unit sets the mass to a predetermined position in a region where the fitting or lid is fixed or connected, and the joining candidate is preliminarily set in each part set of the vehicle body skeleton model. An apparatus for optimizing a joint position of a vehicle body, wherein the joint position is set at a predetermined interval between set joint points or joint parts.
前記最適化解析モデル生成部により設定される前記質量の所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とする請求項8記載の車体の接合位置の最適化解析装置。   9. The apparatus for optimizing a joint position of vehicle bodies according to claim 8, wherein the predetermined position of the mass set by the optimization analysis model generation unit is on a straight line or a curve connecting the fixed connecting portions. . 前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定したことを特徴とする請求項9記載の車体の接合位置の最適化解析装置。   In the case where the fitting or the lid is a rotationally movable part that is rotatable, the predetermined position is set to a position excluding a rotationally movable central axis when the fitting or the lid is rotationally movable. Item 10. An apparatus for optimizing the joining position of vehicle bodies according to Item 9. 前記最適化解析モデル生成部により設定される前記質量の所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上(前記直線若しくは曲線の線上を除く)としたことを特徴とする請求項8記載の車体の接合位置の最適化解析装置。   The predetermined position of the mass set by the optimization analysis model generation unit is set on a plane or a curved surface (except on the straight line or curved line) surrounded by a straight line or a curve connecting the fixed connection portions The apparatus for optimizing the joining position of vehicle bodies according to claim 8. 前記最適化解析モデル生成部は、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析装置。   The optimization analysis model generation unit sets a mass corresponding to a mass of the fitting or the cover using a mass element and a rigid element that connects the mass element and the fixed coupling unit. The optimization analysis apparatus of the joining position of the vehicle body as described in any one of Claims 8 thru | or 11. 前記最適化解析モデル生成部は、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析装置。   The optimization analysis model generation unit is set using a mass element and a beam element, and the sum of the mass of the mass element and the beam element corresponds to the mass of the fitting or lid fixed or connected to the fixed connection unit. The apparatus for optimizing the joining position of the vehicle body according to any one of claims 8 to 11, characterized in that: 前記最適化解析モデル生成部は、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とする請求項8乃至11のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析装置。   The vehicle body joining according to any one of claims 8 to 11, wherein the optimization analysis model generation unit is set using a beam element having a mass corresponding to a mass of the fitting or the lid. Position optimization analyzer.
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