JP6414138B2 - 車体の設計支援装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の車体の設計支援装置及び方法に関し、特に、耐衝突性能を満たす車体の設計を支援する車体の設計支援装置及び方法に関する。
自動車の車体の耐衝突性能（衝突安全性能）の評価においては、車体の開発及び設計の初期段階においてCAE（Computer Aided Engineering）による衝突解析が行われており、特に、乗員保護の観点から、ピラー、サイドシル等からなるキャビン（乗員乗車空間）骨格の変形を抑制するため、前記衝突解析の結果に基づいて車体の部品に用いられる鋼板の強度（引張強度等）や板厚を増加したり、補強材を追加するなどの対策がとられてきた。
例えば、特許文献１には、自動車の車両用耐衝突補強材を対象としてCAE解析を行い、自動車車両の衝突時における車両用耐衝突補強材の耐座屈性能を評価する技術が開示されている。
特開２０１０−４９３１９号公報
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、車両用耐衝突補強材（部品）のみを対象として耐座屈性能を評価する技術であって、車体全体を対象とした衝突解析を行って耐衝突性能を評価するものではない。
さらに、従来は、衝突解析の結果や今までの経験等から補強材等の追加や配置の変更、又は、鋼板の強度向上といった対策を施し、このような対策を施した車体について衝突解析を繰り返し行って耐衝突性能の向上を図っていた。しかしながら、補強材の追加や鋼板の強度向上等といった対策によっては、補強しなかった車体の他の部分に歪みが集中するなどして耐衝突性能が向上しない場合が多々あり、トライアル・アンド・エラーを多く要するなどコストや時間の面で問題があった。
また、従来は、部品や車体骨格に用いられる鋼板の強度と板厚を与えた後、衝突解析を行なって部品や車体骨格の変形度合いを評価し、再度、鋼板の強度と板厚を与えて再び衝突解析してその結果を評価していた。
しかし、部品や車体骨格の衝突解析した後の状態から遡って、変形しにくい部品や車体骨格の強度を求めることは困難であった。すなわち、衝突によって部品や車体骨格は変形し、変形による歪みエネルギーが消費されるため、変形した後の部品や車体骨格に残留する応力は、部品や車体骨格を変形しにくくするために必要な応力ではないため、この応力に見合う鋼板の強度を再度与えて衝突解析を行なっても、変形に消費されたエネルギー分の鋼板強度が低下しており、変形しにくい部品や車体骨格に必要な鋼板の強度とはならないからである。
そこで、部品や車体骨格が衝突解析した後の状態から、変形しにくい部品や車体骨格の応力を求めることができれば、部品や車体骨格を構成する鋼板に必要な強度を容易に求めることができて有用である。
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、トライアル・アンド・エラーを少なくし、車体の特定骨格の耐衝突性能に係る所定の基準を満足しつつ車体の部品に要求される強度や板厚を車体を構成する部品毎に簡易に算出することができて、車体の設計を支援することができる車体の設計支援装置及び方法を提供することを目的とする。
耐衝突性能を満たす車体の設計に際しては、例えば、車体のキャビン領域において衝突による変形を抑制するために、車体骨格の部品に要求される材料強度及び板厚等を最適に設定することが望まれる。
そこで本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、車体の設計支援の対象とする車体骨格について、衝突による変形を所定値以下にとどめ、かつ、軽量化のために、前記車体骨格に含まれる部品の強度や板厚を著しく増加させて、車体設計を支援する車体骨格を極端に変形しにくくした前記車体の衝突解析を行い、該衝突解析により得られた前記車体の応力と板厚の積の分布を得ることにより、前記部品に要求される材料強度及び板厚を簡易に算出することできるという知見を得た。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
（１）本発明に係る車体の設計支援装置は、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び／又は節点情報を有する車体モデルについて衝突解析を行い、該衝突解析の結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援するものであって、前記車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格を特定し、該車体骨格に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように、前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を前記車体モデルに設定する材質・板厚設定手段と、前記材質及び板厚が設定された前記車体モデルについて衝突解析を行い、前記車体骨格における応力分布を含む解析データを取得する衝突解析手段と、該取得された解析データのうち少なくとも、前記車体骨格における応力と前記車体骨格に含まれる部品の板厚との積の分布、又は、前記車体骨格における応力分布を、前記材質・板厚設定手段により特定した衝突解析前の前記車体骨格と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が前記衝突解析手段による衝突解析後の要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデルにマッピングする解析データマッピング手段と、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、又は、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1それぞれの値を下式の右辺に代入し、さらに前記車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を下式の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出する材質・板厚算出手段を備えたことを特徴とするものである。
ただし、
YS：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力（N/m2）
t2：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される板厚（mm）
σS：車体骨格モデルにマッピングした応力（N/m2）
t1：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の板厚（mm）
α、β、γ：係数
（２）本発明に係る車体の設計支援装置は、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び／又は節点情報を有する車体モデルについて衝突解析を行い、該衝突解析の結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援するものであって、前記車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格を特定し、該車体骨格に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように、前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を前記車体モデルに設定する材質・板厚設定手段と、前記材質及び板厚が設定された前記車体モデルについて衝突解析を行い、前記車体骨格における応力分布を含む解析データを取得する衝突解析手段と、該取得された解析データのうち少なくとも、前記車体骨格における応力と前記車体骨格に含まれる部品の板厚との積の分布、及び／又は、前記車体骨格における応力分布を、前記材質・板厚設定手段により特定した衝突解析前の前記車体骨格と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が前記衝突解析手段による衝突解析後の要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデルにマッピングする解析データマッピング手段と、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、及び／又は、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1それぞれの値を下式の右辺に代入し、さらに前記車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を下式の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出する材質・板厚算出手段を備えたことを特徴とするものである。
ただし、
YS：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力（N/m2）
t2：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される板厚（mm）
σS：車体骨格モデルにマッピングした応力（N/m2）
t1：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の板厚（mm）
C1、C2、C3：係数
（３）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記マッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、及び／又は、応力σSの値の、前記車体骨格モデルの部品ごとの所定範囲内における平均値を算出する平均値算出手段を備え、前記材質・板厚算出手段は、前記平均値を用いて、前記車体骨格に含まれる部品に要求される板厚t2又は降伏応力YSの値を算出することを特徴とするものである。
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記材質・板厚算出手段により算出された降伏応力YS又は板厚t2の分布を視覚的に表示する分布表示手段を備えたことを特徴とするものである。
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記材質・板厚設定手段は、前記車体骨格における部品の引張強度を1.5GPa以上、板厚を3.6mm以上に設定し、前記車体骨格における部品の質量が変化しないように比重を変更し設定することを特徴とするものである。
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のものにおいて、前記材質・板厚設定手段は、前記車体骨格における部品の衝突による相対変位量の値を10mm以下にすることを特徴とするものである。
（７）本発明に係る車体の設計支援方法は、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び／又は節点情報を有する車体モデルについて衝突解析を行い、該衝突解析の結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援するものであり、以下の各ステップをコンピュータが行うものであって、前記車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格を特定し、該車体骨格に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように、前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を前記車体モデルに設定する材質・板厚設定ステップと、前記材質及び板厚が設定された前記車体モデルについて衝突解析を行い、前記車体骨格における応力分布を含む解析データを取得する衝突解析ステップと、該取得された解析データのうち少なくとも、前記車体骨格における応力と前記車体骨格に含まれる部品の板厚との積の分布、又は、前記車体骨格における応力分布を、前記材質・板厚設定ステップにおいて特定した衝突解析前の前記車体骨格と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が前記衝突解析ステップにおける衝突解析後の要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデルにマッピングする解析データマッピングステップと、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、又は、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1それぞれの値を下式の右辺に代入し、さらに前記車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を下式の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出する材質・板厚算出ステップを備えたことを特徴とするものである。
ただし、
YS：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力（N/m2）
t2：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される板厚（mm）
σS：車体骨格モデルにマッピングした応力（N/m2）
t1：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の板厚（mm）
α、β、γ：係数
（８）本発明に係る車体の設計支援方法は、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び／又は節点情報を有する車体モデルについて衝突解析を行い、該衝突解析の結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援するものであり、以下の各ステップをコンピュータが行うものであって、前記車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格を特定し、該車体骨格に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように、前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を前記車体モデルに設定する材質・板厚設定ステップと、前記材質及び板厚が設定された前記車体モデルについて衝突解析を行い、前記車体骨格における応力分布を含む解析データを取得する衝突解析ステップと、該取得された解析データのうち少なくとも、前記車体骨格における応力と前記車体骨格に含まれる部品の板厚との積の分布、及び／又は、前記車体骨格における応力分布を、前記材質・板厚設定ステップにおいて特定した衝突解析前の前記車体骨格と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が前記衝突解析ステップにおける衝突解析後の要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデルにマッピングする解析データマッピングステップと、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、及び、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1それぞれの値を下式の右辺に代入し、さらに前記車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を下式の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出する材質・板厚算出ステップを備えたことを特徴とするものである。
ただし、
YS：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力（N/m2）
t2：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される板厚（mm）
σS：車体骨格モデルにマッピングした応力（N/m2）
t1：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の板厚（mm）
C1、C2、C3：係数
（９）上記（７）又は（８）に記載のものにおいて、前記マッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、及び／又は、応力σSの値の、前記車体骨格モデルの部品ごとの所定範囲内における平均値を算出する平均値算出ステップを備え、前記材質・板厚算出ステップは、前記平均値を用いて前記車体骨格に含まれる部品に要求される板厚t2又は降伏応力YSの値を算出することを特徴とするものである。
（１０）上記（７）乃至（９）のいずれかに記載のものにおいて、前記材質・板厚算出ステップにおいて算出された降伏応力YS又は板厚t2の分布を視覚的に表示する分布表示ステップを備えたことを特徴とするものである。
（１１）上記（７）乃至（１０）のいずれかに記載のものにおいて、前記材質・板厚設定ステップは、前記車体骨格における部品の引張強度を1.5GPa以上、板厚を3.6mm以上に設定し、前記車体骨格における部品の質量が変化しないように比重を変更し設定することを特徴とするものである。
（１２）上記（７）乃至（１１）のいずれかに記載のものにおいて、前記材質・板厚設定ステップは、前記車体骨格における部品の衝突による相対変位量の値を10mm以下にすることを特徴とするものである。
本発明においては、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び／又は節点情報を有する車体モデルについて衝突解析を行い、該衝突解析の結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援するものであって、前記車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格を特定し、該車体骨格に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように、前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を前記車体モデルに設定する材質・板厚設定手段と、前記材質及び板厚が設定された前記車体モデルについて衝突解析を行い、前記車体骨格における応力分布を含む解析データを取得する衝突解析手段と、該取得された解析データのうち少なくとも、前記車体骨格における応力と前記車体骨格に含まれる部品の板厚との積の分布、又は、前記車体骨格における応力分布を、前記材質・板厚設定手段により特定した衝突解析前の前記車体骨格と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が前記衝突解析手段による衝突解析後の要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデルにマッピングする解析データマッピング手段と、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、又は、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1それぞれの値を前述式の右辺に代入し、さらに前記車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を前述式の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出する材質・板厚算出手段を備えたことにより、設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される材質及び板厚が所定の基準の下で算出されて、設計の初期段階においても耐衝突性能を満たす車体の設計を支援することができる。
本発明の実施の形態に係る車体の設計支援装置のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車体モデル及び車体解析モデルを説明する説明図である。 本発明の実施の形態に係る車体モデルにおいて設計支援の対象とする衝突解析前の車体骨格を説明する説明図である。（（ａ）：アウター側、（ｂ）：インナー側） 設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の材質を設定した車体モデルについて衝突解析を行って得られた相対変位量を示すコンター図である（鋼板の引張強度1.5GPa、板厚t1＝3.6mmに設定）。 本発明の実施の形態に係る車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格における応力σSと板厚t1の積の分布を設計支援の対象とする衝突解析前の車体骨格に示すコンター図である（（ａ）：アウター側、（ｂ）：インナー側、鋼板の引張強度1.5GPa、板厚t1＝3.6mmに設定）。 本発明の実施の形態に係る材質・板厚算出手段により算出された設計支援の対象とする車体骨格における板厚の分布を設計支援の対象とする衝突解析前の車体骨格に示すコンター図である（（ａ）：アウター側、（ｂ）：インナー側、鋼板の引張強度1.5GPa、板厚t1＝3.6mmに設定）。 従来の衝突解析により得られた設計支援の対象とする車体骨格（鋼板の引張強度0.44〜0.98GPa、板厚0.6〜1.6mm）における相対変位量の分布を示すコンター図である。 従来の衝突解析により得られた設計支援の対象とする車体骨格における応力σSと板厚t1の積の分布を設計支援の対象とする衝突解析前の車体骨格に示すコンター図である（（ａ）：アウター側、（ｂ）：インナー側）。 本発明の実施の形態に係る車体の設計支援装置の他の態様のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車体モデルにおいて設計支援の対象とする衝突解析前の車体骨格にマッピングした応力の分布のコンター図である（（ａ）：アウター側、（ｂ）：インナー側、鋼板の引張強度＝1.5GPa、板厚t1＝3.6mmに設定）。 本発明の実施の形態に係る車体モデルにおいて設計支援の対象とする衝突解析前の車体骨格にマッピングした部品ごとの応力の平均値の分布のコンター図である（（ａ）：アウター側、（ｂ）：インナー側、鋼板の引張強度＝1.5GPa、板厚t1＝3.6mmに設定）。 本発明の実施の形態に係る平均値算出手段により算出された応力の平均値を用いて材質・板厚算出手段により算出された板厚の分布を設計支援の対象とする衝突解析前の車体骨格に示すコンター図である（（ａ）：アウター側、（ｂ）：インナー側、鋼板の引張強度＝1.5GPa、板厚t1＝3.6mmに設定）。 本発明の実施の形態に係る車体の設計支援方法の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車体の設計支援方法の他の態様における処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施の形態に係る車体の設計支援方法は、図２に示すように自動車の車体モデル３１について衝突解析を行い、該衝突解析の解析結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援するものであり、図１に示す車体の設計支援装置１（以下、単に「設計支援装置１」という）を用いて行う。そこで、まずは車体モデル３１について説明した後に、設計支援装置１について説明する。
なお、本実施の形態における衝突解析は自動車車両の前面微小ラップ衝突を対象としたものであり、図２に示す車体モデル３１の前方には被衝突物である剛体壁３３が設定された車体解析モデル３５を用いる。
＜車体モデル＞
車体モデル３１は、車体の３次元CADデータ等の形状データに基づいて車体を要素（メッシュ）分割して生成されたものであり、複数の要素で構成され、要素情報及び節点情報と、前記車体を構成する部品の部品情報を有するものである。
車体モデル３１が有する要素情報としては、要素の型（シェル要素、ソリッド要素等）、要素を構成している節点番号等がある。要素分割により生成する要素の配置や数は任意に設定することができる。
節点情報としては、節点の座標値等がある。
部品情報としては、各部品の材料や部品同士の組み合わせ等がある。
図２をはじめとして本明細書中において、車体モデル３１は要素や節点を省略して図示したものである。
＜車体の設計支援装置＞
本実施の形態に係る設計支援装置１は、PC（パーソナルコンピュータ）等のコンピュータによって構成され、図１に示すように表示装置３、入力装置５、主記憶装置７、補助記憶装置９及び演算処理部１１を有している。
表示装置３、入力装置５、主記憶装置７及び補助記憶装置９は演算処理部１１に接続され、演算処理部１１の指令によって各機能が実行される。
表示装置３は、解析結果等の表示に用いられ、モニター等で構成される。
入力装置５は、操作者による解析条件や境界条件の入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。
主記憶装置７は、RAM（Random Access Memory）等で構成され、演算処理部１１で使用するデータの一時保存や演算等に用いられる。
補助記憶装置９は、ハードディスクやSSD（Solid State Drive）等で構成され、解析に用いるプログラムや解析データ等のファイルの保存・記憶等に用いられる。
演算処理部１１は、コンピュータのCPU（中央演算処理装置）によって構成され、以下に説明する各手段は、CPUが所定のプログラムを実行することにより実現される。
演算処理部１１内には、材質・板厚設定手段１３と、衝突解析手段１５と、解析データマッピング手段１７と、材質・板厚算出手段１９と、分布表示手段２１とが備えられている。
以下、演算処理部１１の各手段について詳細に説明する。
≪材質・板厚設定手段≫
材質・板厚設定手段１３は、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び節点情報を有する車体モデル３１において設計支援の対象とする車体骨格４１（図２）を特定し、車体骨格４１に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を設定するものである。
図３に、車体モデル３１において設計支援の対象として特定した車体骨格４１と、車体骨格４１に含まれる部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６を示す。
車体骨格４１には、車体モデル３１のフロントドア周りにおけるアウター側の部品ａ１〜ａ８（図３（ａ））及びインナー側の部品ｂ１〜ｂ６（図３（ｂ）参照）が含まれている。
材質・板厚設定手段１３により設定する材質は、車体骨格４１に含まれる部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６の素材として用いる鋼板の材料強度（引張強度等）、比重等である。
鋼板の引張強度と板厚に関しては、車体モデル３１について衝突解析を行った時に部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６の相対変位量が所定の値以下となるように設定する。一方、鋼板の比重に関しては、鋼板の板厚を変更すると部品の質量が増減して衝突解析時の慣性力等に影響するため、各部品の鋼板の板厚を変更する前の当該部品の質量が変化しないように比重を変更し設定する。
図４に、材質・板厚設定手段１３により車体骨格４１に含まれる部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６の引張強度を1.5GPa、板厚t1を3.6mmと設定して衝突解析を行った時の衝突による相対変位量の分布のコンター図を示す。
図４より、部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６の引張強度及び板厚を上記のように設定することにより、衝突解析前の図３に示す車体モデルと比べて車体骨格４１の衝突による変形が抑制されていることが分かる。
なお、本実施の形態において、部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６の衝突による相対変位量の所定の値としては、10mm以下とすることが好ましい。
また、部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に設定する材質及び板厚としては、引張強度を1.5GPa以上、板厚を3.6mm以上に設定することが好ましい。
≪衝突解析手段≫
衝突解析手段１５は、材質・板厚設定手段１３により設計支援の対象とする車体骨格４１に含まれる部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６の材質及び板厚を車体モデル３１に設定して生成した車体解析モデル３５について衝突解析を行い、要素毎及び／又は節点毎に解析データを取得するものである。
衝突解析に際しては、解析条件として初期条件、衝突形態、接触条件等を、また、境界条件として変位拘束条件や速度条件等を車体モデル３１に設定して車体解析モデル３５を生成する。
前述のとおり、図２は衝突形態として自動車車両の微小ラップ衝突に対応する解析条件として、車体モデル３１の前方に衝突物モデルとして剛体壁３３が設定されたものであるが、本実施の形態における衝突解析で対象とする衝突形態としては、例えば、前面フルラップ衝突、前面オフセット衝突、側面衝突やルーフクラッシュ等があり、各衝突形態に応じて車体モデル３１に衝突させる衝突物モデルを設定すれば良い。
衝突解析手段１５による衝突解析は、市販の有限要素法（FEM）解析システムを用いて行うことができ、衝突解析手段１５が要素毎及び／又は節点毎に取得する解析データは、応力、変位、板厚、歪み等を含む。
衝突解析手段１５により取得される変位量は、例えば車体モデル３１の重心座標系での値であり、車体モデル３１が図２に示すように前方に走行する衝突解析の場合、車体モデル３１の重心座標系における相対変位量である。
≪解析データマッピング手段≫
解析データマッピング手段１７は、耐衝突性能を満たすように設計支援の対象とする衝突解析前の車体骨格４１と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が衝突解析手段１５における要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデル５１に、衝突解析手段１５により取得された解析データをマッピング（写像）するものである。
解析データマッピング手段１７を用いて衝突前の車体骨格モデル５１（又は車体モデル３１）に解析データをマッピングすることにより、車体の部品の設計を支援するに際して前記部品に要求される材質や板厚の局所的な分布を厳密に表示することができる。
図５に、解析データマッピング手段１７による解析データのマッピングの一例として、衝突解析手段１５により取得された応力σSと材質・板厚設定手段１３により各部品に設定された板厚t1の積の分布を衝突解析前の車体骨格モデル５１にマッピングしたコンター図を示す。
解析データマッピング手段１７による解析データのマッピングにおいて、衝突解析手段１５による衝突解析において要素の切り直しを行わない場合、車体骨格モデル５１の要素情報及び節点情報と衝突解析手段１５による衝突解析後の要素情報及び節点情報との対応付けは、例えば要素番号及び節点番号によりされている。
これに対し、衝突解析手段１５による衝突解析においてコースニング等の要素の切り直しを行った場合においては、要素の切り直し前後の要素情報及び節点情報に基づいて、車体骨格モデル５１の要素情報及び節点情報との対応付けを行い、衝突解析手段１５により取得された要素毎及び／又は節点毎の解析データを車体骨格モデル５１にマッピング（写像）すれば良い。
図５に示した解析データ（応力と板厚の積）のコンター図は、車体骨格４１における各要素の積分点の板厚方向中心位置における応力σSを用いたものであるが、車体骨格モデル５１にマッピングする応力値は、平均化操作を施したものであっても良い。
≪材質・板厚算出手段≫
材質・板厚算出手段１９は、車体骨格モデル５１にマッピングした応力σSと板厚t1との積の値、又は、応力σSと板厚t1それぞれの値を式（１）の右辺に代入し、さらに車体骨格４１に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を式（１）の左辺に与えることで、部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に要求される他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出するものである。
ここで、式（１）中の記号は、YSは部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に要求される降伏応力（N/m2）、t2は部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に要求される板厚（mm）、σS及びt1は、解析データマッピング手段１７により車体骨格モデル５１にマッピングされた応力σS（N/m2）と板厚t1（mm）の積について、応力σS又は板厚t1のいずれか一方の値を設定して他方の板厚t1又は応力σSの値を算出した時における前記設定した値及び前記算出した値である。
また、α、β及びγは係数であり、衝突実験等により求められるパラメータである。係数βとγの値が等しい場合、解析データマッピング手段１７によりマッピングされた応力σSと板厚t1の積の値をそのまま式（１）の右辺に代入することができる。
なお、材質・板厚算出手段１９は、耐衝突性能を満たすために、降伏応力YSの代わりに各部品に要求される材料強度として鋼板の引張強度から降伏応力YSを推算して式（１）に入力し、鋼板の板厚t2を算出しても良く、鋼板の降伏応力YSと何らかの相関を有する材料強度であれば良い。
さらに、式(1)に代入する降伏応力YSや板厚t1は部品毎に異なった値でも良い。
なお、上記の説明において、式（１）の右辺に代入する板厚t1は、材質・板厚設定手段１３によって部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に設定されたものであったが、衝突解析手段１５により要素毎及び／又は節点毎に取得された板厚であっても良い。
≪分布表示手段≫
分布表示手段２１は、材質・板厚算出手段１９により算出された降伏応力YS又は板厚t2の分布を車体骨格モデル５１又は車体モデル３１上に視覚的に表示するものである。
図６に、部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に用いられた鋼板の降伏応力YSを900MPaとして式（１）に代入することにより算出した板厚t2の分布を車体骨格モデル５１上に表示したコンター図を示す。
図６より、前方下部やルーフ部（図６中の部位Ａ）において板厚t2は大きい値であるのに対し、前方上部のルーフ部（図６中の部位Ｂ）においては小さい値であることが分かる。この結果から、前方上部のルーフ部（図６中の部位Ｂ）に相当する部品に板厚t2の大きな鋼板を用いなくても、前方下部及びルーフ部（図６中の部位Ａ）に相当する部品に板厚t2の大きい鋼板を用いることにより、車体骨格４１の衝突による変形を抑制することができると考えられる。
さらに、図６に示すコンター図の結果から、車体骨格４１に含まれる部品に用いられる全ての鋼板の板厚t2を増加するのではなく、板厚t2の値が大きい範囲にのみ補強材を追加すれば良いことが示唆される。この場合、追加する補強材の板厚は、補強材を追加する部位における鋼板の板厚を考慮して設定すれば良いと考えられる。
次に、本実施の形態に係る設計支援装置１において、設計支援の対象とする車体骨格４１に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように引張強度を含む材質と板厚を設定する理由に関して、図２に示すような車体モデル３１の微小ラップ衝突において、車体モデル３１のフロントドア周りの車体骨格４１を設計支援の対象とする場合を例として以下に説明する。
従来の衝突解析では、微小ラップ衝突に対応する解析条件及び境界条件等を車体モデル３１に設定して衝突解析を行うと、図７に示すように車体骨格４１の前方が大きく変形する。
一方、設計支援装置１においては、材質・板厚設定手段１３によって設計支援の対象とする車体骨格４１に含まれる部品の衝突による相対変位量は所定の値以下となるように設定されるため、車体骨格４１の衝突による変形は著しく抑制される。
そこで、設計支援装置１を用いて車体骨格４１に含まれる部品が衝突によって変形しないように前記部品の引張強度を含む材質及び板厚を設定した衝突解析により得られた結果（図５）と、従来の衝突解析により得られた結果（図８）とを比較する。
図５及び図８ともに衝突解析により得られた応力σSと板厚t1の積の分布を衝突解析前の車体骨格４１と同一形状の車体骨格モデル５１にマッピングして表示したものであり、車体モデル３１のフロントドア周りのアウター側（図５（ａ）及び図８（ａ））と、インナー側（図５（ｂ）及び図８（ｂ））におけるコンター図である。
図５と図８を比較すると、応力σSと板厚t1の積の値に顕著な差異（図５及び図８中の部位Ａ）が見られた。これは、前記部品において変形が著しく抑制された場合の結果（図５）と比べて、図８に示す従来の衝突解析により得られた結果では、衝突により車体骨格モデル５１に入力した衝突エネルギーが前記部品の前方が大きく変形する塑性変形エネルギーとして消費される等によって、前記部品における応力σSが減少して差異が生じると考えられる。
ここで、耐衝突性能を満たす車体においては、設計支援の対象とする車体骨格４１に含まれる部品の衝突による変形を小さくする必要があることから、衝突時に部品の塑性変形が起きにくくて衝突時の応力を緩和されにくくする必要があるため、図５に示すコンター図は耐衝突性能を満たす車体の衝突時における応力σSと板厚t1の積の分布を良好に表現していると考えられ、他方、大きく変形した結果である図８に示すコンター図は耐衝突性能を満たす車体を充分表現していないと考えられる。
したがって、本実施の形態に係る設計支援装置１では、耐衝突性能を満たす車体の衝突時に設計支援の対象とする車体骨格４１に発生していると考えられる応力σSと板厚t1の積の分布を求めるために、車体骨格４１に含まれる部品の相対変位量が所定の値以下となるように前記部品の材質及び板厚を設定しているのである。
そして、部品の変形に及ぼす応力と板厚の関係から、車体骨格４１の部品の降伏応力YSと板厚t2の積が、衝突によって所定値以下の変形となるように材質及び板厚が設定された車体モデル３１についての衝突解析により得られた応力σSと板厚t1の積よりも大きい値であれば、車体骨格４１の部品は衝突による塑性変形が抑制されて該部品の相対変位量は所定の値以下となり、耐衝突性能を満たすことができる。
上記の説明において、材質・板厚算出手段１９は、車体骨格モデル５１にマッピングした応力σSと板厚t1との積の値から算出した応力σSを式（１）に代入するものであるが、本発明に係る設計支援装置はこれに限るものではなく、解析データマッピング手段１７は、衝突解析手段１５により取得された解析データのうち少なくとも、車体骨格４１における応力と部品の板厚との積の分布、又は、車体骨格４１における応力分布を車体骨格モデル５１にマッピングするものであれば良く、必要に応じて、衝突解析手段１５により取得された板厚をマッピングするものであっても良い。
解析データマッピング手段１７により、車体骨格４１における応力分布がマッピングされた場合、材料・板厚算出手段１９は、車体骨格モデル５１にマッピングされた応力σSの値を式（１）の右辺に代入することができる。
なお、解析データマッピング手段１７により板厚t1を車体骨格モデル５１にマッピングしている場合、式（２）の右辺に代入する各部品の板厚には、材料・板厚設定手段１３において設定された各部品の板厚の代わりに、車体骨格モデル５１にマッピングした板厚t1の値であっても良い。
また、上記の説明では、材質・板厚算出手段１９は、車体骨格４１に含まれる部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に要求される降伏応力YS又は板厚t2の算出に式（１）を用いるものであったが、車体骨格モデル５１にマッピングした応力σSと部品の板厚t1の積の値、及び／又は、車体骨格モデル５１にマッピングした応力σSと部品の板厚t1それぞれの値を以下の式（２）の右辺に代入し、さらに車体骨格４１に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を式（２）の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出しても良い。
ここで、式（２）中の記号は、YSは部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に要求される降伏応力（N/m2）、t2は部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に要求される板厚（mm）、σSは車体骨格モデル５１にマッピングした応力σS（N/m2）、t1は設計支援の対象とする車体骨格４１に含まれる部品の板厚（mm）である。
また、C1、C2及びC3は係数であり、衝突実験等により求められるパラメータである。
式（２）の右辺には、解析データマッピング手段１７により車体骨格モデル５１にマッピングされた応力σSと各部品の板厚t1それぞれの値を代入すれば良いが、式（２）の右辺第１項には、車体骨格モデル５１にマッピングされた応力σSと板厚t1との積の値を代入し、右辺第２項には、該応力σSと板厚t1との積の値から算出した応力σSの値を代入することができる。
また、式（２）の右辺に代入する各部品の板厚t1には、材質・板厚設定手段１３によって部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に設定された板厚、又は、解析データマッピング手段１７により車体骨格モデル５１にマッピングされた板厚のいずれかの値を用いることができる。
さらに、本発明の実施の形態に係る設計支援装置１の他の態様としては、図９に示すように、平均値算出手段１８をさらに備えた設計支援装置２がある。
平均値算出手段１８は、解析データマッピング手段１７によりマッピングした応力σSと各部品の板厚t1の積の値、及び／又は、前記応力σSの値及び／又は前記板厚t1の値の、車体骨格モデル５１の所定範囲における平均値を算出するものである。
平均値を算出する前記所定範囲としては、例えば、解析データがマッピングされた車体骨格モデル５１上のある特定点を中心とし、車体骨格モデル５１の表面上における距離（半径）rの範囲内とすることができる。この場合において、距離rの値は、適宜設定すれば良い。あるいは、車体骨格４１を構成する部品ごとの平均値でもよい。
また、前記平均値は、前記所定範囲に含まれるマッピングされた解析データを単純平均することにより算出することができるが、その他、ガウス分布を考慮して平均化、又は、部品の形状に応じて重み付けを考慮して平均化して求める等、平均値の算出法は適宜選択すれば良い。
一例として、衝突解析手段１５により取得された応力σSを平均化せずに車体骨格モデル５１にマッピングしたコンター図を図１０に、車体骨格モデル５１にマッピングした応力σSを平均値算出手段１８により各部品ごとに平均化処理（単純平均）して算出した応力σSの平均値のコンター図を図１１に示す。
さらに、図１１に示す応力σSの平均値を式（１）の右辺に代入し、さらに各部品に要求される降伏応力YSを式（１）の左辺に代入して算出した板厚t2のコンター図を図１２に示す。
平均値算出手段１８により、車体骨格モデル５１にマッピングした応力σSと部品の板厚t1の積、及び／又は応力σS及び／又は板厚t1の、車体骨格モデル５１の所定範囲における平均値を算出することによって、衝突解析手段１５による衝突解析において局所的に過大な応力が生じた場合、材質・板厚算出手段１９により算出される降伏応力YS又は板厚t2が過大な値となることを防止できる。
＜車体の設計支援方法＞
本実施の形態に係る車体の設計支援方法は、図１３に示すように、材質・板厚設定ステップＳ１と、衝突解析ステップＳ３と、解析データマッピングステップＳ５と、材質・板厚算出ステップＳ７と、分布表示ステップＳ９とを備えたものであり、コンピュータによる設計支援装置１が各ステップを実行する。
以下に、上記各ステップについて設計支援装置１の動作とともに説明する。
≪材質・板厚設定ステップ≫
材質・板厚設定ステップＳ１は、材質・板厚設定手段１３を用いて、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び節点情報を有する車体モデル３１において設計支援の対象とする車体骨格４１を特定し、車体骨格４１に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように前記部品に用いられる鋼板の材料強度を含む材質及び板厚を設定するステップである。
≪衝突解析ステップ≫
衝突解析ステップＳ３は、衝突解析手段１５を用いて、設計支援の対象とする車体骨格４１に含まれる部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６の材質及び板厚が設定された車体モデル３１について衝突解析を行って、要素毎及び／又は節点毎に解析データを取得するステップである。
衝突解析ステップＳ３において衝突解析を行うに際しては、解析条件として初期条件、衝突形態、接触条件等が、また、境界条件として変位拘束条件や速度条件等が車体モデル３１に設定される。
そして衝突解析により、応力分布、変位、板厚、歪み等が要素毎及び／又は節点毎に解析データとして取得される。
≪解析データマッピングステップ≫
解析データマッピングステップＳ５は、解析データマッピング手段１７を用いて、設計支援の対象とする車体骨格４１と同一形状であり、かつ要素情報及び／又は節点情報が衝突解析ステップＳ３における要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデル５１に衝突解析ステップＳ３で取得された応力σSと車体骨格４１に含まれる部品の板厚との積の分布をマッピング（写像）するステップである。
≪材質・板厚算出ステップ≫
材質・板厚算出ステップＳ７は、材質・板厚算出手段１９を用いて、車体骨格モデル５１にマッピングされた応力σSと板厚t1の積の値、又は、該積の値から算出した応力σSと板厚t1それぞれの値を式（１）の右辺に代入し、さらに車体骨格４１に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を式（１）の左辺に与えることで、部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に要求される他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出するステップである。
≪分布表示ステップ≫
分布表示ステップＳ９は、分布表示手段２１を用いて、材質・板厚算出ステップＳ７において算出された降伏応力YS又は板厚t2の分布を車体骨格モデル５１又は車体モデル３１上に視覚的に表示するステップである。
上記の説明において、解析データマッピングステップＳ５は、衝突解析ステップＳ３で取得された応力σSと車体骨格４１に含まれる部品の板厚との積の分布を車体骨格モデル５１にマッピングするものであったが、衝突解析ステップＳ３において取得された解析データのうち少なくとも、車体骨格４１における応力と部品の板厚との積の分布、及び／又は、車体骨格４１における応力分布を車体骨格モデル５１にマッピングするものであれば良く、必要に応じて、衝突解析ステップＳ３において取得された板厚をマッピングしても良い。
この場合、材料・板厚算出ステップＳ７では、解析データマッピングステップＳ５においてマッピングされた応力σSと板厚t1それぞれの値を式（１）の右辺に代入することができる。
また、材質・板厚算出ステップＳ７は、式（１）を用いて部品ａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ６に要求される降伏応力YS又は板厚t2を算出するものであったが、材質・板厚算出手段１９と同様に、式（２）を用いて各部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2を算出しても良い。
なお、本実施の形態に係る車体の設計支援方法の他の態様としては、図１４に示すように、平均値算出ステップＳ６をさらに備えたものがある。
平均値算出ステップＳ６は、平均値算出手段１８を用いて、解析データマッピングステップＳ５においてマッピングした応力σSと各部品の板厚t1の積の値、又は、前記応力σSの値、又は前記板厚t2の値の、車体骨格モデル５１の所定範囲における平均値を算出するステップである。
平均値算出ステップＳ６において車体骨格モデル５１にマッピングした応力σSと部品の板厚t1の積、及び／又は応力σS及び／又は板厚の平均値を算出した場合、材質・板厚算出ステップＳ７においては、該平均値を用いて、各部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2を算出することができる。
そして、これにより、衝突解析ステップＳ３での衝突解析により車体骨格４１に局所的に過大な応力が生じた場合、材質・板厚算出ステップＳ７において算出する降伏応力YS又は板厚t2が過大な値となることを防止できる。
以上より、本実施の形態に係る車体の設計支援装置及び方法によれば、自動車車体の設計初期段階における車体モデルであっても、設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される材料強度と板厚が算出され、耐衝突性能を満たす車体の設計を支援することができる。
上記の説明は、材質・板厚設定手段１３により車体モデルに材質及び板厚を設定し、衝突解析手段１５により材質及び板厚が設定された車体モデルに解析条件及び境界条件を設定して衝突解析を行うものであったが、本発明に係る車体の設計支援装置及び方法は、設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の材質及び板厚が未設定の車体モデルに、解析条件及び境界条件を設定して解析モデルを生成し、該生成された解析モデルにおいて前記部品の材質及び板厚を設定するものであっても良く、衝突解析に用いる解析モデルの生成においては、設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の材質及び板厚の設定と解析条件及び境界条件の設定の順序は問わない。
１ 設計支援装置
２ 設計支援装置
３ 表示装置
５ 入力装置
７ 主記憶装置
９ 補助記憶装置
１１ 演算処理部
１３ 材質・板厚設定手段
１５ 衝突解析手段
１７ 解析データマッピング手段
１８ 平均値算出手段
１９ 材質・板厚算出手段
２１ 分布表示手段
３１ 車体モデル
３３ 剛体壁
３５ 車体解析モデル
４１ 車体骨格
５１ 車体骨格モデル

Claims (12)

  1. 要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び／又は節点情報を有する車体モデルについて衝突解析を行い、該衝突解析の結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援する車体の設計支援装置であって、
    前記車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格を特定し、該車体骨格に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように、前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を前記車体モデルに設定する材質・板厚設定手段と、
    前記材質及び板厚が設定された前記車体モデルについて衝突解析を行い、前記車体骨格における応力分布を含む解析データを取得する衝突解析手段と、
    該取得された解析データのうち少なくとも、前記車体骨格における応力と前記車体骨格に含まれる部品の板厚との積の分布、又は、前記車体骨格における応力分布を、前記材質・板厚設定手段により特定した衝突解析前の前記車体骨格と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が前記衝突解析手段による衝突解析後の要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデルにマッピングする解析データマッピング手段と、
    前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、又は、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1それぞれの値を下式の右辺に代入し、さらに前記車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を下式の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出する材質・板厚算出手段を備えたことを特徴とする車体の設計支援装置。
    ただし、
    YS：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力（N/m2）
    t2：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される板厚（mm）
    σS：車体骨格モデルにマッピングした応力（N/m2）
    t1：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の板厚（mm）
    α、β、γ：係数
  2. 要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び／又は節点情報を有する車体モデルについて衝突解析を行い、該衝突解析の結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援する車体の設計支援装置であって、
    前記車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格を特定し、該車体骨格に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように、前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を前記車体モデルに設定する材質・板厚設定手段と、
    前記材質及び板厚が設定された前記車体モデルについて衝突解析を行い、前記車体骨格における応力分布を含む解析データを取得する衝突解析手段と、
    該取得された解析データのうち少なくとも、前記車体骨格における応力と前記車体骨格に含まれる部品の板厚との積の分布、及び／又は、前記車体骨格における応力分布を、前記材質・板厚設定手段により特定した衝突解析前の前記車体骨格と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が前記衝突解析手段による衝突解析後の要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデルにマッピングする解析データマッピング手段と、
    前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、及び／又は、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1それぞれの値を下式の右辺に代入し、さらに前記車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を下式の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出する材質・板厚算出手段を備えたことを特徴とする車体の設計支援装置。
    ただし、
    YS：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力（N/m2）
    t2：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される板厚（mm）
    σS：車体骨格モデルにマッピングした応力（N/m2）
    t1：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の板厚（mm）
    C1、C2、C3：係数
  3. 前記マッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、及び／又は、応力σSの値の、前記車体骨格モデルの所定範囲内又は部品ごとにおける平均値を算出する平均値算出手段を備え、
    前記材質・板厚算出手段は、前記平均値を用いて、前記車体骨格に含まれる部品に要求される板厚t2又は降伏応力YSの値を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の車体の設計支援装置。
  4. 前記材質・板厚算出手段により算出された降伏応力YS又は板厚t2の分布を視覚的に表示する分布表示手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車体の設計支援装置。
  5. 前記材質・板厚設定手段は、前記車体骨格における部品の引張強度を1.5GPa以上、板厚を3.6mm以上に設定し、前記車体骨格における部品の質量が変化しないように比重を変更し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設計支援装置。
  6. 前記材質・板厚設定手段は、前記車体骨格における部品の衝突による相対変位量の値を10mm以下にすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車体の設計支援装置。
  7. 要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び／又は節点情報を有する車体モデルについて衝突解析を行い、該衝突解析の結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援する車体の設計支援方法であり、以下の各ステップをコンピュータが行うものであって、
    前記車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格を特定し、該車体骨格に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように、前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を前記車体モデルに設定する材質・板厚設定ステップと、
    前記材質及び板厚が設定された前記車体モデルについて衝突解析を行い、前記車体骨格における応力分布を含む解析データを取得する衝突解析ステップと、
    該取得された解析データのうち少なくとも、前記車体骨格における応力と前記車体骨格に含まれる部品の板厚との積の分布、又は、前記車体骨格における応力分布を、前記材質・板厚設定ステップにおいて特定した衝突解析前の前記車体骨格と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が前記衝突解析ステップにおける衝突解析後の要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデルにマッピングする解析データマッピングステップと、
    前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、又は、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1それぞれの値を下式の右辺に代入し、さらに前記車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を下式の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出する材質・板厚算出ステップを備えたことを特徴とする車体の設計支援方法。
    ただし、
    YS：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力（N/m2）
    t2：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される板厚（mm）
    σS：車体骨格モデルにマッピングした応力（N/m2）
    t1：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の板厚（mm）
    α、β、γ：係数
  8. 要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成されて要素情報及び／又は節点情報を有する車体モデルについて衝突解析を行い、該衝突解析の結果に基づいて耐衝突性能を満たす車体の設計を支援する車体の設計支援方法であり、以下の各ステップをコンピュータが行うものであって、
    前記車体モデルにおいて設計支援の対象とする車体骨格を特定し、該車体骨格に含まれる部品の衝突による相対変位量が所定の値以下となるように、前記部品の材料強度を含む材質及び板厚を前記車体モデルに設定する材質・板厚設定ステップと、
    前記材質及び板厚が設定された前記車体モデルについて衝突解析を行い、前記車体骨格における応力分布を含む解析データを取得する衝突解析ステップと、
    該取得された解析データのうち少なくとも、前記車体骨格における応力と前記車体骨格に含まれる部品の板厚との積の分布、及び／又は、前記車体骨格における応力分布を、前記材質・板厚設定ステップにおいて特定した衝突解析前の前記車体骨格と同一形状であって、かつ要素情報及び／又は節点情報が前記衝突解析ステップにおける衝突解析後の要素情報及び／又は節点情報に対応付けられている車体骨格モデルにマッピングする解析データマッピングステップと、
    前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、及び、前記車体骨格モデルにマッピングした応力σSと前記部品の板厚t1それぞれの値を下式の右辺に代入し、さらに前記車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力YS又は板厚t2のいずれか一方の値を下式の左辺に与えることで、他方の板厚t2又は降伏応力YSの値を算出する材質・板厚算出ステップを備えたことを特徴とする車体の設計支援方法。
    ただし、
    YS：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される降伏応力（N/m2）
    t2：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品に要求される板厚（mm）
    σS：車体骨格モデルにマッピングした応力（N/m2）
    t1：設計支援の対象とする車体骨格に含まれる部品の板厚（mm）
    C1、C2、C3：係数
  9. 前記マッピングした応力σSと前記部品の板厚t1の積の値、及び／又は、応力σSの値の、前記車体骨格モデルの部品ごとの所定範囲内における平均値を算出する平均値算出ステップを備え、
    前記材質・板厚算出ステップは、前記平均値を用いて前記車体骨格に含まれる部品に要求される板厚t2又は降伏応力YSの値を算出することを特徴とする請求項７又は８に記載の車体の設計支援方法。
  10. 前記材質・板厚算出ステップにおいて算出された降伏応力YS又は板厚t2の分布を視覚的に表示する分布表示ステップを備えたことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の車体の設計支援方法。
  11. 前記材質・板厚設定ステップは、前記車体骨格における部品の引張強度を1.5GPa以上、板厚を3.6mm以上に設定し、前記車体骨格における部品の質量が変化しないように比重を変更し設定することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の車体の設計支援方法。
  12. 前記材質・板厚設定ステップは、前記車体骨格における部品の衝突による相対変位量の値を10mm以下にすることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の車体の設計支援方法。
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