JP7298657B2 - Optimization analysis method and apparatus for joint position of car body - Google Patents

Optimization analysis method and apparatus for joint position of car body Download PDF

Info

Publication number
JP7298657B2
JP7298657B2 JP2021145145A JP2021145145A JP7298657B2 JP 7298657 B2 JP7298657 B2 JP 7298657B2 JP 2021145145 A JP2021145145 A JP 2021145145A JP 2021145145 A JP2021145145 A JP 2021145145A JP 7298657 B2 JP7298657 B2 JP 7298657B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
analysis
joint
model
optimization
points
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021145145A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022080263A (en
Inventor
裕一 時田
孝信 斉藤
毅 塩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of JP2022080263A publication Critical patent/JP2022080263A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7298657B2 publication Critical patent/JP7298657B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Description

本発明は、車体の接合位置の最適化解析方法及び装置に関し、特に、自動車の車体の剛性と該車体における部品組みを接合する接合点の疲労寿命とを向上させる前記接合点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 joint positions of a vehicle body, and more particularly to an optimum position of the joint points that improves the rigidity of the vehicle body and the fatigue life of the joint points that join the assembly of parts in the vehicle body. The present invention relates to an optimization analysis method and apparatus for desired joint positions of a vehicle body.

近年、特に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による解析(以下、「CAE解析」という)は欠かせない技術となっている。
このCAE解析では数理最適化、板厚最適化、形状最適化、トポロジー最適化等の最適化技術を用いることによって剛性の向上や軽量化が図られることが知られており、例えばエンジンブロック等の鋳物の構造最適化によく用いられている。
In recent years, particularly in the automobile industry, weight reduction of vehicle bodies has been promoted due to environmental problems, and analysis by computer-aided engineering (hereinafter referred to as "CAE analysis") has become an indispensable technology for designing vehicle bodies.
This CAE analysis is known to improve rigidity and reduce weight by using optimization techniques such as mathematical optimization, plate thickness optimization, shape optimization, and topology optimization. It is often used for structural optimization of castings.

最適化技術の中で、特にトポロジー最適化が着目されつつある。
トポロジー最適化は、ある大きさの設計空間を構造体に設け、当該設計空間に立体要素を組み込み、与えられた条件を満たし、かつ必要最小限の立体要素の部分を残すことで当該条件を満たす最適形状を得るという方法である。そのため、トポロジー最適化は、設計空間をなす立体要素に直接拘束を行い、直接荷重を加えるという方法が用いられる。
このようなトポロジー最適化に関する技術として、複雑な構造体のコンポーネントのトポロジー最適化のための方法が特許文献1に開示されている。
Among the optimization techniques, topology optimization is attracting particular attention.
Topology optimization provides a design space of a certain size in a structure, incorporates three-dimensional elements into the design space, satisfies given conditions, and leaves the minimum number of three-dimensional elements to satisfy the conditions. It is a method of obtaining an optimum shape. Therefore, in topology optimization, a method is used in which the three-dimensional elements forming the design space are directly constrained and the load is applied directly.
As a technology related to such topology optimization, Patent Document 1 discloses a method for topology optimization of components of a complex structure.

特開2010-250818号公報JP 2010-250818 A

車体のような構造体は、複数の部品を部品組みとして溶接等で接合することによって形成されており、部品組みとして接合する部位における接合量を増やせば(例えば、スポット溶接による接合点を増加すれば)、車体全体としての剛性と接合点の疲労寿命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る。 A structure such as a car body is formed by joining a plurality of parts as an assembly by welding or the like. For example), it is known that the rigidity of the car body as a whole and the fatigue life of the joints are improved. However, from the viewpoint of cost, it is desirable to reduce the bonding amount as much as possible.

そこで、車体の剛性と接合点の疲労寿命を向上させるために、部品同士を接合する接合位置(スポット溶接点等の溶接位置)を求める方法として、経験や勘等により接合位置を決める方法や、応力解析により応力が大きい部位を接合位置とする方法がある。 Therefore, in order to improve the rigidity of the car body and the fatigue life of the joint points, there are methods for determining the joint positions (welding positions such as spot welding points) where parts are joined, such as a method of determining the joint position based on experience and intuition, There is a method of determining the joining position where the stress is large by stress analysis.

しかしながら、経験や勘により接合位置を決める方法では、剛性と疲労寿命を向上させるのに必要な接合点の位置を求めるものではないため、剛性と疲労寿命の向上に不要な位置を接合点とする場合もあり、試行錯誤を繰り返してコストの面からも効率が悪いと言わざるを得ない。 However, the method of determining the joint position based on experience and intuition does not determine the position of the joint required to improve rigidity and fatigue life. In some cases, it must be said that it is inefficient in terms of cost due to repeated trial and error.

また、応力解析により応力が大きい部位を接合位置とする方法では、当該方法により接合位置を求める前と比較すると剛性や疲労寿命に変化は見られるものの、接合位置の近傍のみの剛性や疲労寿命が向上する反面、他の部位の剛性や疲労寿命が相対的に低下する場合も多々あり、車体全体として評価したとき、当該方法により求めた接合位置が必ずしも最適とはいえない。 In addition, in the method of determining the joint position where the stress is large by stress analysis, although there is a change in rigidity and fatigue life compared to before determining the joint position by this method, the rigidity and fatigue life only in the vicinity of the joint position are reduced. On the other hand, there are many cases where the rigidity and fatigue life of other parts are relatively decreased, and when evaluating the entire vehicle body, the joint position obtained by this method cannot necessarily be said to be optimal.

また、スポット溶接による接合点の位置を上記の方法で求める場合、隣接する接合点同士の位置が近すぎると、先に溶接した隣接する接合点に電流が流れてしまい(分流)、次にスポット溶接する接合点に十分な電流が流れず、溶接が不良となる。 In addition, when the positions of joints by spot welding are determined by the above method, if the positions of adjacent joints are too close, the current will flow to the adjacent joints welded first (shunt current), and the spot welding will occur next. Not enough current flows through the joint to be welded, resulting in a poor weld.

そこで、特許文献1に開示された最適化技術により、スポット溶接による接合点の最適な位置を求めることが考えられる。しかしながら、当該最適化技術は、剛性の向上を目的としたものであり、スポット溶接による接合点の疲労寿命の向上については何ら考慮されていなかった。そのため、車体の剛性と接合点の疲労寿命とを向上することができる接合点の最適な位置を求める技術が望まれていた。 Therefore, it is conceivable to obtain the optimum position of the junction point by spot welding by the optimization technique disclosed in Patent Document 1. However, the optimization technique is aimed at improving rigidity, and does not consider improvement in fatigue life of joints due to spot welding. Therefore, there has been a demand for a technique for determining the optimum position of joints that can improve the rigidity of the vehicle body and the fatigue life of the joints.

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、自動車の車体の剛性と該車体における部品組みを接合する接合点の疲労寿命とを向上させる前記接合点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を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an optimum position of the joints to improve the rigidity of the vehicle body and the fatigue life of the joints that join the assembly of parts in the vehicle body. It is an object of the present invention to provide an optimization analysis method and apparatus for the joint position of a vehicle body for obtaining .

(1)本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法は、梁要素、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品モデルを有してなり、複数の前記部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点を有する自動車の車体モデルの全部又は一部について、コンピュータが以下の各ステップを実行し、前記部品組みを接合する最適接合点の位置を求める最適化解析を行うものであって、
前記車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとして設定する解析対象モデル設定ステップと、
前記解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定する荷重・拘束条件設定ステップと、
前記荷重条件及び拘束条件を前記解析対象モデルに与えて応力解析を行う応力解析ステップと、
前記応力解析の結果を用いて前記解析対象モデルの前記各初期接合点の疲労寿命を算出し、算出した前記各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定する目標疲労寿命設定ステップと、
前記解析対象モデルに対して前記部品組みを接合する前記最適接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して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、
前記接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、前記目標疲労寿命設定ステップにおいて設定した前記目標疲労寿命に基づいて前記最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した前記接合候補点の疲労寿命に関する条件と、前記最適化解析モデルの剛性に関する条件と、前記残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定する最適化解析条件設定ステップと、
前記荷重・拘束条件設定ステップにおいて設定した前記拘束条件に基づく前記荷重条件を前記最適化解析モデルに与え、前記最適化解析条件の下で最適化解析を行い、該最適化解析において残存した接合候補点を前記部品組みを接合する最適接合点として求める最適化解析ステップと、を含むことを特徴とするものである。
(1) A method for optimizing and analyzing a joint position of a vehicle body according to the present invention comprises a plurality of part models composed of beam elements, planar elements and/or three-dimensional elements, and joining the plurality of part models as a part assembly. A computer executes the following steps for all or part of an automobile body model having initial joint points that
an analysis target model setting step of setting all or part of the vehicle body model as an analysis target model;
a load/restraint condition setting step of setting load conditions and restraint conditions applied to the model to be analyzed;
a stress analysis step of applying the load condition and the restraint condition to the model to be analyzed and performing a stress analysis;
a target fatigue life setting step of calculating the fatigue life of each of the initial joint points of the model to be analyzed using the results of the stress analysis, and setting a target fatigue life based on the calculated fatigue life of each of the initial joint points; ,
an optimization analysis model generation step of generating an optimization analysis model by densely setting all candidate connection points that are candidates for the optimum connection points for connecting the assembly of parts to the model to be analyzed;
In order to perform an optimization analysis targeting the joint candidate points for optimization, a condition relating to the fatigue life of the joint candidate points to be retained by the optimization analysis based on the target fatigue life set in the target fatigue life setting step is determined, and the conditions related to the fatigue life of the determined joint candidate points, the conditions related to the stiffness of the optimized analysis model, and the conditions related to the number of remaining joint candidate points are combined into an objective function or an optimization analysis condition setting step to be set as a constraint;
The load conditions based on the constraint conditions set in the load/constraint condition setting step are given to the optimization analysis model, optimization analysis is performed under the optimization analysis conditions, and bonding candidates remaining in the optimization analysis and an optimization analysis step of obtaining a point as an optimum joint point for joining the assembly of parts.

(2)上記(1)に記載のものにおいて、
前記最適化解析ステップは、密度法によるトポロジー最適化を行うものであり、該トポロジー最適化においてペナルティ係数を4以上に設定して離散化することを特徴とするものである。
(2) In the above (1),
The optimization analysis step performs topology optimization by a density method, and is characterized by discretizing the topology optimization by setting a penalty coefficient to 4 or more.

(3)本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法は、梁要素、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品モデルを有してなり、複数の前記部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点を有する自動車の車体モデルの全部又は一部について、コンピュータが以下の各ステップを実行し、前記部品組みを接合する最適接合点の位置を求める最適化解析を行うものであって、
前記車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとして設定する解析対象モデル設定ステップと、
前記解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定する荷重・拘束条件設定ステップと、
前記荷重条件及び拘束条件を前記解析対象モデルに与えて応力解析を行う応力解析ステップと、
前記応力解析の結果を用いて前記解析対象モデルの前記各初期接合点の疲労寿命を算出し、算出した前記各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定する目標疲労寿命設定ステップと、
前記解析対象モデルに対して前記部品組みを接合する前記最適接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して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、
前記接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、前記目標疲労寿命設定ステップにおいて設定した前記目標疲労寿命に基づいて前記最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した前記接合候補点の疲労寿命に関する条件と、前記最適化解析モデルの剛性に関する条件と、前記残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定する最適化解析条件設定ステップと、
前記荷重・拘束条件設定ステップにおいて設定した前記拘束条件に基づく前記荷重条件を前記最適化解析モデルに与え、前記最適化解析条件の下で最適化解析を行い、該最適化解析において残存した接合候補点を前記部品組みを接合する最適接合点として求める最適化解析ステップと、
前記残存した接合候補点の中から所定点数の接合候補点を選出し、選出した前記接合候補点を前記初期接合点の代わりに前記解析対象モデルに設定して選出接合候補点設定解析対象モデルを生成する選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップと、
前記選出接合候補点設定解析対象モデルに前記荷重・拘束条件設定ステップにおいて設定した前記荷重条件及び拘束条件を与えて応力解析を行い、該応力解析の結果を用い、前記選出した接合候補点の疲労寿命と前記選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とを算出する選出接合候補点性能算出ステップと、
前記選出接合候補点設定解析対象モデルにおける前記接合候補点の疲労寿命と前記選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とが前記初期接合点が設定された前記解析対象モデルを超える所定の性能を満たすかどうかを判定する判定ステップと、
該判定ステップにおいて前記所定の性能を満たすと判定された場合には、前記選出した接合候補点を最適接合点として決定し、前記判定ステップにおいて前記所定の性能を満たさないと判定された場合、該所定の性能を満たすまで、前記最適化解析条件設定ステップにおいて前記接合候補点の点数に関する条件を変更し、前記最適化解析ステップと、前記選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップと、前記選出接合候補点性能算出ステップと、前記判定ステップと、を繰り返し、前記所定の性能を満たしたときに選出した接合候補点を最適接合点として決定する最適接合点決定ステップと、を含むことを特徴とするものである。
(3) A method for optimizing and analyzing joint positions of a vehicle body according to the present invention comprises a plurality of part models composed of beam elements, planar elements and/or three-dimensional elements, and joining the plurality of part models as a part assembly. A computer executes the following steps for all or part of an automobile body model having initial joint points that
an analysis target model setting step of setting all or part of the vehicle body model as an analysis target model;
a load/restraint condition setting step of setting load conditions and restraint conditions applied to the model to be analyzed;
a stress analysis step of applying the load condition and the restraint condition to the model to be analyzed and performing a stress analysis;
a target fatigue life setting step of calculating the fatigue life of each of the initial joint points of the model to be analyzed using the results of the stress analysis, and setting a target fatigue life based on the calculated fatigue life of each of the initial joint points; ,
an optimization analysis model generation step of generating an optimization analysis model by densely setting all candidate connection points that are candidates for the optimum connection points for connecting the assembly of parts to the model to be analyzed;
In order to perform an optimization analysis targeting the joint candidate points for optimization, a condition relating to the fatigue life of the joint candidate points to be retained by the optimization analysis based on the target fatigue life set in the target fatigue life setting step is determined, and the conditions related to the fatigue life of the determined joint candidate points, the conditions related to the stiffness of the optimized analysis model, and the conditions related to the number of remaining joint candidate points are combined into an objective function or an optimization analysis condition setting step to be set as a constraint;
The load conditions based on the constraint conditions set in the load/constraint condition setting step are given to the optimization analysis model, optimization analysis is performed under the optimization analysis conditions, and bonding candidates remaining in the optimization analysis an optimization analysis step of obtaining a point as an optimal junction point for joining the assembly of parts;
A predetermined number of joint candidate points are selected from the remaining joint candidate points, and the selected joint candidate points are set in the analysis target model in place of the initial joint points to create the selected joint candidate point setting analysis target model. Selected junction candidate point setting analysis target model generation step to be generated;
Stress analysis is performed by applying the load conditions and constraint conditions set in the load/restraint condition setting step to the selected candidate joint point setting analysis target model, and using the results of the stress analysis, fatigue of the selected joint candidate points a selected joint candidate point performance calculation step of calculating the life and the stiffness of the selected joint candidate point setting analysis target model;
The fatigue life of the joint candidate point in the selected joint candidate point setting analysis target model and the rigidity of the selected joint candidate point setting analysis target model satisfy a predetermined performance exceeding the analysis target model in which the initial joint point is set. a determination step of determining whether
If it is determined in the determining step that the predetermined performance is satisfied, the selected joining candidate point is determined as an optimum bonding point, and if it is determined in the determining step that the predetermined performance is not satisfied, the Until a predetermined performance is satisfied, the conditions regarding the points of the joint candidate points are changed in the optimization analysis condition setting step, and the optimization analysis step, the selected joint candidate point setting analysis target model generation step, and the selected joint and an optimal junction point determination step of repeating the candidate point performance calculation step and the determination step, and determining the junction candidate point selected when the predetermined performance is satisfied as the optimal junction point. It is.

(4)本発明に係る車体の接合位置の最適化解析装置は、梁要素、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品モデルを有してなり、複数の前記部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点を有する自動車の車体モデルの全部又は一部について、前記部品組みを接合する最適接合点の位置を求めるものであって、
前記車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとして設定する解析対象モデル設定部と、
前記解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定する荷重・拘束条件設定部と、
前記荷重条件及び拘束条件を前記解析対象モデルに与えて応力解析を行う応力解析部と、
前記応力解析の結果を用いて前記解析対象モデルの前記各初期接合点の疲労寿命を算出し、算出した前記各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定する目標疲労寿命設定部と、
前記解析対象モデルに対して前記部品組みを接合する前記最適接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して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、
前記接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、前記目標疲労寿命設定部により設定された前記目標疲労寿命に基づいて前記最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した前記接合候補点の疲労寿命に関する条件と、前記最適化解析モデルの剛性に関する条件と、前記残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定する最適化解析条件設定部と、
前記荷重・拘束条件設定部により設定された前記拘束条件に基づく前記荷重条件を前記最適化解析モデルに与え、前記最適化解析条件の下で最適化解析を行い、該最適化解析において残存した接合候補点を前記部品組みを接合する最適接合点として求める最適化解析部と、を備えたことを特徴とするものである。
(4) A vehicle body joint position optimization analysis apparatus according to the present invention comprises a plurality of part models composed of beam elements, planar elements and/or three-dimensional elements, and joins the plurality of part models as a part assembly. For all or part of an automobile body model having initial joint points that
an analysis target model setting unit that sets all or part of the vehicle body model as an analysis target model;
a load/restraint condition setting unit that sets load conditions and restraint conditions applied to the model to be analyzed;
a stress analysis unit that applies the load condition and the constraint condition to the model to be analyzed and performs a stress analysis;
a target fatigue life setting unit that calculates the fatigue life of each of the initial joint points of the model to be analyzed using the results of the stress analysis, and sets a target fatigue life based on the calculated fatigue life of each of the initial joint points; ,
an optimization analysis model generating unit for generating an optimization analysis model by densely setting all connection candidate points, which are candidates for the optimum connection points for connecting the parts assembly, to the analysis target model;
related to the fatigue life of the joint candidate points to be retained by the optimization analysis based on the target fatigue life set by the target fatigue life setting unit in order to perform the optimization analysis targeting the joint candidate points for optimization; A condition is determined, and an objective function is an optimization analysis condition that includes the determined fatigue life of the joint candidate points, the stiffness of the optimized analysis model, and the number of remaining joint candidate points. Or an optimization analysis condition setting unit that is set as a constraint,
The load conditions based on the constraint conditions set by the load/constraint condition setting unit are given to the optimization analysis model, optimization analysis is performed under the optimization analysis conditions, and the remaining joints in the optimization analysis and an optimization analysis unit that obtains a candidate point as an optimum joint point for joining the assembly of parts.

(5)上記(4)に記載のものにおいて、
前記最適化解析部は、密度法によるトポロジー最適化を行うものであり、該トポロジー最適化においてペナルティ係数を4以上に設定して離散化することを特徴とするものである。
(5) In the above (4),
The optimization analysis unit performs topology optimization by a density method, and is characterized by setting a penalty coefficient to 4 or more in the topology optimization for discretization.

(6)本発明に係る車体の接合位置の最適化解析装置は、梁要素、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品モデルを有してなり、複数の前記部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点を有する自動車の車体モデルの全部又は一部について、前記部品組みを接合する最適接合点の位置を求めるものであって、
前記車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとして設定する解析対象モデル設定部と、
前記解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定する荷重・拘束条件設定部と、
前記荷重条件及び拘束条件を前記解析対象モデルに与えて応力解析を行う応力解析部と、
前記応力解析の結果を用いて前記解析対象モデルの前記各初期接合点の疲労寿命を算出し、算出した前記各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定する目標疲労寿命設定部と、
前記解析対象モデルに対して前記部品組みを接合する前記最適接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して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、
前記接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、前記目標疲労寿命設定部により設定された前記目標疲労寿命に基づいて前記最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した前記接合候補点の疲労寿命に関する条件と、前記最適化解析モデルの剛性に関する条件と、前記残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定する最適化解析条件設定部と、
前記荷重・拘束条件設定部により設定された前記拘束条件に基づく前記荷重条件を前記最適化解析モデルに与え、前記最適化解析条件の下で最適化解析を行い、該最適化解析において残存した接合候補点を前記部品組みを接合する最適接合点として求める最適化解析部と、
前記残存した接合候補点の中から所定点数の接合候補点を選出し、選出した前記接合候補点を前記初期接合点の代わりに前記解析対象モデルに設定して選出接合候補点設定解析対象モデルを生成する選出接合候補点設定解析対象モデル生成部と、
前記選出接合候補点設定解析対象モデルに前記荷重・拘束条件設定部により設定された前記荷重条件及び拘束条件を与えて応力解析を行い、該応力解析の結果を用い、前記選出した接合候補点の疲労寿命と前記選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とを算出する選出接合候補点性能算出部と、
前記選出接合候補点設定解析対象モデルにおける前記接合候補点の疲労寿命と前記選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とが前記初期接合点が設定された前記解析対象モデルを超える所定の性能を満たすかどうかを判定する判定部と、
該判定部により前記所定の性能を満たすと判定された場合には、前記選出した接合候補点を最適接合点として決定し、前記判定部により前記所定の性能を満たさないと判定された場合、該所定の性能を満たすまで、前記最適化解析条件設定部により前記接合候補点の点数に関する条件を変更し、前記最適化解析部と、前記選出接合候補点設定解析対象モデル生成部と、前記選出接合候補点性能算出部と、前記判定部と、による処理を繰り返し、前記所定の性能を満たしたときに選出した接合候補点を最適接合点として決定する最適接合点決定部と、を備えたことを特徴とするものである。
(6) A vehicle body joining position optimization analysis apparatus according to the present invention comprises a plurality of part models composed of beam elements, planar elements and/or three-dimensional elements, and joins the plurality of part models as a part assembly. For all or part of an automobile body model having initial joint points that
an analysis target model setting unit that sets all or part of the vehicle body model as an analysis target model;
a load/restraint condition setting unit that sets load conditions and restraint conditions applied to the model to be analyzed;
a stress analysis unit that applies the load condition and the constraint condition to the model to be analyzed and performs a stress analysis;
a target fatigue life setting unit that calculates the fatigue life of each of the initial joint points of the model to be analyzed using the results of the stress analysis, and sets a target fatigue life based on the calculated fatigue life of each of the initial joint points; ,
an optimization analysis model generating unit for generating an optimization analysis model by densely setting all connection candidate points, which are candidates for the optimum connection points for connecting the parts assembly, to the analysis target model;
related to the fatigue life of the joint candidate points to be retained by the optimization analysis based on the target fatigue life set by the target fatigue life setting unit in order to perform the optimization analysis targeting the joint candidate points for optimization; A condition is determined, and an objective function is an optimization analysis condition that includes the determined fatigue life of the joint candidate points, the stiffness of the optimized analysis model, and the number of remaining joint candidate points. Or an optimization analysis condition setting unit that is set as a constraint,
The load conditions based on the constraint conditions set by the load/constraint condition setting unit are given to the optimization analysis model, optimization analysis is performed under the optimization analysis conditions, and the remaining joints in the optimization analysis an optimization analysis unit that obtains a candidate point as an optimum joint point for joining the assembly of parts;
A predetermined number of joint candidate points are selected from the remaining joint candidate points, and the selected joint candidate points are set in the analysis target model in place of the initial joint points to create the selected joint candidate point setting analysis target model. a selected joining candidate point setting analysis target model generation unit to generate;
A stress analysis is performed by giving the load conditions and constraint conditions set by the load/restraint condition setting unit to the selected candidate joint point setting analysis target model, and using the results of the stress analysis, the selected joint candidate points are determined. a selected joint candidate point performance calculation unit that calculates the fatigue life and the stiffness of the selected joint candidate point setting analysis object model;
The fatigue life of the joint candidate point in the selected joint candidate point setting analysis target model and the rigidity of the selected joint candidate point setting analysis target model satisfy a predetermined performance exceeding the analysis target model in which the initial joint point is set. a determination unit that determines whether
If the determining unit determines that the predetermined performance is satisfied, the selected joining candidate point is determined as an optimum joining point, and if the determining unit determines that the predetermined performance is not satisfied, the Until a predetermined performance is satisfied, the optimization analysis condition setting unit changes the conditions regarding the points of the joint candidate points, and the optimization analysis unit, the selected joint candidate point setting analysis target model generation unit, and the selected joint an optimal junction point determination unit that repeats the processing by the candidate point performance calculation unit and the determination unit and determines the junction candidate point selected when the predetermined performance is satisfied as the optimal junction point. It is characterized.

本発明においては、自動車の車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとし、該解析対象モデルに対して部品組みとして接合する接合候補点を設定した最適化解析モデルを生成し、最適化の対象とする接合候補点の点数、接合候補点の疲労寿命及び最適化解析モデルの剛性に関する最適化解析条件(目的関数又は制約条件)を設定して接合候補点についての最適化解析を行うことにより、接合候補点の点数最適化、解析対象モデルの剛性向上、部品組みを接合する接合点の疲労寿命の向上を目的とすることができる最適接合点の位置を求めることができる。
これによって、車体構造におけるスポット溶接箇所の最適化が可能になり、溶接コストの低減と車体の軽量化が実現できる。
In the present invention, all or part of a vehicle body model of an automobile is used as a model to be analyzed, and an optimization analysis model is generated in which joint candidate points for joining parts as a set of parts are set for the model to be analyzed. By setting the optimization analysis conditions (objective function or constraint conditions) related to the number of joint candidate points, the fatigue life of the joint candidate points, and the stiffness of the optimized analysis model, and performing the optimization analysis for the joint candidate points, It is possible to obtain the optimum joint position for the purpose of optimizing the number of joint candidate points, improving the rigidity of the model to be analyzed, and improving the fatigue life of the joints that join the assembly of parts.
This makes it possible to optimize the spot welding points in the vehicle body structure, thereby reducing welding costs and reducing the weight of the vehicle body.

本発明の実施の形態1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。1 is a block diagram of an optimization analysis device for a joint position of a vehicle body according to Embodiment 1 of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態1において、解析対象モデルの一例として、車体モデルの一部であるフロア部モデルを示す図である((a)全体図、(b)剛性を評価する剛性評価点の近傍の拡大図)。1 is a diagram showing a floor model that is a part of a vehicle body model as an example of a model to be analyzed in Embodiment 1 of the present invention ((a) general view, (b) the vicinity of a stiffness evaluation point for evaluating stiffness; ). 本発明の実施の形態1において、解析対象モデルの一例として、フロア部モデルに予め設定されている初期接合点を説明する図である((a)斜視図、(b)初期接合点の間隔)。FIG. 2 is a diagram for explaining initial joint points preset in a floor model as an example of a model to be analyzed in Embodiment 1 of the present invention ((a) perspective view, (b) interval between initial joint points); . 本発明の実施の形態1において、解析対象モデルとしたフロア部モデルに与える荷重条件及び拘束条件の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of load conditions and constraint conditions applied to a floor model which is a model to be analyzed in Embodiment 1 of the present invention; 本発明の実施の形態1において、解析対象モデルとしたフロア部モデルの応力解析の結果の一例であるZ方向変位のコンター図である。FIG. 10 is a contour diagram of Z-direction displacement, which is an example of the result of stress analysis of a floor part model, which is a model to be analyzed, in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1において、(a)疲労寿命を算出するための入力条件と、(b)応力解析の結果を用いて求められた最も疲労寿命の短い初期接合点を示す図である。1 is a diagram showing (a) input conditions for calculating fatigue life and (b) an initial joint point with the shortest fatigue life obtained using the result of stress analysis in Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施の形態1における初期接合点の疲労寿命の算出において、初期接合点をモデル化したスポット溶接部の一例を示す図である((a)上面図、(b)斜視図)。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an example of a spot-welded portion in which an initial joint point is modeled in calculating the fatigue life of the initial joint point in Embodiment 1 of the present invention ((a) top view, (b) perspective view). 本発明の実施の形態1において、解析対象モデルに予め設定された初期接合点と該解析対象モデルに追加した追加接合点とを接合候補点として設定した最適化解析モデルの一例を示す図である((a)最適化解析モデル、(b)最適化解析モデルに設定された接合候補点)。FIG. 4 is a diagram showing an example of an optimization analysis model in which initial junction points preset in an analysis target model and additional junction points added to the analysis target model are set as junction candidate points in Embodiment 1 of the present invention; ((a) optimization analysis model, (b) junction candidate points set in optimization analysis model). 本発明の実施の形態1及び実施例において、フロア部モデルを解析対象とし、剛性と疲労寿命に関する最適化解析条件を設定した最適化解析により求められた最適接合点の一例を示す図である((a)斜視図、(b)点線枠の上面図)。In Embodiment 1 and Example of the present invention, the floor part model is the analysis object, and an example of the optimum joint point obtained by the optimization analysis in which the optimization analysis conditions regarding rigidity and fatigue life are set ( (a) perspective view, (b) top view of dotted line frame). 本発明の実施の形態1に係る車体の接合位置の最適化解析方法における処理の流れを示すフロー図である。FIG. 4 is a flow chart showing the flow of processing in the method for optimizing and analyzing the joining position of the vehicle body according to Embodiment 1 of the present invention; 本発明の実施の形態2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。FIG. 7 is a block diagram of an optimization analysis apparatus for a joint position of a vehicle body according to Embodiment 2 of the present invention; 本発明の実施の形態2に係る車体の接合位置の最適化解析方法における処理の流れを示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing in a method for optimizing and analyzing a joining position of a vehicle body according to Embodiment 2 of the present invention; 実施例1において、フロア部モデルを解析対象とし、剛性に関する最適化解析条件を設定した最適化解析により求められた最適接合点を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the optimum joint points obtained by the optimization analysis in which the floor part model is the analysis object and the optimization analysis conditions related to stiffness are set in the first embodiment. 実施例1において、最適化解析により求めた最適接合点を設定したフロア部モデルの剛性向上率を示すグラフである。4 is a graph showing the rigidity improvement rate of the floor model in which the optimum joint points determined by the optimization analysis are set in Example 1. FIG. 実施例1において、最適化解析により求めた最適接合点を設定したフロア部モデルにおける最適接合点の最短疲労寿命を示すグラフである。5 is a graph showing the shortest fatigue life of the optimum joint points in the floor part model in which the optimum joint points determined by the optimization analysis are set in Example 1. FIG. 実施例2において、最適化解析により求めた最適接合点を設定したフロア部モデルの接合点数を示すグラフである。10 is a graph showing the number of joint points of a floor model in which optimum joint points determined by optimization analysis are set in Example 2. FIG. 実施例2において、最適化解析により求めた最適接合点を設定したフロア部モデルの剛性向上率を示すグラフである。10 is a graph showing the rigidity improvement rate of the floor model in which the optimum joint points determined by the optimization analysis are set in Example 2. FIG. 実施例2において、最適化解析により求めた最適接合点を設定したフロア部モデルの最短疲労寿命を示すグラフである。10 is a graph showing the shortest fatigue life of the floor part model in which the optimum joint points determined by the optimization analysis are set in Example 2. FIG. 実施例3において、最適化解析により求めた最適接合点を設定したフロア部モデルにおける最適接合点の最短疲労寿命を示すグラフである。10 is a graph showing the shortest fatigue life of the optimum joint points in the floor part model in which the optimum joint points determined by the optimization analysis are set in Example 3. FIG. 実施例3において、最適化解析により求めた最適接合点を設定したフロア部モデルの剛性向上率を示すグラフである。10 is a graph showing the rigidity improvement rate of the floor model in which the optimum joint points determined by the optimization analysis are set in Example 3. FIG.

本発明の実施の形態1及び実施の形態2に係る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モデルについて説明する。
なお、本願の明細書及び図面において、車体前後方向、車体左右方向及び車体上下方向は、それぞれ、X方向、Y方向及びZ方向と表し、車体前後方向(X方向)における車体モデルの中心軸をFR軸と表す。
また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能や構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
Before describing the optimization analysis method and apparatus for the joint position of the vehicle body according to Embodiments 1 and 2 of the present invention, a vehicle body model targeted by the present invention will be described.
In the specification and drawings of this application, the longitudinal direction of the vehicle body, the lateral direction of the vehicle body, and the vertical direction of the vehicle body are expressed as the X direction, the Y direction, and the Z direction, respectively. Expressed as the FR axis.
Further, in the present specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.

<車体モデル及び解析対象モデル>
本発明において対象とする車体モデルは、車体骨格部品やシャシー部品等といった複数の部品モデルで構成されたものであり、これらの部品モデルは、梁要素、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。
<Car body model and model to be analyzed>
The vehicle body model targeted in the present invention is composed of a plurality of part models such as vehicle body frame parts and chassis parts. has been made

一般に、車体骨格部品やシャシー部品等は主に薄鋼板によって形成されているため、車体モデルを構成する部品モデルは、平面要素のみによって構成されたものでよい。 In general, body frame parts, chassis parts, and the like are mainly made of thin steel plates, so the part models that make up the vehicle body model may be composed only of planar elements.

さらに、車体モデルは、複数の部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点を有する。初期接合点は、複数の自動車部品を部品組みとして接合するスポット溶接点を梁要素や立体要素を用いてモデル化したものである。 Furthermore, the vehicle body model has initial joint points for joining a plurality of part models as a part assembly. The initial joint points are modeled by using beam elements and three-dimensional elements for spot welding points where a plurality of automobile parts are joined as an assembly.

例えば、平面要素からなる2つの部品モデルが梁要素でモデル化された初期接合点により接合されている場合、2つの部品モデルの平面要素に梁要素が結合されている。 For example, when two part models composed of plane elements are joined by an initial joint point modeled by a beam element, the beam element is coupled to the plane elements of the two part models.

また、初期接合点が立体要素でモデル化されている場合においては、初期接合点に作用する並進力を部品モデルに分配させるべく、部品モデルの平面要素と初期接合点の立体要素とが、剛体要素で結合されている。 In addition, when the initial joint point is modeled by a solid element, the planar element of the part model and the solid element of the initial joint point are rigid bodies in order to distribute the translational force acting on the initial joint point to the part model. connected by elements.

本発明は、車体モデルの全体又は一部である解析対象モデル(後述)に荷重が作用して生じる変形を解析するものであるため、車体モデルにおける各部品モデルは、弾性体若しくは粘弾性体又は弾塑性体としてモデル化されたものである。
そして、車体モデルを構成する各部品モデルの材料特性や要素情報、さらには、各部品組みにおける初期接合点等に関する情報は、車体モデルファイル101(図1、図11参照)に格納されている。
Since the present invention analyzes deformation caused by a load acting on an analysis target model (described later) that is the whole or a part of a vehicle body model, each part model in the vehicle body model is an elastic body, a viscoelastic body, or a It is modeled as an elastic plastic body.
The material properties and element information of each part model that constitutes the vehicle body model, as well as information on the initial joint points of each part set, etc., are stored in the vehicle body model file 101 (see FIGS. 1 and 11).

[実施の形態1]
<車体の接合位置の最適化解析装置>
本発明の実施の形態1に係る車体の接合位置の最適化解析装置(以下、単に「最適化解析装置」という)の構成について、以下に説明する。
[Embodiment 1]
<Optimization analysis device for joint position of car body>
The configuration of the vehicle body joint position optimization analysis apparatus (hereinafter simply referred to as "optimization analysis apparatus") according to Embodiment 1 of the present invention will be described below.

最適化解析装置は、車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとし、該解析対象モデルを構成する複数の部品モデルを部品組みとして接合する最適接合点の位置を求めるための最適化解析を行う装置である。 The optimization analysis device uses all or part of a vehicle body model as a model to be analyzed, and performs an optimization analysis to determine the position of the optimal joint point where a plurality of part models constituting the model to be analyzed are joined as a part assembly. It is a device.

図1に、本実施の形態1に係る最適化解析装置1の構成の一例を示す。最適化解析装置1は、PC(パーソナルコンピュータ)等によって構成され、図1に示すように、表示装置3、入力装置5、記憶装置7、作業用データメモリ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、記憶装置7及び作業用データメモリ9は、演算処理部11に接続され、演算処理部11からの指令によってそれぞれの機能が実行される。
以下、本実施の形態1に係る最適化解析装置1の各構成要素の機能を説明する。
FIG. 1 shows an example of the configuration of an optimization analysis device 1 according to the first embodiment. The optimization analysis device 1 is composed of a PC (personal computer) or the like, and has a display device 3, an input device 5, a storage device 7, a working data memory 9, and an arithmetic processing unit 11, as shown in FIG. there is
The display device 3, the input device 5, the storage device 7, and the work data memory 9 are connected to the arithmetic processing section 11, and their respective functions are executed by commands from the arithmetic processing section 11. FIG.
The function of each component of the optimization analysis device 1 according to the first embodiment will be described below.

≪表示装置≫
表示装置3は、車体モデルや解析対象モデル、さらには解析結果等の表示に用いられ、液晶モニター等で構成される。
≪Display device≫
The display device 3 is used to display a vehicle body model, a model to be analyzed, analysis results, etc., and is composed of a liquid crystal monitor or the like.

≪入力装置≫
入力装置5は、車体モデルファイル101の読み出しや、車体モデルや解析対象モデルの表示等といった操作者による指示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。
≪Input device≫
The input device 5 is used for inputting instructions by an operator such as reading the vehicle body model file 101 and displaying the vehicle body model and the model to be analyzed, and is composed of a keyboard, a mouse, and the like.

≪記憶装置≫
記憶装置7は、車体モデルファイル101等の各種ファイルや解析結果の保存等に用いられ、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 model file 101 and analysis results, 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11が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 working data memory 9 is used for temporary storage of data used by the arithmetic processing unit 11 and for arithmetic operations, and is composed of a RAM (Random Access Memory) or the like.

≪演算処理部≫
演算処理部11は、図1に示すように、解析対象モデル設定部13と、荷重・拘束条件設定部15と、応力解析部17と、目標疲労寿命設定部19と、最適化解析モデル生成部21と、最適化解析条件設定部23と、最適化解析部25と、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11の各部の機能を説明する。
≪Arithmetic processing section≫
As shown in FIG. 1, the arithmetic processing unit 11 includes an analysis target model setting unit 13, a load/restraint condition setting unit 15, a stress analysis unit 17, a target fatigue life setting unit 19, and an optimization analysis model generation unit. 21, an optimization analysis condition setting unit 23, and an optimization analysis unit 25, which are configured by a CPU (central processing unit) such as a PC. Each of these units functions when the CPU executes a predetermined program.
The function of each section of the arithmetic processing section 11 will be described below.

(解析対象モデル設定部)
解析対象モデル設定部13は、車体モデルファイル101から車体モデルを取得し、取得した車体モデルの全体又は一部を解析対象モデルとして設定するものである。
(Analysis target model setting part)
The analysis target model setting unit 13 acquires a vehicle body model from the vehicle body model file 101 and sets the whole or a part of the acquired vehicle body model as an analysis target model.

解析対象モデル設定部13による処理の一例を以下に述べる。
まず、操作者が、車体モデルファイル101から車体モデルの読み出しを入力装置5により指示することで、車体モデルが記憶装置7から読みだされる。
次に、操作者の指示により、車体モデルが表示装置3に表示される。
そして、操作者の指示により、表示装置3に表示された車体モデルにおいて最適化解析の対象とする部位が指定される。解析対象モデル設定部13は、当該指定された部位を解析対象モデルとして設定する。
An example of processing by the analysis target model setting unit 13 will be described below.
First, the operator instructs the reading of the vehicle body model from the vehicle body model file 101 through the input device 5 , and the vehicle body model is read from the storage device 7 .
Next, the vehicle body model is displayed on the display device 3 according to the operator's instruction.
Then, according to an instruction from the operator, a part of the vehicle body model displayed on the display device 3 is designated as the target of the optimization analysis. The analysis target model setting unit 13 sets the designated part as the analysis target model.

図2に、解析対象モデルとして、車体の一部であるフロア部を簡略化してモデル化したフロア部モデル111を設定した例を示す。 FIG. 2 shows an example in which a floor part model 111, which is a simplified model of the floor part, which is a part of the vehicle body, is set as the model to be analyzed.

フロア部モデル111は、部品モデルとして、フロアパネルモデル113と、トンネルモデル115と、ロッカーインナモデル117と、ロッカーアウタモデル119と、フロントフロアクロスモデル121と、リアフロアクロスモデル123と、を有して構成されている。なお、ロッカーインナモデル117とロッカーアウタモデル119は、いずれも、車体前後方向に連なる3つの部材が結合されてなるものである。 The floor section model 111 has, as component models, a floor panel model 113, a tunnel model 115, a locker inner model 117, a rocker outer model 119, a front floor cloth model 121, and a rear floor cloth model 123. It is configured. Both the inner rocker model 117 and the outer rocker model 119 are formed by connecting three members extending in the longitudinal direction of the vehicle body.

そして、これらの部品モデルは、図3に示すように、部品組みとして接合する初期接合点131が所定の間隔Dで予め設定されている。初期接合点131は、例えば、部品組みを構成する複数の部品モデルの平面要素等の節点を結合する梁要素でモデル化されている。 In these part models, as shown in FIG. 3, initial joint points 131 to be joined as a part set are set in advance at a predetermined interval D. FIG. The initial joint point 131 is modeled by, for example, a beam element that connects nodes such as planar elements of a plurality of part models that form a part assembly.

以下、本実施の形態1においては、図2に示すフロア部モデル111を解析対象モデルとした場合について説明する。 Hereinafter, in the first embodiment, a case where the floor part model 111 shown in FIG. 2 is used as the model to be analyzed will be described.

(荷重・拘束条件設定部)
荷重・拘束条件設定部15は、解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定するものである。
(Load/restraint condition setting section)
The load/constraint condition setting unit 15 sets load conditions and constraint conditions applied to the model to be analyzed.

荷重・拘束条件設定部15により設定する荷重条件及び拘束条件は、応力解析部17により応力解析を行うためのものであり、解析対象モデルに与える荷重の位置、大きさ及び向きや、解析対象モデルを拘束する位置、等である。 The load conditions and constraint conditions set by the load/constraint condition setting unit 15 are for performing stress analysis by the stress analysis unit 17, and the position, magnitude and direction of the load applied to the analysis target model, , and so on.

図4に、フロア部モデル111に対して、FR軸回りに捩じるような荷重が作用する場合の荷重条件及び拘束条件を示す。 FIG. 4 shows load conditions and restraint conditions when a twisting load acts on the floor model 111 about the FR axis.

図4に示す荷重条件及び拘束条件を設定するにあたり、まず、フロア部モデル111におけるフロアパネルモデル113とトンネルモデル115の前端面及び後端面それぞれを剛体要素で結合し、前端面部125と後端面部127とを生成する。
次に、前端面部125の重心を荷重入力点Aとし、前端面部125と剛体要素で結合する。さらに、後端面部127の重心を拘束点Bとし、後端面部127と剛体要素で結合する。
そして、荷重条件として、荷重入力点AにFR軸回りに0.1kN・mのモーメントを与え、拘束条件として、拘束点Bを完全拘束とする。
In setting the load conditions and constraint conditions shown in FIG. 127.
Next, the center of gravity of the front end surface portion 125 is set as the load input point A, and the front end surface portion 125 is coupled with the rigid element. Further, the center of gravity of the rear end surface portion 127 is set as a constraint point B, and the rear end surface portion 127 is coupled with a rigid element.
Then, as the load condition, a moment of 0.1 kN·m is applied to the load input point A around the FR axis, and as the constraint condition, the constraint point B is completely constrained.

(応力解析部)
応力解析部17は、荷重・拘束条件設定部15により設定された荷重条件及び拘束条件を解析対象モデルに与えて応力解析を行うものである。応力解析部17による応力解析には、市販の応力解析ソフトを用いることができる。
(Stress Analysis Department)
The stress analysis unit 17 applies the load conditions and constraint conditions set by the load/constraint condition setting unit 15 to the model to be analyzed to perform stress analysis. Commercially available stress analysis software can be used for stress analysis by the stress analysis unit 17 .

図5に、図4に示す荷重条件及び拘束条件をフロア部モデル111に与えて応力解析を行った結果の一例を示す。図5に示す結果は、フロア部モデル111のZ方向変位(表示倍率50倍)をコンター図で示したものである。応力解析により、フロア部モデル111の変位の他、フロア部モデル111の各初期接合点131が結合する部品モデルの平面要素の応力や、各初期接合点131の両端に作用する力及びモーメント、等を求めることができる。 FIG. 5 shows an example of the result of stress analysis by giving the load condition and the restraint condition shown in FIG. 4 to the floor part model 111 . The results shown in FIG. 5 are contour diagrams showing the displacement of the floor model 111 in the Z direction (display magnification of 50 times). Through the stress analysis, in addition to the displacement of the floor model 111, the stress of the planar elements of the part models to which the respective initial joint points 131 of the floor model 111 are connected, the force and moment acting on both ends of each initial joint point 131, etc. can be asked for.

(目標疲労寿命設定部)
目標疲労寿命設定部19は、応力解析部17による応力解析の結果を用いて解析対象モデルにおける各初期接合点の疲労寿命を算出し、該算出した各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定するものである。
(Target fatigue life setting section)
The target fatigue life setting unit 19 calculates the fatigue life of each initial joint point in the analysis target model using the result of the stress analysis by the stress analysis unit 17, and sets the target fatigue based on the calculated fatigue life of each initial joint point. It sets the lifespan.

目標疲労寿命設定部19による各初期接合点の疲労寿命の算出には、市販の疲労寿命予測解析ソフトを用いるとよい。例えば、梁要素でモデル化された初期接合点の疲労寿命を市販の疲労寿命予測解析ソフトを用いて算出する場合においては、初期接合点の応力を疲労寿命予測解析ソフトに入力することにより、初期接合点の疲労寿命を算出することができる。初期接合点の応力としては、梁要素が結合している各部品モデルの平面要素の応力値、又は、梁要素の両端に作用する力とモーメントから求められる公称構造応力を用いることができる。 For the calculation of the fatigue life of each initial joint point by the target fatigue life setting unit 19, commercially available fatigue life prediction analysis software may be used. For example, when calculating the fatigue life of the initial joint modeled with beam elements using commercially available fatigue life prediction analysis software, the initial The fatigue life of the joint can be calculated. As the stress at the initial joint point, the stress value of the plane element of each part model to which the beam element is connected, or the nominal structural stress obtained from the force and moment acting on both ends of the beam element can be used.

目標疲労寿命は、最適化解析により残存する接合候補点(後述)が満たすべき疲労寿命である。そして、目標疲労寿命は、少なくとも、目標疲労寿命設定部19により算出した各初期接合点の最も短い疲労寿命(最短疲労寿命)よりも長い疲労寿命とする。 The target fatigue life is the fatigue life that the remaining joint candidate points (described later) should satisfy by the optimization analysis. The target fatigue life is at least longer than the shortest fatigue life (shortest fatigue life) of each initial joint point calculated by the target fatigue life setting unit 19 .

図6に、フロア部モデル111に対して図4に示す荷重条件及び拘束条件を与えた応力解析の結果を用いて初期接合点131の疲労寿命を算出する際の入力条件と、初期接合点131の最短疲労寿命を示す。
初期接合点131の疲労寿命の算出においては、図6(a)に示すように、一例として0.7kN・mのモーメントが両振りで負荷する繰り返し応力が初期接合点131に作用しているとする入力条件を与えた。
FIG. 6 shows the input conditions for calculating the fatigue life of the initial joint 131 using the stress analysis results in which the load conditions and constraint conditions shown in FIG. indicates the shortest fatigue life of
In calculating the fatigue life of the initial joint 131, as shown in FIG. given the input conditions.

図6(b)に示すように、フロアパネルモデル113とフロントフロアクロスモデル121又はリアフロアクロスモデル123とを接合する初期接合点131の目標疲労寿命は2.7万回であり、他の初期接合点131に比べて最も疲労寿命が短かった。 As shown in FIG. 6(b), the target fatigue life of the initial joint 131 that joins the floor panel model 113 and the front floor cross model 121 or the rear floor cross model 123 is 27,000 times, and the other initial joint 131 The fatigue life was the shortest compared to

なお、目標疲労寿命設定部19により初期接合点の疲労寿命を算出するにあたっては、図7に例示するスポット溶接部141のように、実際のスポット溶接点のナゲット径に基づいて、部品モデル143における梁要素145が結合する部位(中心部147及び周辺部149)を設定してクモの巣状の平面要素に切り直し、周辺部149における平面要素の応力値を用いるとよい。 In calculating the fatigue life of the initial joint point by the target fatigue life setting unit 19, based on the nugget diameter of the actual spot weld point, like the spot weld 141 illustrated in FIG. It is preferable to set the sites (central portion 147 and peripheral portion 149) to which the beam element 145 is coupled, cut the web-shaped planar element again, and use the stress value of the planar element in the peripheral portion 149. FIG.

(最適化解析モデル生成部)
最適化解析モデル生成部21は、解析対象モデルに対して部品組みを接合する最適な接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して最適化解析モデルを生成するものである。
(Optimization analysis model generator)
The optimization analysis model generation unit 21 densely sets all candidate connection points that are candidates for the optimum connection points for connecting parts assembly to the model to be analyzed, and generates an optimization analysis model.

図8に、一例として、フロア部モデル111に接合候補点155を設定して生成した最適化解析モデル151を示す。 FIG. 8 shows, as an example, an optimization analysis model 151 generated by setting joint candidate points 155 in the floor model 111 .

フロア部モデル111には、前述した図3に示すように、複数の部品が接合されてなる部品組みに初期接合点131が所定の間隔Dで予め設定されている。
本実施の形態1において、最適化解析モデル生成部21は、図8に示すように、各部品組みにおける初期接合点131同士の間に所定の間隔d(<D)で追加接合点153を密に設定する。そして、フロア部モデル111に予め設定されていた初期接合点131と追加接合点153との双方を接合候補点155として設定し、最適化解析モデル151を生成した。
In the floor part model 111, as shown in FIG. 3, initial joint points 131 are set in advance at predetermined intervals D in a set of parts formed by joining a plurality of parts.
In the first embodiment, as shown in FIG. 8, the optimization analysis model generation unit 21 densely creates additional joint points 153 at a predetermined interval d (<D) between the initial joint points 131 in each component assembly. set to Then, both the initial joint point 131 and the additional joint point 153 preset in the floor part model 111 are set as joint candidate points 155 to generate the optimization analysis model 151 .

なお、最適化解析モデル生成部21により接合候補点を設定する手順としては、実際に追加接合点を増やすことが可能な間隔で最密にする等、解析対象モデルにおいて部品組みとして接合される部位の大きさに応じて追加接合点を設定するとよい。 In addition, as a procedure for setting joint candidate points by the optimization analysis model generation unit 21, parts to be jointed as a combination of parts in the model to be analyzed, such as making the joint points densest at intervals that can actually increase the additional joint points. Additional junction points may be set according to the size of .

なお、追加接合点は、前述した初期接合点と同様、梁要素でモデル化してもよいし、立体要素でモデル化してもよい。 Note that the additional joint point may be modeled with a beam element or a three-dimensional element in the same manner as the initial joint point described above.

(最適化解析条件設定部)
最適化解析条件設定部23は、接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、目標疲労寿命設定部19により設定された目標疲労寿命に基づいて最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した接合候補点の疲労寿命に関する条件と、最適化解析モデルの剛性に関する条件と、残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定するものである。
(Optimization analysis condition setting section)
The optimization analysis condition setting unit 23 determines the joints to be retained by the optimization analysis based on the target fatigue life set by the target fatigue life setting unit 19 in order to perform the optimization analysis targeting the joint candidate points for optimization. The conditions for the fatigue life of the candidate points are determined, and the conditions for the fatigue life of the determined joint candidate points, the conditions for the stiffness of the optimization analysis model, and the conditions for the number of remaining candidate joint points are combined under the optimization analysis conditions. It is set as a certain objective function or constraint.

最適化解析条件には、目的関数と制約条件の2種類がある。
目的関数は、最適化解析の目的に応じて一つだけ設定されるものである。本実施の形態1においては、最適化解析モデルの剛性に関する条件を目的関数として設定する。剛性に関する条件は、例えば、解析対象モデルにおける所定の位置を剛性評価点とし、該剛性評価点の変位又はひずみを指標にするとよい。
There are two types of optimization analysis conditions: an objective function and constraints.
Only one objective function is set according to the objective of the optimization analysis. In Embodiment 1, the condition regarding the stiffness of the optimization analysis model is set as the objective function. For the condition regarding stiffness, for example, a predetermined position in the model to be analyzed may be used as a stiffness evaluation point, and the displacement or strain at the stiffness evaluation point may be used as an index.

制約条件は、最適化解析を行う上で課す制約であり、必要に応じて複数設定されるものである。本実施の形態1においては、接合候補点の疲労寿命が、目標疲労寿命設定部19により設定された目標疲労寿命よりも大きいとする条件を制約条件として設定する。 Constraints are constraints imposed upon performing optimization analysis, and a plurality of constraints are set as necessary. In Embodiment 1, the condition that the fatigue life of the joint candidate point is longer than the target fatigue life set by the target fatigue life setting unit 19 is set as a constraint condition.

疲労寿命に関する条件は、目標疲労寿命をそのまま制約条件として与えるものに限らず、例えば、接合候補点の応力が目標疲労寿命に相当する応力未満の値とする制約条件を与えてもよい。ここで、接合候補点の応力は、例えば、接合候補点としてモデル化した梁要素が結合する部品モデルの平面要素の応力や、梁要素の両端に作用する力とモーメントから算出される公称構造応力、等を用いることができる。 The condition regarding the fatigue life is not limited to giving the target fatigue life as it is as a constraint condition. For example, a constraint condition may be given in which the stress at the joint candidate point is less than the stress corresponding to the target fatigue life. Here, the stress at the joint candidate point is, for example, the stress of the plane element of the part model to which the beam element modeled as the joint candidate point is connected, or the nominal structural stress calculated from the force and moment acting on both ends of the beam element. , etc. can be used.

接合候補点の点数に関する条件は、残存させる接合候補点の点数を所定の値に設定することができる。本実施の形態1においては、残存させる接合候補点の点数を初期接合点の点数とする。 As a condition regarding the score of the joining candidate point, the score of the remaining joining candidate point can be set to a predetermined value. In the first embodiment, the score of the remaining joining candidate point is the score of the initial joining point.

なお、接合候補点の点数に関する最適化解析条件については、例えば後述する最適化解析部25による最適化解析においてトポロジー最適化で密度法を適用する場合にあっては、接合候補点としてモデル化する要素(梁要素や立体要素等)の密度に基づいて算出される接合候補点の体積を制約条件として与えてもよい。 Regarding the optimization analysis condition regarding the number of joint candidate points, for example, when the density method is applied in topology optimization in the optimization analysis by the optimization analysis unit 25 described later, the joint candidate points are modeled. The volume of the joint candidate point calculated based on the density of the elements (beam elements, three-dimensional elements, etc.) may be given as a constraint condition.

(最適化解析部)
最適化解析部25は、荷重・拘束条件設定部15により設定された拘束条件に基づく荷重条件を最適化解析モデルに与え、最適化解析条件の下で最適化解析を行い、最適化解析において残存した接合候補点を部品組みを接合する最適接合点として求めるものである。
(optimization analysis part)
The optimization analysis unit 25 applies load conditions based on the constraint conditions set by the load/constraint condition setting unit 15 to the optimization analysis model, performs optimization analysis under the optimization analysis conditions, and performs optimization analysis. The joint candidate points thus obtained are obtained as the optimum joint points for joining the assembly of parts.

最適化解析部25による最適化解析としては、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場合、接合候補点としてモデル化した要素(梁要素や立体要素等)に対して、0から1までの値をとる正規化された仮想的な密度を設計変数として与え、最適化解析条件を満たす密度の値を算出する。
As the optimization analysis by the optimization analysis unit 25, topology optimization can be applied.
When using the density method in topology optimization, a normalized virtual density that takes a value from 0 to 1 is used as a design variable for elements modeled as joint candidate points (beam elements, solid elements, etc.) and calculate the density value that satisfies the optimization analysis conditions.

そして、算出された密度の値が1であれば接合候補点が完全に存在している状態、0であれば接合候補点が存在していない状態であり、その中間値であれば接合候補点による部品組みの接合が中間的な状態となる。 If the calculated density value is 1, the joint candidate point exists completely, if it is 0, the joint candidate point does not exist, and if it is the intermediate value, the joint candidate point The joining of the parts assembly by is in an intermediate state.

そのため、トポロジー最適化で密度法を適用する中間的な密度が多い場合には、式(1)で示すように、ペナルティ係数を用いて離散化することが好ましい。 Therefore, when there are many intermediate densities to which the density method is applied in topology optimization, it is preferable to perform discretization using a penalty coefficient as shown in Equation (1).

Figure 0007298657000001
Figure 0007298657000001

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解析においては、ペナルティ係数は4以上であることが好ましい。さらに、ペナルティ係数は、平面要素や立体要素では4以上、梁要素では20以上がより好ましい。 A penalty factor of 2 or more is often used for discretization, but a penalty factor of 4 or more is preferable in the optimization analysis of junction positions according to the present invention. Furthermore, the penalty coefficient is more preferably 4 or more for planar elements and three-dimensional elements, and 20 or more for beam elements.

なお、最適化解析部25は、上記のとおりトポロジー最適化による最適化解析を行うものであってもよいし、他の計算方式による最適化解析を行うものであってもよい。そして、最適化解析部25としては、例えば市販されている有限要素法を用いた最適化解析ソフトを用いることができる。 The optimization analysis unit 25 may perform optimization analysis by topology optimization as described above, or may perform optimization analysis by another calculation method. As the optimization analysis unit 25, for example, commercially available optimization analysis software using the finite element method can be used.

図9に、最適化解析部25によりトポロジー最適化において密度法を適用して最適化解析を行って求められた最適接合点157の一例を示す。なお、本実施の形態1において求められた最適接合点の作用効果については、後述する実施例にて述べる。 FIG. 9 shows an example of the optimum junction 157 obtained by the optimization analysis unit 25 applying the density method in the topology optimization and performing the optimization analysis. Note that the effects of the optimum junction points obtained in the first embodiment will be described in Examples described later.

<車体の接合位置の最適化解析方法>
本発明の実施の形態1に係る車体の接合位置の最適化解析方法(以下、単に、「最適化解析方法」という)は、車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとし、該解析対象モデルを構成する複数の部品モデルを部品組みとして接合する最適接合点を求める最適化解析を行うものであって、図10に示すように、解析対象モデル設定ステップS1と、荷重・拘束条件設定ステップS3と、応力解析ステップS5と、目標疲労寿命設定ステップS7と、最適化解析モデル生成ステップS9と、最適化解析条件設定ステップS11と、最適化解析ステップS13と、を含むものである。
以下、これらの各ステップについて説明する。なお、以下の各ステップは、コンピュータによって構成された最適化解析装置1(図1)が行うものとする。
<Method for optimization analysis of joint position of car body>
A method for optimizing and analyzing a joint position of a vehicle body according to Embodiment 1 of the present invention (hereinafter simply referred to as "optimization analysis method") uses all or part of a vehicle body model as an analysis target model, and As shown in FIG. 10, an analysis target model setting step S1 and a load/restraint condition setting step S3 , a stress analysis step S5, a target fatigue life setting step S7, an optimization analysis model generation step S9, an optimization analysis condition setting step S11, and an optimization analysis step S13.
Each of these steps will be described below. The following steps are assumed to be performed by the optimization analysis device 1 (FIG. 1) configured by a computer.

≪解析対象モデル設定ステップ≫
解析対象モデル設定ステップS1は、車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとして設定するものである。
<<Analysis target model setting step>>
The analysis target model setting step S1 sets all or part of the vehicle body model as the analysis target model.

本実施の形態1において、解析対象モデル設定ステップS1は、解析対象モデル設定部13が、車体モデルの一部であるフロア部モデル111を解析対象モデルとして設定する。 In the first embodiment, in the analysis target model setting step S1, the analysis target model setting unit 13 sets the floor model 111, which is a part of the vehicle body model, as the analysis target model.

≪荷重・拘束条件設定ステップ≫
荷重・拘束条件設定ステップS3は、解析対象モデル設定ステップS1において設定した解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定するものである。
≪Load/restraint condition setting step≫
The load/constraint condition setting step S3 sets the load conditions and constraint conditions applied to the analysis object model set in the analysis object model setting step S1.

本実施の形態1において、荷重・拘束条件設定ステップS3は、最適化解析装置1の荷重・拘束条件設定部15が、前述した図4に示すように、フロア部モデル111に与える荷重条件及び拘束条件を設定する。 In the first embodiment, in the load/constraint condition setting step S3, the load/constraint condition setting unit 15 of the optimization analysis device 1 sets the load condition and constraint applied to the floor model 111 as shown in FIG. Set conditions.

≪応力解析ステップ≫
応力解析ステップS5は、荷重・拘束条件設定ステップS3において設定した荷重条件及び拘束条件を解析対象モデルに与えて応力解析を行うものである。
≪Stress analysis step≫
The stress analysis step S5 applies the load conditions and the constraint conditions set in the load/constraint condition setting step S3 to the model to be analyzed to perform stress analysis.

本実施の形態1において、応力解析ステップS5は、最適化解析装置1の応力解析部17が、図4に示す荷重条件及び拘束条件をフロア部モデル111に与えて応力解析を行う。 In the first embodiment, in the stress analysis step S5, the stress analysis unit 17 of the optimization analysis device 1 applies the load conditions and constraint conditions shown in FIG.

≪目標疲労寿命設定ステップ≫
目標疲労寿命設定ステップS7は、応力解析ステップS5における応力解析の結果を用いて解析対象モデルの初期接合点の疲労寿命を算出し、算出した各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定するものである。
<<Target fatigue life setting step>>
The target fatigue life setting step S7 uses the stress analysis result in the stress analysis step S5 to calculate the fatigue life of the initial joint points of the model to be analyzed, and sets the target fatigue life based on the calculated fatigue life of each initial joint point. is to be set.

目標疲労寿命は、最適化の対象とする接合候補点が満たすべき疲労寿命であり、少なくとも、目標疲労寿命設定ステップS7において算出した各初期接合点の最も短い疲労寿命(最短疲労寿命)よりも長い疲労寿命とする。 The target fatigue life is a fatigue life that should be satisfied by the joint candidate points to be optimized, and is at least longer than the shortest fatigue life (shortest fatigue life) of each initial joint point calculated in the target fatigue life setting step S7. Fatigue life.

本実施の形態1において、目標疲労寿命設定ステップS7は、最適化解析装置1の目標疲労寿命設定部19が、フロア部モデル111の初期接合点について疲労寿命を算出し、該算出した初期接合点の最も短い疲労寿命に基づいて、目標疲労寿命を設定する。 In the first embodiment, in the target fatigue life setting step S7, the target fatigue life setting unit 19 of the optimization analysis device 1 calculates the fatigue life for the initial joint point of the floor part model 111, and the calculated initial joint point Set the target fatigue life based on the shortest fatigue life of

≪最適化解析モデル生成ステップ≫
最適化解析モデル生成ステップS9は、解析対象モデルに対して部品組みを接合する最適な接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して最適化解析モデルを生成するものである。
<<Optimization analysis model generation step>>
In the optimization analysis model generation step S9, an optimization analysis model is generated by densely setting all the joint candidate points, which are candidates for the optimum joint point for joining the assembly of parts, to the model to be analyzed.

本実施の形態1において、最適化解析モデル生成ステップS9は、最適化解析モデル生成部21が、フロア部モデル111に予め設定された初期接合点131の間に追加接合点153を所定の間隔d(d<D、D:初期接合点同士の間隔)で密に生成し、初期接合点131と追加接合点153との双方を接合候補点155として設定する。 In the first embodiment, in the optimization analysis model generation step S9, the optimization analysis model generation unit 21 inserts the additional connection points 153 between the initial connection points 131 preset in the floor part model 111 at a predetermined interval d. (d<D, D: interval between initial joint points), and both initial joint points 131 and additional joint points 153 are set as joint candidate points 155 .

≪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S11は、最適化解析モデルにおける接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、目標疲労寿命設定ステップS7において設定した目標疲労寿命に基づいて最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した接合候補点の疲労寿命に関する条件と、最適化解析モデルの剛性に関する条件と、残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定するものである。
<<Optimization analysis condition setting step>>
In the optimization analysis condition setting step S11, optimization analysis is performed based on the target fatigue life set in the target fatigue life setting step S7 in order to perform optimization analysis targeting the joint candidate points in the optimization analysis model. Then, the conditions for the fatigue life of the determined joint candidate points, the conditions for the stiffness of the optimized analysis model, and the conditions for the number of remaining candidate joint points are optimized. It is set as an objective function or a constraint condition, which is an analytical analysis condition.

本実施の形態1において、最適化解析条件設定ステップS11は、最適化解析条件設定部23が、最適化解析モデルの剛性最大化(剛性評価点Pの変位の最小化)を目的関数とし、接合候補点155の疲労寿命が目標疲労寿命よりも大きいとする制約条件と、残存させる接合候補点の点数を初期接合点の点数とする制約条件とを、最適化解析条件として設定する。 In the first embodiment, in the optimization analysis condition setting step S11, the optimization analysis condition setting unit 23 sets the maximization of the stiffness of the optimization analysis model (minimization of the displacement of the stiffness evaluation point P) as the objective function, A constraint that the fatigue life of the candidate point 155 is longer than the target fatigue life and a constraint that the number of remaining joint candidate points is the number of initial joint points are set as optimization analysis conditions.

疲労寿命に関する条件は、目標疲労寿命をそのまま制約条件として与えるものに限らず、例えば、接合候補点の応力が目標疲労寿命に相当する応力未満とする制約条件を与えてもよい。接合候補点の応力としては、例えば、接合候補点としてモデル化した梁要素が結合する部品モデルの平面要素の応力や、梁要素の両端に作用する力とモーメントから算出される公称構造応力、等を用いることができる。 The condition regarding the fatigue life is not limited to giving the target fatigue life as it is as a constraint condition. For example, a constraint condition may be given such that the stress at the joint candidate point is less than the stress corresponding to the target fatigue life. The stress at the joint candidate point is, for example, the stress of the plane element of the part model that the beam element modeled as the joint candidate point is connected to, the nominal structural stress calculated from the force and moment acting on both ends of the beam element, etc. can be used.

≪最適化解析ステップ≫
最適化解析ステップS13は、荷重・拘束条件設定ステップS3において設定した拘束条件に基づく荷重条件を最適化解析モデルに与え、最適化解析条件設定ステップS11において設定した最適化解析条件の下で最適化解析を行い、最適化解析において残存した接合候補点を部品組みを接合する最適接合点として求めるものである。
<<Optimization Analysis Step>>
In the optimization analysis step S13, the load conditions based on the constraint conditions set in the load/constraint condition setting step S3 are given to the optimization analysis model, and optimization is performed under the optimization analysis conditions set in the optimization analysis condition setting step S11. Analysis is performed, and the joint candidate points remaining in the optimization analysis are obtained as the optimum joint points for joining the assembly of parts.

本実施の形態1において、最適化解析ステップS13は、最適化解析部25がフロア部モデル111に設定された接合候補点を最適化の対象として最適化解析を行い、図9に示すように、最適化解析条件を満たす接合候補点155を最適接合点157として求める。 In the first embodiment, in the optimization analysis step S13, the optimization analysis unit 25 performs optimization analysis with the joint candidate points set in the floor part model 111 as the optimization target, and as shown in FIG. A joint candidate point 155 that satisfies the optimization analysis condition is obtained as an optimum joint point 157 .

以上、本実施の形態1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、自動車の車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとし、該解析対象モデルに対して部品組みとして接合する接合候補点を設定した最適化解析モデルを生成し、最適化の対象とする接合候補点の残存させる点数、疲労寿命及び最適化解析モデルの剛性に関する最適化解析条件(目的関数又は制約条件)を設定して接合候補点についての最適化解析を行うことにより、接合候補点の点数最適化、解析対象モデルの剛性向上、部品組みを接合する接合点の疲労寿命の向上を目的とする最適接合点の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 joint position of the vehicle body according to the first embodiment, all or part of the vehicle body model of the automobile is used as the analysis target model, and the parts assembly is joined to the analysis target model. Optimization analysis conditions (objective function or constraint conditions) related to the remaining number of joint candidate points to be optimized, fatigue life, and stiffness of the optimization analysis model Optimal joint for the purpose of optimizing the number of joint candidate points, improving the rigidity of the model to be analyzed, and improving the fatigue life of the joints that join parts assembly It is possible to find the position of a point.

[実施の形態2]
前述した本発明の実施の形態1は、最適化解析において密度法に基づくトポロジー最適化を適用し、最適化解析条件を満たす接合候補点を求めるものであった。トポロジー最適化において接合候補点が残存するか消滅するかは、接合候補点の密度の値に基づいて判断される。
[Embodiment 2]
In the first embodiment of the present invention described above, the topology optimization based on the density method is applied in the optimization analysis, and the junction candidate points satisfying the optimization analysis conditions are obtained. Whether a junction candidate point remains or disappears in topology optimization is determined based on the value of the density of the junction candidate point.

密度法に基づいたトポロジー最適化における密度は、前述したように、0から1までの値をとる正規化された仮想的な密度であり、密度の値が1であれば接合候補点が完全に残存している状態、0であれば接合候補点が消滅した状態を表し、0から1までの間の中間値であれば接合候補点の残存と消滅とが中間的な状態を表す。 As mentioned above, the density in topology optimization based on the density method is a normalized virtual density that takes values from 0 to 1. If the density value is 1, the junction candidate points are completely If it is a remaining state, 0 indicates that the joint candidate point has disappeared, and if it is an intermediate value between 0 and 1, it indicates an intermediate state between the survival and disappearance of the joint candidate point.

そのため、前述のとおり、トポロジー最適化で密度法を適用する中間的な密度が多い場合には、式(1)で示すように、ペナルティ係数を用いて離散化することが好ましい。 Therefore, as described above, when there are many intermediate densities to which the density method is applied in topology optimization, it is preferable to perform discretization using a penalty coefficient as shown in Equation (1).

そして、トポロジー最適化においてペナルティ係数を与えて離散化した場合、最適化解析により残存した所定の点数の接合候補点を最適接合点として設定した解析対象モデルにおける接合点の疲労寿命と解析対象モデルの剛性は、いずれも、疲労寿命及び剛性の目標性能を満足する。 Then, when discretization is performed by giving a penalty coefficient in topology optimization, the fatigue life of the joint points in the analysis target model in which the joint candidate points with a predetermined number of remaining points from the optimization analysis are set as the optimum joint points and the fatigue life of the analysis target model Both stiffnesses meet the target performance for fatigue life and stiffness.

しかしながら、トポロジー最適化においてペナルティ係数を与えて離散化しなかった場合、最適化解析した後の最適化解析モデルには中間的な密度の接合候補点が残存する。そして、最適化解析した結果に基づいて所定の点数の最適接合点を求めるために、例えばある閾値以上の密度の接合候補点を最適接合点として選出し、閾値未満の中間的な密度の値の接合候補点は最適接合点として選出しない場合、当該選出されなかった接合候補点の位置には部品組みとして接合する最適接合点が存在しない場合がある。 However, if a penalty coefficient is given in the topology optimization and discretization is not performed, intermediate density junction candidate points remain in the optimization analysis model after the optimization analysis. Then, in order to obtain a predetermined number of optimal junction points based on the result of the optimization analysis, for example, candidate junction points having a density equal to or greater than a certain threshold are selected as optimal junction points, and intermediate density values less than the threshold are selected as optimal junction points. If a joint candidate point is not selected as an optimum joint point, there may be no optimum joint point to be joined as a part set at the position of the joint candidate point that has not been selected.

このように求めた最適接合点を解析対象モデルに新たに設定して解析対象モデルの疲労寿命を算出すると、最適接合点に応力が集中して目標疲労寿命よりも低下したり、解析対象モデルの剛性が低下し、最適接合点を設定した解析対象モデルの疲労寿命及び/又は剛性が所定の性能を満足しないという問題が生ずる場合がある。 If the fatigue life of the model to be analyzed is calculated by newly setting the optimum joint obtained in this way in the model to be analyzed, stress will concentrate on the optimum joint and the fatigue life will be lower than the target fatigue life, or the fatigue life of the model to be analyzed will be reduced. A problem may occur in which the stiffness decreases and the fatigue life and/or stiffness of the model to be analyzed for which the optimum joint point is set does not satisfy the predetermined performance.

そこで、上記問題を解消すべく鋭意検討した結果、選出した接合候補点を初期接合点の代わりに設定した解析対象モデルの疲労寿命と剛性が所定の性能を満たすか否かを判定し、満たさないと判定された場合には、最適化解析条件を変更して最適化解析を再度行うことで、剛性と疲労寿命について所定の性能を満足した最適接合点を求めることができるという知見が得られた。 Therefore, as a result of intensive study to solve the above problem, it is determined whether the fatigue life and rigidity of the model to be analyzed in which the selected joint candidate point is set instead of the initial joint point satisfies the predetermined performance. If it is determined that this is the case, the optimization analysis conditions are changed and the optimization analysis is performed again. .

本実施の形態2に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置は、上記知見に基づいてなされたものであり、その具体的な構成について説明する。なお、本実施の形態2に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置と同一の構成要素については、重複する説明を省略する。 The optimization analysis method and apparatus for the joint position of the vehicle body according to the second embodiment are based on the above findings, and the specific configuration thereof will be described. It should be noted that duplicate descriptions of the same components as those of the vehicle body joint position optimization analysis method and apparatus according to the second embodiment will be omitted.

<車体の接合位置の最適化解析装置>
本発明の実施の形態2に係る車体の接合位置の最適化解析装置31(以下、単に「最適化解析装置31」という)の構成について、以下に説明する。
<Optimization analysis device for joint position of car body>
The configuration of a vehicle body joining position optimization analysis device 31 (hereinafter simply referred to as "optimization analysis device 31") according to Embodiment 2 of the present invention will be described below.

最適化解析装置31は、車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとし、解析対象モデルを構成する複数の部品を部品組みとして接合する最適な接合点を求める最適化解析を行う装置であって、PC(パーソナルコンピュータ)等によって構成され、図11に示すように、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33を有している。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33に接続され、演算処理部33からの指令によってそれぞれの機能が実行される。 The optimization analysis device 31 is a device that uses all or part of a vehicle body model as a model to be analyzed, and performs optimization analysis to find an optimum joint point for joining a plurality of parts constituting the model to be analyzed as an assembly of parts. , a PC (personal computer), etc., and includes a display device 3, an input device 5, a storage device 7, a working data memory 9, and an arithmetic processing unit 33, as shown in FIG. The display device 3, the input device 5, the storage device 7, and the working data memory 9 are connected to the arithmetic processing section 33, and their respective functions are executed by commands from the arithmetic processing section 33. FIG.

≪演算処理部≫
演算処理部33は、図11に示すように、解析対象モデル設定部13と、荷重・拘束条件設定部15と、応力解析部17と、目標疲労寿命設定部19と、最適化解析モデル生成部21と、最適化解析条件設定部23と、最適化解析部25とを含み、さらに、選出接合候補点設定解析対象モデル生成部35と、選出接合候補点性能算出部37と、判定部39と、最適接合点決定部41と、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。
≪Arithmetic processing section≫
As shown in FIG. 11, the arithmetic processing unit 33 includes an analysis target model setting unit 13, a load/restraint condition setting unit 15, a stress analysis unit 17, a target fatigue life setting unit 19, and an optimization analysis model generation unit. 21, an optimization analysis condition setting unit 23, an optimization analysis unit 25, a selected junction candidate setting analysis target model generation unit 35, a selected junction candidate point performance calculation unit 37, and a determination unit 39. , and an optimum junction determination unit 41, and are configured by a CPU (central processing unit) such as a PC. Each of these units functions when the CPU executes a predetermined program.

演算処理部33における解析対象モデル設定部13と、荷重・拘束条件設定部15と、応力解析部17と、目標疲労寿命設定部19と、最適化解析モデル生成部21と、最適化解析条件設定部23と、最適化解析部25については、前述した本実施の形態1と同様の機能であるため、以下、選出接合候補点設定解析対象モデル生成部35と、選出接合候補点性能算出部37と、判定部39と、最適接合点決定部41の機能を説明する。 Analysis target model setting unit 13, load/restraint condition setting unit 15, stress analysis unit 17, target fatigue life setting unit 19, optimization analysis model generation unit 21, and optimization analysis condition setting in operation processing unit 33 Since the functions of the unit 23 and the optimization analysis unit 25 are the same as those of the first embodiment described above, the selected joint candidate point setting analysis target model generation unit 35 and the selected joint candidate point performance calculation unit 37 will be described below. , and the functions of the determination unit 39 and the optimum junction determination unit 41 will be described.

(選出接合候補点設定解析対象モデル生成部)
選出接合候補点設定解析対象モデル生成部35は、最適化解析により残存した接合候補点の中から所定点数の接合候補点を選出し、選出した接合候補点を初期接合点の代わりに解析対象モデルに設定して選出接合候補点設定解析対象モデルを生成するものである。
(Selected joint candidate point setting analysis target model generation unit)
The selected joint candidate point setting analysis target model generation unit 35 selects a predetermined number of joint candidate points from the joint candidate points remaining by the optimization analysis, and uses the selected joint candidate points as the analysis target model instead of the initial joint points. is set to generate the model to be analyzed for setting the selected joining candidate points.

密度法に基づいたトポロジー最適化においては、接合候補点としてモデル化された要素(例えば、梁要素等)の密度が算出されるので、選出接合候補点設定解析対象モデル生成部35は、例えば、要素の密度が所定の閾値以上の接合候補点から所定の点数を選出し解析モデルに設定するとよい。 In topology optimization based on the density method, the density of elements (for example, beam elements) modeled as joint candidate points is calculated. It is preferable to select a predetermined number of joint candidate points having an element density equal to or higher than a predetermined threshold value and set them in the analysis model.

(選出接合候補点性能算出部)
選出接合候補点性能算出部37は、選出接合候補点設定解析対象モデルに荷重・拘束条件設定部15により設定された荷重条件及び拘束条件を与えて応力解析を行い、応力解析の結果を用いて選出した接合候補点の疲労寿命と選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とを算出するものである。
(Selected junction candidate point performance calculation unit)
The selected joint candidate point performance calculation unit 37 applies the load conditions and constraint conditions set by the load/constraint condition setting unit 15 to the selected joint candidate point setting analysis target model, performs stress analysis, and uses the results of the stress analysis. The fatigue life of the selected joint candidate points and the stiffness of the selected joint candidate point setting analysis target model are calculated.

選出接合候補点設定解析対象モデルに設定された接合候補点の疲労寿命は、前述した目標疲労寿命設定部19と同様に、選出接合候補点設定解析対象モデルの応力解析により求めた接合候補点の応力を用い、市販の疲労寿命解析ソフトにより求めることができる。接合候補点の応力としては、例えば、接合候補点としてモデル化した梁要素が結合する部品モデルの平面要素の応力や、梁要素の両端に作用する力とモーメントから算出される公称構造応力、等を用いることができる。 The fatigue life of the joint candidate points set in the selected candidate joint point setting analysis target model is the fatigue life of the joint candidate points obtained by the stress analysis of the selected joint candidate point setting analysis target model, similar to the target fatigue life setting unit 19 described above. It can be determined by using stress and commercially available fatigue life analysis software. The stress at the joint candidate point is, for example, the stress of the plane element of the part model that the beam element modeled as the joint candidate point is connected to, the nominal structural stress calculated from the force and moment acting on both ends of the beam element, etc. can be used.

また、選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性は、例えば、選出接合候補点設定解析対象モデルにおける剛性評価点の変位やひずみを指標とすればよい。 Further, the stiffness of the selected joint candidate point setting analysis target model may be, for example, indexed by the displacement or distortion of the stiffness evaluation point in the selected joint candidate point setting analysis target model.

(判定部)
判定部39は、選出接合候補点設定解析対象モデルに設定された接合候補点の疲労寿命と選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とが初期接合点が設定された解析対象モデルを超える所定の性能を満たすかどうかを判定するものである。
(Judgment part)
The determination unit 39 determines whether the fatigue life of the candidate joint point set in the selected joint candidate point setting analysis target model and the rigidity of the selected joint candidate point setting analysis target model exceed the analysis target model in which the initial joint point is set. It determines whether the performance is satisfied.

疲労寿命に係る所定の性能は、例えば、目標疲労寿命設定部19により設定された目標疲労寿命の所定範囲内とするとよい。 The predetermined performance related to fatigue life may be within a predetermined range of the target fatigue life set by the target fatigue life setting unit 19, for example.

(最適接合点決定部)
最適接合点決定部41は、判定部39により所定の性能を満たすと判定された場合には、前記選出した接合候補点を最適接合点として求め、判定部39により所定の性能を満たさないと判定された場合、選出した接合候補点の疲労寿命と選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とが前記所定の性能を満たすまで、最適化解析条件設定部23により設定する接合候補点の点数に関する条件を変更し、最適化解析部25と、選出接合候補点設定解析対象モデル生成部35と、選出接合候補点性能算出部37と、判定部39と、による処理を繰り返し、所定の性能を満たしたときに選出された接合候補点を最適接合点として決定するものである。
(Optimal junction point determination part)
When the determining unit 39 determines that the predetermined performance is satisfied, the optimum bonding point determination unit 41 obtains the selected bonding candidate point as the optimal bonding point, and the determining unit 39 determines that the predetermined performance is not satisfied. If the condition is set by the optimization analysis condition setting unit 23 until the fatigue life of the selected candidate joint point and the stiffness of the selected joint candidate point setting analysis object model satisfy the predetermined performance, the condition regarding the number of joint candidate points set by the optimization analysis condition setting unit is changed, and the processing by the optimization analysis unit 25, the selected connection candidate point setting analysis target model generation unit 35, the selected connection candidate point performance calculation unit 37, and the determination unit 39 is repeated, and the predetermined performance is satisfied. The selected joint candidate point is determined as the optimum joint point.

判定部39により剛性と疲労寿命が所定の性能を満たすと判定されなかった場合、最適接合点決定部41は、最適化解析条件設定部23において最適化解析において残存させる接合候補点の点数を増やすように最適化解析条件を変更するとよい。 If the determination unit 39 does not determine that the rigidity and fatigue life satisfy the predetermined performance, the optimum joint point determination unit 41 increases the number of joint candidate points to be left in the optimization analysis in the optimization analysis condition setting unit 23. It is recommended to change the optimization analysis conditions as follows.

<車体の接合位置の最適化解析方法>
本発明の実施の形態2に係る車体の接合位置の最適化解析方法は、車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとし、コンピュータが以下の各ステップを実行し、該解析対象モデルを構成する複数の部品モデルを部品組みとして接合する最適接合点の位置を求める最適化解析を行うものであって、図12に示すように、解析対象モデル設定ステップS1と、荷重・拘束条件設定ステップS3と、応力解析ステップS5と、目標疲労寿命設定ステップS7と、最適化解析モデル生成ステップS9と、最適化解析条件設定ステップS11と、最適化解析ステップS13と、選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップS15と、選出接合候補点性能算出ステップS17と、判定ステップS19と、最適接合点決定ステップS21と、を含むものである。
<Method for optimization analysis of joint position of car body>
A method for optimizing and analyzing a joint position of a vehicle body according to Embodiment 2 of the present invention uses all or part of a vehicle body model as an analysis target model, and a computer executes the following steps to construct the analysis target model. An optimization analysis is performed to determine the position of the optimum joint where a plurality of part models are joined as a part assembly. As shown in FIG. , a stress analysis step S5, a target fatigue life setting step S7, an optimization analysis model generation step S9, an optimization analysis condition setting step S11, an optimization analysis step S13, and a selected joint candidate point setting analysis target model generation step It includes S15, a selected joint candidate performance calculation step S17, a determination step S19, and an optimum joint point determination step S21.

上記の各ステップのうち、解析対象モデル設定ステップS1と、荷重・拘束条件設定ステップS3と、応力解析ステップS5と、目標疲労寿命設定ステップS7と、最適化解析モデル生成ステップS9と、最適化解析条件設定ステップS11と、最適化解析ステップS13と、については、前述した本実施の形態1と同様であるため、以下、選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップS15と、選出接合候補点性能算出ステップS17と、判定ステップS19と、最適接合点決定ステップS21について説明する。なお、本実施の形態2に係る最適化解析方法の各ステップは、コンピュータによって構成された最適化解析装置31(図11)が行うものである。 Among the above steps, the analysis target model setting step S1, the load/restraint condition setting step S3, the stress analysis step S5, the target fatigue life setting step S7, the optimization analysis model generation step S9, and the optimization analysis Since the condition setting step S11 and the optimization analysis step S13 are the same as those in the first embodiment described above, the selected junction candidate point setting analysis target model generation step S15 and the selected junction candidate point performance calculation are described below. Step S17, determination step S19, and optimum junction point determination step S21 will be described. Each step of the optimization analysis method according to the second embodiment is performed by the optimization analysis device 31 (FIG. 11) configured by a computer.

≪選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップ≫
選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップS15は、最適化解析ステップS13における最適化解析により残存した接合候補点の中から所定点数の接合候補点を選出し、選出した接合候補点を初期接合点の代わりに解析対象モデルに設定して選出接合候補点設定解析対象モデルを生成するものである。
本実施の形態2において、選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップS15は、選出接合候補点設定解析対象モデル生成部35が行う。
<<Selected joint candidate point setting analysis target model generation step>>
The selected joint candidate point setting analysis target model generation step S15 selects a predetermined number of joint candidate points from the joint candidate points remaining by the optimization analysis in the optimization analysis step S13, and converts the selected joint candidate points to initial joint points. is set in the analysis object model instead of to generate the selected joint candidate point setting analysis object model.
In the second embodiment, the selected joining candidate point setting analysis target model generation step S15 is performed by the selected joining candidate point setting analysis target model generation unit 35 .

≪選出接合候補点性能算出ステップ≫
選出接合候補点性能算出ステップS17は、選出接合候補点設定解析対象モデルに荷重・拘束条件設定ステップS3において設定した荷重条件及び拘束条件を与えて応力解析を行い、応力解析の結果を用いて、選出接合候補点設定解析対象モデルに設定された接合候補点の疲労寿命と選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とを算出するものである。
本実施の形態2において、選出接合候補点性能算出ステップS17は、選出接合候補点性能算出部37が行う。
<<Selected joint candidate point performance calculation step>>
In the selected joint candidate point performance calculation step S17, stress analysis is performed by applying the load conditions and constraint conditions set in the load and constraint condition setting step S3 to the selected joint candidate point setting analysis target model, and using the stress analysis result, The fatigue life of the joint candidate points set in the selected joint candidate point setting analysis target model and the stiffness of the selected joint candidate point setting analysis target model are calculated.
In the second embodiment, the selected joining candidate point performance calculation unit 37 performs the selected joining candidate point performance calculation step S17.

≪判定ステップ≫
判定ステップS19は、選出接合候補点設定解析対象モデルに設定された接合候補点の疲労寿命と選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とが初期接合点が設定された解析対象モデルを超える所定の性能を満たすかどうかを判定するものである。
本実施の形態2において、判定ステップS19は、判定部39が行う。
≪Judgment step≫
Determination step S19 determines whether the fatigue life of the joint candidate point set in the selected joint candidate point setting analysis target model and the rigidity of the selected joint candidate point setting analysis target model exceed the analysis target model in which the initial joint point is set. It determines whether the performance is satisfied.
In the second embodiment, the judgment section 39 performs the judgment step S19.

前述のとおり、疲労寿命に係る所定の性能は、例えば、目標疲労寿命設定部19により設定された目標疲労寿命の所定範囲内とすればよい。 As described above, the predetermined performance related to fatigue life may be within a predetermined range of the target fatigue life set by the target fatigue life setting unit 19, for example.

≪最適接合点決定ステップ≫
最適接合点決定ステップS21は、判定ステップS19において所定の性能を満たすと判定された場合には、選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップS15において選出した接合候補点を最適接合点として求め、判定ステップS19において所定の性能を満たさないと判定された場合、選出接合候補点設定解析対象モデルにおける接合候補点の疲労寿命と選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とが所定の性能を満たすまで、最適化解析条件設定ステップS11において接合候補点の点数に関する条件を変更し、最適化解析ステップS13と、選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップS15と、選出接合候補点性能算出ステップS17と、判定ステップS19と、を繰り返し、所定の性能を満たしたときに選出した接合候補点を最適接合点として決定するものである。なお、判定ステップS19において、所定の性能を満たさない場合があるのは、中間的な密度の接合候補点が多数存在し、これらを総合した性能を判定しているためである。
本実施の形態2において、最適接合点決定ステップS21は、最適接合点決定部41が行う。
≪Optimal junction point determination step≫
Optimal joint point determination step S21 obtains the joint candidate point selected in selected joint candidate point setting analysis target model generation step S15 as the optimum joint point when it is judged in judgment step S19 that the predetermined performance is satisfied, and determines If it is determined in step S19 that the predetermined performance is not satisfied, until the fatigue life of the joint candidate point in the selected joint candidate point setting analysis target model and the stiffness of the selected joint candidate point setting analysis target model satisfy the predetermined performance, In the optimization analysis condition setting step S11, the conditions related to the number of joint candidate points are changed, and the optimization analysis step S13, the selected joint candidate point setting analysis target model generation step S15, the selected joint candidate point performance calculation step S17, and the determination Step S19 is repeated, and the joint candidate point selected when a predetermined performance is satisfied is determined as the optimum joint point. The reason why the predetermined performance may not be satisfied in the judgment step S19 is that there are many joint candidate points with intermediate densities, and the performance is judged by combining them.
In the second embodiment, the optimal junction determination step S21 is performed by the optimal junction determination unit 41. FIG.

以上、本実施の形態2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、密度法に基づくトポロジー最適化において離散化をしない場合であっても、接合候補点の点数最適化、解析対象モデルの剛性向上、部品組みを接合する接合点の疲労寿命の向上を目的とする最適接合点を適切に決定することができる。 As described above, in the optimization analysis method and apparatus for the joint position of the vehicle body according to the second embodiment, even if discretization is not performed in the topology optimization based on the density method, the points of joint candidate points are optimized and analyzed. It is possible to appropriately determine the optimum joining point for the purpose of improving the rigidity of the target model and improving the fatigue life of the joining point where the parts assembly is joined.

上記の説明は、車体全体をモデル化した車体モデルを取得し、車体モデルの一部であるフロア部モデルを解析対象モデルとしたものである。もっとも、本発明は、車体モデルの全体を解析対象モデルとしてもよいし、車体モデルにおけるフロア部モデル以外の部位を解析対象モデルとしてもよい。また、車体モデルの一部である車体部分モデルを取得し、該取得した車体部分モデルを解析対象モデルとしてもよい。 In the above description, a vehicle body model obtained by modeling the entire vehicle body is obtained, and the floor section model, which is a part of the vehicle body model, is used as the model to be analyzed. However, in the present invention, the entire vehicle body model may be used as the analysis target model, or a portion of the vehicle body model other than the floor model may be used as the analysis target model. Alternatively, a vehicle body partial model, which is a part of the vehicle body model, may be acquired and the acquired vehicle body partial model may be used as the model to be analyzed.

上記の説明は、フロア部モデル111にあらかじめ60mmの間隔で352点の初期接合点131が設定されている場合を例に挙げたが、初期接合点131の間隔及び点数はこれに限定されるものではない。 In the above description, 352 initial joint points 131 are set in advance at intervals of 60 mm on the floor model 111, but the interval and number of the initial joint points 131 are limited to this. isn't it.

また、初期接合点131は、操作者又は他者によりフロア部モデル111に予め設定されている場合についてのものであった。もっとも、本発明は、解析対象モデル設定部より、又は、解析対象モデル設定ステップにおいて、操作者が新たに初期接合点を設定するものや、初期接合点がすでに設定されている解析対象モデルにさらに追加して初期接合点を設定してもよい。 In addition, the initial joint point 131 was set in advance in the floor section model 111 by the operator or others. However, in the present invention, from the analysis target model setting unit or in the analysis target model setting step, the operator newly sets the initial connection point, or the analysis target model for which the initial connection point has already been set. Additional initial junction points may be set.

本実施の形態1は、フロア部モデル111に対して、FR(フロントからリアへの)軸回りに捩じるような荷重が作用する場合を想定し、図4に示す荷重条件及び拘束条件を設定するものであったが、本発明は、解析対象とする車体の部位や実際の車体に作用する荷重を想定して、荷重条件と拘束条件を適宜設定すればよい。 In the first embodiment, it is assumed that a twisting load is applied to the floor model 111 about the FR (front to rear) axis, and the load conditions and constraint conditions shown in FIG. However, in the present invention, the load condition and the restraint condition may be appropriately set by assuming the part of the vehicle body to be analyzed and the actual load acting on the vehicle body.

本発明の実施の形態1及び実施の形態2においては、接合候補点の疲労寿命の目標性能は、解析対象モデルに設定された初期接合点の最も短い疲労寿命(最短疲労寿命)に基づいて設定するものであった。 In the first and second embodiments of the present invention, the target performance of the fatigue life of the joint candidate point is set based on the shortest fatigue life (shortest fatigue life) of the initial joint point set in the model to be analyzed. It was something to do.

もっとも、本発明は、最適化解析を行う前の初期接合点131に追加接合点153を密に設定(図8)した最適化解析モデルにおける接合候補点155の疲労寿命を算出し、該算出した接合候補点の疲労寿命のうち最短疲労寿命を決定し、以下の関係を満たすように、最適化解析における目標疲労寿命を設定するとよい。
(初期接合点の最短疲労寿命)<(接合候補点の目標疲労寿命)<(最適化解析前の接合点を密に設定した接合候補点の最短疲労寿命)
However, the present invention calculates the fatigue life of the joint candidate points 155 in the optimization analysis model in which the additional joint points 153 are densely set to the initial joint points 131 before performing the optimization analysis (FIG. 8), and the calculated It is preferable to determine the shortest fatigue life among the fatigue lives of the joint candidate points and set the target fatigue life in the optimization analysis so as to satisfy the following relationship.
(shortest fatigue life of initial joint point) < (target fatigue life of joint candidate point) < (shortest fatigue life of joint candidate point where joint points are densely set before optimization analysis)

さらに、上記の説明は、初期接合点と追加接合点の双方を接合候補点として最適化解析を行うものであったが、追加接合点のみを接合候補点とし、初期接合点は最適化解析の対象とせず、初期接合点に追加する最適接合点を求めるものであってもよい。 Furthermore, in the above description, the optimization analysis was performed with both the initial junction point and the additional junction point as candidate junction points. It is also possible to find an optimal junction point to be added to the initial junction point without being targeted.

また、上記の説明においては、接合候補点の点数を初期接合点の点数と同じとする最適化解析条件を設定していたが、初期接合点と異なる点数を接合候補点の点数に関するとする最適化解析条件を設定してもよい。 In the above description, the optimization analysis conditions are set such that the points of the joint candidate points are the same as the points of the initial joint points. You may also set the transformation analysis conditions.

なお、本実施の形態1及び実施の形態2は、最適化解析条件として、最適化解析モデル151の剛性に関する目的関数と、接合候補点155の疲労寿命及び残存させる接合候補点の点数に関する制約条件とを、設定する場合についてのものであったが、本発明は、接合候補点の点数に関する目的関数と、最適化解析モデルの剛性及び接合候補点の疲労寿命に関する制約条件と、を最適化解析条件として設定するものであってもよいし、接合候補点に関する目的関数と、接合候補点の点数及び最適化解析モデルの剛性に関する制約条件と、を最適化解析条件として設定するものであってもよい。
目的関数と制約条件との違いによる作用効果については、後述する実施例において説明する。
In the first and second embodiments, as optimization analysis conditions, an objective function related to the stiffness of the optimization analysis model 151, and a constraint condition related to the fatigue life of the joint candidate point 155 and the number of remaining joint candidate points However, in the present invention, the objective function related to the number of joint candidate points and the constraint conditions related to the stiffness of the optimization analysis model and the fatigue life of the joint candidate points are optimized and analyzed. It may be set as a condition, or an objective function related to a joint candidate point, a constraint condition related to the number of joint candidate points, and the stiffness of an optimization analysis model may be set as an optimization analysis condition. good.
The effect of the difference between the objective function and the constraint conditions will be explained in the examples described later.

さらに、初期接合点を接合候補点として設定して最適化解析を行うと、最適化解析において部品組みとして接合する接合候補点が消失して部品組みがバラバラになり、最適化解析を行うことができなくなってしまうことがある。このような場合には、最適化解析の対象とはしない固定接合点を、各部品組みに少なくとも1つ設けるとよい。 Furthermore, if the initial joint point is set as a joint candidate point and optimization analysis is performed, the joint candidate point to be joined as a part assembly disappears in the optimization analysis, and the parts assembly becomes disjointed, making optimization analysis impossible. Sometimes it becomes impossible. In such cases, each set of parts should have at least one fixed junction that is not included in the optimization analysis.

固定接合点は、例えば、初期接合点の中から任意に選択してもよいし、固定接合点の候補となる固定接合候補点を設定して解析対象モデルの応力解析又は最適化解析を別途行い、その結果に基づいて固定接合候補点の中から固定接合点を選出してもよい。
また、上記の説明は接合候補点の疲労寿命又は最適化解析モデルの剛性を目的関数とするものであったが、接合候補点の点数を目的関数とし、疲労寿命と剛性を制約条件としてもよい。
The fixed joint point may be arbitrarily selected, for example, from among the initial joint points, or a fixed joint candidate point is set as a candidate for the fixed joint point, and the stress analysis or optimization analysis of the model to be analyzed is performed separately. , a fixed joint point may be selected from the fixed joint candidate points based on the result.
In the above description, the objective function is the fatigue life of the joint candidate point or the stiffness of the optimized analysis model. However, the number of joint candidate points may be the objective function, and the fatigue life and stiffness may be the constraint conditions. .

本発明の効果を確認する解析を行ったので、これについて説明する。
本実施例では、図2に示すように、車体のフロア部をモデル化したフロア部モデル111を対象とし、フロア部モデル111を構成する部品モデルを部品組みとして接合する最適接合点を最適化解析により求めた。
An analysis was conducted to confirm the effect of the present invention, which will now be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 2, a floor model 111, which is a model of the floor of a vehicle body, is targeted. obtained by

フロア部モデル111は、実施の形態1で述べたように、部品モデルとして、フロアパネルモデル113と、トンネルモデル115と、ロッカーインナモデル117と、ロッカーアウタモデル119と、フロントフロアクロスモデル121と、リアフロアクロスモデル123と、を有して構成されている。これらの各部品モデルは、平面要素でモデル化されている。 As described in the first embodiment, the floor model 111 includes, as part models, a floor panel model 113, a tunnel model 115, a locker inner model 117, a locker outer model 119, a front floor cloth model 121, and a rear floor cross model 123 . Each of these part models is modeled with planar elements.

そして、フロア部モデル111は、部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点131が予め設定されている。初期接合点131は、部品モデルの平面要素の節点を結合する梁要素でモデル化され、初期接合点の点数は352点、初期接合点131同士の間隔Dは60mmであった。 In the floor part model 111, an initial joining point 131 for joining the part model as a part set is set in advance. The initial joint points 131 were modeled by beam elements connecting the nodes of the plane elements of the part model, the number of initial joint points was 352, and the interval D between the initial joint points 131 was 60 mm.

まず、図4に示す荷重条件と拘束条件をフロア部モデル111に与えて、応力解析を行った。
次に、応力解析により求めた初期接合点の応力を用いて各初期接合点の疲労寿命を算出し、最も短い疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定した。
First, stress analysis was performed by applying the load conditions and restraint conditions shown in FIG. 4 to the floor part model 111 .
Next, the fatigue life of each initial joint point was calculated using the stress at the initial joint point obtained by stress analysis, and the target fatigue life was set based on the shortest fatigue life.

続いて、図8に示すように、フロア部モデル111における初期接合点131の間に間隔d=20mmで追加接合点153を設定し、初期接合点131と追加接合点153とを接合候補点155とする最適化解析モデル151を密に生成した。 Subsequently, as shown in FIG. 8, an additional joint point 153 is set between the initial joint points 131 on the floor part model 111 at an interval d=20 mm, and the initial joint point 131 and the additional joint point 153 are replaced by joint candidate points 155. An optimization analysis model 151 was densely generated.

続いて、図4に示す拘束条件の下で荷重条件を与えて最適化解析を行い、最適化解析条件を満たす接合候補点155を求めた。最適化解析には、密度法に基づいたトポロジー最適化を適用し、トポロジー最適化においてペナルティ係数を20に設定して離散化した。 Subsequently, load conditions were given under the constraint conditions shown in FIG. 4 and optimization analysis was performed to obtain joint candidate points 155 that satisfy the optimization analysis conditions. For the optimization analysis, topology optimization based on the density method was applied, and discretization was performed with a penalty factor of 20 in the topology optimization.

実施例では、最適化解析モデル151の剛性に関する目的関数と、最適化解析により残存させる接合候補点155の疲労寿命に関する制約条件と、最適化解析により残存させる接合候補点155の点数に関する制約条件と、を最適化解析条件として設定したものを発明例とした。 In the embodiment, an objective function related to the stiffness of the optimization analysis model 151, a constraint condition related to the fatigue life of the joint candidate points 155 left by the optimization analysis, and a constraint condition related to the number of joint candidate points 155 left by the optimization analysis. was set as an optimization analysis condition as an invention example.

これに対し、比較対象として、疲労寿命に関する制約条件を与えず、最適化解析モデルの剛性を目的関数とし接合候補点の点数のみを制約条件とする最適化条件を与えたものを比較例とした。 On the other hand, as a comparative example, a comparative example was given in which the stiffness of the optimized analysis model was the objective function and the only constraint condition was the number of joint candidate points, without giving any constraint condition for the fatigue life. .

発明例において、疲労寿命に関する制約条件は、接合候補点155の応力が初期接合点131の最短疲労寿命に相当する応力よりも小さいとして与えた。 In the invention example, the constraint on the fatigue life was given as the stress at the joint candidate point 155 being smaller than the stress corresponding to the shortest fatigue life at the initial joint point 131 .

さらに、発明例及び比較例ともに、目的関数として最適化解析モデルの剛性最大化、制約条件として接合候補点の点数を初期接合点の点数とした。なお、最適化解析モデルの剛性については、図2(b)に示すように、車体前端面におけるフロアパネルモデル113とロッカーインナモデル117とが接合する部位に近い節点を剛性評価点Pとし、剛性評価点PのZ方向変位を剛性の指標とした。 Furthermore, in both the invention example and the comparative example, the stiffness maximization of the optimized analysis model was used as the objective function, and the points of the joint candidate points were used as the constraint conditions. Regarding the stiffness of the optimized analysis model, as shown in FIG. The Z-direction displacement of the evaluation point P was used as an index of stiffness.

図9に、発明例における残存した接合候補点155の結果を、図13に、比較例における残存した接合候補点155の結果を示す。
図9と図13とを比較すると、実線楕円で囲まれた部位と破線楕円で囲まれた部位において、発明例と比較例とでは接合候補点155の有無に違いがみられた。
FIG. 9 shows the results of the remaining candidate junction points 155 in the inventive example, and FIG. 13 shows the results of the remaining candidate junction points 155 in the comparative example.
Comparing FIG. 9 and FIG. 13, there is a difference in the presence or absence of the joining candidate point 155 between the inventive example and the comparative example in the portion surrounded by the solid-line ellipse and the portion surrounded by the dashed-line ellipse.

さらに、最適化解析により残存した接合候補点155を最適接合点とし、図9及び図13に示すように、最適接合点157を設定した最適接合点フロア部モデル161について、最適接合点フロア部モデル161の剛性と最適接合点157の疲労寿命を算出した。 Further, the joint candidate points 155 remaining after the optimization analysis are set as the optimum joint points, and as shown in FIGS. The stiffness of 161 and the fatigue life of the optimum joint 157 were calculated.

剛性と疲労寿命の算出においては、まず、図4に示す拘束条件に基づく荷重条件を最適接合点フロア部モデル161に与えて応力解析を行った。
最適接合点フロア部モデル161の剛性については、応力解析により求められた剛性評価点P(図2(b)参照)の変位を指標とした。
最適接合点157の疲労寿命については、最適接合点フロア部モデル161の応力解析により求めた最適接合点157の応力を用いて算出した疲労寿命のうち、最短疲労寿命を指標とした。なお、最適接合点157の疲労寿命の算出においては、最適接合点157のナゲット径を5mmとし、最適接合点157としてモデル化した梁要素が結合する部品モデルの平面要素をクモの巣状に切り直した(図7参照)。
In calculating the stiffness and fatigue life, stress analysis was first performed by applying load conditions based on the restraint conditions shown in FIG.
As for the stiffness of the optimum junction floor model 161, the displacement of the stiffness evaluation point P (see FIG. 2(b)) obtained by stress analysis was used as an index.
Regarding the fatigue life of the optimum joint 157, the shortest fatigue life among the fatigue lives calculated using the stress of the optimum joint 157 obtained by the stress analysis of the optimum joint floor part model 161 was used as an index. In calculating the fatigue life of the optimum joint 157, the nugget diameter of the optimum joint 157 was set to 5 mm, and the plane element of the part model to which the beam element modeled as the optimum joint 157 was connected was recut into a spider web shape. (See FIG. 7).

さらに、初期接合点131が設定されたフロア部モデル111(図2)と、最適化解析をする前の初期接合点131と追加接合点153を密に設定した最適化解析モデル151と、についても剛性と最短疲労寿命を求め、それぞれ基準例、参考例とした。 Furthermore, the floor part model 111 (FIG. 2) in which the initial joint points 131 are set, and the optimization analysis model 151 in which the initial joint points 131 and the additional joint points 153 before the optimization analysis are densely set. Rigidity and shortest fatigue life were determined and used as a standard example and a reference example, respectively.

図14に、基準例、発明例、参考例及び比較例の剛性向上率の結果を、図15に発明例、基準例、参考例及び比較例の最短疲労寿命の結果を示す。なお、発明例と比較例における最適接合点フロア部モデル161の剛性向上率は、基準例のフロア部モデル111における剛性評価点Pの変位を基準として求めたものである。 FIG. 14 shows the results of the rigidity improvement rate of the reference example, the invention example, the reference example and the comparative example, and FIG. 15 shows the result of the shortest fatigue life of the invention example, the reference example, the reference example and the comparative example. The rigidity improvement rate of the optimal joint point floor model 161 in the invention example and the comparative example is obtained based on the displacement of the rigidity evaluation point P in the floor part model 111 of the reference example.

発明例及び比較例は、いずれも、剛性向上率が正の値であり、基準例よりも剛性が向上し、また、最短疲労寿命も向上した。
発明例と比較例とを比較すると、発明例の剛性向上率は1.0%であり、比較例の剛性向上率1.9%に比べて若干低いものの、基準例に比べて剛性が向上している。
さらに、発明例の最短疲労寿命は7.8万回であり、基準例(2.7万回)よりも2.9倍長く、また、比較例の最短疲労寿命(4.8万回)に比べても長くなり、参考例の結果(11.4万回)に近づいた。
Both the invention examples and the comparative examples had a positive value for the rigidity improvement rate, and the rigidity was improved more than the reference example, and the shortest fatigue life was also improved.
Comparing the invention example and the comparative example, the rigidity improvement rate of the invention example is 1.0%, which is slightly lower than the rigidity improvement rate of 1.9% of the comparative example, but the rigidity is improved compared to the reference example.
Furthermore, the shortest fatigue life of the invention example is 78,000 times, which is 2.9 times longer than the standard example (27,000 times), and is longer than the shortest fatigue life of the comparative example (48,000 times). result (114,000 times).

<実施例2>
上記の説明は、最適化解析モデル151(図8)の剛性を目的関数として最適化解析を行った場合(以下、「実施例1」と称す)についてのものであったが、最適化解析により残存させる接合候補点155の点数を目的関数とした場合(以下、「実施例2」と称す)、及び、最適化解析により残存させる接合候補点155の疲労寿命を目的関数とした場合(以下、「実施例3」と称す)、のそれぞれについて、実施例1と同様に、最適化解析モデル151に設定した接合候補点155の最適化解析を行った結果について説明する。
表1に、実施例1~実施例3における最低化解析条件(目的関数及び制約条件)の組み合わせの一覧を示す。
<Example 2>
The above description is for the case where the optimization analysis is performed with the stiffness of the optimization analysis model 151 (Fig. 8) as the objective function (hereinafter referred to as "Example 1"). When the number of remaining candidate joining points 155 is used as the objective function (hereinafter referred to as "second embodiment"), and when the fatigue life of the remaining candidate joining points 155 by optimization analysis is used as the objective function (hereinafter referred to as (referred to as "Embodiment 3"), the results of the optimization analysis of the joint candidate points 155 set in the optimization analysis model 151 in the same manner as in Embodiment 1 will be described.
Table 1 shows a list of combinations of minimization analysis conditions (objective function and constraint conditions) in Examples 1 to 3.

Figure 0007298657000002
Figure 0007298657000002

実施例2では、表1に示すように、最適化解析により残存させる接合候補点155の点数に関する目的関数と、最適化解析により残存させる接合候補点155の疲労寿命に関する制約条件と、最適化解析モデル151の剛性に関する制約条件と、を最適化解析条件として設定したものを発明例2とした。 In the second embodiment, as shown in Table 1, the objective function related to the number of joint candidate points 155 left by the optimization analysis, the constraint conditions related to the fatigue life of the joint candidate points 155 left by the optimization analysis, and the optimization analysis Inventive Example 2 was set in which the constraint conditions regarding the rigidity of the model 151 were set as the optimization analysis conditions.

これに対し、比較対象として、表1に示すように、疲労寿命に関する制約条件を与えず、接合候補点155の点数に関する目的関数と、最適化解析モデル151の剛性のみに関する制約条件と、を最適化条件として与えたものを比較例2-1とした。また、比較対象として、最適化解析モデル151の剛性に関する制約条件を与えず、接合候補点155の点数に関する目的関数と、疲労寿命のみに関する制約条件と、を最適化条件として与えたものを比較例2-2とした。 On the other hand, as a comparison target, as shown in Table 1, the objective function regarding the number of joint candidate points 155 and the constraint regarding only the stiffness of the optimization analysis model 151 are optimized without giving a constraint regarding fatigue life. Comparative Example 2-1 was given as the curing conditions. Also, as a comparative example, a comparative example in which no constraint condition on the rigidity of the optimization analysis model 151 is given and an objective function on the number of joint candidate points 155 and a constraint condition on fatigue life alone are given as optimization conditions. 2-2.

発明例2、比較例2-1及び比較例2-2において、目的関数は、最適化解析モデル151の接合候補点155の点数最小化とした。 In Invention Example 2, Comparative Examples 2-1 and 2-2, the objective function is to minimize the number of joint candidate points 155 in the optimization analysis model 151 .

また、発明例2及び比較例2-1において、最適化解析モデル151の剛性に関する制約条件は、初期接合点131が設定されたフロア部モデル111における剛性よりも大きいとして与えた。
さらに、発明例2及び比較例2-2において、疲労寿命に関する制約条件は、接合候補点155の応力が初期接合点131の最短疲労寿命に相当する応力よりも小さいとして与えた。
In addition, in Invention Example 2 and Comparative Example 2-1, the constraint on the stiffness of the optimization analysis model 151 is set to be greater than the stiffness of the floor model 111 in which the initial joint point 131 is set.
Furthermore, in Invention Example 2 and Comparative Example 2-2, the constraint condition regarding the fatigue life was set so that the stress at the joint candidate point 155 was smaller than the stress corresponding to the shortest fatigue life at the initial joint point 131 .

最適化解析により残存した接合候補点155を最適接合点157とし、最適接合点157を設定した最適接合点フロア部モデルについて、最適接合点157の接合点数、最適接合点フロア部モデルの剛性、及び、最適接合点157の疲労寿命を算出した。 The joint candidate points 155 remaining by the optimization analysis are set as the optimum joint points 157, and for the optimum joint floor model in which the optimum joint points 157 are set, the number of joint points of the optimum joint points 157, the stiffness of the optimum joint floor model, and , the fatigue life of the optimum junction 157 was calculated.

図16に、基準例、参考例、比較例2-1、比較例2-2及び発明例2の接合点数の結果を、図17に、基準例、参考例、比較例2-1、比較例2-2及び発明例2の剛性向上率の結果を、図18に、基準例、参考例、比較例2-1及び比較例2-2及び発明例2の最短疲労寿命の結果を示す。基準例及び参考例は、前述した実施例1と同様である。 FIG. 16 shows the results of the number of bonding points of the reference example, reference example, comparative example 2-1, comparative example 2-2, and invention example 2, and FIG. 17 shows the reference example, reference example, comparative example 2-1, and comparative example. FIG. 18 shows the results of the rigidity improvement rate of 2-2 and Invention Example 2, and the shortest fatigue life results of Reference Example, Reference Example, Comparative Example 2-1, Comparative Example 2-2, and Invention Example 2. The reference example and the reference example are the same as those of the first embodiment described above.

発明例2、比較例2-1及び比較例2-2は、いずれも接合候補点155の点数を目的関数としているので、図16に示すように、基準例よりも接合点数を減らすことができ、それぞれ6.3%(22点)、2.8%(10点)、0.6%(2点)削減できた。 In Invention Example 2, Comparative Examples 2-1, and 2-2, the objective function is the number of joint candidate points 155. Therefore, as shown in FIG. 16, the number of joint points can be reduced more than in the reference example. , 6.3% (22 points), 2.8% (10 points), and 0.6% (2 points) respectively.

また、発明例2は、最適化解析モデル151の剛性及び接合候補点の疲労寿命に関する制約条件としているので、図17に示すように剛性向上率は1.5%であり、基準例よりも剛性が向上し、さらに、図18に示すように最短疲労寿命は2.7万回であり、基準例(2.7万回)と同じであった。 In addition, since invention example 2 is a constraint condition regarding the stiffness of the optimization analysis model 151 and the fatigue life of the joint candidate point, the stiffness improvement rate is 1.5% as shown in FIG. 17, which is higher than the standard example. Furthermore, as shown in FIG. 18, the shortest fatigue life was 27,000 cycles, which was the same as the standard example (27,000 cycles).

比較例2-1は、最適化解析モデル151の剛性に関する制約条件を与えているが、剛性向上率は、図17に示すように、-0.2%であり、基準例とほぼ同等であった。さらに、比較例2-1は、疲労寿命に関する制約条件を与えていないため、図18に示すように、疲労寿命は0.7万回であり、基準例の疲労寿命(2.7万回)よりも74%低下した。 In Comparative Example 2-1, the constraint on the stiffness of the optimization analysis model 151 was given, but the stiffness improvement rate was -0.2% as shown in FIG. 17, which is almost the same as the reference example. Furthermore, since Comparative Example 2-1 does not impose a constraint on fatigue life, as shown in FIG. Decreased.

比較例2-2は、最適化解析モデル151の疲労寿命に関する制約条件を与えているため、最短疲労寿命は図18に示すように、2.7万回であり、基準例と同程度であった。しかし、剛性に関する制約条件を与えていないため、図17に示すように、剛性向上率は、0.1%であり、基準例と同程度の剛性となった。 In Comparative Example 2-2, since the optimization analysis model 151 has a constraint on the fatigue life, the shortest fatigue life was 27,000 cycles as shown in FIG. 18, which is almost the same as the reference example. However, since no constraint was given to the rigidity, the rigidity improvement rate was 0.1% as shown in FIG.

以上、本実施例2の結果から、最適化解析条件として、接合候補点に関する目的条件と、剛性及び疲労寿命に関する制約条件と、を与えて接合候補点についての最適化解析を行うことで、剛性の向上と疲労寿命を維持しつつ、接合点数を初期接合点数よりも減らすことができることが示され、これにより、製造コストを低減できることが示唆された。 As described above, from the results of the present Example 2, the target conditions for the joint candidate points and the constraint conditions for the stiffness and fatigue life are given as the optimization analysis conditions, and the optimization analysis is performed for the joint candidate points. It was shown that the number of bonding points can be reduced from the initial number of bonding points while maintaining the improvement in ductility and fatigue life, suggesting that this can reduce the manufacturing cost.

<実施例3>
実施例3では、前掲した表1に示すように、最適化解析により残存させる接合候補点155の疲労寿命に関する目的関数と、最適化解析モデル151の剛性に関する制約条件と、最適化解析により残存させる接合候補点155の点数に関する制約条件と、を最適化解析条件として設定したものを発明例3とした。
<Example 3>
In Example 3, as shown in Table 1 above, the objective function related to the fatigue life of the joint candidate point 155 remaining by the optimization analysis, the constraint condition related to the stiffness of the optimization analysis model 151, and the remaining by the optimization analysis Inventive Example 3 is a case in which a constraint condition regarding the number of joining candidate points 155 is set as an optimization analysis condition.

これに対し、比較対象として、前掲した表1に示すように、最適化解析モデル151の剛性に関する制約条件を与えず、最適化解析により残存させる接合候補点155の疲労寿命に関する目的関数と、接合候補点155の点数のみに関する制約条件と、を最適化条件として設定したもの比較例3とした。 On the other hand, as a comparison target, as shown in Table 1 above, the objective function related to the fatigue life of the joint candidate point 155 left by the optimization analysis without giving the constraint condition related to the rigidity of the optimization analysis model 151 and the joint Comparative Example 3 is a comparative example 3 in which a constraint condition related only to the number of candidate points 155 is set as an optimization condition.

発明例3及び比較例において、目的関数は、最適化解析により残存させる接合候補点155の疲労寿命の最長化とし、制約条件は接合候補点155の点数を初期接合点131の点数とした。 In Invention Example 3 and Comparative Example, the objective function was to maximize the fatigue life of the joint candidate points 155 remaining by the optimization analysis, and the constraint conditions were the points of the joint candidate points 155 to the initial joint point 131 points.

また、発明例3において、最適化解析モデルの剛性に関する制約条件は、初期接合点131が設定されたフロア部モデル111における剛性よりも大きいとして与えた。 Further, in Invention Example 3, the constraint condition regarding the stiffness of the optimization analysis model is given as being greater than the stiffness of the floor model 111 for which the initial joint point 131 is set.

最適化解析により残存した接合候補点155を最適接合点157とし、最適接合点157を設定した最適接合点フロア部モデルについて、最適接合点フロア部モデルの剛性と最適接合点157の疲労寿命を算出した。 The joint candidate points 155 remaining by the optimization analysis are set as the optimum joint points 157, and the stiffness of the optimum joint floor model and the fatigue life of the optimum joint points 157 are calculated for the optimum joint floor model in which the optimum joint points 157 are set. bottom.

図19に、基準例、参考例、比較例3及び発明例3の最短疲労寿命の結果を、図20に、基準例、参考例、比較例3及び発明例3の剛性向上率の結果を、示す。基準例及び参考例は、前述した実施例1と同様である。 FIG. 19 shows the results of the shortest fatigue life of the reference example, reference example, comparative example 3, and invention example 3, and FIG. show. The reference example and the reference example are the same as those of the first embodiment described above.

発明例3及び比較例3は、いずれも接合候補点155の点数を制約条件としているので、接合点数は基準例と同じ352点であった。 In both Inventive Example 3 and Comparative Example 3, the number of joint candidate points 155 is a constraint condition, so the number of joint points is 352, which is the same as in the reference example.

また、発明例3は、接合候補点155の疲労寿命を目的関数としたので、図19に示すように、最短疲労寿命は8.1万回であり、基準例(2.7万回)の3.0倍に向上した。また、最適化解析モデル151の剛性を制約条件としたので、剛性向上率は、図20に示すように正の値で0.9%であり、基準例よりも剛性が若干向上した。 In addition, in invention example 3, the fatigue life of the joint candidate point 155 is used as the objective function, so as shown in FIG. bottom. Further, since the stiffness of the optimization analysis model 151 was used as a constraint condition, the stiffness improvement rate was a positive value of 0.9% as shown in FIG.

一方、比較例3も、接合候補点155の疲労寿命を目的関数としたので、最短疲労寿命は、図19に示すように、10.5万回であり、基準例(2.7万回)の3.9倍まで向上した。しかし、最適化解析モデル151の剛性を制約条件としていないので、剛性向上率は、図20に示すように負の値で-29%であり、基準例よりも大幅に剛性が大幅に低下した。 On the other hand, in Comparative Example 3 as well, since the fatigue life of the joint candidate point 155 was used as the objective function, the shortest fatigue life was 105,000 times, as shown in FIG. Improved. However, since the stiffness of the optimization analysis model 151 is not used as a constraint condition, the stiffness improvement rate is a negative value of -29% as shown in FIG.

以上、本実施例3の結果から、最適化解析条件として、疲労寿命に関する目的条件と、接合点数及び剛性に関する制約条件と、を与えて接合候補点についての最適化解析を行うことで、接合点数を維持しつつ剛性を向上し、さらに、疲労寿命を最大限向上できることが示された。 As described above, from the results of the present Example 3, as optimization analysis conditions, the target condition regarding the fatigue life and the constraint conditions regarding the number of joint points and rigidity are given, and the optimization analysis is performed for the joint candidate points. It was shown that the rigidity can be improved while maintaining the , and the fatigue life can be maximized.

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
11 演算処理部
13 解析対象モデル設定部
15 荷重・拘束条件設定部
17 応力解析部
19 目標疲労寿命設定部
21 最適化解析モデル生成部
23 最適化解析条件設定部
25 最適化解析部
31 最適化解析装置
33 演算処理部
35 選出接合候補点設定解析対象モデル生成部
37 選出接合候補点性能算出部
39 判定部
41 最適接合点決定部
101 車体モデルファイル
111 フロア部モデル
113 フロアパネルモデル
115 トンネルモデル
117 ロッカーインナモデル
119 ロッカーアウタモデル
121 フロントフロアクロスモデル
123 リアフロアクロスモデル
125 前端面部
127 後端面部
131 初期接合点
141 スポット溶接部
143 部品モデル
145 梁要素
147 中心部
149 周辺部
151 最適化解析モデル
153 追加接合点
155 接合候補点
157 最適接合点
161 最適接合点フロア部モデル
1 optimization analysis device 3 display device 5 input device 7 storage device 9 work data memory 11 arithmetic processing unit 13 analysis target model setting unit 15 load/restraint condition setting unit 17 stress analysis unit 19 target fatigue life setting unit 21 optimization analysis Model generation unit 23 Optimization analysis condition setting unit 25 Optimization analysis unit 31 Optimization analysis device 33 Arithmetic processing unit 35 Selected joint candidate point setting analysis target model generation unit 37 Selected joint candidate point performance calculation unit 39 Judgment unit 41 Optimal joint point Determining part 101 Vehicle body model file 111 Floor part model 113 Floor panel model 115 Tunnel model 117 Locker inner model 119 Locker outer model 121 Front floor cross model 123 Rear floor cross model 125 Front end surface 127 Rear end surface 131 Initial joint point 141 Spot welding part 143 Part model 145 Beam element 147 Central part 149 Peripheral part 151 Optimization analysis model 153 Additional joint point 155 Joint candidate point 157 Optimal joint point 161 Optimal joint floor part model

Claims (6)

梁要素、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品モデルを有してなり、複数の前記部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点を有する自動車の車体モデルの全部又は一部について、コンピュータが以下の各ステップを実行し、前記部品組みを接合する最適接合点の位置を求める最適化解析を行う車体の接合位置の最適化解析方法であって、
前記車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとして設定する解析対象モデル設定ステップと、
前記解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定する荷重・拘束条件設定ステップと、
前記荷重条件及び拘束条件を前記解析対象モデルに与えて応力解析を行う応力解析ステップと、
前記応力解析の結果を用いて前記解析対象モデルの前記各初期接合点の疲労寿命を算出し、算出した前記各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定する目標疲労寿命設定ステップと、
前記解析対象モデルに対して前記部品組みを接合する前記最適接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して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、
前記接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、前記目標疲労寿命設定ステップにおいて設定した前記目標疲労寿命に基づいて前記最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した前記接合候補点の疲労寿命に関する条件と、前記最適化解析モデルの剛性に関する条件と、前記残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定する最適化解析条件設定ステップと、
前記荷重・拘束条件設定ステップにおいて設定した前記拘束条件に基づく前記荷重条件を前記最適化解析モデルに与え、前記最適化解析条件の下で最適化解析を行い、該最適化解析において残存した接合候補点を前記部品組みを接合する最適接合点として求める最適化解析ステップと、を含むことを特徴とする車体の接合位置の最適化解析方法。
A computer for all or part of an automobile body model comprising a plurality of part models consisting of beam elements, planar elements and/or three-dimensional elements, and having initial joining points for joining the plurality of part models as a set of parts. is an optimization analysis method for a joint position of a vehicle body that performs the following steps and performs an optimization analysis to determine the position of the optimum joint point for joining the assembly of parts,
an analysis target model setting step of setting all or part of the vehicle body model as an analysis target model;
a load/restraint condition setting step of setting load conditions and restraint conditions applied to the model to be analyzed;
a stress analysis step of applying the load condition and the restraint condition to the model to be analyzed and performing a stress analysis;
a target fatigue life setting step of calculating the fatigue life of each of the initial joint points of the model to be analyzed using the results of the stress analysis, and setting a target fatigue life based on the calculated fatigue life of each of the initial joint points; ,
an optimization analysis model generation step of generating an optimization analysis model by densely setting all candidate connection points that are candidates for the optimum connection points for connecting the assembly of parts to the model to be analyzed;
In order to perform an optimization analysis targeting the joint candidate points for optimization, a condition relating to the fatigue life of the joint candidate points to be retained by the optimization analysis based on the target fatigue life set in the target fatigue life setting step is determined, and the conditions related to the fatigue life of the determined joint candidate points, the conditions related to the stiffness of the optimized analysis model, and the conditions related to the number of remaining joint candidate points are combined into an objective function or an optimization analysis condition setting step to be set as a constraint;
The load conditions based on the constraint conditions set in the load/constraint condition setting step are given to the optimization analysis model, optimization analysis is performed under the optimization analysis conditions, and bonding candidates remaining in the optimization analysis and an optimization analysis step of finding the point as an optimum joint point for joining the assembly of parts.
前記最適化解析ステップは、密度法によるトポロジー最適化を行うものであり、該トポロジー最適化においてペナルティ係数を4以上に設定して離散化することを特徴とする請求項1に記載の車体の接合位置の最適化解析方法。 2. The joint of the vehicle body according to claim 1, wherein the optimization analysis step is to perform topology optimization by a density method, and discretization is performed by setting a penalty coefficient to 4 or more in the topology optimization. Location optimization analysis method. 梁要素、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品モデルを有してなり、複数の前記部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点を有する自動車の車体モデルの全部又は一部について、コンピュータが以下の各ステップを実行し、前記部品組みを接合する最適接合点の位置を求める最適化解析を行う車体の接合位置の最適化解析方法であって、
前記車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとして設定する解析対象モデル設定ステップと、
前記解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定する荷重・拘束条件設定ステップと、
前記荷重条件及び拘束条件を前記解析対象モデルに与えて応力解析を行う応力解析ステップと、
前記応力解析の結果を用いて前記解析対象モデルの前記各初期接合点の疲労寿命を算出し、算出した前記各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定する目標疲労寿命設定ステップと、
前記解析対象モデルに対して前記部品組みを接合する前記最適接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して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、
前記接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、前記目標疲労寿命設定ステップにおいて設定した前記目標疲労寿命に基づいて前記最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した前記接合候補点の疲労寿命に関する条件と、前記最適化解析モデルの剛性に関する条件と、前記残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定する最適化解析条件設定ステップと、
前記荷重・拘束条件設定ステップにおいて設定した前記拘束条件に基づく前記荷重条件を前記最適化解析モデルに与え、前記最適化解析条件の下で最適化解析を行い、該最適化解析において残存した接合候補点を前記部品組みを接合する最適接合点として求める最適化解析ステップと、
前記残存した接合候補点の中から所定点数の接合候補点を選出し、選出した前記接合候補点を前記初期接合点の代わりに前記解析対象モデルに設定して選出接合候補点設定解析対象モデルを生成する選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップと、
前記選出接合候補点設定解析対象モデルに前記荷重・拘束条件設定ステップにおいて設定した前記荷重条件及び拘束条件を与えて応力解析を行い、該応力解析の結果を用い、前記選出した接合候補点の疲労寿命と前記選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とを算出する選出接合候補点性能算出ステップと、
前記選出接合候補点設定解析対象モデルにおける前記接合候補点の疲労寿命と前記選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とが前記初期接合点が設定された前記解析対象モデルを超える所定の性能を満たすかどうかを判定する判定ステップと、
該判定ステップにおいて前記所定の性能を満たすと判定された場合には、前記選出した接合候補点を最適接合点として決定し、前記判定ステップにおいて前記所定の性能を満たさないと判定された場合、該所定の性能を満たすまで、前記最適化解析条件設定ステップにおいて前記接合候補点の点数に関する条件を変更し、前記最適化解析ステップと、前記選出接合候補点設定解析対象モデル生成ステップと、前記選出接合候補点性能算出ステップと、前記判定ステップと、を繰り返し、前記所定の性能を満たしたときに選出した接合候補点を最適接合点として決定する最適接合点決定ステップと、を含むことを特徴とする車体の接合位置の最適化解析方法。
A computer for all or part of an automobile body model comprising a plurality of part models consisting of beam elements, planar elements and/or three-dimensional elements, and having initial joining points for joining the plurality of part models as a set of parts. is an optimization analysis method for a joint position of a vehicle body that performs the following steps and performs an optimization analysis to determine the position of the optimum joint point for joining the assembly of parts,
an analysis target model setting step of setting all or part of the vehicle body model as an analysis target model;
a load/restraint condition setting step of setting load conditions and restraint conditions applied to the model to be analyzed;
a stress analysis step of applying the load condition and the restraint condition to the model to be analyzed and performing a stress analysis;
a target fatigue life setting step of calculating the fatigue life of each of the initial joint points of the model to be analyzed using the results of the stress analysis, and setting a target fatigue life based on the calculated fatigue life of each of the initial joint points; ,
an optimization analysis model generation step of generating an optimization analysis model by densely setting all candidate connection points that are candidates for the optimum connection points for connecting the assembly of parts to the model to be analyzed;
In order to perform an optimization analysis targeting the joint candidate points for optimization, a condition relating to the fatigue life of the joint candidate points to be retained by the optimization analysis based on the target fatigue life set in the target fatigue life setting step is determined, and the conditions related to the fatigue life of the determined joint candidate points, the conditions related to the stiffness of the optimized analysis model, and the conditions related to the number of remaining joint candidate points are combined into an objective function or an optimization analysis condition setting step to be set as a constraint;
The load conditions based on the constraint conditions set in the load/constraint condition setting step are given to the optimization analysis model, optimization analysis is performed under the optimization analysis conditions, and bonding candidates remaining in the optimization analysis an optimization analysis step of obtaining a point as an optimal junction point for joining the assembly of parts;
A predetermined number of joint candidate points are selected from the remaining joint candidate points, and the selected joint candidate points are set in the analysis target model in place of the initial joint points to create the selected joint candidate point setting analysis target model. Selected junction candidate point setting analysis target model generation step to be generated;
Stress analysis is performed by applying the load conditions and constraint conditions set in the load/restraint condition setting step to the selected candidate joint point setting analysis target model, and using the results of the stress analysis, fatigue of the selected joint candidate points a selected joint candidate point performance calculation step of calculating the life and the stiffness of the selected joint candidate point setting analysis target model;
The fatigue life of the joint candidate point in the selected joint candidate point setting analysis target model and the rigidity of the selected joint candidate point setting analysis target model satisfy a predetermined performance exceeding the analysis target model in which the initial joint point is set. a determination step of determining whether
If it is determined in the determining step that the predetermined performance is satisfied, the selected joining candidate point is determined as an optimum bonding point, and if it is determined in the determining step that the predetermined performance is not satisfied, the Until a predetermined performance is satisfied, the conditions regarding the points of the joint candidate points are changed in the optimization analysis condition setting step, and the optimization analysis step, the selected joint candidate point setting analysis target model generation step, and the selected joint and an optimal junction point determination step of repeating the candidate point performance calculation step and the determination step, and determining the junction candidate point selected when the predetermined performance is satisfied as the optimal junction point. Optimization analysis method of joint position of car body.
梁要素、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品モデルを有してなり、複数の前記部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点を有する自動車の車体モデルの全部又は一部について、前記部品組みを接合する最適接合点の位置を求める車体の接合位置の最適化解析装置であって、
前記車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとして設定する解析対象モデル設定部と、
前記解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定する荷重・拘束条件設定部と、
前記荷重条件及び拘束条件を前記解析対象モデルに与えて応力解析を行う応力解析部と、
前記応力解析の結果を用いて前記解析対象モデルの前記各初期接合点の疲労寿命を算出し、算出した前記各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定する目標疲労寿命設定部と、
前記解析対象モデルに対して前記部品組みを接合する前記最適接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して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、
前記接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、前記目標疲労寿命設定部により設定された前記目標疲労寿命に基づいて前記最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した前記接合候補点の疲労寿命に関する条件と、前記最適化解析モデルの剛性に関する条件と、前記残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定する最適化解析条件設定部と、
前記荷重・拘束条件設定部により設定された前記拘束条件に基づく前記荷重条件を前記最適化解析モデルに与え、前記最適化解析条件の下で最適化解析を行い、該最適化解析において残存した接合候補点を前記部品組みを接合する最適接合点として求める最適化解析部と、を備えたことを特徴とする車体の接合位置の最適化解析装置。
For all or part of an automobile body model comprising a plurality of part models consisting of beam elements, planar elements and/or three-dimensional elements, and having initial joint points for joining the plurality of part models as an assembly, A vehicle body joint position optimization analysis device for determining the position of the optimum joint point for joining parts assembly,
an analysis target model setting unit that sets all or part of the vehicle body model as an analysis target model;
a load/restraint condition setting unit that sets load conditions and restraint conditions applied to the model to be analyzed;
a stress analysis unit that applies the load condition and the constraint condition to the model to be analyzed and performs a stress analysis;
a target fatigue life setting unit that calculates the fatigue life of each of the initial joint points of the model to be analyzed using the results of the stress analysis, and sets a target fatigue life based on the calculated fatigue life of each of the initial joint points; ,
an optimization analysis model generating unit for generating an optimization analysis model by densely setting all connection candidate points, which are candidates for the optimum connection points for connecting the parts assembly, to the analysis target model;
related to the fatigue life of the joint candidate points to be retained by the optimization analysis based on the target fatigue life set by the target fatigue life setting unit in order to perform the optimization analysis targeting the joint candidate points for optimization; A condition is determined, and an objective function is an optimization analysis condition that includes the determined fatigue life of the joint candidate points, the stiffness of the optimized analysis model, and the number of remaining joint candidate points. Or an optimization analysis condition setting unit that is set as a constraint,
The load conditions based on the constraint conditions set by the load/constraint condition setting unit are given to the optimization analysis model, optimization analysis is performed under the optimization analysis conditions, and the remaining joints in the optimization analysis and an optimization analysis unit that obtains a candidate point as an optimum joint point for joining the assembly of parts.
前記最適化解析部は、密度法によるトポロジー最適化を行うものであり、該トポロジー最適化においてペナルティ係数を4以上に設定して離散化することを特徴とする請求項4に記載の車体の接合位置の最適化解析装置。 5. The vehicle body joint according to claim 4, wherein the optimization analysis unit performs topology optimization by a density method, and discretizes the topology optimization by setting a penalty coefficient to 4 or more. Position optimization analysis device. 梁要素、平面要素及び/又は立体要素からなる複数の部品モデルを有してなり、複数の前記部品モデルを部品組みとして接合する初期接合点を有する自動車の車体モデルの全部又は一部について、前記部品組みを接合する最適接合点の位置を求める車体の接合位置の最適化解析装置であって、
前記車体モデルの全部又は一部を解析対象モデルとして設定する解析対象モデル設定部と、
前記解析対象モデルに与える荷重条件及び拘束条件を設定する荷重・拘束条件設定部と、
前記荷重条件及び拘束条件を前記解析対象モデルに与えて応力解析を行う応力解析部と、
前記応力解析の結果を用いて前記解析対象モデルの前記各初期接合点の疲労寿命を算出し、算出した前記各初期接合点の疲労寿命に基づいて目標疲労寿命を設定する目標疲労寿命設定部と、
前記解析対象モデルに対して前記部品組みを接合する前記最適接合点の候補となる全ての接合候補点を密に設定して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、
前記接合候補点を最適化の対象とする最適化解析を行うために、前記目標疲労寿命設定部により設定された前記目標疲労寿命に基づいて前記最適化解析により残存させる接合候補点の疲労寿命に関する条件を決定し、決定した前記接合候補点の疲労寿命に関する条件と、前記最適化解析モデルの剛性に関する条件と、前記残存させる接合候補点の点数に関する条件と、を最適化解析条件である目的関数又は制約条件として設定する最適化解析条件設定部と、
前記荷重・拘束条件設定部により設定された前記拘束条件に基づく前記荷重条件を前記最適化解析モデルに与え、前記最適化解析条件の下で最適化解析を行い、該最適化解析において残存した接合候補点を前記部品組みを接合する最適接合点として求める最適化解析部と、
前記残存した接合候補点の中から所定点数の接合候補点を選出し、選出した前記接合候補点を前記初期接合点の代わりに前記解析対象モデルに設定して選出接合候補点設定解析対象モデルを生成する選出接合候補点設定解析対象モデル生成部と、
前記選出接合候補点設定解析対象モデルに前記荷重・拘束条件設定部により設定された前記荷重条件及び拘束条件を与えて応力解析を行い、該応力解析の結果を用い、前記選出した接合候補点の疲労寿命と前記選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とを算出する選出接合候補点性能算出部と、
前記選出接合候補点設定解析対象モデルにおける前記接合候補点の疲労寿命と前記選出接合候補点設定解析対象モデルの剛性とが前記初期接合点が設定された前記解析対象モデルを超える所定の性能を満たすかどうかを判定する判定部と、
該判定部により前記所定の性能を満たすと判定された場合には、前記選出した接合候補点を最適接合点として決定し、前記判定部により前記所定の性能を満たさないと判定された場合、該所定の性能を満たすまで、前記最適化解析条件設定部により前記接合候補点の点数に関する条件を変更し、前記最適化解析部と、前記選出接合候補点設定解析対象モデル生成部と、前記選出接合候補点性能算出部と、前記判定部と、による処理を繰り返し、前記所定の性能を満たしたときに選出した接合候補点を最適接合点として決定する最適接合点決定部と、を備えたことを特徴とする車体の接合位置の最適化解析装置。
For all or part of an automobile body model comprising a plurality of part models consisting of beam elements, planar elements and/or three-dimensional elements, and having initial joint points for joining the plurality of part models as an assembly, A vehicle body joint position optimization analysis device for determining the position of the optimum joint point for joining parts assembly,
an analysis target model setting unit that sets all or part of the vehicle body model as an analysis target model;
a load/restraint condition setting unit that sets load conditions and restraint conditions applied to the model to be analyzed;
a stress analysis unit that applies the load condition and the constraint condition to the model to be analyzed and performs a stress analysis;
a target fatigue life setting unit that calculates the fatigue life of each of the initial joint points of the model to be analyzed using the results of the stress analysis, and sets a target fatigue life based on the calculated fatigue life of each of the initial joint points; ,
an optimization analysis model generating unit for generating an optimization analysis model by densely setting all connection candidate points, which are candidates for the optimum connection points for connecting the parts assembly, to the analysis target model;
related to the fatigue life of the joint candidate points to be retained by the optimization analysis based on the target fatigue life set by the target fatigue life setting unit in order to perform the optimization analysis targeting the joint candidate points for optimization; A condition is determined, and an objective function is an optimization analysis condition that includes the determined fatigue life of the joint candidate points, the stiffness of the optimized analysis model, and the number of remaining joint candidate points. Or an optimization analysis condition setting unit that is set as a constraint,
The load conditions based on the constraint conditions set by the load/constraint condition setting unit are given to the optimization analysis model, optimization analysis is performed under the optimization analysis conditions, and the remaining joints in the optimization analysis an optimization analysis unit that obtains a candidate point as an optimum joint point for joining the assembly of parts;
A predetermined number of joint candidate points are selected from the remaining joint candidate points, and the selected joint candidate points are set in the analysis target model in place of the initial joint points to create a selected joint candidate point setting analysis target model. a selected joint candidate point setting analysis target model generation unit to generate;
A stress analysis is performed by applying the load conditions and constraint conditions set by the load/constraint condition setting unit to the selected candidate joint point setting analysis target model, and using the results of the stress analysis, the selected joint candidate points are determined. a selected joint candidate point performance calculation unit that calculates the fatigue life and the stiffness of the selected joint candidate point setting analysis target model;
The fatigue life of the joint candidate point in the selected joint candidate point setting analysis target model and the rigidity of the selected joint candidate point setting analysis target model satisfy a predetermined performance exceeding the analysis target model in which the initial joint point is set. a determination unit that determines whether
If the determining unit determines that the predetermined performance is satisfied, the selected joining candidate point is determined as an optimum joining point, and if the determining unit determines that the predetermined performance is not satisfied, the Until a predetermined performance is satisfied, the optimization analysis condition setting unit changes the condition regarding the number of joint candidate points, and the optimization analysis unit, the selected joint candidate point setting analysis target model generation unit, and the selected joint and an optimum joint point determination unit that repeats the processing by the candidate point performance calculation unit and the determination unit and decides the joint candidate point selected when the predetermined performance is satisfied as the optimum joint point. The optimization analysis device of the joint position of the car body characterized by this.
JP2021145145A 2020-11-17 2021-09-07 Optimization analysis method and apparatus for joint position of car body Active JP7298657B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020190719 2020-11-17
JP2020190719 2020-11-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022080263A JP2022080263A (en) 2022-05-27
JP7298657B2 true JP7298657B2 (en) 2023-06-27

Family

ID=81731388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021145145A Active JP7298657B2 (en) 2020-11-17 2021-09-07 Optimization analysis method and apparatus for joint position of car body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7298657B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007004487A1 (en) 2005-06-30 2007-01-11 Nippon Steel Corporation Method and device for designing member, computer program, and computer-readable recording medium
JP2013025593A (en) 2011-07-22 2013-02-04 Jfe Steel Corp Optimization analysis method and device for junction position of structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007004487A1 (en) 2005-06-30 2007-01-11 Nippon Steel Corporation Method and device for designing member, computer program, and computer-readable recording medium
JP2013025593A (en) 2011-07-22 2013-02-04 Jfe Steel Corp Optimization analysis method and device for junction position of structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022080263A (en) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101628644B1 (en) Analyzing method and apparatus for optimizing welding position of structure
WO2018066283A1 (en) Method for analyzing optimization of vehicle body joint position, and device
JP6222302B1 (en) Method and apparatus for optimization analysis of joint positions of vehicle bodies
JP5445529B2 (en) Method and apparatus for optimizing analysis of joint position of structure
JP6614301B1 (en) Method and apparatus for optimization of vibration characteristics of vehicle body
JP5942872B2 (en) Method and apparatus for optimizing analysis of joint position of structure
JP6590009B2 (en) Optimization analysis method and apparatus for adhesion position of vehicle body
KR102398560B1 (en) Layered-composite-member shape optimization analysis method and optimization analysis device
JP6958670B1 (en) Optimizing analysis method and equipment for vehicle body adhesion position
JP7298657B2 (en) Optimization analysis method and apparatus for joint position of car body
KR20220164609A (en) Optimization analysis method and device for joint position of car body
JP6172104B2 (en) Apparatus and method for specifying site for continuous joining of structure model
JP7287336B2 (en) Optimization analysis method and apparatus for joint position of car body
JP2019128868A (en) Shape optimization analysis method for stiffening member of car body component and device therefor
JP7302710B1 (en) Optimization analysis method, apparatus and program for joint position of car body
JP7115613B1 (en) Optimization analysis method, apparatus and program for joint position of car body
JP7327577B1 (en) Optimization analysis method, apparatus and program for joint position of car body
WO2022163047A1 (en) Vehicle body joining location optimization analysis method, device, and program
WO2023228512A1 (en) Device, program, and method for optimization analysis of joint positions in car body, and method for manufacturing car body
JP2007093286A (en) Method for analyzing spot welding fracture
CN116762077A (en) Method, device, and program for optimizing and analyzing joint position of vehicle body
JP7099561B1 (en) Method and device for determining the division position and integration of body parts
Vossou et al. Design and Optimization of a Control Link of a Vehicle Suspension System
Subramanyam et al. Optimization of the Lower Control Arm by Using Topology Optimization Approach

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220628

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230509

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230516

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230529

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7298657

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150