JP7381892B2 - Model conversion method, model conversion device, program and recording medium - Google Patents

Model conversion method, model conversion device, program and recording medium Download PDF

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Description

本発明は、モデル変換方法、モデル変換装置、プログラム及び記録媒体に関するものである。 The present invention relates to a model conversion method, a model conversion device, a program, and a recording medium.

一般的に、自動車車体の成形解析や衝突変形解析には、有限要素法(Finite Element Method:FEM)が用いられている。自動車車体についてFEMを用いて解析するには、数百万の要素により詳細なFEMモデル(詳細フルカーモデル)を構築する。この詳細フルカーモデルを用いて種々の車体性能評価解析を行い、解析結果に基づいて実際の自動車車体が開発される。 Generally, the finite element method (FEM) is used for forming analysis and collision deformation analysis of automobile bodies. To analyze an automobile body using FEM, a detailed FEM model (detailed full car model) is constructed using millions of elements. Using this detailed full car model, various car body performance evaluation analyzes are performed, and an actual car body is developed based on the analysis results.

特開2008-15635号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-15635

詳細フルカーモデルを用いて車体性能評価(剛性、ロードパス等)解析を行うには、詳細フルカーモデルの規模にもよるが、数時間~数十時間の解析時間を要する。更に、一度作成された詳細フルカーモデルは、部品間の干渉や接合のための要件を満たすために緻密にモデル化されているため、ある部品の形状を変更しようとした場合には、詳細フルカーモデルの修正作業に多大な工数を要する。 Performing a vehicle performance evaluation (rigidity, road path, etc.) analysis using a detailed full car model requires analysis time ranging from several hours to several tens of hours, depending on the scale of the detailed full car model. Furthermore, once a detailed full car model has been created, it is precisely modeled to meet the requirements for interference and connections between parts, so if you try to change the shape of a part, the detailed full car model It takes a lot of man-hours to modify the car model.

そのため、詳細フルカーモデルのある骨格部品の断面形状(耐力)を変更した場合、配置を変えた場合、周囲の骨格部品との結合位置を変更した場合等における車体の性能評価解析を行うには多大なモデル修正工数や解析時間を要し、数十~数百のケースについて検討を行うことは現実的に不可能である。 Therefore, it is necessary to perform a performance evaluation analysis of a car body when the cross-sectional shape (proof strength) of a skeleton part in a detailed full car model is changed, the arrangement is changed, or the connection position with surrounding skeleton parts is changed. It requires a large amount of model modification man-hours and analysis time, and it is practically impossible to study dozens to hundreds of cases.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、自動車車体等の複雑で大規模な解析対象に対しても、シェル要素等による詳細モデルを、極めて短時間で高精度な性能評価解析を可能とするはりモデルに変換することができるモデル変換方法、モデル変換装置、プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and enables highly accurate performance evaluation analysis of detailed models using shell elements, etc., in an extremely short period of time, even for complex and large-scale analysis targets such as automobile bodies. The object of the present invention is to provide a model conversion method, a model conversion device, a program, and a recording medium that can convert a beam model into a beam model that enables the following.

上記の課題を解決するため、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸様態に想到した。本発明の要旨は、次の通りである。 In order to solve the above problems, as a result of intensive studies, we have come up with the following aspects of the invention. The gist of the present invention is as follows.

(1)
有限要素法によって作成された詳細モデルの骨格部品に対して、前記骨格部品の各要素の長手方向に対して交差する方向に切断する切断面を定義し、前記切断面によって切断される前記骨格部品の各要素の板厚及び材料特性(密度、ヤング率、ポアソン比、及び降伏応力)を読み取る第1工程と、
前記切断面によって切断される各要素の切断線からなる、前記骨格部品の断面線を作成し、断面線長を求めると共に、前記第1工程で取得された前記板厚及び前記材料特性を定義する第2工程と、
前記断面線を所定のピッチで離散化し、前記切断面上の2次元座標軸における前記断面線の重心を求める第3工程と、
前記第3工程で取得された重心を原点とする座標軸を作成する第4工程と、
前記座標軸に対して、断面特性(断面2次モーメント、相乗モーメント、ねじり定数、及び断面積)を算出する第5工程と、
隣接する前記切断面の重心間の中間位置に節点を作成し、隣接する節点を結ぶビーム要素を作成する第6工程と、
前記ビーム要素に、前記第5工程で取得された前記断面特性及び前記第1工程で取得された前記材料特性のうちの密度、ヤング率、及びポアソン比を定義する第7工程と、
を備えており、
前記詳細モデルをはりモデルに変換することを特徴とするモデル変換方法。
(1)
Define a cutting plane that cuts a detailed model skeleton part created by the finite element method in a direction intersecting the longitudinal direction of each element of the skeleton part, and cut the skeleton part by the cutting plane. A first step of reading the plate thickness and material properties (density, Young's modulus, Poisson's ratio, and yield stress) of each element;
Creating a cross-section line of the skeleton component consisting of a cutting line of each element cut by the cutting plane, determining the cross-section line length, and defining the plate thickness and material properties obtained in the first step. A second step,
a third step of discretizing the cross-section line at a predetermined pitch and determining the center of gravity of the cross-section line in a two-dimensional coordinate axis on the cut plane;
a fourth step of creating a coordinate axis with the center of gravity obtained in the third step as the origin;
a fifth step of calculating cross-sectional properties (secondary moment of inertia, multiplicative moment, torsion constant, and cross-sectional area) with respect to the coordinate axes;
a sixth step of creating a node at an intermediate position between the centers of gravity of the adjacent cut planes and creating a beam element connecting the adjacent nodes;
a seventh step of defining density, Young's modulus, and Poisson's ratio of the cross-sectional properties obtained in the fifth step and the material properties obtained in the first step for the beam element;
It is equipped with
A model conversion method characterized by converting the detailed model into a beam model.

(2)
前記詳細モデルにおいて、パネル部品以外の部品を削除することで、前記パネル部品の要素を抽出する工程と、
前記骨格部品と接合されている前記パネル部品の要素に対して、前記骨格部品から変換された前記ビーム要素と接合部近傍の前記パネル部品の要素と繋ぐ剛体ビームを2本以上作成し、前記ビーム要素と前記パネル部品の要素とを接合する工程と、
を更に備えたことを特徴とする(2)に記載のモデル変換方法。
(2)
extracting elements of the panel component by deleting components other than the panel component in the detailed model;
For the element of the panel component that is joined to the framework component, two or more rigid beams are created that connect the beam element converted from the framework component and the element of the panel component near the joint, and the beam joining an element to an element of the panel component;
The model conversion method according to (2), further comprising:

(3)
前記詳細モデルにおいて、ビーム要素に変換された骨格部品及び抽出されたパネル部品以外の部品の質量を求め、変換されたビーム要素及び抽出されたパネル部品からなるはりモデルに求めた質量を定義することを特徴とする(2)に記載のモデル変換方法。
(3)
In the detailed model, find the masses of parts other than the skeleton parts converted to beam elements and the extracted panel parts, and define the masses found for the beam model consisting of the converted beam elements and extracted panel parts. The model conversion method according to (2), characterized in that:

(4)
前記ビーム要素に変換された前記骨格部品同士の継手部分に、バネ要素を定義する工程を更に備えたことを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載のモデル変換方法。
(4)
The model conversion method according to any one of (1) to (3), further comprising the step of defining a spring element at a joint portion between the skeleton parts converted into the beam element.

(5)
前記第2工程で取得された前記断面線、及び前記第4工程で取得された、重心を原点とする前記座標軸を用いて、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第1算出工程を更に備えたことを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載のモデル変換方法。
(5)
A total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained in the second step and the coordinate axis with the center of gravity as the origin obtained in the fourth step. The model conversion method according to any one of (1) to (4), further comprising a first calculation step.

(6)
前記第2工程で取得された前記断面線を用いて、塑性中立となる座標を求める工程と、
取得された前記座標を原点とする塑性中立軸を作成する工程と、
前記塑性中立軸に対して、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第2算出工程と、
を更に備えたことを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載のモデル変換方法。
(6)
using the cross-sectional line obtained in the second step to determine plastic neutral coordinates;
creating a plastic neutral axis with the acquired coordinates as the origin;
a second calculation step of calculating a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment with respect to the plastic neutral axis;
The model conversion method according to any one of (1) to (4), further comprising:

(7)
前記第1算出工程では、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする(5)に記載のモデル変換方法。
(7)
In the first calculation step, when the angle difference between adjacent cutting lines of each shell element cut by the cutting surface is within 5 degrees, the adjacent cutting lines are aligned at the same angle. Assuming that the adjacent section lines are on a line, the adjacent section lines are expressed as one straight line, and the section line is extended from both ends of the straight line by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula. The model conversion method according to (5), characterized in that the total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by removing the remaining portions of the straight line.

(8)
前記第2算出工程では、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする(6)に記載のモデル変換方法。
(8)
In the second calculation step, when the angle difference between adjacent cutting lines of each shell element cut by the cutting plane is within 5 degrees, the adjacent cutting lines are aligned at the same angle. Assuming that the adjacent section lines are on a line, the adjacent section lines are expressed as one straight line, and the section line is extended from both ends of the straight line by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula. The model conversion method according to (6), characterized in that the total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by removing the remaining portions of the straight line.

(9)
(7)又は(8)に記載のモデル変換方法により、算出された全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、又は降伏曲げモーメントと、作成された前記はりモデルを用いたロードパス解析において求まる、前記ビーム要素に加わる軸力及びモーメントとを比較して、前記ビーム要素部分の前記骨格部品の断面が前記詳細モデルにおいて断面崩壊するか否かを予測することを特徴とする断面崩壊予測方法。
(9)
The total plastic axial force, total plastic bending moment, or yield bending moment calculated by the model conversion method described in (7) or (8) and the load path analysis using the created beam model. A method for predicting cross-sectional collapse, comprising comparing axial force and moment applied to the beam element to predict whether or not the cross-section of the skeleton component of the beam element portion will collapse in the detailed model.

(10)
有限要素法によって作成された詳細モデルの骨格部品に対して、前記骨格部品の各要素の長手方向に対して交差する方向に切断する切断面を定義し、前記切断面によって切断される前記骨格部品の各要素の板厚及び材料特性(密度、ヤング率、ポアソン比、及び降伏応力)を読み取る読取部と、
前記切断面によって切断される各要素の切断線からなる、前記骨格部品の断面線を作成し、断面線長を求めると共に、前記読取部によりで取得された前記板厚及び前記材料特性を定義する第1定義部と、
前記断面線を所定のピッチで離散化し、前記切断面上の2次元座標軸における前記断面線の重心を求める重心取得部と、
前記第3工程で取得された重心を原点とする座標軸を作成する重心座標軸作成部と、
前記座標軸に対して、断面特性(断面2次モーメント、相乗モーメント、ねじり定数、及び断面積)を算出する第1断面特性算出部と、
隣接する前記切断面の重心間の中間位置に節点を作成し、隣接する節点を結ぶビーム要素を作成するビーム要素作成部と、
前記ビーム要素に、前記断面特性算出部により取得された前記断面特性及び前記読取部により取得された前記材料特性のうちの密度、ヤング率、及びポアソン比を定義する第2定義部と、
を備えており、
前記詳細モデルをはりモデルに変換することを特徴とするモデル変換装置。
(10)
Define a cutting plane that cuts a detailed model skeleton part created by the finite element method in a direction intersecting the longitudinal direction of each element of the skeleton part, and cut the skeleton part by the cutting plane. a reading unit that reads the plate thickness and material properties (density, Young's modulus, Poisson's ratio, and yield stress) of each element;
Creating a cross-section line of the skeleton component consisting of a cutting line of each element cut by the cutting plane, determining the cross-section line length, and defining the plate thickness and material properties acquired by the reading unit. a first definition part;
a center-of-gravity acquisition unit that discretizes the cross-section line at a predetermined pitch and obtains the center of gravity of the cross-section line in a two-dimensional coordinate axis on the cut plane;
a barycenter coordinate axis creation unit that creates a coordinate axis having the barycenter acquired in the third step as its origin;
a first cross-sectional property calculation unit that calculates cross-sectional properties (secondary moment of inertia, multiplicative moment, torsion constant, and cross-sectional area) with respect to the coordinate axes;
a beam element creation unit that creates a node at an intermediate position between the centers of gravity of the adjacent cut planes and creates a beam element that connects the adjacent nodes;
a second definition section that defines density, Young's modulus, and Poisson's ratio of the cross-sectional properties acquired by the cross-sectional characteristic calculation unit and the material properties acquired by the reading unit in the beam element;
It is equipped with
A model conversion device that converts the detailed model into a beam model.

(11)
前記詳細モデルにおいて、パネル部品以外の部品を削除することで、前記パネル部品の要素を抽出する抽出部と、
前記骨格部品と接合されている前記パネル部品の要素に対して、前記骨格部品から変換された前記ビーム要素と接合部近傍の前記パネル部品の要素と繋ぐ剛体ビームを2本以上作成し、前記ビーム要素と前記パネル部品の要素とを接合する剛体ビーム作成部と、
を更に備えたことを特徴とする(10)に記載のモデル変換装置。
(11)
an extraction unit that extracts elements of the panel component by deleting components other than the panel component in the detailed model;
For the element of the panel component that is joined to the framework component, two or more rigid beams are created that connect the beam element converted from the framework component and the element of the panel component near the joint, and the beam a rigid beam creation unit that joins the element and the element of the panel component;
The model conversion device according to (10), further comprising:

(12)
前記詳細モデルにおいて、ビーム要素に変換された骨格部品及び抽出されたパネル部品以外の部品の質量を求め、変換されたビーム要素及び抽出されたパネル部品からなるはりモデルに求めた質量を定義する第3定義部を更に備えたことを特徴とする(11)に記載のモデル変換装置。
(12)
In the detailed model, the masses of parts other than the skeleton parts converted into beam elements and the extracted panel parts are calculated, and the calculated masses are defined for the beam model consisting of the converted beam elements and extracted panel parts. The model conversion device according to (11), further comprising three definition sections.

(13)
前記ビーム要素に変換された前記骨格部品同士の継手部分に、バネ要素を定義するバネ要素作成部を更に備えたことを特徴とする(10)~(12)のいずれかに記載のモデル変換装置。
(13)
The model conversion device according to any one of (10) to (12), further comprising a spring element creation unit that defines a spring element at a joint portion between the skeleton parts converted into the beam element. .

(14)
前記第1定義部により取得された前記断面線、及び前記重心座標軸作成部により取得された、重心を原点とする前記座標軸を用いて、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第2断面特性算出部を更に備えたことを特徴とする(10)~(13)のいずれかに記載のモデル変換装置。
(14)
The total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line acquired by the first definition unit and the coordinate axis having the center of gravity as the origin, acquired by the center of gravity coordinate axis creation unit. The model conversion device according to any one of (10) to (13), further comprising a second cross-sectional characteristic calculation unit that calculates.

(15)
前記第1定義部により取得された前記断面線を用いて、塑性中立となる座標を求める塑性中立座標取得部と、
前記塑性中立座標取得部で取得された前記座標を原点とする塑性中立軸を作成する塑性中立軸作成部と、
前記塑性中立軸に対して、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第3断面特性算出部と、
を更に備えたことを特徴とする(10)~(13)のいずれかに記載のモデル変換装置。
(15)
a plastic neutral coordinate acquisition unit that obtains plastic neutral coordinates using the cross-sectional line acquired by the first definition unit;
a plastic neutral axis creation unit that creates a plastic neutral axis having the origin at the coordinates acquired by the plastic neutral coordinate acquisition unit;
a third cross-sectional property calculation unit that calculates a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment with respect to the plastic neutral axis;
The model conversion device according to any one of (10) to (13), further comprising:

(16)
前記第2断面特性算出部は、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする(14)に記載のモデル変換装置。
(16)
In the cutting line of each shell element cut by the cutting plane, the second cross-sectional characteristic calculation unit calculates the cutting line between the adjacent cutting lines when the angle difference between the adjacent cutting lines is within 5°. Assuming that they are on the same straight line, the adjacent cutting lines are expressed as a single straight line, and the cross section is measured by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula from both ends of the straight line. The model conversion according to (14), characterized in that the total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by leaving the line and deleting the other part of the straight line. Device.

(17)
前記第3断面特性算出部は、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする(15)に記載のモデル変換装置。
(17)
In the cutting line of each shell element cut by the cutting surface, the third cross-sectional characteristic calculation unit calculates the cutting line between the adjacent cutting lines when the angle difference between the adjacent cutting lines is within 5°. Assuming that they are on the same straight line, the adjacent cutting lines are expressed as a single straight line, and the cross section is measured by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula from both ends of the straight line. The model conversion according to (15), characterized in that the total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by leaving the line and deleting the other part of the straight line. Device.

(18)
有限要素法によって作成された詳細モデルの骨格部品に対して、前記骨格部品の各要素の長手方向に対して交差する方向に切断する切断面を定義し、前記切断面によって切断される前記骨格部品の各要素の板厚及び材料特性(密度、ヤング率、ポアソン比、及び降伏応力)を読み取る第1工程と、
前記切断面によって切断される各要素の切断線からなる、前記骨格部品の断面線を作成し、断面線長を求めると共に、前記第1工程で取得された前記板厚及び前記材料特性を定義する第2工程と、
前記断面線を所定のピッチで離散化し、前記切断面上の2次元座標軸における前記断面線の重心を求める第3工程と、
前記第3工程で取得された重心を原点とする座標軸を作成する第4工程と、
前記座標軸に対して、断面特性(断面2次モーメント、相乗モーメント、ねじり定数、及び断面積)を算出する第5工程と、
隣接する前記切断面の重心間の中間位置に節点を作成し、隣接する節点を結ぶビーム要素を作成する第6工程と、
前記ビーム要素に、前記第5工程で取得された前記断面特性及び前記第1工程で取得された前記材料特性のうちの密度、ヤング率、及びポアソン比を定義する第7工程と、
をコンピュータに実行させて、前記詳細モデルをはりモデルに変換することを特徴とするモデル変換プログラム。
(18)
Define a cutting plane that cuts a detailed model skeleton part created by the finite element method in a direction intersecting the longitudinal direction of each element of the skeleton part, and cut the skeleton part by the cutting plane. A first step of reading the plate thickness and material properties (density, Young's modulus, Poisson's ratio, and yield stress) of each element;
Creating a cross-section line of the skeleton component consisting of a cutting line of each element cut by the cutting plane, determining the cross-section line length, and defining the plate thickness and material properties obtained in the first step. A second step,
a third step of discretizing the cross-section line at a predetermined pitch and determining the center of gravity of the cross-section line in a two-dimensional coordinate axis on the cut plane;
a fourth step of creating a coordinate axis with the center of gravity obtained in the third step as the origin;
a fifth step of calculating cross-sectional properties (secondary moment of inertia, multiplicative moment, torsion constant, and cross-sectional area) with respect to the coordinate axes;
a sixth step of creating a node at an intermediate position between the centers of gravity of the adjacent cut planes and creating a beam element connecting the adjacent nodes;
a seventh step of defining density, Young's modulus, and Poisson's ratio of the cross-sectional properties obtained in the fifth step and the material properties obtained in the first step for the beam element;
A model conversion program that causes a computer to convert the detailed model into a beam model.

(19)
前記詳細モデルにおいて、パネル部品以外の部品を削除することで、前記パネル部品の要素を抽出する工程と、
前記骨格部品と接合されている前記パネル部品の要素に対して、前記骨格部品から変換された前記ビーム要素と接合部近傍の前記パネル部品の要素と繋ぐ剛体ビームを2本以上作成し、前記ビーム要素と前記パネル部品の要素とを接合する工程と、
を更にコンピュータに実行させることを特徴とする(18)に記載のモデル変換プログラム。
(19)
extracting elements of the panel component by deleting components other than the panel component in the detailed model;
For the element of the panel component that is joined to the framework component, two or more rigid beams are created that connect the beam element converted from the framework component and the element of the panel component near the joint, and the beam joining an element to an element of the panel component;
The model conversion program according to (18), further causing a computer to execute.

(20)
前記詳細モデルにおいて、ビーム要素に変換された骨格部品及び抽出されたパネル部品以外の部品の質量を求め、変換されたビーム要素及び抽出されたパネル部品からなるはりモデルに求めた質量を定義することを特徴とする(19)に記載のモデル変換プログラム。
(20)
In the detailed model, find the masses of parts other than the skeleton parts converted to beam elements and the extracted panel parts, and define the masses found for the beam model consisting of the converted beam elements and extracted panel parts. The model conversion program according to (19), characterized in that:

(21)
前記ビーム要素に変換された前記骨格部品同士の継手部分に、バネ要素を定義する工程を更にコンピュータに実行させることを特徴とする(18)~(20)のいずれかに記載のモデル変換プログラム。
(21)
The model conversion program according to any one of (18) to (20), further causing a computer to execute a step of defining a spring element in a joint portion between the skeleton parts converted into the beam element.

(22)
前記第2工程で取得された前記断面線、及び前記第4工程で取得された、重心を原点とする前記座標軸を用いて、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第1算出工程を更にコンピュータに実行させることを特徴とする(18)~(21)のいずれかに記載のモデル変換プログラム。
(22)
A total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained in the second step and the coordinate axis with the center of gravity as the origin obtained in the fourth step. The model conversion program according to any one of (18) to (21), further causing a computer to execute the first calculation step.

(23)
前記第2工程で取得された前記断面線を用いて、塑性中立となる座標を求める工程と、
取得された前記座標を原点とする塑性中立軸を作成する工程と、
前記塑性中立軸に対して、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第2算出工程と、
を更にコンピュータに実行させることを特徴とする(18)~(21)のいずれかに記載のモデル変換プログラム。
(23)
using the cross-sectional line obtained in the second step to determine plastic neutral coordinates;
creating a plastic neutral axis with the acquired coordinates as the origin;
a second calculation step of calculating a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment with respect to the plastic neutral axis;
The model conversion program according to any one of (18) to (21), further causing a computer to execute.

(24)
前記第1算出工程では、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする(22)に記載のモデル変換プログラム。
(24)
In the first calculation step, when the angle difference between adjacent cutting lines of each shell element cut by the cutting surface is within 5 degrees, the adjacent cutting lines are aligned at the same angle. Assuming that the adjacent section lines are on a line, the adjacent section lines are expressed as one straight line, and the section line is extended from both ends of the straight line by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula. The model conversion program according to (22), characterized in that the total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by removing the remaining portions of the straight line.

(25)
前記第2算出工程では、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする(23)に記載のモデル変換プログラム。
(25)
In the second calculation step, when the angle difference between adjacent cutting lines of each shell element cut by the cutting plane is within 5 degrees, the adjacent cutting lines are aligned at the same angle. Assuming that the adjacent section lines are on a line, the adjacent section lines are expressed as one straight line, and the section line is extended from both ends of the straight line by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula. The model conversion program according to (23), characterized in that the total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by removing the remaining portions of the straight line.

(26)
(24)又は(25)に記載のモデル変換プログラムの前記第1算出工程又は前記第2算出工程により、算出された全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、又は降伏曲げモーメントと、作成された前記はりモデルを用いたロードパス解析において求まる、前記ビーム要素に加わる軸力及びモーメントとを比較して、前記ビーム要素部分の前記骨格部品の断面が前記詳細モデルにおいて断面崩壊するか否かを予測する工程を、コンピュータに実行させることを特徴とする断面崩壊予測プログラム。
(26)
The total plastic axial force, total plastic bending moment, or yield bending moment calculated by the first calculation step or the second calculation step of the model conversion program described in (24) or (25), and the created Comparing the axial force and moment applied to the beam element, which are found in a load path analysis using a beam model, predicting whether or not the cross section of the skeleton component of the beam element portion will collapse in the detailed model. A cross-sectional collapse prediction program characterized by having a computer execute the process.

(27)
(18)~(25)のいずれかに記載のモデル変換プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
(27)
A computer-readable recording medium having recorded thereon the model conversion program according to any one of (18) to (25).

(28)
(26)に記載の断面崩壊予測プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
(28)
(26) A computer-readable recording medium having recorded thereon the cross-sectional collapse prediction program.

本発明によれば、自動車車体等の複雑で大規模な解析対象に対しても、シェル要素等による詳細モデルを、極めて短時間で高精度な性能評価解析を可能とするはりモデルに変換することができる。 According to the present invention, even for complex and large-scale analysis targets such as automobile bodies, a detailed model using shell elements etc. can be converted into a beam model that enables highly accurate performance evaluation analysis in an extremely short time. I can do it.

第1の実施形態によるモデル変換装置の基本構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a model conversion device according to a first embodiment. 第1の実施形態によるモデル変換方法の基本構成を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram showing the basic configuration of a model conversion method according to the first embodiment. シェル要素で構成された自動車車体の詳細フルカーモデルの骨格部品を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the skeletal parts of a detailed full car model of an automobile body composed of shell elements. 詳細フルカーモデルの全体の骨格部品について切断面を定義する具体例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a specific example of defining a cutting plane for the entire skeleton part of a detailed full car model. 骨格部品の切断面による切断から重心座標軸の作成までの様子を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the process from cutting a skeleton component using a cut plane to creating a barycentric coordinate axis. はりモデルにパネル部品を適用する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows how a panel component is applied to a beam model. 第1の実施形態において付加される構成要素及びステップを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing components and steps added in the first embodiment. パネル部品及びその近傍に存するビーム要素の様子を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing a panel component and a beam element existing in the vicinity thereof. 第1の実施形態において付加される構成要素及びステップを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing components and steps added in the first embodiment. 継手部分に対してバネ要素を定義して作成されたはりモデルの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the beam model created by defining a spring element with respect to a joint part. 第1の実施形態において付加される構成要素及びステップを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing components and steps added in the first embodiment. 所定の断面線を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a predetermined cross-sectional line. 第1の実施形態において付加される構成要素及びステップを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing components and steps added in the first embodiment. 塑性中立軸を作成する様子を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing how a plastic neutral axis is created. FEMモデルを用いたねじり剛性解析を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing torsional rigidity analysis using an FEM model. ねじり剛性解析の結果を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the results of torsional rigidity analysis. カルマンの有効幅の考慮の有無に応じて作成された断面線を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing cross-sectional lines created depending on whether or not the effective width of Karman is taken into consideration. 第1の実施形態で得られたはりモデルを用いた断面崩壊予測方法を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram showing a cross-sectional collapse prediction method using the beam model obtained in the first embodiment. 第2の実施形態によるはりモデルの更なる利用方法を示すフロー図である。FIG. 7 is a flow diagram illustrating a further method of using the beam model according to the second embodiment. コンピュータ機能を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing computer functions.

以下、本発明の諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
第1の実施形態では、自動車車体等を解析対象とするモデル変換方法及びモデル変換装置について説明する。図1は本実施形態によるモデル変換装置の基本構成を示すブロック図、図2は本実施形態によるモデル変換方法の基本構成を示すフロー図である。
[First embodiment]
In the first embodiment, a model conversion method and a model conversion apparatus for analyzing an automobile body or the like will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a model conversion apparatus according to this embodiment, and FIG. 2 is a flow diagram showing the basic configuration of a model conversion method according to this embodiment.

本実施形態では、有限要素法(FEM)によるシェル要素で構成された自動車車体の詳細フルカーモデルを変換対象とする。詳細フルカーモデルの一例を図3に示す。この詳細フルカーモデルは、解析用ソフトウェアとしてLS-DYNAが用いられ、約350万のシェル要素で表現されている。 In this embodiment, a detailed full car model of an automobile body made up of shell elements based on the finite element method (FEM) is targeted for conversion. An example of a detailed full car model is shown in Figure 3. This detailed full car model uses LS-DYNA as analysis software and is expressed with approximately 3.5 million shell elements.

本実施形態によるモデル変換装置の基本構成は、図1に示すように、読取部1、第1定義部2、重心取得部3、座標軸作成部4、断面特性算出部5、ビーム要素作成部6、及び第2定義部7を備えている。モデル変換方法の基本構成では、図2に示すように、モデル変換装置に対応して、ステップS1~S7が実行される。 As shown in FIG. 1, the basic configuration of the model conversion device according to this embodiment is as follows: a reading unit 1, a first definition unit 2, a center of gravity acquisition unit 3, a coordinate axis creation unit 4, a cross-sectional characteristic calculation unit 5, a beam element creation unit 6. , and a second definition section 7. In the basic configuration of the model conversion method, as shown in FIG. 2, steps S1 to S7 are executed corresponding to the model conversion device.

(読取工程:ステップS1)
読取部1は、先ず、図3に示すような、シェル要素で構成された自動車車体の詳細フルカーモデルの骨格部品に対して、骨格部品の長手方向に対して交差する方向に切断する切断面を定義する。切断面は、骨格部品の長手方向に対して直交する方向に切断する面とすることが好ましい。詳細フルカーモデルの骨格部品について切断面を定義する具体例を図4に示す。骨格部品に対して切断線を定義する具体例を図5(a)に示す。骨格部品の各シェル要素Eを、その長手方向に対して直交する方向に切断する切断面Sを定義する。このとき、並列する複数のシェル要素Eにおける切断面Sによる切断線をA-Bで示す。
(Reading process: Step S1)
The reading unit 1 first detects a cut plane cut in a direction intersecting the longitudinal direction of a skeleton part of a detailed full car model of an automobile body composed of shell elements, as shown in FIG. 3. Define. The cut surface is preferably a surface cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the skeleton component. FIG. 4 shows a specific example of defining a cutting plane for a skeleton part of a detailed full car model. A specific example of defining a cutting line for a skeleton component is shown in FIG. 5(a). A cutting plane S that cuts each shell element E of the skeleton component in a direction perpendicular to its longitudinal direction is defined. At this time, the cutting line of the plurality of parallel shell elements E along the cutting surface S is indicated by AB.

続いて、読取部1は、切断面によって切断された骨格部品の各シェル要素の板厚及び材料特性(密度、ヤング率、ポアソン比、及び降伏応力)を読み取る。 Subsequently, the reading unit 1 reads the plate thickness and material properties (density, Young's modulus, Poisson's ratio, and yield stress) of each shell element of the skeleton component cut by the cut plane.

(特性等定義工程:ステップS2)
第1定義部2は、先ず、ステップS1で取得された切断面によって切断された各シェル要素の切断線からなる、骨格部品の断面線を作成し、その断面線長を求める。断面線の具体例を図5(b)に示す。断面線は、各シェル要素の切断線から構成されている。
(Characteristics etc. definition process: Step S2)
The first definition unit 2 first creates a cross-sectional line of the skeleton component, which is made up of the cutting lines of each shell element cut by the cutting plane acquired in step S1, and calculates the length of the cross-sectional line. A specific example of the cross-sectional line is shown in FIG. 5(b). The cross-section line is constructed from the cutting line of each shell element.

続いて、第1定義部2は、ステップS1で取得された板厚及び材料特性(密度、ヤング率、ポアソン比、及び降伏応力)を断面線に対して定義する。 Subsequently, the first definition unit 2 defines the plate thickness and material properties (density, Young's modulus, Poisson's ratio, and yield stress) acquired in step S1 with respect to the cross-sectional line.

(重心取得工程:ステップS3)
重心取得部3は、先ず、断面線を所定のピッチで離散化する。断面線を離散化する具体例を図5(c)に示す。
続いて、重心取得部3は、切断面上の2次元座標軸(X'-Y'座標軸)における断面線の重心を求める。断面線の重心を求める具体例を図5(d)に示す。ここで、重心のX' 座標及びY' 座標は、以下のようにして求めることができる。
(Gravity center acquisition process: Step S3)
The center of gravity acquisition unit 3 first discretizes the cross-sectional line at a predetermined pitch. A specific example of discretizing the cross-sectional line is shown in FIG. 5(c).
Subsequently, the center of gravity obtaining unit 3 obtains the center of gravity of the cross-sectional line in the two-dimensional coordinate axes (X'-Y' coordinate axes) on the cut plane. A specific example of determining the center of gravity of a cross-sectional line is shown in FIG. 5(d). Here, the X' and Y' coordinates of the center of gravity can be determined as follows.

重心のX'座標
=Σ{Y'座標軸からのX'成分距離)×(微小面積)×(密度)÷(断面線の全質量)}
重心のY'座標
=Σ{(X'座標軸からのY'成分距離)×(微小面積)×(密度)÷(断面線の全質量)}
X' coordinate of center of gravity = Σ {X' component distance from Y' coordinate axis) x (minimal area) x (density) ÷ (total mass of cross-sectional line)}
Y' coordinate of center of gravity = Σ {(Y' component distance from X' coordinate axis) x (minimal area) x (density) ÷ (total mass of cross section line)}

(重心座標軸作成工程:ステップS4)
重心座標軸作成部4は、ステップS3で取得された重心を原点とする座標軸(X-Y座標軸)を作成する。座標軸を作成する具体例を図5(e)に示す。
(Centroid coordinate axis creation process: Step S4)
The center-of-gravity coordinate axis creating unit 4 creates a coordinate axis (XY coordinate axes) having the center of gravity acquired in step S3 as its origin. A specific example of creating coordinate axes is shown in FIG. 5(e).

(断面特性算出工程:ステップS5)
断面特性算出部5は、ステップS4で作成された座標軸に対して、断面特性(断面2次モーメント、相乗モーメント、ねじり定数、及び断面積)を算出する。ここで、X軸周り及びY軸周りの断面2次モーメント、相乗モーメント、開断面及び閉断面のねじり定数は、以下のようにして求めることができる。
(Cross-sectional property calculation process: Step S5)
The cross-sectional property calculation unit 5 calculates cross-sectional properties (secondary moment of inertia, multiplicative moment, torsion constant, and cross-sectional area) with respect to the coordinate axes created in step S4. Here, the secondary moments of area, synergistic moments, and torsion constants of open cross-sections and closed cross-sections around the X-axis and Y-axis can be determined as follows.

X軸周りの断面2次モーメント
=Σ{(X座標軸からのY成分距離)2×(微小面積)}
Y軸周りの断面2次モーメント
=Σ{(Y座標軸からのX成分距離)2×(微小面積)}
Second moment of area around the X axis = Σ {(Y component distance from the X coordinate axis) 2 × (minimal area)}
Second moment of area around the Y axis = Σ {(X component distance from the Y coordinate axis) 2 × (minimal area)}

相乗モーメント
=Σ{(Y座標軸からのX成分距離)×(X座標軸からのY成分距離)×(微小面積)}
Synergistic moment = Σ {(X component distance from Y coordinate axis) x (Y component distance from X coordinate axis) x (minimal area)}

開断面のねじり定数
={(断面線長)×(板厚)3÷3.0}×係数
係数としては、骨格部品の拘束状態に応じて5~1000の値を用いることができる。
閉断面のねじり定数
=4.0×(断面内側の面積)2÷{(断面線長)÷(板厚)}
Torsional constant of open cross section = {(cross section line length) x (plate thickness) 3 ÷ 3.0} x coefficient As the coefficient, a value of 5 to 1000 can be used depending on the restraint state of the frame component.
Torsion constant of closed cross section = 4.0 x (area inside the cross section) 2 ÷ {(cross section line length) ÷ (plate thickness)}

(ビーム要素作成工程:ステップS6)
ビーム要素作成部6は、図4の矩形枠A内を拡大して示すように、隣接する2枚の切断面の重心間の中間位置に節点を作成し、隣接する節点を結ぶことにより、ビーム要素作成する。
(Beam element creation process: Step S6)
As shown in the enlarged view of the rectangular frame A in FIG. 4, the beam element creation unit 6 creates a node at an intermediate position between the centers of gravity of two adjacent cut planes, and connects the adjacent nodes to create a beam. Create an element.

(特性等定義工程:ステップS7)
第2定義部7は、ステップS6で作成されたビーム要素に対して、ステップS5で取得された断面特性(断面2次モーメント、相乗モーメント、ねじり定数、及び断面積)及びステップS1で取得された材料特性のうちの密度、ヤング率、及びポアソン比を定義する。
(Characteristics etc. definition process: Step S7)
The second definition unit 7 defines, for the beam element created in step S6, the cross-sectional properties (secondary moment of inertia, multiplicative moment, torsion constant, and cross-sectional area) acquired in step S5 and the cross-sectional characteristics acquired in step S1. Define density, Young's modulus, and Poisson's ratio among material properties.

以上により、シェル要素で構成された自動車車体の詳細フルカーモデルの骨格部品が変換されてなる、ビーム要素で構成されたはりモデルが作成される。作成されたはりモデルの一例を図6に示す。このはりモデルは、解析用ソフトウェアとしてNASTRANが用いられ、約400のビーム要素を含む約30万要素で表現されている。 As described above, a beam model made up of beam elements is created by converting the skeleton parts of a detailed full car model of an automobile body made up of shell elements. An example of the created beam model is shown in FIG. This beam model uses NASTRAN as analysis software and is expressed with approximately 300,000 elements including approximately 400 beam elements.

本実施形態では、上述したモデル変換装置の基本構成及びモデル変換方法の基本構成に、以下の構成要素及びステップを付加することができる。 In this embodiment, the following components and steps can be added to the basic configuration of the model conversion device and the basic configuration of the model conversion method described above.

[パネル部品の取扱い]
詳細フルカーモデルには、パネル部品が含まれている。本実施形態では、図6に示すように、詳細フルカーモデルのパネル部品10をはりモデルにおいてそのまま適用する。
[Handling of panel parts]
Detailed full car model includes panel parts. In this embodiment, as shown in FIG. 6, the panel parts 10 of the detailed full car model are directly applied to the beam model.

図7は、本実施形態において付加される構成要素及びステップを示す図であり、(a)が本実施形態において図1のモデル変換装置の基本構成に付加される構成要素を示すブロック図、(b)が本実施形態において図2のモデル変換方法の基本構成に付加されるステップを示すフロー図である。図8は、パネル部品及びその近傍に存するビーム要素の様子を模式的に示す斜視図である。 FIG. 7 is a diagram showing the components and steps added in this embodiment, where (a) is a block diagram showing the components added to the basic configuration of the model conversion device in FIG. 1 in this embodiment; b) is a flow diagram showing steps added to the basic configuration of the model conversion method of FIG. 2 in this embodiment. FIG. 8 is a perspective view schematically showing the state of the panel component and the beam elements existing in the vicinity thereof.

(抽出工程:ステップS11)
抽出部8は、詳細フルカーモデルにおいて、用いられているパネル部品10のシェル要素10aを抽出する。
(Extraction process: Step S11)
The extraction unit 8 extracts the shell element 10a of the panel component 10 used in the detailed full car model.

(剛体ビーム作成工程:ステップS12)
図2のステップS7の後に、ビーム作成部9は、骨格部品と接合されているパネル部品10のシェル要素10aに対して、図2のステップS1~S6により骨格部品から変換されたビーム要素101と接合部102の近傍のパネル部品10のシェル要素10aと繋ぐ剛体ビーム103を2本以上(図8の例では2本)作成する。これにより、ビーム要素101とパネル部品10のシェル要素10aとが剛体ビーム103で接合される。
(Rigid beam creation process: Step S12)
After step S7 in FIG. 2, the beam creation unit 9 converts the shell element 10a of the panel component 10 joined to the skeleton component into the beam element 101 converted from the skeleton component in steps S1 to S6 in FIG. Two or more rigid beams 103 (two in the example of FIG. 8) are created to connect to the shell element 10a of the panel component 10 near the joint 102. Thereby, the beam element 101 and the shell element 10a of the panel component 10 are joined by the rigid beam 103.

上記のように、ビーム要素とパネル部品のシェル要素とを剛体ビームで接続することにより、骨格部品にパネル部品と接続されている場合に、パネル部品の影響を考慮した、正確なはりモデルを作成することができる。 As mentioned above, by connecting the beam element and the shell element of the panel component with a rigid beam, an accurate beam model is created that takes into account the influence of the panel component when the panel component is connected to the frame component. can do.

[ビーム要素間の継手部分の取扱い]
作成されたはりモデルには、図6の矩形枠Bを拡大した図の円C内に示すように、骨格部品同士の継手部分に、その骨格部品を変換したビーム要素同士の継手部分が存在する。本実施形態では、この継手部分に対してバネ要素を適用するようにしても良い。
[Handling of joints between beam elements]
In the created beam model, as shown in circle C in the enlarged view of rectangular frame B in Figure 6, there are joints between beam elements that have been converted from the skeleton parts, as well as joints between the skeleton parts. . In this embodiment, a spring element may be applied to this joint portion.

図9は、本実施形態において付加される構成要素及びステップを示す図であり、(a)が本実施形態において図1のモデル変換装置の基本構成に付加される構成要素を示すブロック図、(b)が本実施形態において図2のモデル変換方法の基本構成に付加されるステップを示すフロー図である。 FIG. 9 is a diagram showing the components and steps added in this embodiment, where (a) is a block diagram showing the components added to the basic configuration of the model conversion device in FIG. 1 in this embodiment; b) is a flow diagram showing steps added to the basic configuration of the model conversion method of FIG. 2 in this embodiment.

(バネ要素作成工程:ステップS21)
図2のステップS7の後に、バネ要素作成部11は、ビーム要素に変換された骨格部品同士の継手部分に、バネ要素を定義する。具体的には、バネ要素作成部11は、シェル要素で構成された詳細フルカーモデルの継手部分(結合部分)を抜き取った構造モデルを用いて、各並進方向(X,Y,Z方向)及び各回転方向(X軸,Y軸,Z軸周り)の剛性値を取得し、この剛性値をバネ定数として、継手部分に対してバネ要素を定義する。継手部分に対してバネ要素を定義して作成されたはりモデルの一例(図6の矩形枠Bを拡大した図に対応する)を図10に示す。
(Spring element creation process: Step S21)
After step S7 in FIG. 2, the spring element creation unit 11 defines spring elements at the joints between the skeleton components converted into beam elements. Specifically, the spring element creation unit 11 uses a structural model obtained by extracting joint parts (connection parts) from a detailed full car model made up of shell elements, and calculates each translation direction (X, Y, Z direction) and The stiffness values in each rotational direction (around the X-axis, Y-axis, and Z-axis) are obtained, and a spring element is defined for the joint portion using this stiffness value as a spring constant. FIG. 10 shows an example of a beam model created by defining spring elements for the joint portion (corresponding to an enlarged view of the rectangular frame B in FIG. 6).

上記のように、ビーム要素間の継手部分にバネ要素を定義することにより、継手部分の影響を考慮した、正確なはりモデルを作成することができる。 As described above, by defining spring elements at the joints between beam elements, it is possible to create an accurate beam model that takes into account the influence of the joints.

[他の断面特性の取得(1)]
図11は、本実施形態において付加される構成要素及びステップを示す模式図であり、(a)が本実施形態において図1のモデル変換装置の基本構成に付加される構成要素を示すブロック図、(b)が本実施形態において図2のモデル変換方法の基本構成に付加されるステップを示すフロー図である。
[Obtaining other cross-sectional properties (1)]
FIG. 11 is a schematic diagram showing the components and steps added in this embodiment, and (a) is a block diagram showing the components added to the basic configuration of the model conversion device of FIG. 1 in this embodiment, (b) is a flow diagram showing steps added to the basic configuration of the model conversion method of FIG. 2 in this embodiment.

(他の断面特性の算出工程:ステップS31)
他の断面特性算出部12は、図2のステップS2で作成された断面線及びステップS4で作成された、重心を原点とする座標軸を用いて、他の断面特性(全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメント)を算出する。算出された全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーントは、外部ファイルに出力される。ここで、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントは、以下のようにして求めることができる。
(Calculation process of other cross-sectional properties: Step S31)
Other cross-sectional properties calculation unit 12 calculates other cross-sectional properties (total plastic axial force, total plastic axial force, bending moment and yield bending moment). The calculated total plastic axial force, total plastic bending moment, and yield bending moment are output to an external file. Here, the total plastic axial force, total plastic bending moment, and yield bending moment can be determined as follows.

全断面塑性軸力
=(断面積)×(降伏応力)
Total cross-sectional plastic axial force = (cross-sectional area) × (yield stress)

X軸周りの全塑性曲げモーメント
=Σ{(X座標軸からのY成分距離)×(微小面積)×(降伏応力)}
Y軸周りの全塑性曲げモーメント
=Σ{(Y座標軸からのX成分距離)×(微小面積)×(降伏応力)}
Total plastic bending moment around the X axis = Σ {(Y component distance from the X coordinate axis) x (minimal area) x (yield stress)}
Total plastic bending moment around the Y axis = Σ {(X component distance from the Y coordinate axis) x (minimal area) x (yield stress)}

X軸周りの降伏曲げモーメント
=Σ{(X座標軸からのY成分距離)×(微小面積)×(降伏応力)
×(X座標軸からのY成分距離)÷(X座標軸から最も遠いY成分距離)}
Y軸周りの降伏曲げモーメント
=Σ{(Y座標軸からのX成分距離)×(微小面積)×(降伏応力)
×(Y座標軸からのX成分距離)÷(Y座標軸から最も遠いX成分距離)}
Yield bending moment around the X axis = Σ {(Y component distance from the X coordinate axis) x (minimal area) x (yield stress)
× (Y-component distance from the X-coordinate axis) ÷ (Y-component distance farthest from the X-coordinate axis)}
Yield bending moment around the Y axis = Σ {(X component distance from the Y coordinate axis) x (minimal area) x (yield stress)
× (X-component distance from the Y-coordinate axis) ÷ (X-component distance farthest from the Y-coordinate axis)}

ここで、図2のステップS2において、断面線を以下のように作成しても良い。
図1の第1定義部2は、ステップS1で取得された切断面によって切断された各シェル要素の各切断線において、隣接する切断線間の角度差が5°以内の場合には、当該隣接する切断線を同一直線上にあるとみなして一本の直線で表現する。そして、直線の両端部つまり、稜線のR止まり位置から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ断面線を残す(直線のそれ以外の部分を削除する)。例えば図12に示す断面線において、上部の直線について破線部分を削除し、有効幅の1/2の幅wの部分のみ断面線を残す。
Here, in step S2 of FIG. 2, the cross-sectional line may be created as follows.
In each cutting line of each shell element cut by the cutting plane acquired in step S1, if the angle difference between adjacent cutting lines is within 5 degrees, the first definition unit 2 in FIG. The cutting lines are considered to be on the same straight line and are expressed as a single straight line. Then, from both ends of the straight line, that is, from the R stop position of the ridgeline, a cross-sectional line is left only at a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula (other parts of the straight line are deleted). For example, in the cross-sectional line shown in FIG. 12, the broken line portion of the upper straight line is deleted, leaving only a portion of the cross-sectional line having a width w, which is 1/2 of the effective width.

カルマンの有効幅は、以下のように表される。
カルマンの有効幅=t{π2Ek/(12(1-ν2)σ)}1/2
t:板厚
E:ヤング率
k:係数(=2.4~4.0)
ν:ポアソン比
σ:降伏応力
The effective width of Kalman is expressed as follows.
Kalman effective width = t{π 2 Ek/(12(1-ν 2 )σ)} 1/2
t: Plate thickness E: Young's modulus k: Coefficient (=2.4 to 4.0)
ν: Poisson's ratio σ: Yield stress

そして、上記のように断面線を作成したうえで、ステップS31において、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントが算出される。この手法により、更に正確な全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを得ることができる。 After creating the cross-sectional line as described above, the total plastic axial force, total plastic bending moment, and yield bending moment are calculated in step S31. This method allows more accurate total plastic axial force, total plastic bending moment, and yield bending moment to be obtained.

[他の断面特性の取得(2)]
ここでは、上記した他の断面特性の取得(1)とは異なる手法により、他の断面特性を取得する場合について説明する。
図13は、本実施形態において付加される構成要素及びステップを示す図であり、(a)が本実施形態において図1のモデル変換装置の基本構成に付加される構成要素を示すブロック図、(b)が本実施形態において図2のモデル変換方法の基本構成に付加されるステップを示すフロー図である。
[Obtaining other cross-sectional properties (2)]
Here, a case will be described in which other cross-sectional characteristics are acquired using a method different from the acquisition (1) of other cross-sectional characteristics described above.
FIG. 13 is a diagram showing the components and steps added in this embodiment, where (a) is a block diagram showing the components added to the basic configuration of the model conversion device in FIG. 1 in this embodiment; b) is a flow diagram showing steps added to the basic configuration of the model conversion method of FIG. 2 in this embodiment.

(塑性中立座標の取得工程:ステップS41)
塑性中立座標点取得部13は、図2のステップS2で作成された断面線を所定のピッチで離散化し、切断面上の2次元座標軸(X'-Y'座標軸)における断面線の塑性中立となる点を求める。断面線の塑性中立点を求める具体例を図14(a)に示す。ここで、塑性中立点のX' 座標及びY' 座標は、以下のようにして求めることができる。
(Plastic neutral coordinate acquisition process: Step S41)
The plastic neutral coordinate point acquisition unit 13 discretizes the cross-sectional line created in step S2 of FIG. Find the point. A specific example of determining the plastic neutral point of a cross-sectional line is shown in FIG. 14(a). Here, the X' coordinate and Y' coordinate of the plastic neutral point can be determined as follows.

塑性中立点のX'座標
=Σ{(Y'座標軸からのX'成分距離)×(微小面積)×(降伏応力)÷(降伏応力)×(断面積)}
塑性中立点のY'座標
=Σ{(X'座標軸からのY'成分距離)×(微小面積)×(降伏応力)÷(降伏応力)×(断面積)}
X' coordinate of plastic neutral point = Σ {(X' component distance from Y' coordinate axis) x (minimal area) x (yield stress) ÷ (yield stress) x (cross-sectional area)}
Y' coordinate of plastic neutral point = Σ {(Y' component distance from X' coordinate axis) x (minimal area) x (yield stress) ÷ (yield stress) x (cross-sectional area)}

(塑性中立軸作成工程:ステップS42)
塑性中立軸作成部14は、ステップS41で取得された塑性中立点を原点とする塑性中立軸(X-Y座標軸)を作成する。塑性中立軸を作成する具体例を図14(b)に示す。
(Plastic neutral axis creation process: Step S42)
The plastic neutral axis creation unit 14 creates a plastic neutral axis (XY coordinate axis) whose origin is the plastic neutral point acquired in step S41. A specific example of creating a plastic neutral axis is shown in FIG. 14(b).

(他の断面特性算出工程:ステップS43)
他の断面特性算出部15は、ステップS42で作成された塑性中立軸に対して、他の断面特性(全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメント)を算出する。算出された全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントは、外部ファイルに出力される。ここで、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントの求め方は、上述した他の断面特性の取得(1)の場合と同様である。
(Other cross-sectional property calculation process: Step S43)
The other cross-sectional properties calculation unit 15 calculates other cross-sectional properties (total plastic axial force, total plastic bending moment, and yield bending moment) with respect to the plastic neutral axis created in step S42. The calculated total plastic axial force, total plastic bending moment, and yield bending moment are output to an external file. Here, the method of determining the total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment is the same as in the case of obtaining other cross-sectional properties (1) described above.

ここで、図2のステップS2において、断面線を以下のように作成しても良い。
図1の第1定義部2は、ステップS1で取得された切断面によって切断された各シェル要素の各切断線において、隣接する切断線間の角度差が5°以内の場合には、当該隣接する切断線を同一直線上にあるとみなして一本の直線で表現し、直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ断面線を残す(直線のそれ以外の部分を削除する)。
Here, in step S2 of FIG. 2, the cross-sectional line may be created as follows.
In each cutting line of each shell element cut by the cutting plane acquired in step S1, if the angle difference between adjacent cutting lines is within 5 degrees, the first definition unit 2 in FIG. The cutting lines are considered to be on the same straight line and are expressed as a single straight line, and the cross-sectional line is left at a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula from both ends of the straight line (straight line). (delete the rest of the file).

そして、上記のように断面線を作成したうえで、ステップS41~S43により、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントが算出される。この手法により、更に正確な全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを得ることができる。 After creating the cross-sectional line as described above, the total plastic axial force, total plastic bending moment, and yield bending moment are calculated in steps S41 to S43. This method allows more accurate total plastic axial force, total plastic bending moment, and yield bending moment to be obtained.

[実施例]
以下、本実施形態の具体的な諸実施例について説明する。
[Example]
Hereinafter, specific examples of this embodiment will be described.

(実施例1)
実施例1では、車体のねじり剛性解析を、パネル部品を適用したはりモデル(はりモデル(1)とする)を用いて行った場合、及びパネル部品及びバネ要素を適用したはりモデル(はりモデル(2)とする)を用いて行った場合について、シェル要素による詳細フルカーモデルを用いた場合との比較に基づいて説明する。図15は、FEMモデルを用いたねじり剛性解析を示す模式図である。図15では、車体の変形倍率は500倍として示している。
(Example 1)
In Example 1, the torsional rigidity analysis of a vehicle body is performed using a beam model to which panel parts are applied (referred to as beam model (1)), and a beam model to which panel parts and spring elements are applied (referred to as beam model (1)). 2) will be explained based on a comparison with the case using a detailed full car model using shell elements. FIG. 15 is a schematic diagram showing torsional rigidity analysis using an FEM model. In FIG. 15, the deformation magnification of the vehicle body is shown as 500 times.

ねじり剛性解析は、図15に示すように、車体のリアダンパマウント部を拘束し、左右のフロントストラットタワートップ部に上下逆方向の荷重を入力して行った。 As shown in FIG. 15, the torsional rigidity analysis was performed by restraining the rear damper mount portion of the vehicle body and inputting loads in the opposite directions to the left and right front strut tower top portions.

解析結果を図16に示す。はりモデル(1)では、詳細フルカーモデルに比べて若干大きいものの、概ね詳細フルカーモデルに近いねじり剛性値を示した。はりモデル(2)では、図15(b)に示すように、ねじり剛性解析時に生じた変形は詳細フルカーモデルとほぼ同等であり、詳細フルカーモデルにより近い(ほぼ同等と言える程度の)ねじり剛性値を示した。 The analysis results are shown in FIG. 16. Although the beam model (1) was slightly larger than the detailed full car model, it exhibited a torsional rigidity value that was generally close to that of the detailed full car model. In the beam model (2), as shown in Figure 15(b), the deformation that occurred during the torsional stiffness analysis is almost the same as the detailed full car model, and the torsion is closer to the detailed full car model (almost equivalent). Stiffness values are shown.

(実施例2)
実施例2では、他の断面特性の取得(2)において塑性中立軸を用いてカルマンの有効幅を考慮して作成した断面線を使用して、降伏曲げモーメントを算出する場合について説明する。図17(a)に有効幅を考慮しないで作成した断面線を、図17(b)に有効幅を考慮して作成した断面線をそれぞれ例示する。
(Example 2)
In Example 2, a case will be described in which the yield bending moment is calculated using a cross-sectional line created in consideration of Karman's effective width using the plastic neutral axis in acquisition of other cross-sectional properties (2). FIG. 17(a) illustrates a cross-sectional line created without considering the effective width, and FIG. 17(b) illustrates a cross-sectional line created with consideration of the effective width.

取得された降伏曲げモーメントの値を、実部材に曲げを加えた際の最大モーメントの値と比較した。その結果、実部材の最大モーメント値に近い取得された降伏曲げモーメント値が得られたことが判った。 The obtained yield bending moment value was compared with the maximum moment value when bending was applied to the actual member. As a result, it was found that the obtained yield bending moment value was close to the maximum moment value of the actual member.

以上説明したように、本実施形態によれば、自動車車体等の複雑で大規模な解析対象に対しても、シェル要素等による詳細モデルを、極めて短時間で高精度な性能評価解析を可能とするはりモデルに変換することができる。 As explained above, according to this embodiment, even for complex and large-scale analysis targets such as automobile bodies, detailed models using shell elements etc. can be analyzed for highly accurate performance evaluation in an extremely short time. It can be converted into a model.

(実施例3)
実施例3では、第1の実施形態で得られたはりモデルを用いた断面崩壊予測方法について説明する。図18は、第1の実施形態で得られたはりモデルを用いた断面崩壊予測方法を示すフロー図である。
(Example 3)
In Example 3, a cross-sectional collapse prediction method using the beam model obtained in the first embodiment will be described. FIG. 18 is a flow diagram showing a cross-sectional collapse prediction method using the beam model obtained in the first embodiment.

実施例3では、第1の実施形態で作成されたはりモデルを用い、慣性リリーフ法によりロードパス解析を行う(ステップS51)。慣性リリーフ法とは、拘束されていない物体に対して、外力を加えた時にモデルが回転や並進運動しないように反力を発生させることで、外力に対する変形や発生荷重を慣性を考慮して求める方法であり、ロードパス解析とは、自動車車体のFEMモデルに対して、上記慣性リリーフ法を用いて衝突を模擬した入力を加えた時の、各骨格部品に発生する荷重を求めることである。 In the third embodiment, the beam model created in the first embodiment is used to perform load path analysis using the inertial relief method (step S51). The inertia relief method generates a reaction force to prevent the model from rotating or translating when an external force is applied to an unrestrained object, and calculates the deformation and generated load in response to the external force by taking into account inertia. Load path analysis is a method that calculates the load generated on each frame component when an input simulating a collision is applied to an FEM model of an automobile body using the above-mentioned inertia relief method.

実施例3では、図1で示したモデル変換装置に第3定義部が付加される。第3定義部は、詳細フルカーモデルにおいて、ビーム要素に変換された骨格部品及び抽出されたパネル部品以外の部品の質量を求め、変換されたビーム要素及び抽出したパネル部品からなるはりモデルに、求めた質量を定義する。これにより、変換前の詳細フルカーモデルと変換後のはりモデルとで質量が等しくなり、慣性リリーフ法によるロードパス解析を正確に行うことができる。 In the third embodiment, a third definition section is added to the model conversion device shown in FIG. The third definition part calculates the mass of parts other than the skeleton parts converted to beam elements and the extracted panel parts in the detailed full car model, and adds Define the obtained mass. As a result, the detailed full car model before conversion and the beam model after conversion have the same mass, making it possible to accurately perform load path analysis using the inertial relief method.

上記のロードパスの慣性リリーフ解析において取得された、ビーム要素に加わる軸力及びモーメントと、第1の実施形態で説明した他の断面特性の取得(1)における図11(b)のステップS31又は(2)の図13(b)のステップS43で取得された全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、又は降伏曲げモーメントとを比較する(ステップS52)。これにより、ビーム要素部分の骨格部品の断面が詳細フルカーモデルにおいて断面崩壊するか否かを予測する(ステップS53)。 The axial force and moment applied to the beam element acquired in the inertial relief analysis of the load path described above, and step S31 in FIG. 11(b) in acquisition (1) of other cross-sectional characteristics explained in the first embodiment or (2) The total plastic axial force, total plastic bending moment, or yield bending moment acquired in step S43 of FIG. 13(b) is compared (step S52). Thereby, it is predicted whether or not the cross section of the skeleton component of the beam element portion will collapse in the detailed full car model (step S53).

具体的には、例えば、はりモデルを用いたロードパスの慣性リリーフ解析において、車体のバンパー部に例えば200kNの入力を与え、Frサイドメンバー部のビーム要素に加わる軸力及びモーメントを求める。それと共に、他の断面特性の取得(1)又は(2)の手法により、当該ビーム要素の位置における全塑性軸力及び降伏曲げモーメントの値を求める。そして、取得された軸力及びモーメントの値と、全塑性軸力及び降伏曲げモーメントの値とを所定の断面崩壊予測式に代入する。以上により、当該断面が崩壊するか否かを予測することができる。 Specifically, for example, in an inertial relief analysis of a road path using a beam model, an input of, for example, 200 kN is applied to the bumper portion of the vehicle body, and the axial force and moment applied to the beam element of the Fr side member portion are determined. At the same time, the values of the total plastic axial force and yield bending moment at the position of the beam element are determined by the method (1) or (2) of obtaining other cross-sectional properties. Then, the obtained axial force and moment values and the total plastic axial force and yield bending moment values are substituted into a predetermined cross-sectional collapse prediction formula. From the above, it is possible to predict whether the cross section will collapse or not.

[第2の実施形態]
第2の実施形態では、第1の実施形態で得られた、はりモデルの更なる利用方法について説明する。図19は、本実施形態によるはりモデルの更なる利用方法を示すフロー図である。
[Second embodiment]
In the second embodiment, a further method of using the beam model obtained in the first embodiment will be described. FIG. 19 is a flow diagram showing a further method of using the beam model according to this embodiment.

本実施形態では、先ず、シェル要素による詳細フルカーモデルを取得する(ステップS101)。この詳細フルカーモデルとしては、自動車車体の開発過程で作成されたものや、いわゆるリバースエンジニアリングで作成されたものが利用される。 In this embodiment, first, a detailed full car model using shell elements is obtained (step S101). As this detailed full car model, one created during the development process of an automobile body or one created by so-called reverse engineering are used.

続いて、第1の実施形態の手法により、詳細フルカーモデルがはりモデルに変換される(ステップS102)。 Next, the detailed full car model is converted into a beam model using the method of the first embodiment (step S102).

続いて、作成されたはりモデルを用いて、各種の性能評価解析が行われる(ステップS103)。性能評価解析としては、上記の実施例で説明した車体のねじり剛性解析及びロードパスの慣性リリーフ解析、車体の固有振動数解析等がある。数百~数千ケースの解析が行われ、改善骨格部品の創出に供される。例えば、骨格部品(ビーム要素)の断面特性の感度の解析により、骨格部品の対策を要する部分(成分)が特定される。継手部分に適用されたバネ要素の感度解析により、骨格部品の対策を要する継手部分(成分)が特定される。骨格部品(ビーム要素)の配置の解析により、高剛性の骨格部品配置構造(スペースフレーム)や、マルチロードパス(最適な荷重の分配)骨格部品配置構造が検討される。 Subsequently, various performance evaluation analyzes are performed using the created beam model (step S103). The performance evaluation analysis includes the torsional rigidity analysis of the vehicle body, the inertia relief analysis of the road path, the natural frequency analysis of the vehicle body, etc. described in the above embodiments. Hundreds to thousands of cases are analyzed and used to create improved skeleton parts. For example, by analyzing the sensitivity of the cross-sectional characteristics of a skeletal component (beam element), parts (components) of the skeletal component that require countermeasures are identified. The sensitivity analysis of the spring elements applied to the joint parts identifies the joint parts (components) that require countermeasures for the skeletal parts. By analyzing the placement of skeletal components (beam elements), highly rigid skeletal component placement structures (space frames) and multi-load path (optimal load distribution) skeletal component placement structures will be considered.

続いて、ステップS103による骨格部品の改善検討結果に基づき、シェル要素による改善骨格部品の詳細フルカーモデルを作成する(ステップS104)。作成された詳細フルカーモデルについて、各種性能等の検討を経た後、次期車の開発に供される。 Next, a detailed full car model of the improved skeleton part using shell elements is created based on the results of the examination of improvement of the skeleton part in step S103 (step S104). The detailed full car model created will be used for the development of the next car after various performance studies are conducted.

ビーム要素を用いたはりモデルでは、シェル要素を用いた詳細フルカーモデルと比べて、性能評価解析に要する時間が極めて短い。例えばねじり剛性解析を行う場合、詳細フルカーモデルでは数十分間を要するのに対して、はりモデルでは数秒間~数分間で行うことができる。改善骨格部品を創出する際に骨格部品の配置変更をする場合でも、詳細フルカーモデルでは1日~3日を要するのに対して、はりモデルでは殆ど瞬時に行うことができる。 A beam model using beam elements requires much less time for performance evaluation analysis than a detailed full car model using shell elements. For example, when performing torsional stiffness analysis, a detailed full-car model requires several tens of minutes, whereas a beam model can perform analysis in a few seconds to several minutes. Even when changing the arrangement of skeleton parts when creating improved skeleton parts, it takes one to three days with a detailed full car model, but with a beam model it can be done almost instantly.

以上説明したように、本実施形態によれば、数分間程度の短時間ではりモデルを作成することが可能である。更に、作成されたはりモデルを用いて車体の性能評価解析(ねじり剛性解析、ロードパス解析等)を行った場合、詳細フルカーモデルと同等の正確な解析結果を得ることができる。そのため、詳細フルカーモデルを用いた場合と比較して、短時間(数秒間~数分間)且つ同等の精度で車体性能評価解析が可能である。加えて、ビーム要素に変換された骨格部品の断面形状(耐力)を変更した場合、配置を変えた場合、結合位置を変更した場合、等のモデル変更をプログラム上で瞬時に実行することが可能となる。 As explained above, according to this embodiment, it is possible to create a beam model in a short time of about several minutes. Furthermore, when performance evaluation analysis (torsional rigidity analysis, road path analysis, etc.) of the vehicle body is performed using the created beam model, accurate analysis results equivalent to those of a detailed full car model can be obtained. Therefore, compared to using a detailed full car model, it is possible to perform vehicle performance evaluation analysis in a shorter time (several seconds to several minutes) and with the same accuracy. In addition, it is possible to instantly execute model changes on the program, such as changing the cross-sectional shape (proof strength), changing the arrangement, or changing the connection position of the skeleton parts converted to beam elements. becomes.

これによって、骨格部品に関する各種条件を変化させながら、車体の性能評価解析を短時間で実行することが可能となり、数百から数千のケースについて検討することが可能となる。このようにして得られた結果を比較することで、車体性能を向上させるための、骨格部品の断面耐力の設定、骨格配置を検討することができ、容易に車体の性能を向上させる方法を見出すことができる。 This makes it possible to perform performance evaluation analysis of a vehicle body in a short time while changing various conditions related to frame parts, and it becomes possible to study hundreds to thousands of cases. By comparing the results obtained in this way, you can consider setting the cross-sectional strength of the frame parts and the frame arrangement in order to improve the performance of the car body, and easily find ways to improve the performance of the car body. be able to.

[第3の実施形態]
上述した第1の実施形態によるモデル変換装置の構成要素である、図1に示した読取部1、第1定義部2、重心取得部3、座標軸作成部4、断面特性算出部5、ビーム要素作成部6、及び第2定義部7や、図7の抽出部8及びビーム作成部9、図9のバネ要素作成部11、図11の他の断面特性算出部12、図13の塑性中立座標点取得部13、塑性中立軸作成部14、及び他の断面特性算出部15等の構成要素は、専用のハードウェアにより実現されるものであっても良い。また、上記の各構成要素は、メモリ及びCPU(中央演算装置)により構成され、各構成要素の諸機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであっても良い。
[Third embodiment]
The reading unit 1, first definition unit 2, center of gravity acquisition unit 3, coordinate axis creation unit 4, cross-sectional property calculation unit 5, and beam element shown in FIG. 1 are the constituent elements of the model conversion device according to the first embodiment described above. The creation part 6 and the second definition part 7, the extraction part 8 and the beam creation part 9 in FIG. 7, the spring element creation part 11 in FIG. 9, the other cross-sectional property calculation part 12 in FIG. 11, and the plastic neutral coordinates in FIG. Components such as the point acquisition unit 13, the plastic neutral axis creation unit 14, and the other cross-sectional property calculation unit 15 may be realized by dedicated hardware. In addition, each of the above components is composed of memory and a CPU (central processing unit), and the functions are realized by loading programs into the memory and executing programs for realizing the various functions of each component. It's okay.

また、上記の各構成要素の諸機能を実現するためのプログラム(図2のステップS1~S7、図7のステップS11~S12、図9のステップS21、図11のステップS31、図13のステップS41~S43等を実行するためのプログラム)、及び図18の断面崩壊予測方法のステップS51~S53をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上記の各構成要素の処理を実行しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 In addition, programs for realizing various functions of each of the above components (steps S1 to S7 in FIG. 2, steps S11 to S12 in FIG. 7, step S21 in FIG. 9, step S31 in FIG. 11, step S41 in FIG. - S43, etc.) and steps S51 to S53 of the cross-sectional collapse prediction method shown in Fig. 18 are recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium is read into the computer system. , the processing of each of the above components may be executed. Note that the "computer system" herein includes hardware such as an OS and peripheral devices.

また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものでも良い。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものでも良い。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、更に前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the "computer system" may also include a home page providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
Furthermore, the term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks built into computer systems. Furthermore, a "computer-readable recording medium" refers to a storage medium that dynamically stores a program for a short period of time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It may also include a device that retains a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or client in that case. Further, the above-mentioned program may be one for realizing a part of the above-mentioned functions, or may be one that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system. .

一具体例として、本実施形態に示したモデル変換装置及びモデル変換方法、並びに断面崩壊予測方法は、図20に示すようなコンピュータ機能200により実施される。
コンピュータ機能200は、CPU201と、ROM202と、RAM203とを備える。また、操作部(CONS)209のコントローラ(CONSC)205と、CRTやLCD等の表示部としてのディスプレイ(DISP)210のディスプレイコントローラ(DISPC)206とを備える。更に、ハードディスク(HD)211、及びフレキシブルディスク等の記憶デバイス(STD)212のコントローラ(DCONT)207と、ネットワークインタフェースカード(NIC)208とを備える。それら機能部201,202,203,205,206,207,208は、システムバス204を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
As a specific example, the model conversion device, model conversion method, and cross-sectional collapse prediction method shown in this embodiment are implemented by a computer function 200 as shown in FIG. 20.
The computer function 200 includes a CPU 201, a ROM 202, and a RAM 203. It also includes a controller (CONSC) 205 for an operation unit (CONS) 209 and a display controller (DISPC) 206 for a display (DISP) 210 as a display unit such as a CRT or LCD. Furthermore, it includes a controller (DCONT) 207 for a hard disk (HD) 211 and a storage device (STD) 212 such as a flexible disk, and a network interface card (NIC) 208. These functional units 201, 202, 203, 205, 206, 207, and 208 are configured to be communicably connected to each other via a system bus 204.

CPU201は、ROM202又はHD211に記憶されたソフトウェア、又はSTD212より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス204に接続された各構成部を総括的に制御する。即ち、CPU201は、上述したような動作を行うための処理プログラム(構造体設計支援プログラム)を、ROM202、HD211、又はSTD212から読み出して実行することで、本実施形態における動作を実現するための制御を行う。RAM203は、CPU201の主メモリ又はワークエリア等として機能する。 The CPU 201 collectively controls each component connected to the system bus 204 by executing software stored in the ROM 202 or the HD 211, or software supplied from the STD 212. That is, the CPU 201 reads out and executes a processing program (structure design support program) for performing the above-described operations from the ROM 202, HD 211, or STD 212, thereby performing control for realizing the operations in this embodiment. I do. The RAM 203 functions as the main memory or work area of the CPU 201.

CONSC205は、CONS209からの指示入力を制御する。DISPC205は、DISP210の表示を制御する。DCONT207は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び本実施形態における上記の処理プログラム等を記憶するHD211及びSTD212とのアクセスを制御する。NIC208はネットワーク213上の他の装置と双方向にデータをやりとりする。
なお、通常のコンピュータ端末装置を用いる代わりに、モデル変換装置に特化された所定の計算機等を用いても良い。
CONSC205 controls instruction input from CONS209. DISPC205 controls the display of DISP210. The DCONT 207 controls access to the HD 211 and STD 212 that store boot programs, various applications, user files, network management programs, and the above processing programs in this embodiment. The NIC 208 exchanges data bidirectionally with other devices on the network 213.
Note that instead of using a normal computer terminal device, a predetermined computer or the like specialized for a model conversion device may be used.

1 読取部
2 第1定義部
3 重心取得部
4 座標軸作成部
5 断面特性算出部
6 ビーム要素作成部
7 第2定義部
8 抽出部
9 ビーム作成部
10 パネル部品
10a シェル要素
11 バネ要素作成部
12,15 他の断面特性算出部
13 塑性中立座標点取得部
14 塑性中立軸作成部
101 ビーム要素
102 接合部
103 剛体ビーム
1 Reading section 2 First definition section 3 Center of gravity acquisition section 4 Coordinate axis creation section 5 Cross section characteristic calculation section 6 Beam element creation section 7 Second definition section 8 Extraction section 9 Beam creation section 10 Panel component 10a Shell element 11 Spring element creation section 12 , 15 Other cross-sectional property calculation section 13 Plastic neutral coordinate point acquisition section 14 Plastic neutral axis creation section 101 Beam element 102 Joint section 103 Rigid beam

Claims (28)

有限要素法によって作成された詳細モデルの骨格部品に対して、前記骨格部品の各要素の長手方向に対して交差する方向に切断する切断面を定義し、前記切断面によって切断される前記骨格部品の各要素の板厚及び材料特性(密度、ヤング率、ポアソン比、及び降伏応力)を読み取る第1工程と、
前記切断面によって切断される各要素の切断線からなる、前記骨格部品の断面線を作成し、断面線長を求めると共に、前記第1工程で取得された前記板厚及び前記材料特性を定義する第2工程と、
前記断面線を所定のピッチで離散化し、前記切断面上の2次元座標軸における前記断面線の重心を求める第3工程と、
前記第3工程で取得された重心を原点とする座標軸を作成する第4工程と、
前記座標軸に対して、断面特性(断面2次モーメント、相乗モーメント、ねじり定数、及び断面積)を算出する第5工程と、
隣接する前記切断面の重心間の中間位置に節点を作成し、隣接する節点を結ぶビーム要素を作成する第6工程と、
前記ビーム要素に、前記第5工程で取得された前記断面特性及び前記第1工程で取得された前記材料特性のうちの密度、ヤング率、及びポアソン比を定義する第7工程と、
を備えており、
前記詳細モデルをはりモデルに変換することを特徴とするモデル変換方法。
Define a cutting plane that cuts a detailed model skeleton part created by the finite element method in a direction intersecting the longitudinal direction of each element of the skeleton part, and cut the skeleton part by the cutting plane. A first step of reading the plate thickness and material properties (density, Young's modulus, Poisson's ratio, and yield stress) of each element;
Creating a cross-section line of the skeleton component consisting of a cutting line of each element cut by the cutting plane, determining the cross-section line length, and defining the plate thickness and material properties obtained in the first step. A second step,
a third step of discretizing the cross-section line at a predetermined pitch and determining the center of gravity of the cross-section line in a two-dimensional coordinate axis on the cut plane;
a fourth step of creating a coordinate axis with the center of gravity obtained in the third step as the origin;
a fifth step of calculating cross-sectional properties (secondary moment of inertia, multiplicative moment, torsion constant, and cross-sectional area) with respect to the coordinate axes;
a sixth step of creating a node at an intermediate position between the centers of gravity of the adjacent cut planes and creating a beam element connecting the adjacent nodes;
a seventh step of defining density, Young's modulus, and Poisson's ratio of the cross-sectional properties obtained in the fifth step and the material properties obtained in the first step for the beam element;
It is equipped with
A model conversion method characterized by converting the detailed model into a beam model.
前記詳細モデルにおいて、パネル部品以外の部品を削除することで、前記パネル部品の要素を抽出する工程と、
前記骨格部品と接合されている前記パネル部品の要素に対して、前記骨格部品から変換された前記ビーム要素と接合部近傍の前記パネル部品の要素と繋ぐ剛体ビームを2本以上作成し、前記ビーム要素と前記パネル部品の要素とを接合する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のモデル変換方法。
extracting elements of the panel component by deleting components other than the panel component in the detailed model;
For the element of the panel component that is joined to the framework component, two or more rigid beams are created that connect the beam element converted from the framework component and the element of the panel component near the joint, and the beam joining an element to an element of the panel component;
The model conversion method according to claim 1, further comprising:
前記詳細モデルにおいて、ビーム要素に変換された骨格部品及び抽出されたパネル部品以外の部品の質量を求め、変換されたビーム要素及び抽出されたパネル部品からなるはりモデルに求めた質量を定義することを特徴とする請求項2に記載のモデル変換方法。 In the detailed model, find the masses of parts other than the skeleton parts converted to beam elements and the extracted panel parts, and define the masses found for the beam model consisting of the converted beam elements and extracted panel parts. The model conversion method according to claim 2, characterized in that: 前記ビーム要素に変換された前記骨格部品同士の継手部分に、バネ要素を定義する工程を更に備えたことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のモデル変換方法。 4. The model conversion method according to claim 1, further comprising the step of defining a spring element at a joint portion between the skeleton parts converted into the beam element. 前記第2工程で取得された前記断面線、及び前記第4工程で取得された、重心を原点とする前記座標軸を用いて、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第1算出工程を更に備えたことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のモデル変換方法。 A total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained in the second step and the coordinate axis with the center of gravity as the origin obtained in the fourth step. 5. The model conversion method according to claim 1, further comprising a first calculation step. 前記第2工程で取得された前記断面線を用いて、塑性中立となる座標を求める工程と、
取得された前記座標を原点とする塑性中立軸を作成する工程と、
前記塑性中立軸に対して、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第2算出工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のモデル変換方法。
using the cross-sectional line obtained in the second step to determine plastic neutral coordinates;
creating a plastic neutral axis with the acquired coordinates as the origin;
a second calculation step of calculating a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment with respect to the plastic neutral axis;
The model conversion method according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記第1算出工程では、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする請求項5に記載のモデル変換方法。 In the first calculation step, when the angle difference between adjacent cutting lines of each shell element cut by the cutting surface is within 5 degrees, the adjacent cutting lines are aligned at the same angle. Assuming that the adjacent section lines are on a line, the adjacent section lines are expressed as one straight line, and the section line is extended from both ends of the straight line by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula. 6. The model conversion method according to claim 5, wherein a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by removing the remaining portions of the straight line. 前記第2算出工程では、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする請求項6に記載のモデル変換方法。 In the second calculation step, when the angle difference between adjacent cutting lines of each shell element cut by the cutting plane is within 5 degrees, the adjacent cutting lines are aligned at the same angle. Assuming that the adjacent section lines are on a line, the adjacent section lines are expressed as one straight line, and the section line is extended from both ends of the straight line by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula. 7. The model conversion method according to claim 6, wherein a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by removing the remaining portions of the straight line. 請求項7又は8に記載のモデル変換方法により、算出された全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、又は降伏曲げモーメントと、作成された前記はりモデルを用いたロードパス解析において求まる、前記ビーム要素に加わる軸力及びモーメントとを比較して、前記ビーム要素部分の前記骨格部品の断面が前記詳細モデルにおいて断面崩壊するか否かを予測することを特徴とする断面崩壊予測方法。 The beam element, which is found in a load path analysis using the calculated total plastic axial force, total plastic bending moment, or yield bending moment and the created beam model, by the model conversion method according to claim 7 or 8. A method for predicting cross-sectional collapse, comprising predicting whether or not the cross-section of the skeleton component of the beam element portion will collapse in the detailed model by comparing the axial force and moment applied to the beam element. 有限要素法によって作成された詳細モデルの骨格部品に対して、前記骨格部品の各要素の長手方向に対して交差する方向に切断する切断面を定義し、前記切断面によって切断される前記骨格部品の各要素の板厚及び材料特性(密度、ヤング率、ポアソン比、及び降伏応力)を読み取る読取部と、
前記切断面によって切断される各要素の切断線からなる、前記骨格部品の断面線を作成し、断面線長を求めると共に、前記読取部によりで取得された前記板厚及び前記材料特性を定義する第1定義部と、
前記断面線を所定のピッチで離散化し、前記切断面上の2次元座標軸における前記断面線の重心を求める重心取得部と、
前記第3工程で取得された重心を原点とする座標軸を作成する重心座標軸作成部と、
前記座標軸に対して、断面特性(断面2次モーメント、相乗モーメント、ねじり定数、及び断面積)を算出する第1断面特性算出部と、
隣接する前記切断面の重心間の中間位置に節点を作成し、隣接する節点を結ぶビーム要素を作成するビーム要素作成部と、
前記ビーム要素に、前記断面特性算出部により取得された前記断面特性及び前記読取部により取得された前記材料特性のうちの密度、ヤング率、及びポアソン比を定義する第2定義部と、
を備えており、
前記詳細モデルをはりモデルに変換することを特徴とするモデル変換装置。
Define a cutting plane that cuts a detailed model skeleton part created by the finite element method in a direction intersecting the longitudinal direction of each element of the skeleton part, and cut the skeleton part by the cutting plane. a reading unit that reads the plate thickness and material properties (density, Young's modulus, Poisson's ratio, and yield stress) of each element;
Creating a cross-section line of the skeleton component consisting of a cutting line of each element cut by the cutting plane, determining the cross-section line length, and defining the plate thickness and material properties acquired by the reading unit. a first definition part;
a center-of-gravity acquisition unit that discretizes the cross-section line at a predetermined pitch and obtains the center of gravity of the cross-section line in a two-dimensional coordinate axis on the cut plane;
a barycenter coordinate axis creation unit that creates a coordinate axis having the barycenter acquired in the third step as its origin;
a first cross-sectional property calculation unit that calculates cross-sectional properties (secondary moment of inertia, multiplicative moment, torsion constant, and cross-sectional area) with respect to the coordinate axes;
a beam element creation unit that creates a node at an intermediate position between the centers of gravity of the adjacent cut planes and creates a beam element that connects the adjacent nodes;
a second definition section that defines density, Young's modulus, and Poisson's ratio of the cross-sectional properties acquired by the cross-sectional characteristic calculation unit and the material properties acquired by the reading unit in the beam element;
It is equipped with
A model conversion device that converts the detailed model into a beam model.
前記詳細モデルにおいて、パネル部品以外の部品を削除することで、前記パネル部品の要素を抽出する抽出部と、
前記骨格部品と接合されている前記パネル部品の要素に対して、前記骨格部品から変換された前記ビーム要素と接合部近傍の前記パネル部品の要素と繋ぐ剛体ビームを2本以上作成し、前記ビーム要素と前記パネル部品の要素とを接合する剛体ビーム作成部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項10に記載のモデル変換装置。
an extraction unit that extracts elements of the panel component by deleting components other than the panel component in the detailed model;
For the element of the panel component that is joined to the framework component, two or more rigid beams are created that connect the beam element converted from the framework component and the element of the panel component near the joint, and the beam a rigid beam creation unit that joins the element and the element of the panel component;
The model conversion device according to claim 10, further comprising:
前記詳細モデルにおいて、ビーム要素に変換された骨格部品及び抽出されたパネル部品以外の部品の質量を求め、変換されたビーム要素及び抽出されたパネル部品からなるはりモデルに求めた質量を定義する第3定義部を更に備えたことを特徴とする請求項11に記載のモデル変換装置。 In the detailed model, the masses of parts other than the skeleton parts converted into beam elements and the extracted panel parts are calculated, and the calculated masses are defined for the beam model consisting of the converted beam elements and extracted panel parts. 12. The model conversion device according to claim 11, further comprising three definition sections. 前記ビーム要素に変換された前記骨格部品同士の継手部分に、バネ要素を定義するバネ要素作成部を更に備えたことを特徴とする請求項10~12のいずれか1項に記載のモデル変換装置。 The model conversion device according to any one of claims 10 to 12, further comprising a spring element creation unit that defines a spring element at a joint portion between the skeleton parts converted into the beam element. . 前記第1定義部により取得された前記断面線、及び前記重心座標軸作成部により取得された、重心を原点とする前記座標軸を用いて、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第2断面特性算出部を更に備えたことを特徴とする請求項10~13のいずれか1項に記載のモデル変換装置。 The total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line acquired by the first definition unit and the coordinate axis having the center of gravity as the origin, acquired by the center of gravity coordinate axis creation unit. The model conversion device according to any one of claims 10 to 13, further comprising a second cross-sectional characteristic calculating section for calculating. 前記第1定義部により取得された前記断面線を用いて、塑性中立となる座標を求める塑性中立座標取得部と、
前記塑性中立座標取得部で取得された前記座標を原点とする塑性中立軸を作成する塑性中立軸作成部と、
前記塑性中立軸に対して、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第3断面特性算出部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項10~13のいずれか1項に記載のモデル変換装置。
a plastic neutral coordinate acquisition unit that obtains plastic neutral coordinates using the cross-sectional line acquired by the first definition unit;
a plastic neutral axis creation unit that creates a plastic neutral axis having the origin at the coordinates acquired by the plastic neutral coordinate acquisition unit;
a third cross-sectional property calculation unit that calculates a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment with respect to the plastic neutral axis;
The model conversion device according to any one of claims 10 to 13, further comprising:
前記第2断面特性算出部は、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする請求項14に記載のモデル変換装置。 In the cutting line of each shell element cut by the cutting plane, the second cross-sectional characteristic calculation unit calculates the cutting line between the adjacent cutting lines when the angle difference between the adjacent cutting lines is within 5°. Assuming that they are on the same straight line, the adjacent cutting lines are expressed as a single straight line, and the cross section is measured by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula from both ends of the straight line. Model conversion according to claim 14, characterized in that the total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by leaving the line and deleting the other part of the straight line. Device. 前記第3断面特性算出部は、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする請求項15に記載のモデル変換装置。 In the cutting line of each shell element cut by the cutting surface, the third cross-sectional characteristic calculation unit calculates the cutting line between the adjacent cutting lines when the angle difference between the adjacent cutting lines is within 5°. Assuming that they are on the same straight line, the adjacent cutting lines are expressed as a single straight line, and the cross section is measured by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula from both ends of the straight line. The model conversion according to claim 15, characterized in that the total plastic axial force, the total plastic bending moment, and the yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by leaving the line and deleting the other part of the straight line. Device. 有限要素法によって作成された詳細モデルの骨格部品に対して、前記骨格部品の各要素の長手方向に対して交差する方向に切断する切断面を定義し、前記切断面によって切断される前記骨格部品の各要素の板厚及び材料特性(密度、ヤング率、ポアソン比、及び降伏応力)を読み取る第1工程と、
前記切断面によって切断される各要素の切断線からなる、前記骨格部品の断面線を作成し、断面線長を求めると共に、前記第1工程で取得された前記板厚及び前記材料特性を定義する第2工程と、
前記断面線を所定のピッチで離散化し、前記切断面上の2次元座標軸における前記断面線の重心を求める第3工程と、
前記第3工程で取得された重心を原点とする座標軸を作成する第4工程と、
前記座標軸に対して、断面特性(断面2次モーメント、相乗モーメント、ねじり定数、及び断面積)を算出する第5工程と、
隣接する前記切断面の重心間の中間位置に節点を作成し、隣接する節点を結ぶビーム要素を作成する第6工程と、
前記ビーム要素に、前記第5工程で取得された前記断面特性及び前記第1工程で取得された前記材料特性のうちの密度、ヤング率、及びポアソン比を定義する第7工程と、
をコンピュータに実行させて、前記詳細モデルをはりモデルに変換することを特徴とするモデル変換プログラム。
Define a cutting plane that cuts a detailed model skeleton part created by the finite element method in a direction intersecting the longitudinal direction of each element of the skeleton part, and cut the skeleton part by the cutting plane. A first step of reading the plate thickness and material properties (density, Young's modulus, Poisson's ratio, and yield stress) of each element;
Creating a cross-section line of the skeleton component consisting of a cutting line of each element cut by the cutting plane, determining the cross-section line length, and defining the plate thickness and material properties obtained in the first step. A second step,
a third step of discretizing the cross-section line at a predetermined pitch and determining the center of gravity of the cross-section line in a two-dimensional coordinate axis on the cut plane;
a fourth step of creating a coordinate axis with the center of gravity obtained in the third step as the origin;
a fifth step of calculating cross-sectional properties (secondary moment of inertia, multiplicative moment, torsion constant, and cross-sectional area) with respect to the coordinate axes;
a sixth step of creating a node at an intermediate position between the centers of gravity of the adjacent cut planes and creating a beam element connecting the adjacent nodes;
a seventh step of defining density, Young's modulus, and Poisson's ratio of the cross-sectional properties obtained in the fifth step and the material properties obtained in the first step for the beam element;
A model conversion program that causes a computer to convert the detailed model into a beam model.
前記詳細モデルにおいて、パネル部品以外の部品を削除することで、前記パネル部品の要素を抽出する工程と、
前記骨格部品と接合されている前記パネル部品の要素に対して、前記骨格部品から変換された前記ビーム要素と接合部近傍の前記パネル部品の要素と繋ぐ剛体ビームを2本以上作成し、前記ビーム要素と前記パネル部品の要素とを接合する工程と、
を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項18に記載のモデル変換プログラム。
extracting elements of the panel component by deleting components other than the panel component in the detailed model;
For the element of the panel component that is joined to the framework component, two or more rigid beams are created that connect the beam element converted from the framework component and the element of the panel component near the joint, and the beam joining an element to an element of the panel component;
The model conversion program according to claim 18, further causing a computer to execute the model conversion program.
前記詳細モデルにおいて、ビーム要素に変換された骨格部品及び抽出されたパネル部品以外の部品の質量を求め、変換されたビーム要素及び抽出されたパネル部品からなるはりモデルに求めた質量を定義することを特徴とする請求項19に記載のモデル変換プログラム。 In the detailed model, find the masses of parts other than the skeleton parts converted to beam elements and the extracted panel parts, and define the masses found for the beam model consisting of the converted beam elements and extracted panel parts. 20. The model conversion program according to claim 19. 前記ビーム要素に変換された前記骨格部品同士の継手部分に、バネ要素を定義する工程を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項18~20のいずれか1項に記載のモデル変換プログラム。 The model conversion program according to any one of claims 18 to 20, further causing a computer to execute a step of defining a spring element in a joint portion between the skeleton parts converted into the beam element. 前記第2工程で取得された前記断面線、及び前記第4工程で取得された、重心を原点とする前記座標軸を用いて、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第1算出工程を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項18~21のいずれか1項に記載のモデル変換プログラム。 A total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained in the second step and the coordinate axis with the center of gravity as the origin obtained in the fourth step. 22. The model conversion program according to claim 18, further causing a computer to execute the first calculation step. 前記第2工程で取得された前記断面線を用いて、塑性中立となる座標を求める工程と、
取得された前記座標を原点とする塑性中立軸を作成する工程と、
前記塑性中立軸に対して、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出する第2算出工程と、
を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項18~21のいずれか1項に記載のモデル変換プログラム。
using the cross-sectional line obtained in the second step to determine plastic neutral coordinates;
creating a plastic neutral axis with the acquired coordinates as the origin;
a second calculation step of calculating a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment with respect to the plastic neutral axis;
22. The model conversion program according to claim 18, further causing a computer to execute the model conversion program.
前記第1算出工程では、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする請求項22に記載のモデル変換プログラム。 In the first calculation step, when the angle difference between adjacent cutting lines of each shell element cut by the cutting surface is within 5 degrees, the adjacent cutting lines are aligned at the same angle. Assuming that the adjacent section lines are on a line, the adjacent section lines are expressed as one straight line, and the section line is extended from both ends of the straight line by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula. 23. The model conversion program according to claim 22, wherein a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by removing the remaining portions of the straight line. 前記第2算出工程では、前記切断面によって切断された各シェル要素の前記切断線において、隣接する前記切断線間の角度差が5°以内の場合には、前記隣接する前記切断線を同一直線上にあるとみなし、前記隣接する前記切断線を一本の直線で表現し、前記直線の両端部から、カルマンの有効幅式で計算される有効幅の1/2の距離のみ前記断面線を残し、前記直線のそれ以外の部分を削除した前記断面線を用い、全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、及び降伏曲げモーメントを算出することを特徴とする請求項23に記載のモデル変換プログラム。 In the second calculation step, when the angle difference between adjacent cutting lines of each shell element cut by the cutting plane is within 5 degrees, the adjacent cutting lines are aligned at the same angle. Assuming that the adjacent section lines are on a line, the adjacent section lines are expressed as one straight line, and the section line is extended from both ends of the straight line by a distance of 1/2 of the effective width calculated by Kalman's effective width formula. 24. The model conversion program according to claim 23, wherein a total plastic axial force, a total plastic bending moment, and a yield bending moment are calculated using the cross-sectional line obtained by removing the remaining portions of the straight line. 請求項24又は25に記載のモデル変換プログラムの前記第1算出工程又は前記第2算出工程により、算出された全塑性軸力、全塑性曲げモーメント、又は降伏曲げモーメントと、作成された前記はりモデルを用いたロードパス解析において求まる、前記ビーム要素に加わる軸力及びモーメントとを比較して、前記ビーム要素部分の前記骨格部品の断面が前記詳細モデルにおいて断面崩壊するか否かを予測する工程を、コンピュータに実行させることを特徴とする断面崩壊予測プログラム。 The calculated total plastic axial force, total plastic bending moment, or yield bending moment and the beam model created by the first calculation step or the second calculation step of the model conversion program according to claim 24 or 25. a step of comparing the axial force and moment applied to the beam element, which are found in a load path analysis using , a section collapse prediction program that is executed by a computer. 請求項18~25のいずれか1項に記載のモデル変換プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the model conversion program according to any one of claims 18 to 25 is recorded. 請求項26に記載の断面崩壊予測プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium recording the cross-sectional collapse prediction program according to claim 26.
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