JP7417089B2 - Relative displacement calculation method and relative displacement calculation device - Google Patents

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Description

本発明は、相対変位算出方法及び相対変位算出装置に関する。 The present invention relates to a relative displacement calculation method and a relative displacement calculation device.

特許文献1には、自動車の車体等の構造体の部品同士が接合する部分に荷重を加えていない状態と最大荷重を加えている状態との間での部品の変位を評価することにより、接合強化対策を、設計者の試行錯誤に頼らずに容易に行うことができる技術が開示されている。 Patent Document 1 describes how parts of a structural body such as an automobile body are bonded by evaluating the displacement of the parts between a state where no load is applied and a state where a maximum load is applied to the part where the parts are joined. A technique has been disclosed that allows reinforcement measures to be easily taken without relying on trial and error by designers.

また、自動車の車体に用いられるハイテン材(High Tensile Strength Steel Sheets)の薄肉化による衝突安全性と軽量化の両立が進んでいるが、ハイテン材の薄肉化により剛性やNV(騒音・振動)性能が低下する。 In addition, progress is being made in achieving both collision safety and weight reduction by thinning the high tensile strength steel sheets used in automobile bodies; decreases.

また、フランジ等の部品同士が接合された接合部に荷重が加えられた場合に部品同士の相対変位が大きくなってしまう場合、接着剤等で補強することにより剛性が向上することが知られている。さらに、エンジンや足回りから車体に加振力が入力され、車体骨格を伝播してパネル部品が振動し騒音を放射するが、車体骨格を伝播する途中において上記接着剤によって振動を減衰させることでパネル放射音を抑制することができる。 In addition, it is known that when a load is applied to a joint where parts such as flanges are joined, and the relative displacement between the parts becomes large, the rigidity can be improved by reinforcing it with adhesive, etc. There is. Furthermore, excitation force is input to the car body from the engine and undercarriage, propagates through the car body frame, causes panel parts to vibrate, and radiates noise. Panel radiated sound can be suppressed.

特許第6278122号公報Patent No. 6278122

しかしながら、単に補強の適用範囲を拡大してしまうと、本来補強が不要な接合部、すなわち部品同士の相対変位が小さい接合部にも補強することとなり、生産性の低下とコスト増大を引き起こしてしまう。このため、適切な補強の適用範囲を特定するには、相対変位の大きさを特定することが必要である。 However, simply expanding the scope of reinforcement would require reinforcing joints that do not originally require reinforcement, i.e., joints where the relative displacement between parts is small, resulting in decreased productivity and increased costs. . Therefore, it is necessary to specify the magnitude of relative displacement in order to specify the appropriate reinforcement application range.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、構造体を構成する部品の接合部の相対変位の大きさを容易に特定することができる相対変位算出方法及び相対変位算出装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a relative displacement calculation method and a relative displacement calculation device that can easily specify the magnitude of relative displacement of joints of parts constituting a structure. It is something.

第1態様に係る相対変位算出方法は、コンピュータが、構造体を複数の要素で表した構造体モデルに対して構造解析を実行することにより得られた前記複数の要素の節点の変位情報と、前記構造体を構成する複数の部品の接合部の接合位置に関する接合位置情報と、を取得し、前記変位情報及び前記接合位置情報に基づいて、前記構造体を構成する複数の部品の接合面の要素を各々抽出し、前記接合面の要素の節点の相対変位を出力する処理を実行する。 The relative displacement calculation method according to the first aspect includes displacement information of nodes of the plurality of elements obtained by a computer performing structural analysis on a structure model in which a structure is represented by a plurality of elements; and, based on the displacement information and the joint position information, obtain joint position information regarding the joint positions of the joint parts of the plurality of parts constituting the structure, and determine the joint surface of the joint parts of the plurality of parts constituting the structure based on the displacement information and the joint position information. A process is executed to extract each element and output the relative displacement of the node of the element on the joint surface.

第2態様に係る相対変位算出方法は、前記コンピュータは、前記相対変位のうち前記接合面に対して平行方向の相対変位を出力する。 In the relative displacement calculation method according to a second aspect, the computer outputs, among the relative displacements, a relative displacement in a direction parallel to the joint surface.

第3態様に係る相対変位算出方法は、前記コンピュータは、前記相対変位のうち前記接合面に対して垂直方向の相対変位を出力する。 In the relative displacement calculation method according to a third aspect, the computer outputs a relative displacement in a direction perpendicular to the joint surface among the relative displacements.

第4態様に係る相対変位算出方法は、前記コンピュータは、前記相対変位の大きさに応じて異なる表示態様で表示させる。 In the relative displacement calculation method according to a fourth aspect, the computer displays the relative displacement in different display modes depending on the magnitude of the relative displacement.

第5態様に係る相対変位算出方法は、前記コンピュータは、前記相対変位が予め定めた閾値以上の箇所を、補強が必要な箇所であることを表す態様で表示させる。 In the relative displacement calculation method according to a fifth aspect, the computer displays locations where the relative displacement is equal to or greater than a predetermined threshold value in a manner indicating that the locations require reinforcement.

第6態様に係る相対変位算出装置は、構造体を複数の要素で表した構造体モデルに対して構造解析を実行することにより得られた前記複数の要素の節点の変位情報と、前記構造体を構成する複数の部品の接合部の接合位置に関する接合位置情報と、を取得する取得部と、前記変位情報及び前記接合位置情報に基づいて、前記構造体を構成する複数の部品の接合面の要素を各々抽出する抽出部と、前記接合面で接合される2つの部品のうち第1の部品の前記接合面の要素の各節点に対応する対応点を、前記第1の部品と前記接合面で接合される第2の部品の前記接合面の要素上に設定する設定部と、前記対応点に対する前記節点の相対変位を算出する算出部と、前記相対変位のうち前記接合面に対して平行方向の相対変位を出力する出力部と、を備える。 A relative displacement calculation device according to a sixth aspect includes displacement information of nodes of the plurality of elements obtained by performing structural analysis on a structure model in which the structure is represented by a plurality of elements, and displacement information of the nodes of the plurality of elements. an acquisition unit that acquires joint position information regarding joint positions of joint parts of a plurality of parts constituting the structure; an extraction unit that extracts each element; and an extraction unit that extracts each element, and a corresponding point corresponding to each node of an element on the joint surface of the first part of the two parts joined at the joint surface, is extracted from the first part and the joint surface. a setting unit configured to set on an element of the joint surface of the second part to be joined; a calculation unit that calculates a relative displacement of the node with respect to the corresponding point; and a calculation unit that calculates the relative displacement of the node with respect to the corresponding point, and and an output section that outputs a relative displacement in a direction.

本発明によれば、構造体を構成する部品の接合部の相対変位の大きさを容易に特定することができる。 According to the present invention, it is possible to easily specify the magnitude of the relative displacement of the joints of the parts that constitute the structure.

相対変位算出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the hardware configuration of a relative displacement calculation device. 相対変位算出装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of a relative displacement calculation device. フランジを有する構造体の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure which has a flange. 構造体のFEMモデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the FEM model of a structure. 構造体のFEMモデルに曲げ変形を与えた場合の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a case where a FEM model of a structure is subjected to bending deformation. 接合面の要素の抽出方法について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method for extracting elements of a joint surface. 相対変位の算出方法について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating relative displacement. 相対変位の算出方法について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating relative displacement. 相対変位の算出方法について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating relative displacement. 相対変位算出処理のフローチャートである。It is a flowchart of relative displacement calculation processing. 構造体としての車体の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a vehicle body as a structure. 接合面と平行方向の相対変位の表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display of the relative displacement of a joint surface and a parallel direction. 接合面と垂直方向の相対変位の表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display of the relative displacement of a joint surface and a perpendicular direction.

以下、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.

図1には、本実施の形態に係る相対変位算出装置10の構成図である。相対変位算出装置10は、一般的なコンピュータを含む装置であり、例えばパーソナルコンピュータ等で構成される。 FIG. 1 is a configuration diagram of a relative displacement calculation device 10 according to the present embodiment. The relative displacement calculation device 10 is a device including a general computer, and is configured with, for example, a personal computer.

図1に示すように、相対変位算出装置10は、コントローラ12を備える。コントローラ12は、CPU(Central Processing Unit)12A、ROM(Read Only Memory)12B、RAM(Random Access Memory)12C、不揮発性メモリ12D、及び入出力インターフェース(I/O)12Eを備える。そして、CPU12A、ROM12B、RAM12C、不揮発性メモリ12D、及びI/O12Eがバス12Fを介して各々接続されている。 As shown in FIG. 1, the relative displacement calculation device 10 includes a controller 12. The controller 12 includes a CPU (Central Processing Unit) 12A, a ROM (Read Only Memory) 12B, a RAM (Random Access Memory) 12C, a nonvolatile memory 12D, and an input/output interface (I/O) 12E. A CPU 12A, a ROM 12B, a RAM 12C, a nonvolatile memory 12D, and an I/O 12E are connected to each other via a bus 12F.

また、I/O12Eには、操作部14、表示部16、通信部18、及び記憶部20が接続されている。 Further, an operation section 14, a display section 16, a communication section 18, and a storage section 20 are connected to the I/O 12E.

操作部14は、例えばマウス及びキーボードを含んで構成される。 The operation unit 14 includes, for example, a mouse and a keyboard.

表示部16は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される。 The display unit 16 is composed of, for example, a liquid crystal display.

通信部18は、外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。 The communication unit 18 is an interface for performing data communication with an external device.

記憶部20は、ハードディスク等の不揮発性の記憶装置で構成され、後述する相対変位算出プログラム20A、変位情報20B、及び接合位置情報20C等を記憶する。CPU12Aは、記憶部20に記憶された相対変位算出プログラム20Aを読み込んで実行する。 The storage unit 20 is composed of a nonvolatile storage device such as a hard disk, and stores a relative displacement calculation program 20A, displacement information 20B, bonding position information 20C, etc., which will be described later. The CPU 12A reads and executes the relative displacement calculation program 20A stored in the storage unit 20.

次に、相対変位算出装置10が相対変位算出プログラム20Aを実行する場合におけるCPU12Aの機能構成について説明する。 Next, the functional configuration of the CPU 12A when the relative displacement calculation device 10 executes the relative displacement calculation program 20A will be described.

図2に示すように、CPU12Aは、機能的には、取得部30、抽出部32、設定部34、算出部36、及び出力部38を備える。 As shown in FIG. 2, the CPU 12A functionally includes an acquisition section 30, an extraction section 32, a setting section 34, a calculation section 36, and an output section 38.

取得部30は、構造体を複数の要素で表した構造体モデルに対して構造解析を実行することにより得られた複数の要素の節点の変位情報20Bを取得する。また、取得部30は、構造体を構成する複数の部品の接合部の接合位置に関する接合位置情報20Cを取得する。接合位置情報20Cは、複数の部品が接合される接合部の接合位置の座標値と、接合される複数の部品の各々に固有に付与された部品番号(Part ID、以下、PID)と、を関連付けた情報である。なお、接合の形態としては、抵抗スポット溶接、アーク溶接、及びレーザ溶接等が挙げられるが、これらに限られるものではない。 The acquisition unit 30 acquires displacement information 20B of nodes of a plurality of elements obtained by performing structural analysis on a structure model in which a structure is represented by a plurality of elements. Further, the acquisition unit 30 acquires joint position information 20C regarding the joint positions of the joints of the plurality of components that constitute the structure. The joining position information 20C includes the coordinate values of the joining position of a joint where a plurality of parts are joined, and a part number (Part ID, hereinafter referred to as PID) uniquely assigned to each of the plurality of parts to be joined. This is the associated information. Note that the joining method includes, but is not limited to, resistance spot welding, arc welding, laser welding, and the like.

構造体モデルは、一例として有限要素法(Finite Element Method:以下、FEM)に代表される数値解析手法で用いられるFEMモデルを用いる。構造体を表す複数の要素は、例えばシェル要素、ソリッド要素等が挙げられるが、これらに限られるものではない。 As the structure model, for example, an FEM model used in a numerical analysis method represented by the finite element method (hereinafter referred to as FEM) is used. Examples of the plurality of elements representing the structure include, but are not limited to, shell elements, solid elements, and the like.

図3には、構造体の一例として、薄鋼板を成形しフランジを有する二つの部品PID1、PID2を溶接し組み立てた構造体40を示した。部品PID1のフランジFL1と部品PID2のフランジFL2とは、一例としてスポット溶接により所定間隔で接合されている。 FIG. 3 shows, as an example of a structure, a structure 40 that is assembled by welding two parts PID1 and PID2 formed from thin steel plates and each having a flange. The flange FL1 of the component PID1 and the flange FL2 of the component PID2 are joined at a predetermined interval by spot welding, for example.

図4には、構造体40をFEMモデルで表した構造モデル40Aを示した。構造体モデル40Aは、部品PID1、PID2については四角形のシェル要素により表され、スポット溶接によるフランジFL1、FL2の接合部SPWについては直方体のソリッド要素により表されている。 FIG. 4 shows a structural model 40A representing the structure 40 as an FEM model. In the structure model 40A, the parts PID1 and PID2 are represented by rectangular shell elements, and the spot welded joint SPW of flanges FL1 and FL2 is represented by a rectangular solid element.

このような構造体モデル40Aに対してFEMによる構造解析、例えば図5に示すように、構造体モデル40Aを曲げ変形させる荷重を加えた場合の構造解析を実行することにより、複数の要素の各節点の変位情報20Bが得られる。得られた変位情報20Bは、記憶部20に予め記憶される。 By performing a structural analysis using FEM on such a structure model 40A, for example, as shown in FIG. Displacement information 20B of the node is obtained. The obtained displacement information 20B is stored in the storage unit 20 in advance.

取得部30は、このようにして構造解析の結果得られた各節点の変位情報20Bを記憶部20から読み出すことにより取得する。変位情報20Bは、変位後の各節点の三次元座標の情報を含む。 The acquisition unit 30 acquires the displacement information 20B of each node obtained as a result of the structural analysis in this way by reading it from the storage unit 20. The displacement information 20B includes information on the three-dimensional coordinates of each node after displacement.

また、取得部30は、構造体40を構成する部品PID1、PID2の接合部SPWの接合位置に関する接合位置情報20Cを記憶部20から読み出すことにより取得する。接合位置情報20Cは、例えば構造体40の設計情報から取得でき、予め記憶部20に記憶される。 Further, the acquisition unit 30 acquires joining position information 20C regarding the joining position of the joining parts SPW of the parts PID1 and PID2 that constitute the structure 40 by reading from the storage unit 20. The joining position information 20C can be obtained from the design information of the structure 40, for example, and is stored in the storage unit 20 in advance.

抽出部32は、取得部30が取得した変位情報及び接合位置情報20Cに基づいて、構造体を構成する複数の部品の接合面の要素、例えばフランジ面の要素を各々抽出する。なお、複数の部品が接合される接合面であればフランジ面に限られるものではない。 The extraction unit 32 extracts each element of a joint surface of a plurality of parts constituting a structure, for example, an element of a flange surface, based on the displacement information and joint position information 20C acquired by the acquisition unit 30. Note that the joint surface is not limited to a flange surface as long as it is a joint surface where a plurality of parts are joined.

以下、図4に示した構造体40の接合面の抽出方法の一例について説明する。 An example of a method for extracting the bonding surface of the structure 40 shown in FIG. 4 will be described below.

まず、抽出部32は、構造体40の接合位置情報20Cに基づいて、例えば図6に示すように、部品PID1の要素のうち、接合部SPWの接合位置から最も近い節点ND1を含む要素EL1を抽出する。 First, based on the joint position information 20C of the structure 40, the extraction unit 32 selects an element EL1 that includes the node ND1 closest to the joint position of the joint part SPW among the elements of the component PID1, as shown in FIG. 6, for example. Extract.

次に、抽出された要素EL1に隣接する要素、すなわち、要素EL1と2つの節点ND3、ND4を共有する要素EL2を抽出する。そして、要素EL1を要素EL2側に延長した面EL1Aと要素EL2とが成す角度θ1が予め定めた閾値TH以下の場合は、要素EL2を接合面(フランジ面)の要素候補とし、角度θ1が閾値THより大きい場合は、要素EL2は接合面の要素候補ではないと判定する。図6の例では、角度θ1は閾値TH以下であるため、要素EL2は接合面の要素候補と判定される。 Next, an element adjacent to the extracted element EL1, that is, an element EL2 that shares two nodes ND3 and ND4 with the element EL1 is extracted. If the angle θ1 formed by the surface EL1A, which is the extension of the element EL1 toward the element EL2, and the element EL2 is less than a predetermined threshold TH, the element EL2 is selected as a candidate for the joint surface (flange surface), and the angle θ1 is set to the threshold. If it is larger than TH, it is determined that the element EL2 is not an element candidate for the joint surface. In the example of FIG. 6, since the angle θ1 is less than or equal to the threshold TH, the element EL2 is determined to be an element candidate for the joint surface.

また、要素EL2に対しても同様の処理を行う。すなわち、要素EL2に隣接する要素EL3を抽出し、要素EL2を要素EL3側に延長した面EL2Aと要素EL3とが成す角度θ2が予め定めた閾値TH以下の場合は、要素EL3を接合面の要素候補とする。一方、角度θ2が閾値THより大きい場合は、要素EL3は接合面の要素候補ではないと判定する。図6の例では、角度θ2は閾値THより大きいため、要素EL3は接合面の要素候補ではないと判定される。 Further, similar processing is performed for element EL2. That is, if the element EL3 adjacent to the element EL2 is extracted and the angle θ2 formed by the element EL3 and the surface EL2A obtained by extending the element EL2 toward the element EL3 side is less than or equal to the predetermined threshold TH, the element EL3 is replaced with the element of the joining surface. Candidate. On the other hand, if the angle θ2 is larger than the threshold TH, it is determined that the element EL3 is not an element candidate for the joint surface. In the example of FIG. 6, since the angle θ2 is larger than the threshold TH, it is determined that the element EL3 is not an element candidate for the joint surface.

このような処理を繰り返すことにより、接合部SPWについて、接合面を構成する要素候補を全て抽出する。これを全ての接合部について実行することにより、部品PID1の部品PID2に対する接合面の要素候補を全て抽出する。 By repeating such processing, all element candidates constituting the joint surface are extracted for the joint SPW. By performing this for all joints, all element candidates for the joint surface of component PID1 and component PID2 are extracted.

そして、部品PID1の要素候補のうち、要素候補の節点から予め定めた距離D以内に部品PID2の節点が存在しない要素候補については、接合面の要素ではないと判定する。一方、部品PID1の要素候補のうち、要素候補の節点から予め定めた距離D以内に部品PID2の節点が存在する要素候補については、接合面の要素であると判定する。 Then, among the element candidates of component PID1, element candidates for which no node of component PID2 does not exist within a predetermined distance D from the node of the element candidate are determined not to be elements of the joint surface. On the other hand, among the element candidates of component PID1, element candidates for which the node of component PID2 exists within a predetermined distance D from the node of the element candidate are determined to be elements of the joint surface.

そして、部品PID2に対しても同様の処理を実行することにより、接合部SPWについて、部品PID1、PID2の接合面の要素を全て抽出する。 Then, by executing the same process for the component PID2, all elements of the joint surface of the components PID1 and PID2 are extracted for the joint SPW.

また、他の接合部についても同様の処理を実行することにより、部品PID1、PID2の接合面の要素を全て抽出する。 Further, by performing similar processing for other joints, all elements of the joint surfaces of parts PID1 and PID2 are extracted.

設定部34は、接合面で接合される2つの部品のうち部品PID1の接合面の要素の各節点に対応する対応点を、第1の部品と接合面で接合される第2の部品の接合面の要素上に設定する。 The setting unit 34 sets the corresponding points corresponding to each node of the element of the joint surface of component PID1 among the two parts to be joined at the joint surface to the joint between the first component and the second component to be joined at the joint surface. Set on surface elements.

算出部36は、設定部34が設定した対応点に対する節点の相対変位を算出する。 The calculation unit 36 calculates the relative displacement of the node with respect to the corresponding point set by the setting unit 34.

以下、対応点の設定及び相対変位の算出方法の一例について説明する。 An example of a method for setting corresponding points and calculating relative displacement will be described below.

抽出部32によって抽出された接合面の要素に含まれる各節点について、FEMによる数値解析の解析結果から得られる節点の変位情報を用いて、対応する要素との相対変位を計算する。 For each node included in the element of the joint surface extracted by the extraction unit 32, the relative displacement with the corresponding element is calculated using the displacement information of the node obtained from the analysis result of the numerical analysis by FEM.

最初に、図7に示すように、部品番号PID1のフランジFL1を構成する要素の或る節点Nにおける法線ベクトルを定める。節点Nを含む要素(複数存在する)において、節点Nとそれに隣接する二つの節点によって定まる平面が、節点Nを含む要素の数だけ定義することができる。これらの平面の単位長さ法線ベクトルn(i=1、2、3、4)の平均(ここでは、単純な加算平均)ベクトルに平行で単位長さを持つベクトルnN0を節点Nにおける法線ベクトルと定義する。図7の例では、単位法線ベクトルnを用いて、ベクトルnN0は次式で定義される。 First, as shown in FIG. 7, the normal vector at a certain node N0 of the element constituting the flange FL1 of part number PID1 is determined. In the element (there is a plurality of elements) including the node N 0 , planes defined by the node N 0 and two adjacent nodes can be defined as many as the number of elements including the node N 0 . A vector n N0 parallel to the average (here, a simple additive average) of unit length normal vectors n i (i = 1, 2, 3, 4) of these planes and having a unit length is defined as a node N 0 is defined as the normal vector at . In the example of FIG. 7, the vector n N0 is defined by the following equation using the unit normal vector n i .

・・・(1) ...(1)

図7、8に示すように、節点Nを通りベクトルnN0によって定まる方向の直線と部品PID2のフランジを構成する要素面との交点を節点Nの対応点P(pair-point P)とし、対応点Pは上記要素内の3節点N1、N2、N3が作る三角形内に存在するとする。このとき、

を用いて、s、sを次式のように予め定義する。
As shown in FIGS. 7 and 8, the intersection of the straight line passing through the node N0 in the direction determined by the vector nN0 and the element surface constituting the flange of the part PID2 is defined as the corresponding point P (pair-point P) of the node N0 . , the corresponding point P exists within the triangle formed by the three nodes N1, N2, and N3 in the above element. At this time,

s 1 and s 2 are defined in advance as shown in the following equation.

・・・(2) ...(2)

そして、対応点Pに対する節点Nの相対変位を、節点NにおけるPID2のフランジFL2に対する相対変位として定義する。 Then, the relative displacement of the node N0 with respect to the corresponding point P is defined as the relative displacement of PID2 with respect to the flange FL2 at the node N0 .

また、図9に示すように、変形後に各点がダッシュ「’」付の点にそれぞれ移動すると考える。対応点Pにおける並進変位ベクトルu及び回転変位ベクトルφを次式のように定義する。 Further, as shown in FIG. 9, it is assumed that each point moves to a point with a dash "'" after the transformation. A translational displacement vector u P and a rotational displacement vector φ P at the corresponding point P are defined as follows.

・・・(3)
・・・(4)
...(3)
...(4)

ここで、u及びφ(ただし、i=1、2、3)は、それぞれ、節点Nにおける並進変位ベクトル及び回転変位ベクトルであり、FEM解析結果から得ることができる。また、重み係数wiは次式のように定義する。 Here, u i and φ i (where i=1, 2, 3) are the translational displacement vector and rotational displacement vector at the node N i , respectively, and can be obtained from the FEM analysis results. Moreover, the weighting coefficient wi is defined as in the following equation.

・・・(5) ...(5)

ここで、行列Cを次式で定義する。 Here, matrix C P is defined by the following equation.

・・・(6) ...(6)

ここで、Iは3×3単位行列であり、回転軸ベクトルλ及び外積行列

を次式で定義する。
Here, I 3 is a 3 × 3 identity matrix, rotation axis vector λ P and outer product matrix

is defined by the following equation.

・・・(7) ...(7)

上記で得られる行列Cを用いて、相対変位Sを次式で計算する。 Using the matrix C P obtained above, the relative displacement S is calculated using the following formula.

・・・(8) ...(8)

さらに、n’=Cnとして、節点N の部品PID2の接合面に対する垂直方向の相対変位(gap change、ギャップ変化)ベクトルSと、部品PID2の接合面に対する平行方向(relative slip、相対滑り)ベクトルSを次式で表される。 Furthermore, as n'=C P n, the relative displacement (gap change) vector S of the node N 0 in the vertical direction with respect to the joint surface of component PID2, and the parallel direction (relative slip) with respect to the joint surface of component PID2. Slip) vector S is expressed by the following equation.

・・・(9) ...(9)

そして、接合面の要素に含まれる全節点について、上記の処理を実行することにより、相対変位分布が得られる。 Then, by performing the above processing for all nodes included in the elements of the joint surface, a relative displacement distribution is obtained.

出力部38は、算出部36により算出された相対変位のうち接合面に対して平行方向の相対変位を出力する。例えば、相対変位を表示部16に表示させたり、記憶部20に記憶させたりする。このとき、相対変位の大きさに応じて異なる表示態様で表示部16に表示させてもよい。また、相対変位が予め定めた閾値以上の箇所を、補強が必要な箇所であることを表す態様で表示させてもよい。また、算出部36により算出された相対変位のうち接合面に対して垂直方向の相対変位を出力するようにしてもよい。 The output unit 38 outputs the relative displacement in the direction parallel to the joint surface among the relative displacements calculated by the calculation unit 36. For example, the relative displacement may be displayed on the display unit 16 or stored in the storage unit 20. At this time, the display unit 16 may display different display modes depending on the magnitude of the relative displacement. Alternatively, locations where the relative displacement is greater than or equal to a predetermined threshold may be displayed in a manner that indicates that the locations require reinforcement. Further, among the relative displacements calculated by the calculation unit 36, the relative displacement in the direction perpendicular to the joint surface may be output.

以下、CPU12Aで実行される相対変位算出処理について図10に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図10に示す相対変位算出処理は、例えば、ユーザーの操作により相対変位算出プログラムの実行が指示された場合に、記憶部20から相対変位算出プログラムが読み込まれることにより実行される。また、以下では、図11に示すような自動車の車体50を構成する部品の接合面の相対変位を算出する場合について説明する。車体50は、一例として市場に多く出回っているミドルクラスハッチバックタイプ(5ドア)である。 The relative displacement calculation process executed by the CPU 12A will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. Note that the relative displacement calculation process shown in FIG. 10 is executed by reading the relative displacement calculation program from the storage unit 20, for example, when execution of the relative displacement calculation program is instructed by a user's operation. Further, below, a case will be described in which the relative displacement of the joint surfaces of parts constituting the vehicle body 50 of an automobile as shown in FIG. 11 is calculated. The vehicle body 50 is, for example, a middle-class hatchback type (5 door) that is widely available on the market.

なお、相対変位算出プログラムを実行する前に、車体50のFEMモデルに対して例えば曲げ変形を加えた場合の構造解析を実施する。これにより、車体50のFEMモデルを構成する複数の要素の各節点の変位情報20Bが得られる。そして、得られた変位情報20Bを記憶部20に記憶させておく。また、車体50を構成する複数の部品の接合部の接合位置に関する接合位置情報20Cを例えば車体50の設計情報から取得し、記憶部20に記憶させておく。 Note that before executing the relative displacement calculation program, a structural analysis is performed when, for example, bending deformation is applied to the FEM model of the vehicle body 50. As a result, displacement information 20B of each node of a plurality of elements constituting the FEM model of the vehicle body 50 is obtained. Then, the obtained displacement information 20B is stored in the storage unit 20. Further, joining position information 20C regarding joining positions of joint parts of a plurality of parts constituting the vehicle body 50 is acquired from, for example, design information of the vehicle body 50 and stored in the storage unit 20.

ステップS100では、CPU12Aが、取得部30として、車体50のFEMモデルを構成する複数の要素の各節点の変位情報20Bと、車体50を構成する複数の部品の接合部の接合位置に関する接合位置情報20Cと、を記憶部20から読み出すことにより取得する。 In step S100, the CPU 12A, as the acquisition unit 30, obtains displacement information 20B of each node of a plurality of elements constituting the FEM model of the vehicle body 50, and joint position information regarding the joint positions of the joints of the plurality of parts constituting the vehicle body 50. 20C is obtained by reading out from the storage unit 20.

ステップS102では、CPU12Aが、抽出部32として、ステップS100で取得した変位情報及び接合位置情報に基づいて、車体50を構成する複数の部品の接合面の要素を各々抽出する。 In step S102, the CPU 12A, as the extracting unit 32, extracts each element of the joint surface of the plurality of parts constituting the vehicle body 50 based on the displacement information and joint position information acquired in step S100.

ステップS104では、CPU12Aが、設定部34として、接合面で接合される2つの部品のうち第1の部品の接合面の要素の各節点に対応する対応点を、第1の部品と接合面で接合される第2の部品の接合面の要素上に設定する。これを車体50の全ての部品の接合面について実行する。 In step S104, the CPU 12A, as the setting unit 34, sets the corresponding points corresponding to each node of the element of the joint surface of the first component among the two components to be joined at the joint surface between the first component and the joint surface. Set on the element of the joint surface of the second part to be joined. This is performed on the joint surfaces of all parts of the vehicle body 50.

ステップS106では、CPU12Aが、算出部36として、対応点に対する節点の相対変位を算出する。これを車体50の全ての部品の接合面について実行する。 In step S106, the CPU 12A, as the calculation unit 36, calculates the relative displacement of the node with respect to the corresponding point. This is performed on the joint surfaces of all parts of the vehicle body 50.

ステップS108では、CPU12Aが、出力部38として、ステップS106で算出された相対変位のうち接合面に対して平行方向の相対変位Sを出力する。例えば図12に示すように、車体50の相対変位Sを表示部16に表示させたり、記憶部20に記憶させたりする。図13の例では、相対変位の大きさに応じて色分けすることにより表示態様を異ならせている。 In step S108, the CPU 12A outputs, as the output unit 38, the relative displacement S in the direction parallel to the joint surface among the relative displacements calculated in step S106. For example, as shown in FIG. 12, the relative displacement S of the vehicle body 50 is displayed on the display unit 16 or stored in the storage unit 20. In the example of FIG. 13, the display mode is changed by color-coding according to the magnitude of relative displacement.

また、例えば図13に示すように、ステップS106で算出された相対変位のうち接合面に対して垂直方向の相対変位Sを表示部16に表示させたり、記憶部20に記憶させたりしてもよい。 For example, as shown in FIG. 13, among the relative displacements calculated in step S106, the relative displacement S in the direction perpendicular to the joint surface may be displayed on the display unit 16 or stored in the storage unit 20. Good too.

さらに、相対変位が予め定めた閾値以上の箇所を、補強が必要な箇所であることを表す態様で表示させてもよい。例えば、相対変位が予め定めた閾値以上の箇所のみ着色して表示することにより、補強が必要な箇所と補強が不要な箇所とが明確に区別できるようにしてもよい。 Furthermore, locations where the relative displacement is greater than or equal to a predetermined threshold may be displayed in a manner that indicates that the locations require reinforcement. For example, by coloring and displaying only the locations where the relative displacement is greater than or equal to a predetermined threshold value, it may be possible to clearly distinguish between locations that require reinforcement and locations that do not require reinforcement.

このように、本実施形態では、構造体を複数の要素で表した構造体モデルに対して構造解析を実行することにより得られた複数の要素の各節点の変位情報と、構造体を構成する複数の部品の接合部の接合位置に関する接合位置情報と、に基づいて、構造体を構成する複数の部品の接合面の要素を各々抽出する。そして、接合面で接合される2つの部品のうち第1の部品の接合面の要素の各節点に対応する対応点を、第1の部品と接合面で接合される第2の部品の接合面の要素上に設定し、対応点に対する節点の相対変位を算出して出力する。これにより、構造体を構成する部品の接合部の相対変位の大きさを容易に特定することができる。 In this way, in this embodiment, the displacement information of each node of a plurality of elements obtained by performing structural analysis on a structure model in which a structure is represented by a plurality of elements, and the displacement information of each node of a structure The elements of the joint surfaces of the plurality of parts constituting the structure are each extracted based on the joint position information regarding the joint positions of the joint parts of the plurality of parts. Then, the corresponding points corresponding to each node of the element of the joint surface of the first part of the two parts to be joined by the joint surface are set to the joint surface of the first part and the second part to be joined by the joint surface. is set on the element, and the relative displacement of the node with respect to the corresponding point is calculated and output. This makes it possible to easily specify the magnitude of the relative displacement of the joints of the parts that make up the structure.

なお、本実施形態では、相対変位算出プログラムが記憶部20に予め記憶(インストール)されている態様を説明したが、これに限定されない。相対変位算出プログラムは、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、相対変位算出プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。 Note that, in this embodiment, a mode has been described in which the relative displacement calculation program is stored (installed) in advance in the storage unit 20, but the present invention is not limited to this. The relative displacement calculation program can be used with CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), USB (Universal Serial Bus) memory, etc. Provided in the form recorded on a recording medium Good too. Further, the relative displacement calculation program may be downloaded from an external device via a network.

10 相対変位算出装置
12 コントローラ
14 操作部
16 表示部
18 通信部
20 記憶部
20A 相対変位算出プログラム
20B 変位情報
20C 接合位置情報
30 取得部
32 抽出部
34 設定部
36 算出部
38 出力部
40 構造体
10 Relative displacement calculation device 12 Controller 14 Operation unit 16 Display unit 18 Communication unit 20 Storage unit 20A Relative displacement calculation program 20B Displacement information 20C Joining position information 30 Acquisition unit 32 Extraction unit 34 Setting unit 36 Calculation unit 38 Output unit 40 Structure

Claims (6)

コンピュータが、
構造体を複数の要素で表した構造体モデルに対して構造解析を実行することにより得られた前記複数の要素の節点の変位情報と、前記構造体を構成する複数の部品の接合部の接合位置に関する接合位置情報と、を取得し、
前記変位情報及び前記接合位置情報に基づいて、前記構造体を構成する複数の部品の接合面の要素を各々抽出し、
前記接合面の要素の節点の相対変位を出力する
処理を実行する相対変位算出方法。
The computer is
Displacement information of the nodes of the plurality of elements obtained by performing structural analysis on a structure model in which the structure is represented by a plurality of elements, and the joints of the joints of the plurality of parts constituting the structure. Obtain joint position information regarding the position, and
extracting each element of a joint surface of a plurality of parts constituting the structure based on the displacement information and the joint position information,
A relative displacement calculation method that executes a process of outputting a relative displacement of a node of an element of the joint surface.
前記コンピュータは、
前記相対変位のうち前記接合面に対して平行方向の相対変位を出力する
請求項1記載の相対変位算出方法。
The computer includes:
The relative displacement calculation method according to claim 1, wherein, among the relative displacements, a relative displacement in a direction parallel to the joint surface is output.
前記コンピュータは、
前記相対変位のうち前記接合面に対して垂直方向の相対変位を出力する
請求項1又は請求項2記載の相対変位算出方法。
The computer includes:
The relative displacement calculation method according to claim 1 or 2, wherein a relative displacement in a direction perpendicular to the joint surface is outputted among the relative displacements.
前記コンピュータは、
前記相対変位の大きさに応じて異なる表示態様で表示させる
請求項1~3の何れか1項に記載の相対変位算出方法。
The computer includes:
The relative displacement calculation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the relative displacement is displayed in different display modes depending on the magnitude of the relative displacement.
前記コンピュータは、前記相対変位が予め定めた閾値以上の箇所を、補強が必要な箇所であることを表す態様で表示させる
請求項1~4の何れか1項に記載の相対変位算出方法。
The relative displacement calculation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the computer displays locations where the relative displacement is equal to or greater than a predetermined threshold value in a manner indicating that the locations require reinforcement.
構造体を複数の要素で表した構造体モデルに対して構造解析を実行することにより得られた前記複数の要素の節点の変位情報と、前記構造体を構成する複数の部品の接合部の接合位置に関する接合位置情報と、を取得する取得部と、
前記変位情報及び前記接合位置情報に基づいて、前記構造体を構成する複数の部品の接合面の要素を各々抽出する抽出部と、
前記接合面で接合される2つの部品のうち第1の部品の前記接合面の要素の各節点に対応する対応点を、前記第1の部品と前記接合面で接合される第2の部品の前記接合面の要素上に設定する設定部と、
前記対応点に対する前記節点の相対変位を算出する算出部と、
前記相対変位のうち前記接合面に対して平行方向の相対変位を出力する出力部と、
を備えた相対変位算出装置。
Displacement information of the nodes of the plurality of elements obtained by performing structural analysis on a structure model in which the structure is represented by a plurality of elements, and the joints of the joints of the plurality of parts constituting the structure. an acquisition unit that acquires joint position information regarding the position;
an extraction unit that extracts elements of joint surfaces of a plurality of parts constituting the structure based on the displacement information and the joint position information;
The corresponding points corresponding to each node of the element of the joint surface of the first part of the two parts to be joined by the joint surface are set on the first part and the second part to be joined by the joint surface. a setting section set on the element of the joint surface;
a calculation unit that calculates a relative displacement of the node with respect to the corresponding point;
an output unit that outputs a relative displacement in a direction parallel to the joint surface among the relative displacements;
Relative displacement calculation device equipped with
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