KR102473091B1 - 차체 부품의 감도 해석 방법 및 장치, 차체 부품의 재료 특성 결정 방법 - Google Patents

차체 부품의 감도 해석 방법 및 장치, 차체 부품의 재료 특성 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법은, 컴퓨터가, 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 차체의 차체 성능에 대한 상기 차체 부품의 감도를 해석하는 것으로서, 복수의 요소로 모델화한 상기 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델(31)을 취득하는 차체 모델 취득 스텝 S1과, 차체 성능에 관한 목적 조건 및 체적에 관한 제약 조건과 차체 모델(31)에 부여하는 하중 조건을 설정하여, 상기 하중 조건과 상기 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 상기 각 요소의 재료 밀도를 산출하고, 산출한 상기 각 요소의 재료 밀도를 상기 차체 성능에 대한 각 요소의 감도로 하는 감도 해석 스텝 S3과, 상기 각 요소의 감도에 기초하여 상기 차체 부품마다의 감도를 산출하는 차체 부품 감도 산출 스텝 S5를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

차체 부품의 감도 해석 방법 및 장치, 차체 부품의 재료 특성 결정 방법{METHOD AND APPARATUS FOR ANALYZING SENSITIVITY OF AUTOMOTIVE BODY PARTS AND METHOD FOR DETERMINING MATERIAL PROPERTY OF AUTOMOTIVE BODY PARTS}
본 발명은, 차체 성능(automotive body performance)에 대한 차체 부품(automotive body parts)의 감도(sensitivity)를 해석하는 차체 부품의 감도 해석(sensitivity analysis) 방법 및 장치, 차체 부품의 재료 특성(material property) 결정 방법에 관한 것이다.
최근, 특히 자동차 산업에 있어서는 환경 문제에 기인한 차체의 경량화(weight reduction of automotive body)가 진행되고 있고, 차체의 설계에 CAE(컴퓨터 지원 공학(computer aided engineering)) 해석은 빠뜨릴 수 없는 기술이 되어 있다. 이 CAE 해석에서는 강성 해석(stiffness analysis), 충돌 해석(crashworthiness analysis), 진동 해석(vibration analysis) 등이 실시되고, 차체 성능의 평가에 크게 기여하고 있다. 또한 CAE 해석에서는 단순한 차체 성능의 평가뿐만 아니라, 해석 결과를 이용하여 수리 최적화(mathematical optimization), 판두께 최적화(thickness optimization), 형상 최적화(shape optimization), 토폴로지 최적화(topology optimization) 등의 최적화 기술을 이용하여 각종 차체 성능의 향상이나 차체 경량화를 도모할 수 있는 것이 알려져 있다. 이러한 최적화 기술로서, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 복잡한 구조체의 컴포넌트의 토폴로지 최적화를 위한 방법이 개시되어 있다.
일본공개특허공보 2010-250818호
차체 성능의 향상이나 경량화를 목적으로 하는 최적화 기술로서, 예를 들면 토폴로지 최적화를 행하는 경우에 있어서는, 최적화 해석의 대상으로 하는 차체의 부위에 설계 공간(design space)을 설정하는 것을 필요로 한다. 그리고, 설계 공간을 설정하는 부위를 결정할 때에는, 차체 성능에 대한 기여가 큰 중요한 부위를 산출하고, 당해 산출한 중요한 부위에 기초하여 설계 공간을 설정하는 방법이 유효하다. 예를 들면, 차체에 발생하고 있는 응력(stress)이 높은 부위나 크게 변형하고 있는 부위를 대상으로 하는 방법이나, 각(各) 차체 부품의 판두께만을 변경하여 당해 차체 부품의 차체 성능에 대한 기여를 구하는 방법 등이 있었다.
그러나, 차체에 발생하고 있는 응력이 높은 부위나 크게 변형하고 있는 부위를 대상으로 하는 방법에서는, 응력이 높은 부위나 변형하고 있는 부위를 알고 있을 뿐이고, 대책을 행하여 성능이 향상하는 부위라고는 한정할 수 없다. 변형하고 있는 부위와 대책을 행하여 성능이 향상하는 부위가 일치하지 않는 일 예로서, 외팔보(cantilever)의 선단에 하중(load)을 부여했을 때, 변형(deformation)은 들보(beam)의 선단에서 크지만, 변형을 억제하기 위해 대책해야 할 개소는, 들보의 근본에 있어서의 구속(constraint)되어 있는 부위이다. 이와 같이, 변형이 큰 부위와 성능 향상을 위해 대책을 행하는 부위는 반드시 일치하지 않는다. 또한, 각 차체 부품의 판두께를 변경하여 당해 차체 부품의 차체 성능에 대한 기여를 구하는 방법에서는, 판두께의 변경에 의해 차체 성능이 바뀌는 차체 부품은 판명되기는 하지만, 판두께를 변경한 일 차체 부품의 기여를 알 수 있을 뿐이고, 동시에 복수의 차체 부품의 판두께를 변경한 경우에 있어서의 각 차체 부품의 기여를 구할 수 없다는 문제가 있었다.
이러한 과제에 대하여, 설계 공간을 설정하지 않고 차체 전체의 셸 요소(shell element)를 대상으로 하여 토폴로지 최적화를 이용하여, 당해 토폴로지 최적화에 의해 산출되는 셸 요소의 재료 밀도(element densities)를 감도로서 나타내는 수법이 있다. 이 수법에서는, 차체 성능에 따른 목적 조건(objective condition)을 충족하는 바와 같이 최적화를 이용하기 때문에, 차체에 이용되고 있는 재료(예를 들면, 강판(steel sheet))의 판두께나 재료 특성의 변경에 의해 차체 성능의 향상에 기여하는 셸 요소가 명확해진다. 또한 차체 전체를 최적화의 대상으로 하고 있기 때문에, 판두께만을 변경하는 경우와는 상이하게 하나의 차체 부품의 기여가 아니라 차체 전체에서의 기여를 내는 것이 가능하다. 그러나, 셸 요소 1개 1개의 감도를 구하는 것이기 때문에, 차체에 있어서, 감도가 높은 각 셸 요소에 대응한 미소 영역을 나타내는 부위를 구할 수 있어, 그 배치를 알 수 있다. 다른 한편, 차체는, 수백개로 이루어지는 차체 부품을 조립하여 이루어지는 것으로서, 당해 차체 부품은 수천 내지 수십만의 셸 요소에 대응하기 때문에, 개개의 차체 부품 내에도 감도의 분포를 갖는다. 그 때문에, 셸 요소의 감도 해석 결과로부터, 어느 차체 부품을 타깃으로 해야 하는지, 후술하는 도 4나 도 13에 나타내는 바와 같이, 차체 부품마다 구별하여 감도의 대소를 판단하는 것은 곤란하고, 타깃이 되는 차체 부품을 명확하게 할 수 없는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술은, 수학 연산상의 수법 및 해석의 물리적 시스템에 관한 것으로서, 상기와 같은 과제에 대해서는 하등 해결 수단을 부여하는 것은 아니다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 차체 성능에 대한 차체 부품의 감도를 해석하여, 차체 성능을 위해 대책을 실시해야 할 차체 부품을 명확하게 할 수 있는 차체 부품의 감도 해석 방법 및 장치, 차체 부품의 재료 특성 결정 방법을 제공하는 것이다.
전술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법은, 컴퓨터가, 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 차체의 차체 성능에 대한 상기 차체 부품의 감도를 해석하는 것으로서, 복수의 요소로 모델화한 상기 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델을 취득하는 차체 모델 취득 스텝(automotive body model acquisition step)과, 상기 차체 모델의 차체 성능에 관한 목적 조건 및 당해 차체 모델의 체적에 관한 제약 조건(constraint condition)과, 당해 차체 모델에 부여하는 하중 조건(loading condition)을 설정하여, 상기 하중 조건과 상기 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소(element)의 감도를 구하는 감도 해석 스텝(sensitivity analysis step)과, 상기 각 요소의 감도에 기초하여 상기 차체 부품마다의 감도를 산출하는 차체 부품 감도 산출 스텝(automotive body parts sensitivity calculating step)을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법은, 상기의 발명에 있어서, 상기 감도 해석 스텝은, 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 재료 밀도를 산출하고, 산출한 상기 각 요소의 재료 밀도를 당해 각 요소의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법은, 상기의 발명에 있어서, 상기 감도 해석 스텝은, 산출한 상기 차체 부품마다의 상기 감도의 값을 0∼1의 범위로서 규격화하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법은, 상기의 발명에 있어서, 상기 차체 모델 취득 스텝에 있어서의 상기 요소는 셸 요소로 하고, 상기 차체 부품 감도 산출 스텝은, 상기 각 요소의 감도를 당해 각 요소의 면적으로 나눈 요소 면적당의 감도를 구하여, 당해 요소 면적당의 감도를 상기 차체 부품마다 적산한 값, 또는, 상기 적산한 값을 상기 차체 부품에 포함되는 요소수로 나누어 얻어진 값을 상기 차체 부품마다의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법은, 상기의 발명에 있어서, 상기 차체 모델 취득 스텝에 있어서의 상기 요소는 사각형 요소로 하고, 상기 차체 부품 감도 산출 스텝에 있어서의 상기 요소의 면적은, 각 사각형 요소의 4개의 절점(node) 중 3개의 절점을 정점으로 하는 2개의 삼각형으로 분할하여, 이 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 산출한 상기 각 삼각형의 면적의 합으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법은, 상기의 발명에 있어서, 상기 차체 모델 취득 스텝에 있어서의 상기 요소는 사각형 요소로 하고, 상기 차체 부품 감도 산출 스텝에 있어서의 상기 요소의 면적은, 각 사각형 요소를 그의 중심과 2개의 인접하는 절점을 정점으로 하는 4개의 삼각형으로 분할하여, 이 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 산출한 상기 각 삼각형의 면적의 합으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법은, 상기의 발명에 있어서, 상기 차체 부품 감도 산출 스텝은, 각 차체 부품을 구성하는 요소의 감도 중, 그의 최댓값을 당해 차체 부품의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 재료 특성 결정 방법은, 상기의 발명의 차체 부품의 감도 해석 방법을 이용한 것으로서, 상기 차체 부품마다 구한 감도에 기초하여 당해 차체 부품마다의 재료 특성을 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 장치는, 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 차체의 차체 성능에 대한 상기 차체 부품의 감도를 해석하는 것으로서, 복수의 요소로 모델화한 상기 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델을 취득하는 차체 모델 취득부(unit)와, 상기 차체 모델의 차체 성능에 관한 목적 조건 및 당해 차체 모델의 체적에 관한 제약 조건과, 당해 차체 모델에 부여하는 하중 조건을 설정하여, 상기 하중 조건과 상기 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 감도를 구하는 감도 해석부와, 상기 각 요소의 감도에 기초하여 상기 차체 부품마다의 감도를 산출하는 차체 부품 감도 산출부를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 장치는, 상기의 발명에 있어서, 상기 감도 해석부는, 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 재료 밀도를 산출하고, 산출한 상기 각 요소의 재료 밀도를 당해 각 요소의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 장치는, 상기의 발명에 있어서, 상기 감도 해석부는, 산출한 상기 차체 부품마다의 상기 감도의 값을 0∼1의 범위로서 규격화하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 장치는, 상기의 발명에 있어서, 상기 차체 모델 취득부에 있어서의 상기 요소는 셸 요소로 하고, 상기 차체 부품 감도 산출부는, 상기 각 요소의 감도를 당해 각 요소의 면적으로 나눈 요소 면적당의 감도를 구하여, 당해 요소 면적당의 감도를 상기 차체 부품마다 적산한 값, 또는, 상기 적산한 값을 상기 차체 부품에 포함되는 요소수로 나누어 얻어진 값을 상기 차체 부품마다의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 장치는, 상기의 발명에 있어서, 상기 차체 모델 취득부에 있어서의 상기 요소는 사각형 요소로 하고, 상기 차체 부품 감도 산출부에 있어서의 상기 요소의 면적은, 각 사각형 요소의 4개의 절점 중 3개의 절점을 정점으로 하는 2개의 삼각형으로 분할하여, 이 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 산출한 상기 각 삼각형의 면적의 합으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 장치는, 상기의 발명에 있어서, 상기 차체 모델 취득부에 있어서의 상기 요소는 사각형 요소로 하고, 상기 차체 부품 감도 산출부에 있어서의 상기 요소의 면적은, 각 사각형 요소를 그의 중심과 2개의 인접하는 절점을 정점으로 하는 4개의 삼각형으로 분할하여, 이 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 산출한 상기 각 삼각형의 면적의 합으로 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 장치는, 상기의 발명에 있어서, 상기 차체 부품 감도 산출부는, 각 차체 부품을 구성하는 요소의 감도 중, 그의 최댓값을 당해 차체 부품의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 있어서는, 컴퓨터가, 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 차체의 차체 성능에 대한 상기 차체 부품의 감도를 해석하는 것으로서, 복수의 요소로 모델화한 상기 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델을 취득하는 차체 모델 취득 스텝과, 당해 차체 모델의 차체 성능에 관한 목적 조건 및 당해 차체 모델의 체적에 관한 제약 조건과, 당해 차체 모델에 부여하는 하중 조건을 설정하여, 당해 하중 조건과 상기 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 감도를 구하는 감도 해석 스텝과, 당해 각 요소의 감도에 기초하여 상기 차체 부품마다의 감도를 산출하는 차체 부품 감도 산출 스텝을 구비함으로써, 차체 성능에 대한 감도를 차체 부품마다 산출할 수 있어, 차체 성능의 향상을 위해 대책을 취해야 할 차체 부품을 적확하게 선정하여, 차체 성능의 향상과 경량화에 이바지하는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 차체 부품의 감도 해석 장치의 블럭도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 해석 대상으로 하는 차체 모델을 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 감도 해석부에 의한 감도 해석에 있어서 차체 모델에 부여하는 하중 조건의 일 예(하중·구속 조건)를 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 감도 해석부에 의해 산출한 각 요소의 재료 밀도의 컨투어도(distribution map)이다((a) 사시도, (b) 하면도).
도 5는, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 차체 부품의 모델화에 사각형 요소를 이용한 경우에 요소의 면적의 산출에 있어서의 문제를 설명하는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 차체 부품의 모델화에 이용한 사각형 요소의 면적을 산출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 차체 부품마다 산출한 감도의 컨투어도이다((a) 사시도, (b) 하면도).
도 8은, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 차체 부품마다 산출한 감도의 값을 규격화한 컨투어도이다((a) 사시도, (b) 하면도).
도 9는, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법의 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 실시예에 있어서, 차체 모델에 정적 비틀림(static torsion)의 하중 조건을 부여했을 때의 응력 분포의 결과이다((a) 사시도, (b) 하면도).
도 11은, 본 발명의 실시예에 있어서, 관성 릴리프법(inertia relief method)을 이용하여 차체 모델에 부여하는 비틀림의 하중 조건을 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 발명의 실시예에 있어서, 차체 모델에 정적 비틀림의 하중 조건을 부여하여 산출한 차체 부품마다의 감도의 컨투어도이다((a) 사시도, (b) 하면도).
도 13은, 본 발명의 실시예에 있어서, 차체 모델에 관성 릴리프법을 이용하여 비틀림의 하중 조건을 부여하여 산출한 각 요소의 재료 밀도의 컨투어도이다((a) 사시도, (b) 하면도).
도 14는, 본 발명의 실시예에 있어서, 차체 모델에 관성 릴리프법을 이용하여 비틀림의 하중 조건을 부여했을 때의 응력 분포의 결과이다((a) 사시도, (b) 하면도).
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명의 실시 형태 1 및 2에 대해서 설명함에 앞서, 본 발명에서 대상으로 하는 차체에 대해서 설명한다.
<차체>
본 발명에서 대상으로 하는 차체는, 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 것으로서, 차체 부품으로서는, 대시 패널(dash panel)이나 메인 플로어(main floor) 부품 등의 차체 골격 부품(automotive body frame parts), 서스펜션(suspension) 부품 등의 밑주위 부품, 스티어링 핸들(steering wheel)을 직접적 또는 간접적으로 지지하는 스티어링 지지 부품 등을 들 수 있다.
[실시 형태 1]
<차체 부품의 감도 해석 장치>
본 발명의 실시 형태 1에 따른 차체 부품의 감도 해석 장치(이하, 간단히 「감도 해석 장치」라고 함)의 구성에 대해서, 이하에 설명한다.
본 실시 형태에 따른 감도 해석 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, PC(퍼스널 컴퓨터) 등에 의해 구성되고, 표시 장치(display device)(3), 입력 장치(input device)(5), 기억 장치(memory storage)(7), 작업용 데이터 메모리(working data memory)(9) 및 연산 처리부(arithmetic processing unit)(11)를 갖고 있다. 그리고, 표시 장치(3), 입력 장치(5), 기억 장치(7) 및 작업용 데이터 메모리(9)는, 연산 처리부(11)에 접속되고, 연산 처리부(11)로부터의 지령에 의해 각각의 기능이 실행된다.
이하, 도 2에 나타내는 차체 모델(31)을 해석 대상으로 하고, 차체 모델(31)을 구성하는 각 차체 부품의 감도를 산출하는 경우에 대해서, 본 실시 형태에 따른 감도 해석 장치(1)의 각 구성에 대해서 설명한다.
≪표시 장치≫
표시 장치(3)는, 해석 결과의 표시 등에 이용되고, 액정 모니터 등으로 구성된다.
≪입력 장치≫
입력 장치(5)는, 차체 모델 파일(21)의 표시 지시나 조작자의 조건 입력 등에 이용되고, 키보드나 마우스 등으로 구성된다.
≪기억 장치≫
기억 장치(7)는, 후술하는 바와 같은, 차체 모델에 관한 각종 정보를 기록한 차체 모델 파일(21)과 같은 각종 파일의 격납 등에 이용되고, 하드 디스크 등으로 구성된다.
≪작업용 데이터 메모리≫
작업용 데이터 메모리(9)는, 연산 처리부(11)에서 사용하는 데이터의 일시 보존이나 연산에 이용되고, RAM(Random Access Memory) 등으로 구성된다.
≪연산 처리부≫
연산 처리부(11)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 차체 모델 취득부(13)와, 감도 해석부(15)와, 차체 부품 감도 산출부(17)를 갖고, PC 등의 CPU(중앙 연산 처리 장치(central processing unit))에 의해 구성된다. 이들 각 부는, CPU가 소정의 프로그램을 실행함으로써 기능한다. 연산 처리부(11)에 있어서의 상기의 각 부의 기능을 이하에 설명한다.
(차체 모델 취득부)
차체 모델 취득부(13)는, 도 2에 나타내는 바와 같은, 복수의 요소로 모델화한 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델(31)을 취득하는 것이다.
본 실시 형태에 있어서, 차체 모델(31)을 구성하는 차체 부품은 셸 요소에 의해 모델화되어 있는 것으로 하고, 각 차체 부품을 구성하는 셸 요소 및 재료 특성(영률(Young's modulus), 비중(specific gravity), 푸아송비(Poisson's ratio) 등)에 관한 정보는, 기억 장치(7)에 격납되어 있는 차체 모델 파일(21)(도 1 참조)에 기록되어 있다. 그 때문에, 차체 모델 취득부(13)는, 차체 모델 파일(21)을 읽어들임으로써, 차체 모델(31)을 취득할 수 있다.
(감도 해석부)
감도 해석부(15)는, 차체 모델(31)의 차체 성능에 관한 목적 조건 및 차체 모델(31)의 체적에 관한 제약 조건과, 차체 모델(31)에 부여하는 하중 조건을 설정하여, 당해 하중 조건과 상기 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 상기 각 요소의 감도를 구하는 것으로서, 각 요소의 감도로서 각 요소의 재료 밀도(element densities)를 산출한다.
본 실시 형태에 있어서, 감도 해석부(15)에 의해 설정하는 목적 조건으로서는, 예를 들면, 차체 모델(31)에 있어서의 왜곡 에너지(strain energy) 총합의 최소화, 변위(displacement)의 최소화, 응력(stress)의 최소화, 강성(stiffness)의 최대화 등이 있다. 또한, 감도 해석부(15)에 의해 설정하는 제약 조건으로서는, 차체 부품의 체적을 규정하는 체적 제약률(volume constraint fraction) 등이 있다.
추가로, 감도 해석부(15)는, 차체 모델(31)에 부여하는 하중 조건으로서, 예를 들면, 도 3에 예시하는 하중·구속 조건을 설정한다. 도 3에 나타내는 하중·구속 조건은, 차체 모델(31)의 프런트 서스펜션 부착 위치(도 3 중 A)의 한쪽에 연직 방향 상향의 하중을, 다른 한쪽에 연직 방향 하향의 하중을 부여하고, 차체 모델(31)의 리어의 서브 프레임(sub-frame) 부착 위치(도 3 중 B)를 구속한 것이다.
감도 해석부(15)에 의해 산출하는 요소의 재료 밀도(material densities)란, 토폴로지 최적화에 있어서 밀도법(density method)을 적용한 경우, 수식 (1)에 나타내는 밀도 ρ에 상당하는 것이다.
Figure 112021021608341-pct00001
수식 (1) 중의 규격화한 밀도 ρ는, 각 요소에 있어서의 재료의 충전 상태를 나타내는 가상적인 밀도이고, 0에서 1까지의 값을 취한다. 즉, 요소의 재료 밀도가 1이면, 요소에는 재료가 완전하게 충전되어 있는 상태, 0이면 요소에 재료가 되어 있지 않고 완전하게 공동(空洞)의 상태를 나타내고, 요소의 재료 밀도가 0에서 1의 중간값이면, 그 요소는 재료에도 공동에도 도달하지 않은 중간적인 상태를 나타낸다.
그리고, 토폴로지 최적화 해석에 의해 산출되는 재료 밀도에 있어서는, 차체 성능에 대한 기여가 큰 요소에서는 당해 요소의 재료 밀도는 1에 가까운 값이 되어, 차체 성능에 대한 감도가 높은 것을 나타낸다. 이에 대하여, 차체 성능에 대한 기여가 작은 요소에 있어서는 당해 요소의 재료 밀도는 0에 가까운 값이 되고, 차체 성능에 대한 감도가 작은 것을 나타낸다. 이와 같이, 토폴로지 최적화 해석에 의해 산출한 요소의 재료 밀도는, 차체 성능에 대한 각 요소의 감도를 나타내는 지표가 된다.
도 4에, 감도 해석부(15)에 의해 산출되는 요소의 감도의 일 예로서, 목적 조건을 강성 최대, 제약 조건을 체적 제약률 25％로 하고, 도 3에 나타내는 하중·구속 조건에 의해 차체 모델(31)의 정적 비틀림을 부하했을 때의 요소의 재료 밀도의 결과의 일 예를 나타낸다. 도 4에 있어서, 프런트 서스펜션 부착 위치의 주변이나 플로어부, C 필러(pillar) 주변에 있어서의 요소의 재료 밀도의 값이 크고, 차체 성능에 대한 감도가 높은 것을 알 수 있다.
또한, 감도 해석부(15)는, 관성 릴리프법(inertia relief method)에 의해 차체 모델(31)에 동적인 비틀림(dynamic torsion)을 부하했을 때의 관성력(inertial force)을 고려하는 하중 조건을 설정해도 좋다. 관성 릴리프법이란, 관성력의 좌표의 기준이 되는 지지점에 있어서 물체가 지지된 상태(자유 지지 상태(free support state))에서 등가속도 운동(uniformly accelerated motion) 중의 물체에 작용하는 힘으로부터 응력이나 왜곡을 구하는 해석 수법으로서, 운동 중의 비행기나 선박의 정해석(static analysis)에 사용되고 있다.
감도 해석부(15)에 의해 요소(element)의 재료 밀도를 산출함에 있어서는, 토폴로지 최적화 등의 최적화 처리를 행하는 시판의 해석 소프트를 사용할 수 있다. 이 경우, 차체 모델(31)을 구성하는 각 차체 부품을 설계 공간으로 하고, 당해 설계 공간으로서 설정된 차체 부품을 구성하는 요소에 설계 변수로서 재료 밀도를 부여하고, 소정의 목적 조건 및 제약 조건과 하중 조건을 설정함으로써, 요소의 감도가 되는 재료 밀도가 산출된다.
또한, 감도 해석부(15)에 있어서 최적화의 해석 처리를 행하는 경우에 있어서는, 토폴로지 최적화 이외의 다른 계산 방식을 적용하는 것이라도 좋고, 감도 해석부(15)는, 최적화의 해석 처리를 행하는 것으로서, 예를 들면, 시판되고 있는 유한 요소법(finite element method)을 이용한 해석 소프트를 실행하는 것이라도 좋다.
(차체 부품 감도 산출부)
차체 부품 감도 산출부(17)는, 감도 해석부(15)에 의해 산출한 각 요소의 감도에 기초하여 차체 부품마다의 감도를 산출하는 것이다.
본 실시 형태에서는, 차체 부품은 셸 요소에 의해 모델화되어 있는 것으로 하고, 차체 부품마다의 감도는 이하의 순서에 의해 산출했다.
우선, 감도 해석부(15)에 의해 산출한 각 셸 요소의 감도를, 그 셸 요소의 면적으로 나눈 요소 면적당의 감도를 구한다. 다음으로, 당해 요소 면적당의 감도를 차체 부품마다 적산한다. 이와 같이 하여 적산한 값을, 각 차체 부품의 감도로 할 수 있다. 또한, 요소 면적당의 감도를 차체 부품마다 적산한 값을 각 차체 부품에 포함되는 요소의 요소수로 나누어 얻어진 값을 산출하고, 당해 산출한 값을 차체 부품마다의 감도로 해도 좋다.
차체 부품마다의 감도를 비교할 때에는, 각 차체 부품의 면적의 상위뿐만 아니라 셸 요소의 크기의 영향도 있기 때문에, 요소 면적당의 감도를 추가로 요소수로 나누어 표준화함으로써, 차체 부품마다의 감도가 비교 가능해진다.
각 셸 요소의 요소 면적은, 절점 좌표(nodal coordinates)를 이용하여 산출할 수 있다. 셸 요소로서 삼각형 요소를 이용한 경우에 있어서는, 당해 삼각형 요소의 3개의 절점 각각의 좌표로부터 외적(outer product) 등을 계산함으로써 삼각형 요소의 요소 면적을 산출할 수 있다.
셸 요소로서 사각형 요소를 이용한 경우에 있어서도, 당해 사각형 요소의 4개의 절점 좌표로부터 요소 면적을 산출할 수 있다. 예를 들면, 도 5(a)에 나타내는 사각형 요소(41)와 같이, 4개의 절점 N1∼N4가 동일 평면(도 5(a)에 있어서의 xy 평면) 상에 있는 경우는, 2개의 대각선 L1 및 L2의 교점 P의 위치를 구하여, 교점 P와 사각형 요소의 인접하는 2개의 절점으로 이루어지는 4개의 삼각형(PN1N2, PN2N3, PN3N4 및 PN4N1)으로 분할함으로써, 사각형 요소의 요소 면적을 산출할 수 있다.
단, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 사각형 요소(43)가 비틀어져 4개의 절점 N1’∼N4’가 동일 평면(도 5(b) 중의 xy 평면) 상에 존재하지 않는 경우, 2의 대각선 L1’와 L2’가 교차하지 않기 때문에, 전술한 사각형 요소(41)와 같이 대각선의 교점을 구할 수 없어, 사각형 요소(43)의 면적을 산출할 수 없다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 셸 요소에 사각형 요소(4절점)를 이용한 경우에 있어서는, 이하의 (a) 또는 (b)의 순서에 의해 요소 면적을 산출한다.
(a) 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 사각형 요소의 4개의 절점 중 3개의 절점을 정점으로 하는 삼각형(N1’N2’N3’)과, 나머지 1개의 절점을 포함하는 삼각형(N4’N1’N3’)과의 2개의 삼각형으로 분할한다. 그리고, 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 그 합을 사각형 요소의 요소 면적으로 한다.
(b) 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 사각형 요소(43)의 중심 G의 위치를 구하고, 당해 중심 G와 인접하는 2개의 절점을 정점으로 하는 4개의 삼각형(GN1’N2’, GN2’N3’, GN3’N4’ 및 GN4’N1’)으로 분할한다. 그리고, 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 이들 면적의 합을 사각형 요소의 면적으로 한다.
이와 같이, 상기의 (a) 또는 (b)의 순서에 의해, 사각형 요소(43)에 비틀림이 생겨 있는 경우라도 면적을 산출할 수 있다.
도 7에, 상기 (a)의 순서에 의해 산출한 사각형 요소의 면적을 이용하여 요소 면적당의 감도를 산출한 경우의 차체 부품마다의 감도의 일 예를 나타낸다.
이와 같이, 차체 부품 감도 산출부(17)는, 차체 부품마다의 감도를 산출할 수 있다. 또한, 차체 부품 감도 산출부(17)는, 차체 부품마다의 감도를 차체 모델(31) 상에 컨투어도로 표시하기 위해, 도 8에 나타내는 바와 같이, 산출한 차체 부품마다의 감도의 값을 0∼1의 범위가 되도록 규격화하는 것으로 해도 좋다.
<차체 부품의 감도 해석 방법>
다음으로, 본 실시 형태에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법(이하, 간단히 「감도 해석 방법」이라고 함)에 대해서, 이하에 설명한다.
본 실시 형태에 따른 감도 해석 방법은, 컴퓨터가, 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 차체의 차체 성능에 대한 차체 부품의 감도를 해석하는 것으로서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 차체 모델 취득 스텝 S1과, 감도 해석 스텝 S3과, 차체 부품 감도 산출 스텝 S5를 구비한 것으로서, 각 스텝을 컴퓨터에 의해 구성된 감도 해석 장치(1)(도 1 참조)가 실행하는 것이다. 이하, 상기의 각 스텝에 대해서 설명한다.
≪차체 모델 취득 스텝≫
차체 모델 취득 스텝 S1은, 복수의 요소로 모델화한 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델(31)(도 2 참조)을 취득하는 스텝이다. 본 실시 형태에서는, 감도 해석 장치(1)의 차체 모델 취득부(13)가, 차체 모델 파일(21)(도 1 참조)을 읽어들임으로써, 복수의 셸 요소로 모델화한 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델(31)을 취득한다.
≪감도 해석 스텝≫
감도 해석 스텝 S3은, 차체 모델(31)의 차체 성능에 관한 목적 조건 및 차체 모델(31)의 체적에 관한 제약 조건과, 차체 모델에 부여하는 하중 조건을 설정하여, 당해 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 감도를 구하는 스텝이다. 본 실시 형태에 있어서는, 감도 해석 장치(1)의 감도 해석부(15)가, 목적 조건 및 제약 조건과 하중 조건을 설정하여, 각 요소의 감도로서 각 요소의 재료 밀도를 산출한다.
감도 해석 스텝 S3에 있어서는, 토폴로지 최적화 등의 최적화의 해석 처리를 행해도 좋다. 이 경우, 차체 모델(31)을 구성하는 어느 하나의 차체 부품을 설계 공간으로 하고, 당해 설계 공간으로 한 차체 부품을 구성하는 요소에 설계 변수로서 재료 밀도를 부여하여 최적화의 해석 처리를 실행하고, 설정한 제약 조건과 하중 조건하에서 목적 조건을 충족하는 재료 밀도를 요소마다 산출하면 좋다.
≪차체 부품 감도 산출 스텝≫
차체 부품 감도 산출 스텝 S5는, 감도 해석 스텝 S3에 있어서는 구한 각 요소의 감도에 기초하여 차체 부품마다의 감도를 구하는 스텝이다. 본 실시 형태에 있어서는, 감도 해석 장치(1)의 차체 부품 감도 산출부(17)가, 감도 해석부(15)에 의해 산출한 각 요소의 재료 밀도를, 그 요소의 면적으로 나눈 요소 면적당의 감도를 구하여, 당해 요소 면적당의 감도를 차체 부품마다 적산한 값을 산출하고, 차체 부품마다의 감도를 구한다. 또한, 당해 산출한 차체 부품마다 적산한 값은, 당해 차체 부품에 포함되는 요소수로 나눈 값을, 차체 부품마다의 감도로서 구해도 좋다.
또한, 차체 부품 감도 산출 스텝 S5에 있어서는, 차체 부품마다의 감도를 차체 모델(31) 상에 컨투어도로 표시하기 위해, 도 8에 나타내는 바와 같이, 산출한 차체 부품마다의 감도의 값을 0∼1의 범위가 되도록 규격화해도 좋다.
이상, 본 실시 형태에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법 및 장치에 의하면, 차체 성능에 대한 감도를 차체 부품마다 산출할 수 있고, 차체 성능의 향상을 위해 대책을 취해야 할 차체 부품을 적확하게 선정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법 및 장치에 의해, 차체 성능에 대한 감도가 높은 차체 부품을 선정함으로써, 당해 차체 부품을 대상으로 한 토폴로지 최적화 등의 형상 최적화 해석을 효율적으로 행할 수 있어, 차체 성능의 더 한층의 향상과 차체의 경량화에 이바지하는 것이 가능해진다.
또한, 상기의 설명에서는, 차체 성능으로서 차체의 강성 향상을 대상으로 한 것이지만, 차체 성능으로서 충돌 특성이나 피로 특성의 향상을 대상으로 하는 경우에 있어서는, 감도 해석부 또는 감도 해석 스텝에 있어서, 충돌 특성(crashworthiness)이나 피로 특성(durability)에 관한 목적 조건을 설정하면 좋다.
또한, 상기의 설명에 있어서의 감도 해석부 및 감도 해석 스텝은, 각 요소의 감도로서 요소마다의 재료 밀도를 산출하는 경우에 대한 것이었지만, 본 발명은, 차체 부품을 복수의 셸 요소로 모델화한 경우에 있어서는, 소정의 목적 조건 및 제약 조건과 하중 조건을 충족하는 각 셸 요소의 판두께를 산출하고, 당해 산출한 셸 요소의 판두께를 각 요소의 감도로 해도 좋다.
감도 해석에 있어서 각 셸 요소의 판두께를 산출한 경우에 있어서는, 판두께가 큰 요소는 차체 성능에 대한 감도가 높은 것을 나타내고, 판두께가 작은 요소는 차체 성능에 대한 감도가 작은 것을 나타낸다. 이에 따라, 감도 해석에 있어서 산출한 요소의 판두께는, 차체 성능에 대한 각 요소의 감도를 나타내는 지표가 될 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 차체 모델을 구성하는 차체 부품은, 복수의 셸 요소로 모델화된 것으로 하고 있지만, 본 발명은, 셸 요소로 모델화된 차체 부품에 한정되지 않고, 복수의 솔리드 요소(three-dimensional element), 혹은, 복수의 셸 요소 및 솔리드 요소로 모델화된 차체 부품을 대상으로 하는 것이라도 좋다.
솔리드 요소로 모델화된 차체 부품의 경우, 차체 부품마다의 감도를 산출할 때에는, 전술한 요소 면적 대신에, 각 솔리드 요소에 대해서 구해진 감도를 당해 솔리드 요소의 요소 체적으로 나눈 요소 체적당의 감도를 이용해도 좋다.
또한, 본 발명은, 차체 부품 감도 산출부 또는 차체 부품 감도 산출 스텝에 있어서, 각 차체 부품을 구성하는 요소의 감도 중, 그의 최댓값을 당해 차체 부품의 감도로 하는 것이라도 좋다.
[실시 형태 2]
본 발명의 실시 형태 2에 따른 차체 부품의 재료 특성 결정 방법은, 전술한 실시 형태 1에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법을 이용한 것으로서, 차체 부품마다 구한 감도에 기초하여, 차체 부품마다의 재료 특성을 결정하는 것이다.
여기에서, 차체 부품마다의 재료 특성으로서는, 영률, 비중 및 푸아송비 등이 있다. 그리고, 예를 들면, 감도가 높다고 판정된 차체 부품은 영률이 높은 재료로 하고, 감도가 낮다고 판정된 차체 부품은 영률이 낮은 경량화 재료로 하는 등, 차체 부품마다의 재료 특성을 결정할 수 있다. 이에 따라, 차체 성능을 효율적으로 향상하는 것이 가능해진다.
실시예
본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법 및 장치의 효과를 검증하는 실험을 행했기 때문에, 이하, 이에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 우선, 도 2에 나타내는 차체 모델(31)을 취득했다. 차체 모델(31)은, 복수의 셸 요소(사각형 요소)로 모델화한 차체 부품에 의해 구성된 것이다. 이어서, 차체 성능에 관한 목적 조건 및 차체 모델의 체적에 제약 조건과, 차체 모델에 부여하는 하중 조건을 부여하여 감도 해석을 행하고, 하중 조건과 제약 조건하에서 목적 조건을 충족하는 요소의 감도로서 각 요소의 재료 밀도를 산출했다. 또한, 본 실시예에서는 당해 차체 부품의 요소 면적당의 감도를 적산하고, 당해 차체 부품에 포함되는 요소수로 나눈 값을 차체 부품의 감도로 했다. 그리고, 산출한 각 요소의 재료 밀도에 기초하여 차체 부품마다의 감도를 산출했다. 또한, 차체 부품마다의 감도는, 차체 모델(31)의 전체에 걸쳐 0에서 1의 값이 되도록 규격화했다.
전술한 도 8에, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법에 의해 산출한 차체 부품마다의 감도를 차체 모델(31)에 컨투어 표시한 결과를 나타낸다. 또한, 비교 대상으로서, 전술한 도 4에, 감도 해석에 의해 산출한 각 요소의 재료 밀도를 차체 모델(31) 상에 컨투어도로 표시한 결과를 나타낸다.
도 4에 나타내는 요소마다의 재료 밀도에 있어서는, 동일 차체 부품 내에서도 재료 밀도의 값에 고저가 있고, 어느 차체 부품의 감도가 차체 전체의 차체 성능에 대한 감도에 비해 높은 것인지 낮은 것인지를 판단할 수 없다. 이에 대하여, 도 8에 나타내는 차체 부품마다의 감도의 결과에서는, 차체 성능에 대한 감도가 높은 차체 부품이 명확하게 나타나고, 본 실시예의 조건에서는, 프런트 서스펜션 부착 위치 주변의 감도가 가장 높고, 또한, 대시 패널이나 메인 플로어 부품의 감도도 높은 것을 알 수 있다.
도 10에, 차체 모델(31)에 부여하는 하중 조건으로서, 도 3에 나타내는 하중·구속 조건을 부여했을 때의 차체 모델(31)에 있어서의 응력 분포를 나타낸다. 도 10으로부터, 프런트 서스펜션 부착 위치 주변의 응력값은 높기는 하지만, 도 8에 나타내는 차체 부품마다의 감도와 비교하면, 차체 모델(31)에 있어서의 응력이 높은 부위와 감도가 높은 차체 부품의 위치가 반드시 일치하고 있지 않다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 응력의 결과로부터, 차체 성능에 대한 감도가 높은 차체 부품을 선정하는 것이 곤란하다는 것을 알 수 있다.
추가로 본 실시예에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 관성 릴리프법에 의해 차체의 관성력을 고려한 하중 조건을 부여한 경우에 대해서도, 차체 부품의 감도를 산출했다.
도 12에, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법에 의해 차체 부품마다 산출한 감도를 차체 모델(31) 상에 컨투어도로 표시한 결과를 나타낸다. 또한, 비교 대상으로서, 도 11에 나타내는 하중 조건을 차체 모델(31)에 부여하여 산출한 요소의 재료 밀도의 결과를 도 13에, 또한, 차체 모델(31)에 있어서의 응력 분포의 결과를 도 14에 나타낸다.
도 13에 나타내는 각 요소의 재료 밀도의 결과와, 도 14에 나타내는 각 요소의 응력 분포의 결과로부터, 차체 모델(31)의 전방부에 있어서의 차체 성능에 대한 감도가 높은 것이 시사되지만, 어느 차체 부품의 감도가 큰지는 판별할 수 없다. 이에 대하여, 도 12에 나타내는 차체 부품마다의 감도의 결과에 의하면, 차체 성능에 대한 감도의 중요도가 높은 차체 부품의 순위가 나타나는 결과를 얻을 수 있었다.
이상의 결과로부터, 본 발명에 따른 차체 부품의 감도 해석 방법 및 장치에 의하면, 차체 성능의 향상을 위해 대책을 실시해야 할 차체 부품을 명확하게 선정할 수 있는 것이 나타났다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 있어서는, 차체 성능에 대한 차체 부품의 감도를 해석하여, 차체 성능을 위해 대책을 실시해야 할 차체 부품을 명확하게 할 수 있는 차체 부품의 감도 해석 방법 및 장치, 차체 부품의 재료 특성 결정 방법을 제공할 수 있다.
1 : 감도 해석 장치
3 : 표시 장치
5 : 입력 장치
7 : 기억 장치
9 : 작업용 데이터 메모리
11 : 연산 처리부
13 : 차체 모델 취득부
15 : 감도 해석부
17 : 차체 부품 감도 산출부
21 : 차체 모델 파일
31 : 차체 모델
41 : 사각형 요소
43 : 사각형 요소

Claims (15)

  1. 컴퓨터가, 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 차체의 차체 성능에 대한 상기 차체 부품의 감도를 해석하는 차체 부품의 감도 해석 방법으로서,
    복수의 요소로 모델화한 상기 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델을 취득하는 차체 모델 취득 스텝과,
    상기 차체 모델의 차체 성능에 관한 목적 조건 및 당해 차체 모델의 체적에 관한 제약 조건과, 당해 차체 모델에 부여하는 하중 조건을 설정하여, 상기 하중 조건과 상기 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 각(各) 요소의 감도를 구하는 감도 해석 스텝과,
    차체 성능의 향상을 위해 대책을 취해야 할 차체 부품을 적확하게 선정하기 위해, 상기 각 요소의 감도에 기초하여 차체 성능에 대한 상기 차체 부품마다의 감도를 산출하는 차체 부품 감도 산출 스텝을 구비하고,
    상기 차체 모델 취득 스텝에 있어서의 상기 요소는 셸 요소로 하고,
    상기 감도 해석 스텝은, 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 단위면적당 재료 밀도를 산출하고, 산출한 상기 각 요소의 단위면적당 재료 밀도를 당해 각 요소의 감도로 하고,
    상기 차체 부품 감도 산출 스텝은, 상기 각 요소의 감도를 당해 각 요소의 면적으로 나눈 요소 면적당의 감도를 구하여, 당해 요소 면적당의 감도를 상기 차체 부품마다 적산한 값, 또는, 상기 적산한 값을 상기 차체 부품에 포함되는 요소수로 나누어 얻어진 값을 상기 차체 부품마다의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차체 모델 취득 스텝에 있어서의 상기 요소는 사각형 요소로 하고,
    상기 차체 부품 감도 산출 스텝에 있어서의 상기 각 요소의 면적은, 각 사각형 요소의 4개의 절점 중 3개의 절점을 정점으로 하는 2개의 삼각형으로 분할하여, 이 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 산출한 상기 각 삼각형의 면적의 합으로 하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차체 모델 취득 스텝에 있어서의 상기 요소는 사각형 요소로 하고,
    상기 차체 부품 감도 산출 스텝에 있어서의 상기 각 요소의 면적은, 각 사각형 요소를 그의 중심과 2개의 인접하는 절점을 정점으로 하는 4개의 삼각형으로 분할하여, 이 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 산출한 상기 각 삼각형의 면적의 합으로 하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 방법.
  4. 컴퓨터가, 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 차체의 차체 성능에 대한 상기 차체 부품의 감도를 해석하는 차체 부품의 감도 해석 방법으로서,
    복수의 요소로 모델화한 상기 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델을 취득하는 차체 모델 취득 스텝과,
    상기 차체 모델의 차체 성능에 관한 목적 조건 및 당해 차체 모델의 체적에 관한 제약 조건과, 당해 차체 모델에 부여하는 하중 조건을 설정하여, 상기 하중 조건과 상기 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 감도를 구하는 감도 해석 스텝과,
    차체 성능의 향상을 위해 대책을 취해야 할 차체 부품을 적확하게 선정하기 위해, 상기 각 요소의 감도에 기초하여 차체 성능에 대한 상기 차체 부품마다의 감도를 산출하는 차체 부품 감도 산출 스텝을 구비하고,
    상기 감도 해석 스텝은, 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 단위면적당 재료 밀도를 산출하고, 산출한 상기 각 요소의 단위면적당 재료 밀도를 당해 각 요소의 감도로 하고,
    상기 차체 부품 감도 산출 스텝은, 각 차체 부품을 구성하는 요소의 감도 중, 그의 최댓값을 당해 차체 부품의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차체 부품 감도 산출 스텝은, 산출한 상기 차체 부품마다의 상기 감도의 값을 0~1의 범위로서 규격화하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 차체 부품의 감도 해석 방법을 이용한 차체 부품의 재료 특성 결정 방법으로서,
    상기 차체 부품마다 구한 감도에 기초하여 당해 차체 부품마다의 재료 특성을 결정하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 재료 특성 결정 방법.
  7. 제5항에 기재된 차체 부품의 감도 해석 방법을 이용한 차체 부품의 재료 특성 결정 방법으로서,
    상기 차체 부품마다 구한 감도에 기초하여 당해 차체 부품마다의 재료 특성을 결정하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 재료 특성 결정 방법.
  8. 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 차체의 차체 성능에 대한 상기 차체 부품의 감도를 해석하는 차체 부품의 감도 해석 장치로서,
    복수의 요소로 모델화한 상기 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델을 취득하는 차체 모델 취득부와,
    상기 차체 모델의 차체 성능에 관한 목적 조건 및 당해 차체 모델의 체적에 관한 제약 조건과, 당해 차체 모델에 부여하는 하중 조건을 설정하여, 상기 하중 조건과 상기 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 감도를 구하는 감도 해석부와,
    차체 성능의 향상을 위해 대책을 취해야 할 차체 부품을 적확하게 선정하기 위해, 상기 각 요소의 감도에 기초하여 차체 성능에 대한 상기 차체 부품마다의 감도를 산출하는 차체 부품 감도 산출부를 구비하고,
    상기 차체 모델 취득부에 있어서의 상기 요소는 셸 요소로 하고,
    상기 감도 해석부는, 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 단위면적당 재료 밀도를 산출하고, 산출한 상기 각 요소의 단위면적당 재료 밀도를 당해 각 요소의 감도로 하고,
    상기 차체 부품 감도 산출부는, 상기 각 요소의 감도를 당해 각 요소의 면적으로 나눈 요소 면적당의 감도를 구하여, 당해 요소 면적당의 감도를 상기 차체 부품마다 적산한 값, 또는, 상기 적산한 값을 상기 차체 부품에 포함되는 요소수로 나누어 얻어진 값을 상기 차체 부품마다의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차체 모델 취득부에 있어서의 상기 요소는 사각형 요소로 하고,
    상기 차체 부품 감도 산출부에 있어서의 상기 각 요소의 면적은, 각 사각형 요소의 4개의 절점 중 3개의 절점을 정점으로 하는 2개의 삼각형으로 분할하여, 이 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 산출한 상기 각 삼각형의 면적의 합으로 하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 차체 모델 취득부에 있어서의 상기 요소는 사각형 요소로 하고,
    상기 차체 부품 감도 산출부에 있어서의 상기 각 요소의 면적은, 각 사각형 요소를 그의 중심과 2개의 인접하는 절점을 정점으로 하는 4개의 삼각형으로 분할하여, 이 분할한 각 삼각형의 면적을 산출하고, 산출한 상기 각 삼각형의 면적의 합으로 하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 장치.
  11. 복수의 차체 부품을 구비하여 이루어지는 차체의 차체 성능에 대한 상기 차체 부품의 감도를 해석하는 차체 부품의 감도 해석 장치로서,
    복수의 요소로 모델화한 상기 차체 부품에 의해 구성된 차체 모델을 취득하는 차체 모델 취득부와,
    상기 차체 모델의 차체 성능에 관한 목적 조건 및 당해 차체 모델의 체적에 관한 제약 조건과, 당해 차체 모델에 부여하는 하중 조건을 설정하여, 상기 하중 조건과 상기 제약 조건하에서 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 감도를 구하는 감도 해석부와,
    차체 성능의 향상을 위해 대책을 취해야 할 차체 부품을 적확하게 선정하기 위해, 상기 각 요소의 감도에 기초하여 차체 성능에 대한 상기 차체 부품마다의 감도를 산출하는 차체 부품 감도 산출부를 구비하고,
    상기 감도 해석부는, 상기 목적 조건을 충족하는 각 요소의 단위면적당 재료 밀도를 산출하고, 산출한 상기 각 요소의 단위면적당 재료 밀도를 당해 각 요소의 감도로 하고,
    상기 차체 부품 감도 산출부는, 각 차체 부품을 구성하는 요소의 감도 중, 그의 최댓값을 당해 차체 부품의 감도로 하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 장치.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차체 부품 감도 산출부는, 산출한 상기 차체 부품마다의 상기 감도의 값을 0~1의 범위로서 규격화하는 것을 특징으로 하는 차체 부품의 감도 해석 장치.
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