KR20140123586A

KR20140123586A - 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치

Info

Publication number: KR20140123586A
Application number: KR1020147025346A
Authority: KR
Inventors: 다카노부 사이토
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-10-22
Also published as: CN104169919A; US20150154319A1; EP2827263B1; CN104169919B; EP2827263A1; JP2013218652A; WO2013137022A1; US9798836B2; JP5348291B2; KR101564186B1; EP2827263A4

Abstract

본 발명의 컴퓨터에 의해서 구성되는 최적화 해석 장치는, 평면 요소 및/또는 입체 요소로 구성되는 구조체의 부품을 1 축 방향으로 복수 부분으로 분할하고, 각 분할 부분에 대해서 단면의 높이 또는 폭을 변화시켜 부품 형상 패턴을 설정하는 부품 형상 패턴 설정 수단과, 부품 형상 패턴 설정 후의 부품을 구조체에 끼워넣어 구조체의 강성 해석을 복수 종류 실시하고, 강성 해석 종류마다 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률의 어느 것을 구하는 강성 해석 수단과, 강성 해석 수단에 의해서 구해진 결과에 대해서 강성 해석 종류마다 다변량 해석을 실시하고, 중회귀 계수와 결정 계수 또는 자유도 조정필 결정 계수를 구하는 다변량 해석 수단과, 구해진 결정 계수 또는 자유도 조정필 결정 계수의 어느 것에 기초하여 복수 종류의 강성 해석 중에서 상관이 강한 것을 선출하는 강성 해석 선출 수단과, 선출된 강성 해석의 다변량 해석 수단에 의한 중회귀 계수에 기초하여 각 분할 부분의 단면 형상을 결정하는 단면 형상 결정 수단을 구비한다.

Description

구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치{STRUCTURE COMPONENT SHAPE OPTIMIZATION ANALYSIS DEVICE}

본 발명은 예를 들어 차체 (automotive body) 등의 구조체를 구성하는 부품 (이하,「구조체 부품」이라고도 한다) 의 형상을 최적화하는 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치에 관한 것이다.

종래부터 많은 산업에서 구조체의 경량화가 진행되고 있다. 특히 자동차 산업에 있어서, 최근 환경 문제에서 기인한 차체의 경량화가 진행되고 있다. 이와 같은 차체의 설계에, 컴퓨터 지원 공학에 의한 해석 (이하,「CAE (computer-aided engineering) 해석」이라고 한다) 은 불가결한 기술로 되어 있다.

이 CAE 해석은 수리 최적화 (mathematical optimizers), 판두께 최적화, 형상 최적화 (shape optimization method), 토폴러지 최적화 (topology optimization method) 등의 최적화 기술을 사용함으로써 구조체의 강성 (rigidity) 향상이나 경량화 (weight reduction of automotive body) 를 도모할 수 있는 해석 기술로서 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 상기 최적화 기술 중에서의 형상 최적화로서, 구조체 부품의 대표 치수를 사용하여 동일하게 구조체 부품의 형상을 변화시키는 최적화가 통상적으로 사용되고 있다.

일본 공개특허공보 2006-330917호

종래부터 행해지고 있는 구조체의 부품 형상의 최적화는 부품 전부의 형상을 변화시켜 해석한다는 수법이다. 그 때문에 치밀한 해석 결과를 얻을 수 없다. 그러므로, 종래의 형상 최적화는 부품 형상의 최적화로서 불충분한 것이었다. 또, 부품 형상의 최적화시에 강성 해석을 실시하는 경우, 부품 단체에 대해서 적당한 하중 구속 조건 (Load and constraint condition) 를 정하여 해석한다는 수법이 종래의 일반적인 것이다. 그 때문에, 당해 부품이 차체 등의 구조체에 끼워넣어진 경우의 하중 전달 등이 정확하게 재현되지 않는다. 그러므로, 구조체 부품의 형상 최적화가 불충분한 것으로 되어 있었다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 구조체의 부품 형상의 최적화를 치밀하게 실시할 수 있는 다변량 해석 (multivariate analysis) 을 사용한 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 서술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치는, 컴퓨터에 의해서 구성되고, 평면 요소 (two-dimensional element) 및/또는 입체 요소 (three-dimensional element) 에 의해서 구성되는 구조체의 부품을 1 축 방향으로 복수 부분으로 분할하고, 상기 분할된 각 부분에 대해서 단면의 높이 또는 폭을 변화시켜 부품 형상 패턴을 설정하는 부품 형상 패턴 설정 수단과, 그 부품 형상 패턴 설정 수단에 의해서 부품 형상 패턴이 설정된 상기 부품을 상기 구조체에 끼워넣은 상태에서 상기 구조체의 강성 해석을 복수 종류 실시하여, 상기 각 강성 해석의 종류마다 상기 구조체의 강성, 강성 향상률 (improvement rate of rigidity) 또는 증가 단위 중량 (increased unit weight) 당 강성 향상률 중 어느 것을 구하는 강성 해석 수단과, 그 강성 해석 수단에 의해서 구해진 상기 구조체의 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률 중 어느 것을 목적 변수 (response variable) 로 하고, 상기 분할된 각 부분의 높이, 폭 또는 단면 계수 (section modulus) 의 어느 것을 설명 변수 (explanatory variable) 로 하여, 상기 각 강성 해석의 종류마다 다변량 해석을 실시하고, 중회귀 계수 (multiple regression coefficient) 와, 결정 계수 (coefficient of determination) 또는 자유도 조정필 결정 계수 (adjusted R-square) 를 구하는 다변량 해석 수단과, 상기 결정 계수 또는 상기 자유도 조정필 결정 계수의 어느 것에 기초하여 상기 복수 종류의 강성 해석 중에서 상관이 강한 것을 선출하는 강성 해석 선출 수단과, 그 강성 해석 선출 수단에 의해서 선출된 강성 해석에 있어서의 상기 다변량 해석 수단에 의해서 산출된 상기 중회귀 계수에 기초하여, 상기 분할된 각 부분의 단면 형상을 결정하는 단면 형상 결정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 다변량 해석 수단이 표준 편회귀 계수 (standard partial regression coefficient) 를 산출하고, 상기 표준 편회귀 계수에 기초하여, 상기 복수 종류의 강성 해석마다 각 부분의 형상 변경의 우선도를 결정하는 형상 변경 우선도 결정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치는, 상기한 발명에 있어서, 상기 단면 형상 결정 수단이, 상기 분할된 각 부분의 경계부의 형상 또는 경계부 근방의 형상을 서서히 변화시키는 형상으로서 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 구조체의 부품 형상의 최적화를 치밀하게 실시할 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 2 는 구조체의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 3 은 도 2 에 나타내는 구조체의 부품을 설명하는 설명도이다.
도 4 는 도 3 에 나타내는 부품의 화살표 X-X 선을 따른 단면도이다.
도 5a 는 도 3 에 나타내는 부품의 형상의 설정 방법을 설명하는 설명도이다.
도 5b 는 도 3 에 나타내는 부품의 단면 높이의 변화의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 5c 는 도 3 에 나타내는 부품의 단면 높이의 변화의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 6 은 도 3 에 나타내는 부품의 형상의 1 종류를 설명하는 설명도이다.
도 7 은 해석 조건으로서의 하중 구속 조건의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 8 은 해석 조건으로서의 하중 구속 조건의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 9 는 다변량 해석 결과의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 10 은 다변량 해석 결과의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 11 은 다변량 해석 결과의 새로운 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 12 는 도 3 에 나타내는 부품의 최적화 형상의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 13a 는 도 12 에 나타내는 부품의 형상을 더욱 최적화한 형상의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 13b 는 도 12 에 나타내는 부품의 형상을 더욱 최적화한 형상의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 14 는 실시예 1 에 있어서의 부품의 최적화 형상의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 15 는 도 14 에 나타내는 부품의 형상을 더욱 최적화한 형상의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 16 은 실시예 1 의 효과를 설명하는 설명도이다.
도 17 은 실시예 2 에 있어서의 다변량 해석 결과의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 18 은 실시예 2 에 있어서의 다변량 해석 결과의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 19 는 실시예 2 에 있어서의 부품의 최적화 형상의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 20 은 도 19 에 나타내는 부품의 형상을 더욱 최적화한 형상의 일례를 설명하는 설명도이다.

이하에, 본 발명에 관련된 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치 (이하, 간단히「최적화 해석 장치」라고 한다) 의 바람직한 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1 에 나타내는 본 실시형태에 관련된 최적화 해석 장치 (1) 는, 평면 요소 및/또는 입체 요소를 사용하여 구성된 구조체의 부품 형상에 대해서, 수치 해석 (numerical analysis) 에 의한 최적화 계산 (optimized calculation) 을 실시하는 장치이다. 본 실시형태에 있어서의 구조체의 일례로서, 도 2 에 나타내는 차체 (31) 를 들 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 구조체를 구성하는 부품의 일례로서, 도 3 등에 나타내는 리어 사이드 멤버 (33) 를 들 수 있다. 또, 본 실시형태에 있어서, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 차체 (31) 의 폭방향은 BL 방향이라고 하고, 차체 (31) 의 높이 방향은 WL 방향이라고 하고, 차체 (31) 의 전후 방향은 TL 방향이라고 한다. 먼저, 리어 사이드 멤버 (33) 에 대해서 이하에 설명한다.

리어 사이드 멤버 (33) 는, 도 2 의 타원에 의해서 둘러싸인 부분에 나타내는 바와 같이 차체 (31) 의 후방의 하부를 구성하는 부품이다. 리어 사이드 멤버 (33) 만을 발췌한 것을 도 3 에 도시한다. 리어 사이드 멤버 (33) 는, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 장척의 해트 단면 부품 (hat section part) 이다. 리어 사이드 멤버 (33) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 코일 스프링 지지부 (coiled spring leg) (35) 를 갖고 있다. 코일 스프링 지지부 (35) 는 리어 사이드 멤버 (33) 의 일방의 단부 근방의 하면에 장착되는 코일 스프링 (coiled spring) 을 지지한다. 리어 사이드 멤버 (33) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 코일 스프링 지지부 (35) 를 차체 (31) 의 하방측을 향하여 차체 (31) 에 장착된다. 이하, 리어 사이드 멤버 (33) 의 최적화 형상을 얻기 위한 최적화 해석 장치 (1) 에 대해서 도 1 에 기초하여 설명한다.

최적화 해석 장치 (1) 는, PC (퍼스널 컴퓨터) 에 의해서 구성되고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 표시 장치 (display device) (3) 와 입력 장치 (input device) (5) 와 기억 장치 (memory storage) (7) 와 작업용 데이터 메모리 (9) 와 연산 처리 (arithmetic processing) 부 (11) 를 갖고 있다. 또, 연산 처리부 (11) 에는, 표시 장치 (3) 와 입력 장치 (5) 와 기억 장치 (7) 와 작업용 데이터 메모리 (9) 가 접속된다. 표시 장치 (3), 입력 장치 (5), 기억 장치 (7) 및 작업용 데이터 메모리 (9) 는, 연산 처리부 (11) 의 지령에 의해서 각각 기능을 실행한다.

<표시 장치>

표시 장치 (3) 는 입력 장치 (5) 에 의한 입력 정보나 연산 처리부 (11) 에 의한 계산 결과 등의 각종 정보를 표시한다. 표시 장치 (3) 는 액정 모니터 (LCD monitor) 등을 사용하여 구성된다.

<입력 장치>

입력 장치 (5) 는 오퍼레이터에 의한 입력 조작에 대응하여, 기억 장치 (7) 내의 구조체 파일 (13) 의 표시를 지시하는 지시 정보, 해석 조건 등의 각종 정보를 입력한다. 입력 장치 (5) 는 키보드나 마우스 등을 사용하여 구성된다.

<기억 장치>

기억 장치 (7) 는 적어도, 구조체 파일 (13) 등의 각종 정보를 격납한다. 구조체 파일 (13) 은 구조체를 구성하는 각 요소의 종류 및 조합 등을 나타내는 정보이다. 구조체는 평면 요소만 또는 입체 요소만에 의해서 구성된 것이어도되고, 혹은 평면 요소와 입체 요소의 조합에 의해서 구성된 것이어도 된다. 예를 들어, 구조체의 일례로서 들 수 있는 차체 (31) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 주로 박강판에 의해서 형성된다. 즉, 차체 (31) 는 주로 평면 요소에 의해서 구성된다. 또, 차체 (31) 를 구성하는 각 요소 중에서 블록체와 같은 것은 입체 요소에 의해서 구성되어도 된다.

<작업용 데이터 메모리>

작업용 데이터 메모리 (9) 는 계산 결과를 기억하는 데이터 기억 영역 (15) 과, 계산 처리를 행하기 위한 작업 영역 (17) 을 갖고 있다.

<연산 처리부>

연산 처리부 (11) 는 PC 의 CPU (central processing unit) 에 의해서 구성된다. 이하에 설명하는 연산 처리부 (11) 의 각 수단은 CPU 가 소정의 프로그램을 실행함으로써 실현된다.

본 실시형태에 있어서, 연산 처리부 (11) 에 의해서, 평면 요소 및/또는 입체 요소에 의해서 구성되는 구조체의 부품을 1 축 방향으로 복수 부분으로 분할하고, 상기 분할된 각 부분에 대해서 단면의 높이 또는 폭을 변화시켜 부품 형상 패턴을 설정하는 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 과, 그 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 에 의해서 부품 형상 패턴이 설정된 상기 부품을 상기 구조체에 끼워넣은 상태에서 상기 구조체의 강성 해석을 복수 종류 실시하고, 상기 각 강성 해석의 종류마다 상기 구조체의 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률 중 어느 것을 구하는 강성 해석 수단 (23) 과, 그 강성 해석 수단 (23) 에 의해서 구해진 상기 구조체의 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률 중 어느 것을 목적 변수로 하고, 상기 분할된 각 부분의 높이, 폭 또는 단면 계수의 어느 것을 설명 변수로 하여, 상기 각 강성 해석의 종류마다 다변량 해석을 실시하고, 중회귀 계수와 결정 계수 또는 자유도 조정필 결정 계수를 구하는 다변량 해석 수단 (25) 과, 상기 결정 계수 또는 상기 자유도 조정필 결정 계수의 어느 것에 기초하여 상기 복수 종류의 강성 해석 중에서 상관이 강한 것을 선출하는 강성 해석 선출 수단 (27) 과, 그 강성 해석 선출 수단 (27) 에 의해서 선출된 강성 해석에 있어서의 상기 다변량 해석 수단 (25) 에 의해서 산출된 상기 중회귀 계수에 기초하여, 상기 분할된 각 부분의 단면 형상을 결정하는 단면 형상 결정 수단 (29) 이 실현된다. 이하, 이들 각 수단에 대해서 도 1 ∼ 도 13 에 기초하여 상세하게 설명한다.

≪부품 형상 패턴 설정 수단≫

부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 은, 평면 요소 및/또는 입체 요소에 의해서 구성되는 구조체의 부품을 1 축 방향으로 복수 부분으로 분할하고, 상기 분할된 각 부분에 대해서 단면의 높이 또는 폭을 변화시켜 부품 형상 패턴을 설정한다. 본 실시형태에 있어서, 일례로서 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 은, 도 3 에 나타내는 리어 사이드 멤버 (33) 를 분할 부분 (331, 332, 333) 으로 분할된다. 분할 부분 (331, 332, 333) 은, 리어 사이드 멤버 (33) 의 중간부를 TL 방향으로 3 부분으로 분할한 것이다. 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 은, 각 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 높이를 변화시켜 리어 사이드 멤버 (33) 의 부품 형상 패턴을 설정한다.

리어 사이드 멤버 (33) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이 세로벽부 (37) 와 천판부 (39) 를 갖는 해트 단면 부품이다. 본 실시형태에 있어서, 상기 서술한 단면 높이의 변화란, 도 5a ∼ 5c 에 나타내는 바와 같이, 리어 사이드 멤버 (33) 의 각 분할 부분 (331, 332, 333) 중 적어도 하나에 있어서의 세로벽부 (37) 의 길이를 변화시켜, 리어 사이드 멤버 (33) 의 기준 형상으로부터의 천판부 (39) 의 거리를 변화시키는 것을 의미한다. 이와 같은 단면 높이의 변화에 있어서, 리어 사이드 멤버 (33) 의 기준 형상은, 예를 들어 도 3 에 나타내는 바와 같이, 천판부 (39) 의 외벽면이 리어 사이드 멤버 (33) 의 길이 방향 (도 2 에 나타내는 차체 (31) 의 TL 방향) 으로 평평한 형상으로 한다. 도 5b, 5c 에 나타내는 변화량 ΔH 는, 리어 사이드 멤버 (33) 의 기준 형상으로부터의 천판부 (39) 의 거리의 변화량, 즉, 리어 사이드 멤버 (33) 의 기준 형상으로부터의 단면 높이의 변화량이다. 또, 도 5b, 5c 에 있어서, 리어 사이드 멤버 (33) 의 기준 형상은 실선으로 도시되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 은, 분할 부분 (331, 333) 의 각 단면 높이의 변화량 ΔH 를, 예를 들어 도 5b 에 나타내는 바와 같이 3 가지의 양 (0 ㎜, 10 ㎜, 20 ㎜) 중 어느 것으로 변화시킨다. 또, 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 은, 분할 부분 (332) 의 단면 높이의 변화량 ΔH 를, 예를 들어 도 5c 에 나타내는 바와 같이 4 가지의 양 (0 ㎜, 10 ㎜, 20 ㎜, 30 ㎜) 중 어느 것으로 변화시킨다. 따라서, 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 에 의해서 설정되는 분할 부분 (331, 332, 333) 의 형상의 조합, 즉 리어 사이드 멤버 (33) 의 부품 형상 패턴은 전부 36 (= 3 × 4 × 3) 가지 존재한다. 그 일례로서 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 이 분할 부분 (331) 의 단면 높이의 변화량 ΔH 를 10 ㎜ 로 설정하고, 분할 부분 (332) 의 단면 높이의 변화량 ΔH 를 0 ㎜ 로 설정하고, 분할 부분 (333) 의 단면 높이의 변화량 ΔH 를 20 ㎜ 로 설정했을 경우, 리어 사이드 멤버 (33) 는 이들 단면 높이의 변화량 ΔH 의 설정에 대응하여 도 6 에 나타내는 형상이 된다. 이와 같은 부품 형상 패턴의 설정에 있어서, 분할 부분 (331, 332, 333) 중의 변화량 ΔH 가 0 ㎜ 인 분할 부분의 형상은 상기 서술한 리어 사이드 멤버 (33) 의 기준 형상에 동등하다.

≪강성 해석 수단≫

강성 해석 수단 (23) 은, 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 에 의해서 부품 형상 패턴이 설정된 부품을 해석 대상의 구조체에 끼워넣은 상태로 하고, 이 구조체의 강성 해석을 복수 종류 실시하고, 이들 각 강성 해석의 종류마다 이 구조체의 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률 중 어느 하나를 구한다. 강성 해석 수단 (23) 에 의해서 실행되는 복수의 강성 해석의 종류로서, 예를 들어 차체 (31) 의 비틀림 강성 (torsional rigidity), 또는 부품의 장착 지점에 있어서의 국소 강성 (local rigidity) 등을 들 수 있다. 이들 복수 종류의 강성 해석의 각각은 추가로 하중 구속 조건마다 세분화된다.

본 실시형태에 있어서, 강성이란 강성 해석 수단 (23) 이 강성 해석을 실행한 결과, 얻어진 값이다. 강성 향상률이란, 기준 형상의 구조체와 비교하여 부품 형상 패턴을 설정 후의 구조체의 강성이 어느 정도 향상되었는지를 나타내는 지표이다. 강성 향상률은, 예를 들어, 기준 형상의 구조체와 비교하여 상대적으로 어느 정도, 형상 패턴 설정 후의 구조체의 강성이 향상되는지, 그 경향을 아는 데에 도움이 된다. 증가 단위 중량당 강성 향상률이란, 구조체의 증가된 단위 중량당 어느 정도 강성률이 향상되었는지를 나타내는 지표이다. 증가 단위 중량당 강성 향상률은, 상기 서술한 강성 향상률을 구조체 또는 그 부품의 증가 중량으로 나눔으로써 산출된다. 이와 같은 증가 단위 중량당 강성 향상률은, 구조체의 중량을 고려한 부품의 최적 형상을 얻는 데에 도움이 된다.

본 실시형태에 있어서의 강성 해석 수단 (23) 은, 복수 종류의 강성 해석의 예로서 비틀림 강성 해석과 국소 (局所) 강성 해석을 실시하였다. 비틀림 강성 해석에 있어서, 강성 해석 수단 (23) 은, 도 7 에 나타내는 바와 같이 리어 사이드 멤버 (33) 를 차체 (31) 에 끼워넣는다. 이어서, 강성 해석 수단 (23) 은, 이 차체 (31) 의 특정 부위 (511, 512, 513, 514) 중 3 개 지점을 구속하고, 또한, 나머지 1 개 지점에 대해서, 도 7 의 화살표로 나타내는 바와 같이 소정량 (예를 들어 0.5 kN 의 상향) 의 하중을 부여한다. 본 실시형태에 있어서, 차체 (31) 의 특정 부위 (511, 512) 는, 예를 들어 도 7 에 나타내는 바와 같이 쇼크 업소버 (shock absorber) 가 장착되는 쇼크 업소버 장착부 (shock absorber mount) 의 부위이다. 한편, 차체 (31) 의 특정 부위 (513, 514) 는, 예를 들어 도 7 에 나타내는 바와 같이 상기 서술한 코일 스프링 지지부 (35) 의 부위이다. 강성 해석 수단 (23) 은, 상기 서술한 바와 같이 차체 (31) 에 상향 하중을 가했을 때의 차체 (31) 의 비틀림 강성을 해석에 의해서 구하였다. 강성 해석 수단 (23) 은, 차체 (31) 에 있어서의 상향 하중의 인가 (印加) 지점을 특정 부위 (511, 512, 513, 514) 중 어느 곳으로 순차 변경한다. 이로써, 상기 서술한 비틀림 강성 해석의 하중 조건은 전부 4 가지가 된다.

국소 강성 해석에 있어서, 강성 해석 수단 (23) 은 도 8 에 나타내는 바와 같이 리어 사이드 멤버 (33) 를 차체 (31) 에 끼워넣는다. 이어서, 강성 해석 수단 (23) 은, 이 차체 (31) 의 소정 부분, 예를 들어 도 8 에 나타내는 바와 같이 차체 (31) 중앙의 B 필러 (pillar) (41) 의 하부와 사이드 멤버 (43) 의 접합부 근방 (도 8 중의 흑사각형에 의해서 나타내어진 지점) 을 구속한다. 강성 해석 수단 (23) 은 이 차체 (31) 의 구속 상태를 유지하면서, 차체 (31) 의 특정 부위 (515) 또는 특정 부위 (516) 에 대해서, 도 8 의 화살표로 나타내는 바와 같이 BL 방향, WL 방향, TL 방향의 어느 1 방향의 하중을 인가한다. 본 실시형태에 있어서, 차체 (31) 의 특정 부위 (515) 는, 예를 들어 도 8 에 나타내는 바와 같이 상기 서술한 쇼크 업소버 장착부의 부위이다. 한편, 차체 (31) 의 특정 부위 (516) 는, 예를 들어 도 8 에 나타내는 바와 같이 상기 서술한 코일 스프링 지지부 (35) 의 부위이다. 이와 같은 특정 부위 (515, 516) 는 차체 (31) 가 좌우 대칭이기 때문에, 양측의 쇼크 업소버 장착부 중의 하나 또는 양측의 코일 스프링 지지부 (35) 중의 하나이면 된다. 강성 해석 수단 (23) 은, 상기 서술한 바와 같이 차체 (31) 에 하중을 가했을 때의 차체 (31) 에 있어서의 하중의 인가 부위의 변위를 해석에 의해서 구하였다. 강성 해석 수단 (23) 은, 차체 (31) 에 있어서의 하중의 인가 지점을 특정 부위 (515, 516) 중 어느 곳으로 순차 변경하고, 또한, 이 하중의 인가 방향을 BL 방향, WL 방향, TL 방향의 어느 것으로 순차 변경한다. 이로써, 상기 서술한 국소 강성 해석의 하중 조건은 전부 6 가지가 된다.

상기와 같이, 본 실시형태에 있어서, 강성 해석 수단 (23) 에 의한 비틀림 강성 해석의 하중 조건은 4 가지이다. 또, 강성 해석 수단 (23) 에 의한 국소 강성 해석의 하중 조건은 6 가지이다. 따라서, 강성 해석 수단 (23) 에 의해서 실행되는 강성 해석의 종류는 10 종류로 되어 있다.

또, 상기 서술한 바와 같이, 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 에 의해서 설정된 리어 사이드 멤버 (33) 의 부품 형상 패턴은 36 가지이다. 강성 해석 수단 (23) 은 이들 36 가지의 부품 형상 패턴의 각각에 대해서, 상기 서술한 전부 10 종류의 강성 해석의 종류마다의 하중 조건에 따라서 해석한다. 따라서, 강성 해석 수단 (23) 에 의한 강성 해석 패턴은 전부 360 (= 36 × 10) 가지가 존재하게 된다. 본 실시형태에 있어서, 강성 해석 수단 (23) 은, 이들 360 가지의 강성 해석 패턴을 실험 계획법 (experimental design) 에 기초하여, 그 절반인 180 가지의 강성 해석 패턴으로 감소시켜 해석을 실시하였다. 통상적인 강성 해석은 전체의 강성 해석 패턴의 계산을 필요로 한다. 그러나, 본 발명에 관련된 최적화 해석 장치 (1) 는 다변량 해석을 사용하기 때문에, 상기 서술한 바와 같이 강성 해석 패턴을 반감시켜도 신뢰성 있는 강성 해석 결과를 얻을 수 있다.

≪다변량 해석 수단≫

다변량 해석 수단 (25) 은, 강성 해석 수단 (23) 에 의해서 구해진 구조체의 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률 중 어느 것을 목적 변수로 하고, 이 구조체를 분할한 각 부분의 높이, 폭 또는 단면 계수의 어느 것을 설명 변수로 하여, 강성 해석 수단 (23) 에 의한 각 강성 해석의 종류마다 다변량 해석을 실시하고, 중회귀 계수와 결정 계수 또는 자유도 조정필 결정 계수를 구한다. 다변량 해석이란, 목적으로 하는 현상을 해석하여 법칙성을 찾아내기 위한 통계적인 해석법이다. 본 발명에 있어서 다변량 해석을 실시함으로써, 구조체에 있어서의 분할된 각 부분의 높이, 폭 또는 단면 계수가 이 구조체의 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률에 대해서 어느 정도 영향을 주고 있는지를 신뢰성을 수반한 숫자에 의해서 알 수 있다.

다변량 해석 수단 (25) 에 의한 다변량 해석은 구체적으로는 다음과 같은 것을 실시한다. 먼저, 다변량 해석을 위한 관계식이 작성된다. 이어서, 다변량 해석 수단 (25) 은, 이 관계식의 회귀 계수 (regression coefficient) 로서 중회귀 계수를 구한다. 다변량 해석 수단 (25) 은 이와 같은 회귀 계수로서 중회귀 계수 외에 표준 편회귀 계수를 구해도 된다. 또한, 다변량 해석 수단 (25) 은, 이 관계식이 목적 변수를 어느 정도 설명할 수 있는지를 나타내는 지표인 결정 계수 또는 그 결정 계수의 자유도를 조정한 자유도 조정필 결정 계수 (R²) 를 구한다.

본 실시형태에 있어서, 다변량 해석 수단 (25) 은, 상기한 180 가지의 강성 해석 패턴에 대해서 강성 해석한 결과를, 즉 차체 (31) 의 강성을 목적 변수로 한다. 또, 다변량 해석 수단 (25) 은, 리어 사이드 멤버 (33) 를 분할한 각 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 높이를 설명 변수로 한다. 다변량 해석 수단 (25) 은 이 설명 변수에 의해서 상기한 목적 변수를 설명하는 관계식으로서 식 (1) 을 작성한다. 다변량 해석 수단 (25) 은 이 식 (1) 에 기초하여 다변량 해석을 실시하였다. 식 (1) 에 있어서, 회귀 계수 α, β, γ 는 중회귀 계수 또는 표준 편회귀 계수이다. 또, 단면 높이 H₁ 은 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (331) 의 단면 높이이다. 단면 높이 H₂ 는 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (332) 의 단면 높이이다. 단면 높이 H₃ 은 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (333) 의 단면 높이이다.

강성 = α × 단면 높이 H₁ ＋ β × 단면 높이 H₂ ＋ γ × 단면 높이 H₃ ··· (1)

다변량 해석 수단 (25) 이 식 (1) 에 기초하여 상기한 180 가지의 강성 해석 패턴의 다변량 해석을 실시한 결과는 표 1 에 나타난다. 이하, 표 1 에 대해서 고찰한 결과를 나타낸다.

표 1 은, 상기 서술한 강성 해석 수단 (23) 에 의한 10 가지의 강성 해석의 종류마다의 자유도 조정필 결정 계수와 회귀 계수 (표준 편회귀 계수와 중회귀 계수) 를 가리킨 것이다. 표 1 에는, 강성 해석 조건마다, 하중 조건마다로 나누고, 각 열마다 자유도 조정필 결정 계수와 회귀 계수가 기재되어 있다.

상세하게는, 표 1 에 있어서,「비틀림 강성」란의「a」,「b」,「c」,「d」는, 도 7 에 나타낸 차체 (31) 의 비틀림 강성 해석에 있어서의 하중 조건을 나타낸다. 「a」는 차체 (31) 의 하중 인가 부위가 특정 부위 (511) 인 것을 나타낸다. 「b」는 차체 (31) 의 하중 인가 부위가 특정 부위 (512) 인 것을 나타낸다. 「c」는 차체 (31) 의 하중 인가 부위가 특정 부위 (513) 인 것을 나타낸다. 「d」는 차체 (31) 의 하중 인가 부위가 특정 부위 (514) 인 것을 나타낸다. 예를 들어,「비틀림 강성」의「a」열에는 차체 (31) 의 특정 부위 (511) 에 하중을 가하고, 또한 나머지 특정 부위 (512, 513, 514) 를 구속한다는 하중 조건의 비틀림 강성 해석이 실행된 경우의 자유도 조정필 결정 계수와 회귀 계수가 나타나 있다.

또, 표 1 에 있어서,「국소 강성」란의「쇼크 업소버 장착 부위」,「코일 스프링 지지 부위」,「BL」,「TL」,「WL」은 도 8 에 나타낸 차체 (31) 의 국소 강성 해석에 있어서의 하중 조건을 나타낸다. 「쇼크 업소버 장착 부위」는 차체 (31) 의 하중 인가 부위가 쇼크 업소버 장착부의 부위 (도 8 에 나타내는 특정 부위 (515)) 인 것을 나타낸다. 「코일 스프링 지지 부위」는 차체 (31) 의 하중 인가 부위가 코일 스프링 지지부 (35) 의 부위 (도 8 에 나타내는 특정 부위 (516)) 인 것을 나타낸다. 「BL」은 차체 (31) 의 하중 인가 방향이 BL 방향 (차체 (31) 의 폭방향) 인 것을 나타낸다. 「TL」은 차체 (31) 의 하중 인가 방향이 TL 방향 (차체 (31) 의 전후 방향) 인 것을 나타낸다. 「WL」은 차체 (31) 의 하중 인가 방향이 WL 방향 (차체 (31) 의 높이 방향) 인 것을 나타낸다. 예를 들어,「국소 강성」의「쇼크 업소버 장착 부위」의「BL」열에는, 도 8 에 나타내는 차체 (31) 의 특정 부위 (515) (쇼크 업소버 장착부) 에 BL 방향의 하중을 가한다는 하중 조건의 국소 강성 해석이 실행된 경우의 자유도 조정필 결정 계수와 회귀 계수가 나타내어져 있다. 또, 국소 강성 해석의 하중 조건으로서, 차체 (31) 의 중앙의 B 필러 (41) 하부와 사이드 멤버 (43) 의 접합부 근방을 구속하고 있다.

또, 표 1 중의 수치란의 최상행에 자유도 조정필 결정 계수가 기재되어 있다. 그 하방에 표준 편회귀 계수와 중회귀 계수가 기재되어 있다. 자유도 조정필 결정 계수란 중회귀 해석에 있어서 설명 변수의 수가 증가함에 따른 회귀 결과의 향상 경향을 방지하기 위해서 회귀의 자유도를 조정하는 것이다.

표 1 전체를 보는 방법에 대해서 설명한다. 예를 들어, 표 1 에 있어서의「비틀림 강성」의「a」열을 보았을 경우, 이「a」에 대응한 하중 조건의 비틀림 강성 해석의 결과인 강성에 대해서, 식 (1) 에 나타내는 관계식의 표준 편회귀 계수, 중회귀 계수 및 자유도 조정필 결정 계수를 판독할 수 있다. 즉, 이「a」에 대응한 하중 조건의 비틀림 강성 해석에 있어서, 강성 해석 수단 (23) 은 차체 (31) 의 특정 부위 (511) (도 7 참조) 에 하중을 가하고 또한 다른 특정 부위 (512, 513, 514) 를 구속한다는 하중 조건의 비틀림 강성 해석을 실시한다. 이 비틀림 강성 해석의 결과로서, 차체 (31) 의 강성이 얻어진다. 이 차체 (31) 의 강성과 리어 사이드 멤버 (33) 의 단면 높이 H₁, H₂, H₃ 의 상관을 나타내는 식 (1) 의 회귀 계수 α, β, γ 및 자유도 조정필 결정 계수로서 이「a」열의 수치는 판독된다. 예를 들어, 이「a」열에 나타내어지는 중회귀 계수를 식 (1) 의 회귀 계수 α, β, γ 로서 사용하면, 차체 (31) 의 강성과 리어 사이드 멤버 (33) 의 단면 높이 H₁, H₂, H₃ 의 상관을 나타내는 관계식은 식 (2) 와 같이 나타내어진다. 또, 이 때의 자유도 조정필 결정 계수는 0.95 이다.

강성 = 0.10 × 단면 높이 H₁ ＋ 0.31 × 단면 높이 H₂ ＋ 0.59 × 단면 높이 H₃ ··· (2)

중회귀 계수는 본 실시형태에 있어서, 강성에 대한 기여도를 나타내는 지표로서, 해석 조건 전체를 통해서 서로 비교할 수 있는 절대적인 지표이다. 중회귀 계수를 봄으로써, 리어 사이드 멤버 (33) 의 각 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 높이 H₁, H₂, H₃ 이 각 해석 조건을 통해서 차체 (31) 의 강성에 어느 정도 기여하고 있는지를 알 수 있다.

도 9 는 표 1 에 나타내는 중회귀 계수를 해석 조건마다, 하중 조건마다 그래프화한 것이다. 도 9 에 있어서, 사선의 막대 그래프는 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (331) 에 대응한다. 흑색 막대 그래프는 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (332) 에 대응한다. 백색의 막대 그래프는 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (333) 에 대응한다. 도 9 를 참조함으로써, 분할 부분 (331) 의 단면 높이 H₁ 은 쇼크 업소버 장착 부위나 코일 스프링 지지 부위의 국소 강성에 거의 기여하고 있지 않은 것을 알 수 있다. 분할 부분 (332, 333) 의 각 단면 높이 H₂, H₃ 은, 도 7 에 나타내는 차체 (31) 의 특정 부위 (511) 및 특정 부위 (512), 즉 쇼크 업소버 장착 부위의 비틀림 강성이나, 코일 스프링 지지 부위 (도 8 에 나타내는 특정 부위 (516)) 에 있어서의 국소 강성에 크게 기여하고 있다. 그 때문에, 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 을 올리면, 상기한 비틀림 강성이나 코일 스프링 지지 부위의 국소 강성이 향상되는 것을 알 수 있다.

표준 편회귀 계수는, 본 실시형태에 있어서, 구조체의 강성에 대한 각 부품 부분의 기여도를 나타내는 지표로서, 특정한 해석 조건에 있어서만 서로 비교할 수 있는 상대적인 지표이다. 표준 편회귀 계수는, 특정한 강성 해석에 있어서 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 높이 H₁, H₂, H₃ 이 차체 (31) 의 강성에 어느 정도 기여하고 있는지를 아는데 있어서 중회귀 계수보다 알기 쉽게 되어 있다. 그 때문에, 예를 들어, 비틀림 강성에 있어서의 쇼크 업소버 장착 부위의 강성을 우선적으로 확보하고자 하는 경우 등, 특정한 강성 해석 패턴에 주목하여 구조체의 강성 향상을 도모하고자 하는 경우에는, 중회귀 계수를 보는 것보다도 표준 편회귀 계수를 보는 편이 적합하다. 도 10 은 도 9 와 동일하게, 표 1 에 나타내는 표준 편회귀 계수를 해석 조건마다, 하중 조건마다 그래프화한 것이다. 도 10 에 대한 고찰을 이하에 나타낸다.

도 9 및 도 10 에 나타내는「비틀림 강성」을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 비틀림 강성 해석의 하중 조건이 예를 들어 특정 부위 (511) 에 하중을 가하는 것으로 하는 하중 조건인 경우, 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 의 기여도가 큰 것은 중회귀 계수, 표준 편회귀 계수 모두 동일하다. 그러나, 차체 (31) 의 강성에 대한 분할 부분 (331, 332) 의 각 기여도는 상이하다. 특히 분할 부분 (331) 의 기여도는, 도 9 의 중회귀 계수에 주목할 경우 작지만, 도 10 의 표준 편회귀 계수에 주목할 경우 크게 되어 있다. 한편, 비틀림 강성 해석의 하중 조건이 차체 (31) 의 특정 부위 (513) (도 7 참조) 에 하중을 가하는 것으로 하는 하중 조건인 경우, 도 9 의 중회귀 계수에 주목하면, 분할 부분 (331, 332, 333) 모두 차체 (31) 의 강성에 대한 기여도는 작다. 그러나, 도 10 의 표준 편회귀 계수에 주목하면, 분할 부분 (331) 의 기여도가 큰 것을 확인할 수 있다. 이 점에서 다음의 것을 알 수 있다. 즉, 차체 (31) 의 특정 부위 (511, 512, 513, 514) 전부에 대해서 차체 (31) 의 비틀림 강성을 종합적으로 평가했을 경우, 분할 부분 (333) 의 강화가 차체 (31) 의 강성 향상 효과를 발휘한다. 그러나, 특정 부위 (511, 512, 513, 514) 전부가 아니고, 원하는 부위, 예를 들어 특정 부위 (513) 및 특정 부위 (514) 의 강성값을 우선적으로 올릴 경우, 분할 부분 (331) 의 강화가 이 우선 부위의 강성 향상 효과를 발휘한다.

코일 스프링 지지 부위에 있어서의 국소 강성 해석에 관해서는 다음의 것을 알 수 있다. 즉, 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 은, TL 방향 및 WL 방향의 하중에 대항하는 차체 (31) 의 국소 강성 향상에 크게 기여한다. 분할 부분 (332) 의 단면 높이 H₂ 는, BL 방향의 하중에 대항하는 차체 (31) 의 국소 강성의 향상에 기여한다. 분할 부분 (331) 의 단면 높이 H₁ 의 국소 강성에 대한 기여도는 어느 하중 조건에서나 작다.

≪강성 해석 선출 수단≫

강성 해석 선출 수단 (27) 은, 다변량 해석 수단 (25) 에 의해서 구해진 결정 계수 또는 자유도 조정필 결정 계수의 어느 것에 기초하여 상기 복수 종류의 강성 해석 중에서 상관성이 높은 것을 선출한다. 일반적으로, 자유도 조정필 결정 계수가 1 에 가까울수록 강성 해석의 상관이 강하고, 해석 정밀도가 높다고 판단할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 일례로서 자유도 조정필 결정 계수가 0.8 이상으로 되어 있는 강성 해석을 상관성 및 해석 정밀도가 높은 것으로 하였다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 비틀림 강성 및 코일 스프링 지지 부위에 있어서의 국소 강성에 대해서, 자유도 조정필 결정 계수는 전부 0.8 이상으로 되어 있다. 이에 기초하여, 강성 해석 선출 수단 (27) 은 복수 종류의 강성 해석 중에서 상관성이 높은 것, 즉 표 1 에 있어서는 비틀림 강성 및 코일 스프링 지지 부위에 있어서의 국소 강성을 선출한다. 이들 선출된 강성 해석의 상관은 강하기 때문에, 이것들의 해석 정밀도는 높다고 판단할 수 있다. 그 때문에, 비틀림 강성 및 코일 스프링 지지 부위에 있어서의 국소 강성의 각 다변량 해석에 의해서 구한 중회귀 계수는, 리어 사이드 멤버 (33) 등의 구조체 부품의 최적 형상 결정의 지표로서 사용할 수 있다.

한편, 쇼크 업소버 장착 부위에 있어서의 국소 강성에 대한 자유도 조정필 결정 계수는, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 하중의 인가 방향이 BL 방향인 경우에 0.35 가 되고, 하중의 인가 방향이 TL 방향인 경우에 0.45 가 되며, 하중의 인가 방향이 WL 방향인 경우에 0.51 으로 되어 있다. 이와 같은 국소 강성 해석의 상관은 중간 정도이다. 그 때문에, 쇼크 업소버 장착부에 있어서의 국소 강성의 다변량 해석에 의해서 구한 중회귀 계수는, 구조체 부품의 최적 형상 결정에 사용하지 않는다.

≪단면 형상 결정 수단≫

단면 형상 결정 수단 (29) 은, 강성 해석 선출 수단 (27) 에 의해서 해석 정밀도가 높다 (상관이 강하다) 고 판단되어 선출된 강성 해석의 중회귀 계수로서 다변량 해석 수단 (25) 에 의해서 산출된 중회귀 계수에 기초하여, 구조체 부품의 분할된 각 부분의 최적한 단면 형상을 결정한다. 단면 형상 결정 수단 (29) 에 의해서 결정된 부품 단면의 최적 형상은 표시 장치 (3) 에 표시된다. 또, 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 결정된 최적 형상을 오퍼레이터에 의한 입력 조작에 의한 입력 장치 (5) 로부터의 입력 정보에 기초하여 더욱 상세하게 변경하는 편집 기능 (editor function) 을 갖고 있다.

본 실시형태에 있어서, 강성 해석 선출 수단 (27) 은, 상기 서술한 바와 같이, 상관이 강하고 해석 정밀도가 높은 강성 해석의 종류로서, 비틀림 강성 및 코일 스프링 지지 부위에 있어서의 국소 강성의 각 강성 해석을 선출하였다. 단면 형상 결정 수단 (29) 은 이들 선출된 각 강성 해석의 중회귀 계수에 기초하여 리어 사이드 멤버 (33) 의 최적 형상을 결정하였다. 전술한 바와 같이, 중회귀 계수는 강성에 있어서의 기여도를 나타내는 지표이다. 중회귀 계수가 높으면 강성에 대한 기여도도 높아진다.

도 11 은, 강성 해석 선출 수단 (27) 에 의해서 선출된 비틀림 강성과 코일 스프링 지지 부위에 있어서의 국소 강성에 대해서, 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (331, 332, 333) 마다 각각의 강성에 관한 중회귀 계수를 평균한 것을 나타낸다.

도 11 로부터 알 수 있는 바와 같이, 비틀림 강성 및 코일 스프링 지지 부위에 있어서의 국소 강성의 양방에 있어서 분할 부분 (333) 의 중회귀 계수의 값은 높다 (도 11 중의 백색 막대 그래프 참조). 그 때문에, 이것들의 강성에 대한 분할 부분 (333) 의 기여도도 높다. 이 분할 부분 (333) 에 이어서, 이것들의 강성에 대한 분할 부분 (332) 의 기여도도 크다. 한편, 이들 강성에 대한 분할 부분 (331) 의 기여도는 작다.

또한, 비틀림 강성 및 코일 스프링 지지 부위에 있어서의 국소 강성의 양자를 평균함으로써, 강성 해석 조건 전체를 통해서 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (331, 332, 333) 중 어느 부분이 강성에 기여하고 있는지를 알 수 있다. 이들 양자를 평균한 결과, 분할 부분 (331) 의 중회귀 계수는 약 0.05 이고, 분할 부분 (332) 의 중회귀 계수는 약 0.18 이며, 분할 부분 (333) 의 중회귀 계수는 약 0.41 이다. 즉, 분할 부분 (333) 은 전체를 통해서 강성에 가장 기여하고 있다. 이에 이어서, 분할 부분 (332) 이 강성에 기여하고 있다. 분할 부분 (331) 은 강성에 거의 기여하고 있지 않다.

따라서, 리어 사이드 멤버 (33) 의 최적 형상은 이하의 조건에 기초하여 결정하면 된다. 분할 부분 (333) 이 강성에 가장 기여하고 있기 때문에 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 을 가능한 한 높게 한다. 분할 부분 (332) 도 강성에 대해서 어느 정도 기여하고 있기 때문에 분할 부분 (332) 의 단면 높이 H₂ 를 높게 한다. 또, 분할 부분 (331) 의 단면 높이 H₁ 은 차체 (31) 의 경량화 관점에서 높이지 않는다. 즉, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 의 변화량 ΔH 는 가장 높은 수준인 20 ㎜ (도 5b 참조) 로 한다. 분할 부분 (332) 의 단면 높이 H₂ 의 변화량 ΔH 는 리어 사이드 멤버 (33) 의 중량 증가와의 밸런스를 고려하여 분할 부분 (333) 보다 낮은 수준인 10 ㎜ 로 한다. 분할 부분 (331) 의 단면 높이 H₁ 의 변화량 ΔH 는 리어 사이드 멤버 (33) 의 중량 증가를 방지하기 위해서 0 ㎜ 로 한다.

또, 오퍼레이터는 단면 형상 결정 수단 (29) 을 사용함으로써, 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 형상을 더욱 상세한 형상으로 변경할 수 있다. 이 결과, 단면 형상 결정 수단 (29) 에 의해서 결정된 최적 형상보다 더욱 최적화된 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 형상을 얻을 수 있는 경우가 있다. 예를 들어, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 도 12 에 나타내는 리어 사이드 멤버 (33) 의 형상을 최적 형상으로 결정해도 된다. 혹은, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 리어 사이드 멤버 (33) 의 각 분할 부분 (331, 332, 333) 의 경계부의 형상 또는 경계부 근방의 형상을 서서히 변화하는 형상으로 결정해도 된다. 구체적으로는, 도 13a 에 나타내는 바와 같이, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 각 분할 부분 (331, 332, 333) 의 경계부에 걸치는 길이 (예를 들어 20 ㎜) 의 서변 (徐變) (gradual change) 구간 (334, 335) 을 형성한다. 단면 형상 결정 수단 (29) 은 서변 구간 (334, 335) 에 있어서 리어 사이드 멤버 (33) 의 형상을 서서히 변화시켜도 된다. 이렇게 함으로써, 각 분할 부분 (331, 332, 333) 의 경계부에 대한 응력 집중 (stress concentration) 이 완화된다. 이 결과, 리어 사이드 멤버 (33) 전체의 강성, 나아가서는 차체 (31) 의 강성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 차체 (31) 의 강성에 대한 분할 부분 (331, 332, 333) 의 기여도에 기초하여, 각 분할 부분 (331, 332, 333) 의 경계의 형상을 결정해도 된다. 이로써, 차체 (31) 의 강성이 더욱 향상된다. 구체적으로는, 도 13b 에 나타내는 바와 같이, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 차체 (31) 의 강성에 대한 분할 부분 (331, 332, 333) 의 기여도에 기초하여, 가장 기여도가 큰 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 을 가능한 한 높게 유지하고, 또한, 분할 부분 (332) 에만 소정의 길이 (예를 들어 10 ㎜) 의 서변 구간 (335) 을 형성한다. 또, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 분할 부분 (333) 다음으로 기여도가 큰 분할 부분 (332) 의 단면 높이 H₂ 를 가능한 한 높게 유지하고, 또한, 분할 부분 (331) 에만 소정의 길이 (예를 들어 10 ㎜) 의 서변 구간 (334) 을 형성한다. 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 도 13b 에 나타내는 서변 구간 (334, 335) 을 형성한 최적 형상으로, 리어 사이드 멤버 (33) 의 형상을 변경해도 된다. 이렇게 함으로써, 차체 (31) 의 강성이 더욱 0.5 ％ 향상되었다.

한편, 최적화 해석 장치 (1) 는, 구조체 부품을 복수로 분할한 각 부분의 형상 변경의 우선도를 결정하는 형상 변경 우선도 결정 수단을 추가로 구비하고 있어도 된다. 표준 편회귀 계수는 상기 서술한 바와 같이, 소정의 해석 조건에 주목하여 구조체의 강성 향상을 도모하고자 하는 경우에 참조하는 지표로서 적합하다. 예를 들어, 차체 (31) 의 비틀림 강성 중, 쇼크 업소버 장착 부위의 강성을 우선적으로 확보하고자 하는 경우에, 상기한 형상 변경 우선도 결정 수단을 사용하면 된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 있어서는, 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 을 사용하여, 차체 (31) 의 부품인 리어 사이드 멤버 (33) 를 TL 방향으로 분할하고, 이 리어 사이드 멤버 (33) 의 분할 부분 (331, 332, 333) 에 대해서 단면의 높이를 변화시켜 부품 형상 패턴을 설정한다. 또한, 강성 해석 수단 (23) 을 사용하여 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 에 의해서 부품 형상 패턴이 설정된 리어 사이드 멤버 (33) 를 차체 (31) 에 끼워넣은 상태에서, 차체 (31) 의 강성 해석을 복수의 해석 조건에 기초하여 실시하여 강성을 구한다. 다변량 해석 수단 (25) 을 사용하여, 강성 해석 수단 (23) 에 의해서 구해진 강성을 목적 변수로 하고, 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 높이 H₁, H₂, H₃ 을 설명 변수로 하여, 다변량 해석을 실시하고, 중회귀 계수와 자유도 조정필 결정 계수를 구한다. 또한, 강성 해석 선출 수단 (27) 을 사용하여 다변량 해석 수단 (25) 에 의해서 구해진 자유도 조정필 결정 계수에 기초하여 상기 복수의 해석 조건 중에서 상관성이 높은 것을 선출한다. 단면 형상 결정 수단 (29) 을 사용하여, 분할 부분 (331, 332, 333) 의 중회귀 계수의 크기에 기초하여 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 형상을 결정한다. 이와 같이 구성했기 때문에 리어 사이드 멤버 (33) 형상의 최적화를 치밀하게 실시할 수 있다.

실시예 1

본 발명의 최적화 해석 장치 (1) 에 의한 작용 효과에 대해서 구체적인 실시예에 기초하여 설명한다. 상기한 실시형태에서는, 강성을 목적 변수로 하여 다변량 해석을 실시한 예를 나타냈지만, 본 실시예 1 에서는 강성 향상률을 목적 변수로 한 예를 나타낸다. 본 실시예 1 에 있어서는, 본 발명에 관련된 구조체의 일례로서 도 2 에 나타내는 차체 (31) 를 예로 들고, 구조체 부품의 일례로서 도 3 에 나타내는 리어 사이드 멤버 (33) 를 예로 든다.

상기 실시형태와 동일하게, 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 은, 리어 사이드 멤버 (33) 의 중간부를 TL 방향으로 분할 부분 (331, 332, 333) 의 3 부분으로 분할하고, 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면의 높이를 변화시켜 부품 형상 패턴을 설정하는 것으로 하였다. 또, 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 은, 분할 부분 (331, 333) 의 각 단면 높이의 변화량 ΔH 를, 예를 들어 도 5b 에 나타내는 바와 같이 3 가지의 양 (0 ㎜, 10 ㎜, 20 ㎜) 의 어느 것으로 변화시킨다. 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 은, 분할 부분 (332) 의 단면 높이의 변화량 ΔH 를, 예를 들어 도 5c 에 나타내는 바와 같이 4 가지의 양 (0 ㎜, 10 ㎜, 20 ㎜, 30 ㎜) 의 어느 것으로 변화시킨다. 분할 부분 (331, 332, 333) 중 변화량 ΔH 가 0 ㎜ 인 분할 부분의 형상은 리어 사이드 멤버 (33) 의 기준 형상과 동등히다. 한편, 강성 해석 수단 (23) 은 본 실시예 1 에 있어서 차체 (31) 의 강성 향상률을 구하였다. 따라서, 다변량 해석 수단 (25) 은, 본 실시예 1 에 있어서, 목적 변수를 차체 (31) 의 강성 향상률로 하고, 설명 변수를 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 높이 H₁, H₂, H₃ 으로 하였다. 본 실시예 1 의 구성은 강성을 강성 향상률로 치환한 것 이외에 전술한 실시형태와 동일하다.

해석 결과, 강성 향상률은 상기 실시형태와 동일하게 분할 부분 (333), 분할 부분 (332) 의 순으로 큰 것이 밝혀졌다. 즉, 차체 (31) 의 강성 향상의 효과는 분할 부분 (333), 분할 부분 (332) 의 순으로 크다. 따라서, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 도 14 에 나타내는 바와 같이, 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 의 변화량 ΔH 를 가능한 한 높은 값 (예를 들어 20 ㎜) 으로 하였다. 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 리어 사이드 멤버 (33) 의 중량 증가를 방지하기 위해서 분할 부분 (331) 의 단면 높이 H₁ 의 변화량 ΔH 를 0 ㎜ 로 하였다. 또, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 분할 부분 (332) 의 단면 높이 H₂ 의 변화량 ΔH 도 높게 하지만, 차체 (31) 의 경량화를 고려하여, 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 미만, 분할 부분 (331) 의 단면 높이 H₁ 초과가 되는 변화량 ΔH (예를 들어 10 ㎜) 로 하였다. 이 때, 분할 부분 (331, 332, 333) 의 경계부는, 단면 형상 결정 수단 (29) 의 편집 기능을 사용하여 적정하게 서서히 변화되는 형상으로 하였다. 구체적으로는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 서변 구간 (334, 335) 을 분할 부분 (331, 332, 333) 의 경계부에 걸치는 길이 (예를 들어 20 ㎜) 의 것으로 하였다. 도 14 에 나타낸 리어 사이드 멤버 (33) 의 형상에 있어서의 차체 (31) 의 강성 향상률은 ＋3.4 ％ 였다.

단면 형상 결정 수단 (29) 은, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 분할 부분 (331, 332, 333) 의 경계부에 걸치도록 서변 구간 (334, 335) 을 형성하였다. 그러나, 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 차체 (31) 의 강성에 대한 기여도가 높은 부품의 부분의 단면 높이를 가능한 한 높게 유지하도록 서변 구간 (334, 335) 을 형성함으로써, 차체 (31) 의 강성을 더욱 높일 수 있다. 차체 (31) 의 강성을 더욱 향상시키는 것을 목적으로 하여, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 도 14 에 나타낸 형상을 이루는 리어 사이드 멤버 (33) 의 서변 구간 (334, 335) 을 다음과 같이 변화시켰다. 즉, 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 서변 구간 (334, 335) 을 축소하여 그 길이를 예를 들어 10 ㎜ 로 하였다. 또한, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 서변 구간 (334, 335) 을 차체 (31) 의 강성에 대한 기여도가 높은 부품측에 형성하지 않고, 이 기여도가 낮은 부품측에만 형성하였다.

도 15 에 기초하여 보다 구체적으로 설명하면, 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 예를 들어 분할 부분 (333) 과 분할 부분 (332) 의 경계부에 있어서, 비교적 기여도가 높은 분할 부분 (333) 측에 서변 구간 (335) 을 형성하지 않고, 비교적 기여도가 낮은 분할 부분 (332) 측에 서변 구간 (335) (길이 = 10 ㎜) 를 형성하였다. 또, 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 분할 부분 (332) 과 분할 부분 (331) 의 경계부에 있어서, 비교적 기여도가 높은 분할 부분 (332) 측에 서변 구간 (334) 을 형성하지 않고, 비교적 기여도가 낮은 분할 부분 (331) 측에 서변 구간 (334) (길이 = 10 ㎜) 을 형성하였다. 도 15 에 나타낸 리어 사이드 멤버 (33) 의 형상에 있어서의 차체 (31) 의 강성 향상률은 ＋4.2 ％ 였다. 이 도 15 에 나타낸 형상시의 강성 향상률은, 도 14 에 나타낸 형상시의 강성 향상률 (= ＋3.4 ％) 보다 높아져, 보다 바람직하다. 이 때, 리어 사이드 멤버 (33) 의 중량은 257 g 증가되어 있다. 따라서, 도 15 에 나타낸 부품 형상의 최적화에 있어서의 중량 증가 1 g 당의 차체 (31) 의 강성 향상률은 0.016 ％/g 이었다.

상기한 해석 결과에 대해서 정리한 그래프를 도 16 에 나타낸다. 도 16 은, 본 실시예 1 에 있어서의 해석 결과 중, 강성 향상률이 높은 것을 발췌하여 막대 그래프로 나타낸 것이다. 도 16 에 있어서, 가로축이 검토 형상을 나타내고, 세로축이 강성 향상률을 나타낸다. 또, 도 16 을 향하여 가장 오른쪽에 나타낸 흑색 막대 그래프는, 도 15 에 나타낸 형상에 있어서의 강성 향상률을 나타낸다. 다른 막대 그래프는 부품 형상 패턴 설정 수단 (21) 에 의해서 얻어진 부품 형상을 유지하고, 또한 부품 분할 부분간의 경계부를 서서히 변화시키지 않고 강성 해석을 실시한 결과, 얻어진 강성 향상률을 나타낸다.

도 16 의 흑색 막대 그래프에 나타내는 바와 같이, 본 실시예 1 에 있어서의 강성 향상률은 4.2 ％ 였다. 이 강성 향상률은, 리어 사이드 멤버 (33) 의 전부 360 가지의 강성 해석 패턴, 즉 부품 분할 부분간의 경계부를 서서히 변화시키지 않은 경우의 강성 해석 패턴에 따라서 얻어지는 강성 향상률의 최고치 (= 2.7 ％) 보다 크게 향상되어 있다. 이와 같이, 본 실시예 1 에 있어서의 강성 향상률은 보다 바람직한 것이 되었다. 따라서, 본 실시예 1 에 관련된 최적화 해석 장치 (1) 를 사용함으로써, 360 가지의 패턴의 강성 해석을 실시하지 않아도 강성의 최대치가 신뢰성을 수반하여 얻어졌다.

실시예 2

상기 서술한 실시형태 또는 실시예 1 에서는, 강성이나 강성 향상률을 목적 변수로 하는 경우에 대해서 설명했지만, 증가 단위 중량당 강성 향상률을 목적 변수로 해도 된다. 그 일례로서, 본 실시예 2 에서는 증가 단위 중량당 강성 향상률을 목적 변수로 하여 다변량 해석한 결과에 대해서 이하에 설명한다.

본 실시예 2 에 있어서의 해석 대상의 구조체의 부품은 상기한 실시예 1 과 동일하게, 도 3 에 나타내는 리어 사이드 멤버 (33) 로 하였다. 또, 본 실시예 2 에 있어서, 리어 사이드 멤버 (33) 는 상기한 실시예 1 과 동일하게 분할 부분 (331, 332, 333) 으로 분할하였다. 이것들의 단면 높이 H₁, H₂, H₃ 의 변화량 ΔH 의 수준 등도 상기한 실시형태 또는 실시예 1 과 동일하게 하였다. 즉, 본 실시예 2 의 구성은 강성 또는 강성 향상률을 증가 단위 중량당 강성 향상률로 치환한 것 이외에는 상기 서술한 실시형태 또는 실시예 1 과 동일하다. 본 실시예 2 에 있어서 다변량 해석을 실시한 결과를 표 2 에 나타낸다.

표 2 는, 상기한 표 1 과 동일하게, 상기 서술한 10 가지의 강성 해석 종류의 자유도 조정필 결정 계수와 회귀 계수 (표준 편회귀 계수와 중회귀 계수) 를 나타낸 것이다. 표 2 를 보는 방법은 표 1 과 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다. 또, 상기한 도 9 와 동일하게, 도 17 에 표 2 의 중회귀 계수를 해석 조건마다, 하중 조건마다 그래프화한 것을 나타낸다. 상기한 도 10 과 동일하게, 도 18 에 표 2 의 표준 편회귀 계수를 해석 조건마다, 하중 조건마다 그래프화한 것을 나타낸다.

도 17 을 참조함으로써, 차체 (31) 의 강성에 대한 분할 부분 (331) 의 기여도는 전체적으로 작고, 분할 부분 (331) 의 단면 높이 H₁ 은 차체 (31) 의 비틀림 강성이나 국소 강성에 거의 기여하지 않는 것을 알 수 있다. 한편, 분할 부분 (332, 333) 의 각 단면 높이 H₂, H₃ 은, 도 7 에 나타내는 차체 (31) 의 특정 부위 (511) 및 특정 부위 (512), 즉 쇼크 업소버 장착 부위의 비틀림 강성이나, 코일 스프링 지지 부위 (도 8 에 나타내는 특정 부위 (516)) 에 있어서의 국소 강성에 크게 기여하고 있다. 특히 분할 부분 (333) 의 중회귀 계수는 매우 높은 값을 나타내고 있다. 이것은 상기한 강성에 대한 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 의 기여도가 큰 것을 의미한다. 그 때문에, 상기 실시형태 및 실시예 1 과 동일하게 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 을 올리면, 상기한 비틀림 강성이나 코일 스프링 지지 부위의 국소 강성이 향상되는 것을 알 수 있다. 이 분할 부분 (333) 에 이어서, 분할 부분 (332) 의 단면 높이 H₂ 를 올리는 것도 이들 강성 향상에 효과가 있다. 이상과 같이, 표 2 및 도 17 에 대해서 고찰한 결과, 차체 (31) 의 전체적인 강성률 향상에 있어서, 분할 부분 (333), 분할 부분 (332) 의 순으로 기여도가 큰 것을 알 수 있었다.

도 18 을 참조함으로써, 도 10 의 경우와 동일하게, 특정한 강성 해석에 있어서 분할 부분 (331, 332, 333) 의 단면 높이 H₁, H₂, H₃ 이 차체 (31) 의 강성에 어느 정도 기여하고 있는지를 알 수 있다. 예를 들어, 비틀림 강성에 주목할 경우, 분할 부분 (333) 은 차체 (31) 의 특정 부위 (511, 512, 513, 514) (도 7 참조) 전부의 강화에 효과적이라고 할 수 있다. 한편, 특정 부위 (513) 및 특정 부위 (514) 의 강성값을 우선적으로 올릴 경우, 분할 부분 (331) 의 강화가 효과가 있는 것을 알 수 있다.

상기 서술한 실시예 1 에 있어서의 해석 결과와 본 실시예 2 의 표 2 를 비교한다. 실시예 1 에 있어서, 분할 부분 (332) 의 중회귀 계수 (단, 쇼크 업소버 장착 부위의 중회귀 계수는 제외한다) 의 평균치와, 분할 부분 (333) 의 중회귀 계수 (단, 쇼크 업소버 장착 부위의 중회귀 계수는 제외한다) 의 평균치의 비율은 0.45 였다. 본 실시예 2 에 있어서 이 비율은 0.30 이었다. 이것은, 증가 단위 중량당 강성 향상률을 목적 변수로 함으로써, 강성 향상률을 목적 변수로 했을 경우와 비교하여, 차체 (31) 의 강성에 대한 분할 부분 (332) 의 기여도가 낮은 것을 의미한다.

이상으로부터, 다음과 같이 리어 사이드 멤버 (33) 의 형상을 결정하였다. 본 실시예 2 에 있어서, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 도 19 에 나타내는 바와 같이, 분할 부분 (333) 의 단면 높이 H₃ 의 변화량 ΔH 를 그 최대치인 20 ㎜ 로 하였다. 분할 부분 (331) 의 단면 높이 H₁ 의 변화량 ΔH 는 리어 사이드 멤버 (33) 의 중량 증가를 방지하기 위해서 0 ㎜ 로 하였다. 또, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 분할 부분 (332) 의 단면 높이 H₂ 의 변화량 ΔH 를 실시예 1 의 경우 (10 ㎜) 보다 낮은 수준인 5 ㎜ 로 하였다. 이 때, 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 분할 부분 (331, 332, 333) 의 경계부에 걸치는 길이 (예를 들어 20 ㎜) 의 서변 구간 (334, 335) 을 형성하였다. 또, 도 19 에 나타낸 리어 사이드 멤버 (33) 의 형상을, 차체 (31) 의 강성에 대한 분할 부분 (331, 332, 333) 의 기여도에 기초하여 더욱 최적화된 형상을 도 20 에 나타낸다. 도 20 에 나타내는 바와 같이, 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 분할 부분 (333) 과 분할 부분 (332) 의 경계부에 있어서, 비교적 기여도가 높은 분할 부분 (333) 측에 서변 구간 (335) 을 형성하지 않고, 비교적 기여도가 낮은 분할 부분 (332) 측에 서변 구간 (335) (길이 = 10 ㎜) 을 형성하였다. 단면 형상 결정 수단 (29) 은, 분할 부분 (332) 과 분할 부분 (331) 의 경계부에 있어서, 비교적 기여도가 높은 분할 부분 (332) 측에 서변 구간 (334) 을 형성하지 않고, 비교적 기여도가 낮은 분할 부분 (331) 측에 서변 구간 (334) (길이 = 10 ㎜) 을 형성하였다. 이와 같이 하여, 단면 형상 결정 수단 (29) 은 리어 사이드 멤버 (33) 의 형상을 더욱 최적화하였다.

도 20 에 나타내는 리어 사이드 멤버 (33) 의 형상에 있어서의 차체 (31) 의 강성 향상률은 ＋3.9 ％ 였다. 이 때, 리어 사이드 멤버 (33) 의 중량은 ＋220 g 증가되어 있었다. 따라서, 도 20 에 나타내는 부품 형상의 최적화에 있어서의 중량 증가 1 g 당의 강성 향상률은 0.018 ％/g 이었다. 이 값은 상기 실시예 1 에 있어서의 중량 증가 1 g 당의 강성 향상률 (= 0.016 ％/g) 보다 양호하였다.

상기 서술한 실시형태 및 실시예 1, 2 에서는, 구조체 부품의 각 분할 부분의 단면 높이를 변화시킴으로써, 이 구조체 부품의 부품 형상 패턴을 설정하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서의 부품 형상 패턴 설정 수단은, 구조체 부품의 각 분할 부분의 폭 (예를 들어 횡단면의 폭) 을 변화시킴으로써, 이 구조체 부품의 부품 형상 패턴을 설정해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 및 실시예 1, 2 에서는, 구조체 부품의 각 분할 부분의 단면 높이를 설명 변수로 하고, 구조체의 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률 중 어느 하나를 목표 변수로 하는 다변량 해석을 실시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서의 다변량 해석 수단은, 구조체 부품의 각 분할 부분의 폭 (예를 들어 횡단면의 폭) 또는 단면 계수의 어느 것을 설명 변수로 하여 상기한 다변량 해석을 실시해도 된다.

또한, 상기 서술한 실시형태 및 실시예 1, 2 에서는, 다변량 해석 수단에 의해서 산출된 자유도 조정필 결정 계수에 기초하여, 복수 종류의 강성 해석 중에서 상관이 강한 것을 선출하는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서의 강성 해석 선출 수단은, 다변량 해석 수단에 의해서 산출된 결정 계수에 기초하여 복수 종류의 강성 해석 중에서 상관이 강한 것을 선출해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 및 실시예 1, 2 에서는, 해석되는 구조체의 강성으로서 비틀림 강성 및 국소 강성을 예시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서 해석되는 구조체의 강성은 비틀림 강성 또는 국소 강성 이외여도 되고, 그 종류는 특별히 문제시되지 않는다.

또한, 상기 서술한 실시형태 및 실시예 1, 2 에서는, 강성 해석의 종류가 10 종류인 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서의 강성 해석 수단에 의해서 실행되는 강성 해석의 종류수는 복수이면 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 및 실시예 1, 2 에서는, 구조체 부품을 그 길이 방향으로 3 분할하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 구조체 부품의 분할수 및 분할 방향은 특별히 문제시되지 않는다. 예를 들어, 구조체 부품의 배치나 구조 등에 기초하여 구조체의 강성 해석에 적절한 분할수 및 분할 방향이 설정되어도 된다.

또한, 상기 서술한 실시형태 및 실시예 1, 2 에서는, 구조체의 일례로서 차체를 예시하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관련된 최적화 해석 장치는, 차체 이외의 구조체의 강성 해석을 실시하여, 이 구조체를 구성하는 부품의 형상을 최적화해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 및 실시예 1, 2 에서는, 구조체 부품의 일례로서 리어 사이드 멤버를 예시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관련된 최적화 해석 장치는, 리어 사이드 멤버 이외의 부품의 형상을 최적화하고, 이로써 차체 또는 차체 이외의 구조체의 강성을 향상시켜도 된다.

또한,상기 서술한 실시형태 및 실시예 1, 2 에서는, 구조체 부품을 분할한 각 부분의 단면 높이의 변화량을 0 ㎜, 10 ㎜, 20 ㎜ 의 3 수준 또는 0 ㎜, 10 ㎜, 20 ㎜, 30 ㎜ 의 4 수준으로 변화시켰지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 이들 각 부분의 단면 높이의 변화량은, 구조체 부품의 구조나 배치 등에 기초하여 원하는 양으로 설정되어도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태 또는 실시예 1, 2 에 의해서 본 발명이 한정되는 것이 아니고, 상기 서술한 각 구성 요소를 적절히 조합하여 구성한 것도 본 발명에 포함된다. 그 외에, 상기 서술한 실시형태에 기초하여 당업자들에 의해서 행해지는 다른 실시형태, 실시예 및 운용 기술 등은 모두 본 발명에 포함된다.

산업상 이용가능성

이상과 같이, 본 발명에 관련된 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치는 구조체의 부품 형상의 해석에 유용하고, 특히 구조체의 부품 형상의 치밀한 최적화에 적합하다.

1 : 최적화 해석 장치
3 : 표시 장치
5 : 입력 장치
7 : 기억 장치
9 : 작업용 데이터 메모리
11 : 연산 처리부
13 : 구조체 파일
15 : 데이터 기억 영역
17 : 작업 영역
21 : 부품 형상 패턴 설정 수단
23 : 강성 해석 수단
25 : 다변량 해석 수단
27 : 강성 해석 선출 수단
29 : 단면 형상 결정 수단
31 : 차체
33 : 리어 사이드 멤버
35 : 코일 스프링 지지부
37 : 세로벽부
39 : 천판부
41 : B 필러
43 : 사이드 멤버
331, 332, 333 : 분할 부분
334, 335 : 서변 구간
511, 512, 513, 514, 515, 516 : 특정 부위

Claims

컴퓨터에 의해서 구성되는 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치로서,
평면 요소 및/또는 입체 요소에 의해서 구성되는 구조체의 부품을 1 축 방향으로 복수 부분으로 분할하고, 상기 분할된 각 부분에 대해서 단면의 높이 또는 폭을 변화시켜 부품 형상 패턴을 설정하는 부품 형상 패턴 설정 수단과,
그 부품 형상 패턴 설정 수단에 의해서 부품 형상 패턴이 설정된 상기 부품을 상기 구조체에 끼워넣은 상태에서 상기 구조체의 강성 해석을 복수 종류 실시하고, 상기 각 강성 해석의 종류마다 상기 구조체의 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률 중 어느 것을 구하는 강성 해석 수단과,
그 강성 해석 수단에 의해서 구해진 상기 구조체의 강성, 강성 향상률 또는 증가 단위 중량당 강성 향상률 중 어느 것을 목적 변수로 하고, 상기 분할된 각 부분의 높이, 폭 또는 단면 계수의 어느 것을 설명 변수로 하여, 상기 각 강성 해석의 종류마다 다변량 해석을 실시하고, 중회귀 계수와, 결정 계수 또는 자유도 조정필 결정 계수를 구하는 다변량 해석 수단과,
상기 결정 계수 또는 상기 자유도 조정필 결정 계수의 어느 것에 기초하여 상기 복수 종류의 강성 해석 중에서 상관이 강한 것을 선출하는 강성 해석 선출 수단과,
그 강성 해석 선출 수단에 의해서 선출된 강성 해석에 있어서의 상기 다변량 해석 수단에 의해서 산출된 상기 중회귀 계수에 기초하여, 상기 분할된 각 부분의 단면 형상을 결정하는 단면 형상 결정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다변량 해석 수단은, 표준 편회귀 계수를 산출하고,
상기 표준 편회귀 계수에 기초하여, 상기 복수 종류의 강성 해석마다 각 부분의 형상 변경의 우선도를 결정하는 형상 변경 우선도 결정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 단면 형상 결정 수단은, 상기 분할된 각 부분의 경계부의 형상 또는 경계부 근방의 형상을 서서히 변화시키는 형상으로서 결정하는 것을 특징으로 하는 구조체 부품 형상의 최적화 해석 장치.