KR20190059954A - 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치 - Google Patents

차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치 Download PDF

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KR20190059954A
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Abstract

본 발명에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법은, 차체 골격 모델(31)에 추가하는 추가 접합점(75)을 구하는 것으로서, 차체 골격 모델(31)과 차대 모델(51)을 접속부를 통하여 접속하여 차량 모델을 생성하는 차량 모델 생성 스텝 S3과, 당해 차량 모델의 주행 해석을 행하여, 주행시에 상기 접속부에 발생하는 하중을 취득하는 주행 해석 스텝 S5와, 차체 골격 모델(31)에 접합 후보(73)를 설정하여 최적화 해석 모델(71)을 생성하는 최적화 해석 모델 생성 스텝 S7과, 최적화 해석 조건을 설정하는 최적화 해석 조건 설정 스텝 S9와, 최적화 해석 모델(71)에 상기 접속부에 발생하는 하중을 부여하여, 상기 최적화 해석 조건을 충족하는 추가 접합점(75)을 접합 후보(73) 중으로부터 선출하는 최적화 해석 스텝 S11을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치
본 출원은, 일본특허출원 2016-196330호(2016년 10월 4일 출원)의 우선권을 주장하는 것으로, 당해 출원의 개시 전체를, 여기에 참조를 위해 넣는다.
본 발명은, 자동차의 차체(automotive body)의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 자동차의 주행 상태를 고려하여 차체에 추가하는 접합점 또는 접합부의 최적의 위치를 구하는 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 자동차 산업에 있어서는 환경 문제에 기인한 차체의 경량화가 진행되고 있어, 차체의 설계에 컴퓨터 지원 공학(이하, 「CAE」라고 함) 해석은 없어서는 안될 기술이 되어 있다. 이 CAE 해석에서는 강성 해석, 충돌 해석, 진동 해석 등이 실시되어, 차체 성능의 향상에 크게 기여하고 있다. 또한, CAE 해석에서는 단지 차체 성능을 평가할 뿐만 아니라, 수리 최적화, 판두께 최적화, 형상 최적화, 토폴로지 최적화(topology optimization) 등의 최적화 해석 기술을 이용함으로써, 차체의 경량화나, 강성이나 내충돌성 등과 같은 각종 특성의 향상을 달성한 차체의 설계 지원을 할 수 있다.
최적화 해석 기술을 이용한 차체의 설계 지원의 예로서, 예를 들면 특허문헌 1에는, 복잡한 구조체의 컴포넌트를 토폴로지 최적화에 의해 최적화하는 기술이 개시되어 있다.
일본공개특허공보 2010-250818호
차체와 같은 구조체는, 복수의 부품을 용접 등에 의해 접합함으로써 형성되어 있고, 접합하는 부위에 있어서의 접합량을 늘리면(예를 들면, 스폿 용접점(spot welding point)의 추가 등) 구조체 전체로서의 강성은 향상되는 것이 알려져 있다. 그러나, 비용의 관점에서 접합량을 가능한 한 적게 하는 것이 요망되고 있다.
그래서, 차체의 강성을 향상시키기 위해 부품끼리의 접합에 추가하는 용접 위치를 구하기 위한 방법으로서, 경험이나 감 등에 의해 설정하는 방법, 응력 해석에 의해 응력이 큰 부위에 추가하는 방법이 있다.
그러나, 경험이나 감에 의해 용접 위치를 추가하는 위치를 설정하는 방법에서는, 강성을 향상시키기 위해 필요한 위치를 찾아 용접 위치를 설정하는 것이 아니기 때문에, 불필요한 위치에 용접을 추가하게 되어, 비용의 면에서 효율이 나쁘다고 하지 않을 수 없다.
또한, 응력 해석에 의해 응력이 큰 부위에 추가하는 방법에서는, 추가전과 비교하면 변화가 보여지기는 하지만, 용접 위치로서 추가한 부위의 근방만의 특성이 향상하는 반면, 다른 부위의 특성이 상대적으로 저하하게 되어, 차체 전체적으로 평가했을 때, 추가하는 용접 위치가 반드시 최적이라고는 할 수 없다.
또한, 용접 위치를 추가함으로써, 인접하는 용접 위치끼리가 지나치게 가까우면, 용접할 때, 먼저 용접한 개소에 전류가 흘러 버려(분류(split flow)), 추가로 용접하고 싶은 부분에 충분한 전류가 흐르지 않아, 용접이 불완전하게 되어 버리는 경우가 있다.
그래서, 차체의 강성 등의 성능을 향상시키기 위해, 특허문헌 1에 개시된 최적화 기술을 적용하는 것을 생각할 수 있지만, 당해 기술은, 차체와 같은 구조체를 형성하는 용접 위치의 최적화에 관해서 어떻게 최적화 기술을 적용할지에 대해서 개시되어 있지 않다.
또한, 최적화 해석시에 이용하는 경계 조건(하중 조건)에 따라 최적화의 결과는 크게 상이하다. 단순한 차체 비틀림과 같은 단순한 차체 거동을 대상으로 한 최적화 해석에서는, 차체에 작용하는 하중을 상정하여 설정해도 큰 문제가 되지 않지만, 레인 체인지(lane change) 등 차량 주행시와 같이 복합적인 차체 거동을 나타내는 경우, 차체에 작용하는 하중을 탁상 계산 등으로 상정하여 설정하는 것은 곤란하다.
게다가, 차량의 주행 상태에 있어서는, 차체의 중심 위치로부터 떨어져 설치된 의장품(艤裝品) 또는 덮개물에 작용하는 관성력이 차체 골격의 변형에 크게 영향을 미치는 것이 우려된다. 이는, 의장품 또는 덮개물이라도, 복수의 부품이 조합된 구성 부품(어셈블리; ASSY)의 질량이 10㎏ 이상이 되어, 질량이 100∼300㎏ 정도인 차체 골격에 대하여 무시할 수 없기 때문이다. 그 때문에, 차체 골격의 성능 평가나 그의 성능을 향상시키기 위해서는, 실제의 주행시에 의장품 또는 덮개물에 작용하는 관성력을 고려하는 것이 요망되고 있었다.
또한, 본원 발명에 있어서, 의장품은 엔진, 트랜스미션, 시트 등을, 덮개물은 도어, 트렁크, 후드 등을 총칭하는 것이다.
그러나, 일반적으로, 차체 골격의 설계 초기 단계에서는 차량의 외관이나 디자인이 정해져 있지 않고, 차량의 외관이나 디자인에 크게 좌우되는 덮개물이나 의장품은, 설계 후기 단계에 있어서 최종 결정되는 경우가 많다.
그 때문에, 의장품이나 덮개물의 형상 등이 결정되기 전의 단계에 있어서, 실제의 주행 상태에 있어서 의장품 또는 덮개물에 작용하는 관성력을 고려하여 차체 골격의 성능을 평가하는 것은 어렵다. 또한, 설계 후기 단계에 있어서 의장품이나 덮개물의 형상 등이 결정되었다고 해도, 의장품이나 덮개물이 설치된 차량(풀 보디)을 대상으로 하여 CAE 해석을 행하여 차체 골격의 성능을 평가하고, 원래대로 되돌아가 차체 골격의 설계나 접합 위치를 수정하여 추가할만큼, 시간적인 여유는 신차 개발에는 없다. 그 때문에, 종래는 차체 골격만을 대상으로 하는 CAE 해석에 의해 차체 골격의 성능 평가 및 설계가 강요되고 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 복수의 부품이 부품조(組)로서 접합된 자동차의 차체 골격 모델에 있어서, 자동차의 주행시에 차체에 작용하는 하중을 고려하여 상기 부품조로서 접합하는 부위에 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 최적 위치를 구할 수 있는 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 자동차의 의장품 또는 덮개물이 결정되기 전이라도, 주행시에 있어서 상기 의장품 또는 덮개물에 작용하는 관성력을 고려하여, 상기 부품조로서 접합하는 부위에 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 최적 위치를 구할 수 있는 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법은, 평면 요소 및/또는 입체 요소로 이루어지는 복수의 부품을 갖고 이루어지고, 당해 복수의 부품을 부품조로서 접합하는 접합점 또는 접합부를 갖는 차체 골격 모델을 이용하여, 상기 부품조의 접합에 이용되는 점 접합 또는 연속 접합의 최적화 해석을, 컴퓨터가 이하의 각 스텝을 행하는 것으로서, 컴퓨터가, 상기 차체 골격 모델과 차대 모델을 접속하여 차량 모델을 생성하는 차량 모델 생성 스텝과, 컴퓨터가, 당해 차량 모델의 주행 해석을 행하여, 주행시에 상기 차체 골격 모델에 있어서의 상기 차대 모델과의 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 취득하는 주행 해석 스텝과, 컴퓨터가, 상기 부품조에 추가하여 접합하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 접합 후보를 상기 차체 골격 모델로 설정하고, 최적화 해석의 해석 대상으로 하는 최적화 해석 모델을 생성하는 최적화 해석 모델 생성 스텝과, 조작자의 지시에 의해 컴퓨터가, 상기 최적화 해석 모델에 대하여 최적화 해석 조건을 설정하는 최적화 해석 조건 설정 스텝과, 컴퓨터가, 상기 최적화 해석 모델에 상기 주행 해석 스텝에서 취득한 상기 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 부여하여 최적화 해석을 행하여, 상기 최적화 해석 조건을 충족하는 추가 접합점 또는 추가 접합부를 상기 접합 후보 중에서 선출하는 최적화 해석 스텝을 구비하고, 상기 최적화 해석 모델 생성 스텝에 있어서, 상기 접합 후보는, 상기 차체 골격 모델의 각 부품조에 미리 설정된 접합점 또는 접합부끼리의 사이에 소정의 간격으로 설정되는 것을 특징으로 하는 것이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 것에 있어서, 상기 의장품 또는 덮개물이 상기 차체 골격 모델에 고정 또는 연결되는 영역 내의 소정 위치에 상기 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량을 설정하는 질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝을 구비한 것인 것을 특징으로 하는 것이다.
(3) 본 발명에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 장치는, 평면 요소 및/또는 입체 요소로 이루어지는 복수의 부품을 갖고 이루어지고, 당해 복수의 부품을 부품조로서 접합하는 접합점 또는 접합부를 갖는 차체 골격 모델을 이용하여, 상기 부품조의 접합에 이용되는 점 접합 또는 연속 접합의 최적화 해석을 행하는 것으로서, 상기 차체 골격 모델과 차대 모델을 접속하여 차량 모델을 생성하는 차량 모델 생성부와, 당해 차량 모델의 주행 해석을 행하여, 주행시에 상기 차체 골격 모델에 있어서의 상기 차대 모델과의 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 취득하는 주행 해석부와, 상기 부품조에 추가하여 접합하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 접합 후보를 상기 차체 골격 모델로 설정하고, 최적화 해석의 해석 대상으로 하는 최적화 해석 모델을 생성하는 최적화 해석 모델 생성부와, 상기 최적화 해석 모델에 대하여 최적화 해석 조건을 설정하는 최적화 해석 조건 설정부와, 상기 최적화 해석 모델에 상기 주행 해석부에 의해 취득된 상기 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 부여하여 최적화 해석을 행하여, 상기 최적화 해석 조건을 충족하는 추가 접합점 또는 추가 접합부를 상기 접합 후보 중으로부터 선출하는 최적화 해석부를 구비하고, 상기 최적화 해석 모델 생성부는, 상기 접합 후보를, 상기 차체 골격 모델의 각 부품조에 미리 설정된 접합점 또는 접합부끼리의 사이에 소정의 간격으로 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
(4) 상기 (3)에 기재된 것에 있어서, 상기 의장품 또는 덮개물이 상기 차체 골격 모델에 고정 또는 연결되는 영역 내의 소정 위치에 상기 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량을 설정하는 질량 설정 차체 골격 모델 생성부를 구비한 것인 것을 특징으로 한다.
(1) 본 발명에 있어서는, 평면 요소 및/또는 입체 요소로 이루어지는 복수의 부품을 갖고 이루어지고, 당해 복수의 부품을 부품조로서 접합하는 접합점 또는 접합부를 갖는 차체 골격 모델을 이용하여, 상기 부품조의 접합에 이용되는 점 접합 또는 연속 접합의 최적화 해석을, 컴퓨터가 이하의 각 스텝을 행하는 것으로서, 컴퓨터가, 상기 차체 골격 모델과 차대 모델을 접속하여 차량 모델을 생성하는 차량 모델 생성 스텝과, 컴퓨터가, 당해 차량 모델의 주행 해석을 행하여, 주행시에 상기 차체 골격 모델에 있어서의 상기 차대 모델과의 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 취득하는 주행 해석 스텝과, 컴퓨터가, 상기 부품조에 추가하여 접합하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 접합 후보를 상기 차체 골격 모델로 설정하고, 최적화 해석의 해석 대상으로 하는 최적화 해석 모델을 생성하는 최적화 해석 모델 생성 스텝과, 조작자의 지시에 의해 컴퓨터가, 상기 최적화 해석 모델에 대하여 최적화 해석 조건을 설정하는 최적화 해석 조건 설정 스텝과, 컴퓨터가, 상기 최적화 해석 모델에 상기 주행 해석 스텝에서 취득한 상기 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 부여하여 최적화 해석을 행하여, 상기 최적화 해석 조건을 충족하는 추가 접합점 또는 추가 접합부를 상기 접합 후보 중에서 선출하는 최적화 해석 스텝을 구비하고, 상기 최적화 해석 모델 생성 스텝에 있어서, 상기 접합 후보는, 상기 차체 골격 모델의 각 부품조에 미리 설정된 접합점 또는 접합부끼리의 사이에 소정의 간격으로 설정됨으로써, 차량의 주행시에 있어서 상기 차체 골격 모델에 작용하는 하중 및 변위를 부여하여 최적화 해석을 행할 수 있고, 자동차의 강성을 향상시키기 위해 상기 부품조에 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 최적의 위치를 정밀도 좋게 구할 수 있다.
(2) 또한, 상기 의장품 또는 덮개물이 상기 차체 골격 모델의 고정 연결부에 고정 또는 연결되는 영역 내의 소정 위치에 상기 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량을 설정하는 질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝을 구비한 것으로 함으로써, 상기 의장품 또는 덮개물이 결정되기 전이라도 주행시에 있어서 상기 의장품 또는 덮개물에 작용하는 관성력을 고려하여 최적화 해석을 행할 수 있어, 상기 차체 골격 모델에 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부를 보다 정밀도 좋게 구할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 장치의 블록도이다.
도 2는 본 실시 형태에서 이용하는 차체 골격 모델과, 당해 차체 골격 모델에 미리 설정되어 있는 접합점을 설명하는 설명도이다((a): 사시도, (b): 측면도).
도 3은 본 실시 형태에서 이용하는 차체 골격 모델과, 당해 차체 골격 모델에 설정되어 있는 고정 연결부를 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 실시 형태에서 이용하는 차체 골격 모델에 있어서, 차대 모델과 접속하는 접속부의 위치를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 주행 해석에 이용하는 차량 모델의 생성에 대해서 설명하는 설명도이다((a): 사시도, (b): 측면도).
도 6은 본 실시 형태에서 이용하는 차체 골격 모델에 질량 요소가 설정된 질량 설정 차체 골격 모델의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 최적화 해석에 있어서, 질량 요소가 설정된 질량 설정 차체 골격 모델에 접합 후보를 설정하여 생성한 최적화 해석 모델의 일 예를 나타내는 도면이다((a): 사시도, (b): 측면도).
도 8은 발명의 실시 형태에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트도이다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝에 있어서, 질량 요소가 설정되는 소정 위치를 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 실시 형태에 따른 질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝에 있어서, 차체 골격 모델에 질량 요소가 설정된 질량 설정 차체 골격 모델의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따른 질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝에 있어서의 질량의 설정 방법을 설명하는 설명도이다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 주행 해석에 있어서 설정되는 주행 조건의 일 예를 설명하는 도면이다((a): 조타각, (b): 주행 궤적).
도 13은 본 실시 형태에 따른 최적화 해석 모델 생성 스텝에 있어서의 접합 후보의 생성과, 최적화 해석 스텝에 있어서의 접합 후보의 선출을 설명하는 설명도이다((a): 접합점, (b): 접합 후보의 생성, (c): 추가 접합점의 선출).
도 14는 실시예에 있어서, 주행 해석에 있어서의 주행 조건과, 당해 주행 해석에 의해 취득한 질량 설정 차체 골격 모델에 있어서의 프런트측의 접속부에 발생하는 하중의 결과를 나타내는 도면이다((a): 조타각, (b): 주행 궤적, (c): 접합부 위치, (d): 접합부에 발생하는 하중의 경시 변화(change with time), (e): 접합부에 발생한 하중의 크기 및 방향).
도 15는 실시예에 있어서, 주행 해석에 있어서의 주행 조건과, 당해 주행 해석에 의해 취득한 질량 설정 차체 골격 모델에 있어서의 리어측의 접속부에 발생하는 하중의 결과를 나타내는 도면이다((a): 조타각, (b): 주행 궤적, (c): 접합부 위치, (d): 접합부에 발생하는 하중의 경시 변화, (e): 접합부에 발생한 하중의 크기 및 방향).
도 16은 실시예에 있어서, 해석 대상으로 한 차체 골격 모델을 나타내는 도면이다.
도 17은 실시예에 있어서, 최적화 해석 모델에 부여하는 하중 조건을 설명하는 도면이다(프런트측).
도 18은 실시예에 있어서, 최적화 해석 모델에 부여하는 하중 조건을 설명하는 도면이다(리어측).
도 19는 실시예에 있어서, 차체의 강성 해석에 있어서, 주행 해석에 의해 취득한 하중 조건을 부여한 경우의 차체 변형의 해석 결과를 나타내는 도면이다(그의 1).
도 20은 실시예에 있어서, 차체의 강성 해석에 있어서, 주행 해석에 의해 취득한 하중 조건을 부여한 경우의 차체 변형의 해석 결과를 나타내는 도면이다(그의 2).
도 21은 실시예에 있어서, 차체의 강성 해석에 있어서, 가상적인 하중 조건을 부여한 경우의 차체 변형의 해석 결과를 나타내는 도면이다(그의 1).
도 22는 실시예에 있어서, 차체의 강성 해석에 있어서, 가상적인 하중 조건을 부여한 경우의 차체 변형의 해석 결과를 나타내는 도면이다(그의 2).
도 23은 실시예에 있어서, 질량 설정 차체 골격 모델을 이용하여 생성한 최적화 해석 모델에 대해서 최적화 해석을 행하여 선출된 추가 접합점의 해석 결과를 나타내는 도면이다.
도 24는 실시예에 있어서, 질량을 설정하지 않은 차체 골격 모델을 이용하여 생성한 최적화 해석 모델에 대해서 최적화 해석을 행하여 선출된 추가 접합점의 해석 결과를 나타내는 도면이다.
도 25는 실시예에 있어서, 회전 도어 구성 부품 모델을 설정한 차체 골격 모델을 이용하여 생성한 최적화 해석 모델에 대해서 최적화 해석을 행하여 선출된 추가 접합점의 해석 결과를 나타내는 도면이다.
도 26은 실시예에 있어서, 최적화 해석에 의해 추가 접합점을 최적화한 차체의 강성 향상률의 결과를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명의 실시 형태에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치를, 도 1∼13을 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치의 설명에 앞서, 본 발명에서 대상으로 하는 차체 골격 모델에 대해서 설명한다.
＜차체 골격 모델＞
본 발명에서 이용하는 차체 골격 모델은, 새시 부품 등과 같은 복수의 부품으로 구성된 것으로, 차체 골격 모델의 각 부품은, 평면 요소 및/또는 입체 요소를 사용하여 모델화된 것이고, 각 부품을 부품조로서 접합하는 부위에 형성된 접합점 또는 접합부와, 의장품 또는 덮개물을 고정 또는 연결하는 고정 연결부와, 바퀴 주변 기구나 스티어링 기구를 구비한 차체 모델과 접합하는 접합부를 갖는다.
도 2∼4에, 차체 골격 모델(31)의 일 예를 나타낸다.
차체 골격 모델(31)에 있어서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 부품끼리가 스폿 용접에 의해 접합되어, 부품조마다 접합되는 부위에 접합점(33)이 미리 설정되어 있다.
또한, 차체 골격 모델(31)에 있어서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 덮개물로서의 회전 도어를 고정 또는 연결하는 고정 연결부(35)인 힌지(35a), 힌지(35b) 및 스트라이커(35c)가 설정되어 있다.
본 발명에 따른 차체 골격 모델의 고정 연결부는 이들에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 엔진을 고정하는 엔진 마운트(engine mount) 등의 의장품을 고정하는 것이나, 회전 도어 이외의 슬라이드 도어나 보닛(bonnet) 등과 같은 덮개물을 고정 또는 연결하는 것을 포함한다.
또한, 차체 골격 모델(31)에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 타이어, 서스펜션 아암, 서스펜션 스프링, 쇼크 옵소버(shock absorber)등을 갖는 바퀴 주변 기구와, 스티어링 핸들 등을 갖는 스티어링 기구를 구비한 차대 모델(51)(도 5 참조)과 접속하는 접속부(Node1∼12)가 미리 설정되어 있다. 도 4에 있어서는, 프런트측에 6개소(Node1, 2, 7, 8, 9 및 10), 리어측에 6개소(Node3, 4, 5, 6, 11, 12)의 접속부가 설정되어 있다.
또한, 차체 골격 모델(31)은, 하중이나 관성력이 좌우했을 때의 변형 거동 등을 해석하기 위해, 탄성체 혹은 점탄성체 또는 탄소성체(elasto-plastic body)로서 모델화된 것이다.
또한, 차체 골격 모델(31)과 접속되는 차대 모델(51)은, 서스펜션 아암 등의 부품을 강체, 탄성체 또는 탄소성체로, 또한, 타이어나 서스펜션 스프링을 탄성체 혹은 점탄성체 또는 탄소성체로서 모델화한 것이다.
차체 골격 모델(31)을 구성하는 각 부품의 요소 정보 등이나, 각 부품조에 있어서의 접합점(33)(도 2), 의장품 또는 덮개물을 고정 또는 연결하는 고정 연결부(35)(도 3), 바퀴 주변 기구와 접속하는 접속부(도 4) 등에 관한 정보는, 차체 골격 모델 파일(30)(도 1 참조)에 격납되어 있다.
＜최적화 해석 장치＞
본 실시 형태에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 장치(1)(이하, 간단히 「최적화 해석 장치(1)」라고 함)의 구성에 대해서, 주로 도 1에 나타내는 블록도에 기초하여 이하에 설명한다.
본 실시의 형태에 따른 최적화 해석 장치(1)는, 차체 골격 모델(31)(도 2∼4 참조)을 구성하는 복수의 부품을 부품조로서 접합하는 부위에 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 최적화를 행하는 장치로서, PC(퍼스널 컴퓨터) 등에 의해 구성되고, 표시 장치(3), 입력 장치(5), 기억 장치(7), 작업용 데이터 메모리(9) 및 연산 처리부(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.
≪표시 장치≫
표시 장치(3)는, 해석 결과 등의 표시에 이용되고, 액정 모니터 등으로 구성된다.
≪입력 장치≫
입력 장치(5)는, 차체 골격 모델 파일(30)의 표시 지시나 조작자의 조건 입력 등에 이용되고, 키보드나 마우스 등으로 구성된다.
≪기억 장치≫
기억 장치(7)는, 차체 골격 모델 파일(30) 등의 각종 파일의 기억 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, 질량 설정 차체 골격 모델 생성부(13)와, 차량 모델 생성부(15)와, 주행 해석부(17)와, 최적화 해석 모델 생성부(19)와, 최적화 해석 조건 설정부(21)와, 최적화 해석부(23)를 갖고, PC 등의 CPU(중앙 연산 처리 장치)에 의해 구성된다. 이들 각 부는, CPU가 소정의 프로그램을 실행함으로써 기능한다.
이하, 연산 처리부(11) 내의 각 부의 기능을 설명한다. 또한, 연산 처리부(11)의 각 부의 기능에 있어서의 구체적인 처리 내용에 대해서는, 후술하는 ＜접합 위치의 최적화 해석 방법＞에 있어서 설명한다.
(질량 설정 차체 골격 모델 생성부)
질량 설정 차체 골격 모델 생성부(13)는, 도 3에 예를 나타내는 의장품 또는 덮개물이 차체 골격 모델(31)의 고정 연결부(35)에 고정 또는 연결되는 영역 내의 소정 위치에 상기 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량을 설정하고, 도 6에 예를 나타내는 질량 설정 차체 골격 모델(41)을 생성하는 것이다.
(차량 모델 생성부)
차량 모델 생성부(15)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 질량 설정 차체 골격 모델 생성부(13)가 차체 골격 모델(31)에 질량을 설정한 질량 설정 차체 골격 모델(41)과, 바퀴 주변 기구나 스티어링 기구 등을 갖는 차대 모델(51)을, 차체 골격 모델(31)이 갖는 접속부(도 4 중의 Node1∼12)를 통하여 접속하여, 차량 모델(61)을 생성하는 것이다.
(주행 해석부)
주행 해석부(17)는, 차량 모델 생성부(15)에 의해 생성된 차량 모델(61)을 해석 대상으로 하여 주행 해석을 행하여, 주행시에 있어서의 차체 특성을 취득하는 것이다.
차량 모델(61)의 주행 해석에 있어서는, 차량 모델(61)의 구동이나 조타 등의 주행 조건을 설정할 필요가 있고, 설정하는 주행 조건으로서는, 차량 모델(61)을 구동하기 위해서 차량 모델(61)에 부여하는 하중이나, 차량 모델(61)을 조타하기 위해 차대 모델(51)이 구비하는 스티어링 핸들에 설정되는 조타각을 들 수 있다.
그리고, 설정된 주행 조건하에서 주행하고 있는 차량 모델(61)에 대해서, 차체 골격 모델(31)에 있어서의 차대 모델(51)과의 접속부에 발생한 하중이나 변위 등을 취득한다.
또한, 주행 해석부(17)는, 주행하고 있는 차량 모델(61)의 차체 특성으로서, 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 있어서의 응력이나 변형을 취득할 수도 있다.
또한, 본 실시의 형태에 따른 주행 해석부(17)로서는, 시판되고 있는 차량의 주행 해석 소프트웨어를 이용할 수 있고, 이 경우, 차량 모델 생성부(15)에 있어서는, 당해 주행 해석 소프트웨어가 갖는 서스펜션 등의 컴포넌트를 조합한 차대 모델을 이용하여 차량 모델을 생성할 수 있다.
(최적화 해석 모델 생성부)
최적화 해석 모델 생성부(19)는, 질량 설정 차체 골격 모델 생성부(13)에 의해 생성된 질량 설정 차체 골격 모델(41)의 부품을 부품조로서 접합하는 부위에 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 접합 후보를 생성하여, 최적화 해석의 해석 대상으로 하는 최적화 해석 모델을 생성하는 것이다.
도 7에, 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 접합 후보(73)를 생성하여, 최적화 해석 모델(71)을 생성한 일 예를 나타낸다. 접합 후보(73)는, 질량 설정 차체 골격 모델(41)의 각 부품조에 있어서 미리 설정된 접합점(33)(도 2)끼리의 사이에 소정의 간격(10㎜ 간격)으로 조밀하게 생성되어 있다. 또한, 도 7에 있어서, 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 미리 설정된 접합점(33)(도 2 참조)은 표시되어 있지 않다.
(최적화 해석 조건 설정부)
최적화 해석 조건 설정부(21)는, 접합 후보(73)에 대하여 최적화 해석 조건을 설정하는 것으로, 목적 조건과 제약 조건의 2종류의 최적화 해석 조건을 설정한다.
목적 조건은, 최적화 해석 모델(71)에 의한 최적화 해석의 목적에 따라서 설정되는 조건으로, 예를 들면, 변형 에너지를 최소로 하는, 흡수 에너지를 최대로 하여 발생 응력을 최소로 하는 등이 있다.
제약 조건은, 최적화 해석을 행하는데 있어서 부과하는 제약으로, 예를 들면, 질량 설정 차체 골격 모델(41)로부터 생성된 최적화 해석 모델(71)이 소정의 강성을 갖도록 하는, 등이 있다. 제약 조건은 복수 설정 가능하다.
(최적화 해석부)
최적화 해석부(23)는, 주행 해석부(17)에 의해 취득한 질량 설정 차체 골격 모델(41)의 접속부(도 4에 있어서의 Node1∼12)에 발생하는 하중을 하중 구속 조건으로 하여 최적화 해석 모델(71)에 부여하여 접합 후보(73)를 대상으로 최적화 해석을 행하여, 최적화 해석 조건 설정부(21)에서 설정된 최적화 해석 조건(목적 조건, 제약 조건)을 충족하는 유의(有意)한 접합 후보(73)를 선출하는 것이다.
그리고, 본 실시의 형태에 따른 최적화 해석부(23)는, 자동차의 주행시에 있어서 질량 요소(43)에 작용하는 관성력을 관성 릴리프법(inertia relief method)에 의해 고려하여 최적화 해석을 행하면 좋다.
최적화 해석부(23)에 의한 최적화 해석에는, 예를 들면, 토폴로지 최적화를 적용할 수 있다.
토폴로지 최적화에 있어서 밀도법(density method)을 이용할 때에, 중간적인 밀도가 많은 경우에는 이산화(discretization)가 바람직하고, 식 (1)로 나타난다.
K(ρ)=ρpK
단,
K: 요소의 강성 매트릭스에 페널티를 부과한 강성 매트릭스
K: 요소의 강성 매트릭스
ρ: 규격화된 밀도
p: 페널티 계수
이산화에 흔히 이용되는 페널티 계수는 2 이상이지만, 본 발명에 따른 접합 위치의 최적화에 있어서는, 페널티 계수로서 4 이상의 값이 바람직한 것이 명백해 졌다.
또한, 최적화 해석부(23)는, 토폴로지 최적화 처리를 행하는 것이라도 좋고, 다른 계산 방식에 의한 최적화 처리라도 좋다. 따라서, 최적화 해석부(23)로서는, 예를 들면 시판되고 있는 유한 요소를 이용한 해석 소프트를 사용할 수 있다.
＜접합 위치의 최적화 해석 방법＞
본 실시 형태에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법(이하, 간단히 「최적화 방법」이라고 함)에 대해서, 이하에 설명한다.
본 실시 형태에 따른 최적화 방법은, 평면 요소 및/또는 입체 요소로 이루어지는 복수의 부품으로 구성되고, 당해 복수의 부품을 부품조로서 접합하는 접합점(33)과 의장품 또는 덮개물을 고정 또는 연결하는 고정 연결부(35)를 갖는 자동차의 차체 골격 모델(31)(도 2 및 3 참조)을 이용하여, 상기 부품조의 접합에 이용되는 점 접합 또는 연속 접합의 최적화를 행하는 것으로, 도 8에 나타내는 바와 같이, 질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝 S1과, 차량 모델 생성 스텝 S3과, 주행 해석 스텝 S5와, 최적화 해석 모델 생성 스텝 S7과, 최적화 해석 조건 설정 스텝 S9와, 최적화 해석 스텝 S11을 구비하고 있다.
이하, 각 스텝에 대해서 설명한다. 또한, 각 스텝 모두, 컴퓨터에 의해 구성된 최적화 해석 장치(1)가 실행되는 것이다.
≪질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝≫
질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝 S1은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 의장품 또는 덮개물이 차체 골격 모델(31)의 고정 연결부(35)에 고정 또는 연결되는 영역 내의 소정 위치에 상기 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량을 설정하여 질량 설정 차체 골격 모델(41)을 생성하는 스텝으로, 최적화 해석 장치(1)에 있어서는 질량 설정 차체 골격 모델 생성부(13)가 행하는 것이다.
질량 요소(43)를 설정하는 상기 소정 위치는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 복수의 고정 연결부(35) 중 1조(힌지(35a)와 스트라이커(35c), 힌지(35b)와 스트라이커(35c), 힌지(35a)와 힌지(35b))를 연결하는 직선(L)상(도 9(a)), 혹은, 덮개물 등이 장착된 차체의 형상을 따라 고정 연결부(35)를 연결하는 곡선상으로 한다.
도 6에 나타내는 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 있어서는, 힌지(35a)와 스트라이커(35c)를 연결하는 직선(L)의 중점에 질량 요소(43)가 설정되어 있다.
의장품 또는 덮개물이 회전 도어와 같이 회전 가동하는 회전 가동 부품의 경우, 도 3에 있어서, 상기 회전 도어의 힌지(35a와 35b)를 연결하는 선상에 상기 회전 도어가 회전 가동할 때의 회전 가동 중심축이 있다.
그리고, 당해 회전 가동 중심축은, 상기 회전 도어가 차체 골격 모델(31)에 고정 또는 연결되는 영역의 경계와 거의 동위치에 있다.
이에 대하여, 상기 회전 도어의 힌지(35a)와 스트라이커(35c)를 연결하는 직선 및, 힌지(35b)와 스트라이커(35c)를 연결하는 직선은, 상기 회전 도어가 차체 골격 모델(31)에 고정 또는 연결되는 영역의 내부에 위치한다.
상기 의장품 또는 덮개물에 상당하는 질량을 차체 골격 모델(31)에 설정하는데에 있어서는, 차체 골격 모델(31)에 있어서 상기 의장품 또는 덮개물이 고정 또는 연결되는 영역의 경계보다도 내부로 하는 쪽이, 후술하는 주행 해석 스텝 S5에 있어서 상기 의장품 또는 덮개물에 작용하는 관성력을 고려하는데 있어서 바람직하다.
그 때문에, 상기 의장품 또는 덮개물에 상당하는 질량을 설정하는 소정 위치를, 복수의 고정 연결부(35)를 연결하는 직선(L)상 또는 상기 곡선상 중, 상기 의장품 또는 덮개물이 회전 가동할 때의 회전 가동 중심축상을 제외한 위치에 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 의장품 또는 덮개물에 상당하는 질량을 설정하는 소정 위치는, 직선(L) 혹은 상기 차체의 형상을 따라 고정 연결부(35)를 연결하는 곡선의 선상에 한정되는 것은 아니고, 직선(L)으로 둘러싸인 평면(P)상(도 9(b)), 혹은, 상기 곡선으로 둘러싸인 곡면상으로 해도 좋다.
여기에서, 직선(L) 또는 상기 곡선은, 평면(P) 혹은 상기 곡면의 경계이기 때문에, 당해 경계의 내측에 상기 의장품 또는 덮개물에 상당하는 질량을 설정하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 상기 의장품 또는 덮개물에 상당하는 질량을 설정하는 소정 위치를, 직선(L) 또는 상기 곡선의 선상을 제외한 평면(P)상 또는 상기 곡면상에 설정하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 의장품이 4점의 고정 연결부(35)로 고정 또는 연결되는 경우는, 2개의 직선이 서로 교차하도록 고정 연결부(35)를 직선으로 연결하고, 당해 직선상에 질량 요소(43)를 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서도, 고정 연결부(35)는, 차체가 갖는 곡률에 맞추어 곡선으로 접속하고, 당해 곡선상 또는 당해 곡선으로 둘러싸인 곡면상에 질량 요소(43)를 설정해도 좋다.
질량을 상기 소정 위치에 설정하는 구체적인 질량 설정 방법으로서, 예를 들면, 이하의 (1), (2) 및 (3)이 있다.
(1) 상기 소정 위치에 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량을 갖는 질량 요소(43)를 설정하고, 질량 요소(43)와 고정 연결부(35)를 강체 요소(45)를 이용하여 접속한다(도 7 참조).
도 6은, 고정 연결부(35)를 연결하는 직선(L)의 중심상에 1개의 질량 요소(43)를 설정한 예이지만, 도 10에 나타내는 바와 같이, 직선(L)을 균등하게 분할하는 점상에 복수개의 질량 요소(43)를 설정해도 좋다. 복수의 질량 요소(43)를 설정하는 경우, 각 질량 요소(43)의 질량의 총합이 상기 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하도록, 각 질량 요소(43)의 질량을 결정하면 좋다.
(2) 상기 소정 위치에 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량의 질량 요소(43)를 설정하고, 질량 요소(43)와 고정 연결부(35)를 빔 요소(47)를 이용하여 접속한다(도 11(a) 참조). 질량 요소(43)와 빔 요소(47) 각각이 갖는 질량의 합은, 고정 연결부(35)에 고정 또는 연결되는 상기 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하도록 설정한다.
빔 요소(47)의 질량은, 빔 요소(47)의 단면 특성으로서 주어지는 단면적 및 재료 특성으로서 주어지는 재료 밀도에 의해 정해진다. 빔 요소(47)의 단면적은, 예를 들면, 빔 요소(47)의 반경을 부여함으로써 결정된다.
또한, 후술하는 주행 해석 스텝 S5에 있어서, 질량 요소(43) 및 빔 요소(47)에 작용하는 관성력에 의한 하중이 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 전달하기 위해 필요한 단면 특성 및 재료 특성을 빔 요소(47)에 적절히 설정할 필요가 있다.
또한, 빔 요소(47)는, 선 형상의 요소이고, 당해 요소의 축방향에 작용하는 인장 압축 하중을 전달할 수 있는 것이면 로드 요소(rod element)(봉 요소)라도 좋고, 당해 로드 요소의 질량은, 빔 요소(47)와 마찬가지로, 단면 특성으로서 주어지는 단면적(또는 반경) 및, 재료 특성으로서 주어지는 재료 밀도에 의해 설정된다.
(3) 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량을 갖는 빔 요소(47)를 이용하여 설정한다(도 11(b) 참조).
빔 요소(47)의 질량은, 빔 요소(47)의 단면 특성으로서 주어지는 단면적 및 재료 특성으로서 주어지는 재료 밀도에 의해 정해지고, 예를 들면, 빔 요소(47)의 반경을 부여함으로써 상기 단면적이 결정된다.
≪차량 모델 생성 스텝≫
차량 모델 생성 스텝 S3은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝 S1에서 생성된 질량 설정 차체 골격 모델(41)과, 바퀴 주변 기구나 스티어링 기구 등을 갖는 차대 모델(51)을 접속하여, 차량 모델(61)을 생성하는 스텝이다.
질량 설정 차체 골격 모델(41)에 있어서의 차대 모델(51)의 접속 위치는, 서스펜션이나 서브 프레임이 부착되는 부위(접속부)이다. 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 있어서의 접속부로서는, 차체 골격 모델(31)에 미리 설정된 접속부(도 4중의 Node1∼12)를 이용할 수 있다.
≪주행 해석 스텝≫
주행 해석 스텝 S5는, 차량 모델 생성 스텝 S3에서 생성된 차량 모델(61)을 이용하여, 임의로 설정된 주행 조건하에서 차량 모델(61)의 주행 해석을 행하여, 주행시에 있어서의 차체 특성을 취득하는 스텝이다.
주행 해석 스텝 S5에 있어서 설정되는 주행 조건으로서는, 예를 들면, 차량 모델(61)의 구동과 조타 등이 있다.
차량 모델(61)은, 예를 들면 차량 모델(61)에 하중을 부여함으로써 구동되어, 차량 모델(61)을 가속 주행이나 정속 주행시킬 수 있다.
또한, 차량 모델(61)의 조타는, 예를 들면, 차대 모델(51)이 구비하는 스티어링 핸들의 조타각을 제어하고, 스티어링 기구를 통하여 행할 수 있다.
도 12에, 주행 해석에 있어서의 주행 조건의 일 예로서, 주행 중에 차선 이행을 2회 연속하여 행하는 더블 레인 체인지에 있어서의 스티어링 핸들의 조타각(도 12(a))과, 당해 조타각을 부여했을 때의 차량 모델(61)의 주행 궤적(도 12(b))을 나타낸다.
그리고, 주행 해석 스텝 S5에 있어서는, 설정된 주행 조건하에서 주행 상태에 있는 차량 모델(61)에 있어서의 차체 특성으로서, 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 있어서의 차대 모델(51)과의 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 취득한다.
또한, 주행 해석 스텝 S5에 있어서는, 주행하고 있는 차량 모델(61)의 차체 특성으로서, 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 있어서의 응력이나 변형도 취득할 수도 있다.
또한, 주행하고 있는 차량 모델(61)에 있어서는, 질량 설정 차체 골격 모델(41)의 접속부에 발생하는 하중은 차량의 거동과 함께 변화하지만, 주행 해석 스텝 S5에 있어서는, 주행 해석에 있어서의 차량의 거동과 각 접속부에 발생하는 하중의 결과에 기초하여, 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 있어서의 접속부에 발생한 하중을 적절히 취득할 수 있다.
전술과 같이, 본 실시의 형태에 따른 주행 해석 스텝 S5에 있어서는, 의장품 또는 덮개물에 상당하는 질량이 설정된 질량 설정 차체 골격 모델(41)과 차대 모델(51)을 접속한 차량 모델(61)을 이용하여 차량의 주행 해석을 행하기 때문에, 주행시에 있어서 의장품 또는 덮개물에 작용하는 관성력을 고려하여 상기 차체 특성을 취득할 수 있다.
단, 본 발명에 따른 주행 해석 스텝은, 의장품 또는 덮개물에 상당하는 질량이 설정된 질량 설정 차체 골격 모델(41)과 차대 모델(51)을 접속한 차량 모델(61)을 이용하여 주행 해석을 행하는 것에 한정되지 않고, 질량을 설정하지 않은 차체 골격 모델(31)이나, 의장품 또는 덮개물의 부품 모델을 설정한 차체 골격 모델을 차대 모델과 접속한 차량 모델을 이용하여 주행 해석을 행하고, 차대 모델과의 접속부에 있어서의 하중이나 변위를 취득하는 것이라도 좋다.
≪최적화 해석 모델 생성 스텝≫
최적화 해석 모델 생성 스텝 S7은, 질량 설정 차체 골격 모델(41)에 대해서, 부품조로서 접합하는 부위에 추가하는 접합 후보(73)(도 7 참조)를 생성하는 것으로, 도 1에 나타내는 최적화 해석 장치(1)에 있어서는 최적화 해석 모델 생성부(19)가 행한다.
최적화 해석 모델 생성 스텝 S7에 있어서의 접합 후보(73)의 생성은, 이하의 순서로 행할 수 있다.
질량 설정 차체 골격 모델(41)에 있어서는, 도 13(a)에 나타내는 바와 같이, 차체 골격 모델(31)을 구성하는 부품(37)을 부품조로서 접합하는 부위에 접합점(33)이 소정의 간격(D)으로 미리 설정되어 있는 것으로 한다.
이 경우, 최적화 해석 모델 생성 스텝 S7에 있어서는, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이, 접합점(33)끼리의 사이에 소정의 간격(d)(＜D)으로 접합 후보(73)를 조밀하게 설정한다.
≪최적화 해석 조건 설정 스텝≫
최적화 해석 조건 설정 스텝 S9는, 접합 후보(73)에 대하여 최적화 해석을 행하기 위한 최적화 해석 조건을 설정하는 것으로, 최적화 해석 장치(1)에 있어서는 조작자의 지시에 의해 최적화 해석 조건 설정부(21)가 행한다.
최적화 해석 조건 설정 스텝 S9에 있어서 설정되는 최적화 해석 조건으로서는, 목적 조건과 제약 조건의 2종류가 있다.
≪최적화 해석 스텝≫
최적화 해석 스텝 S11은, 최적화 해석 모델 생성 스텝 S7에 있어서 생성된 최적화 해석 모델에 대해서 상기 자동차의 주행시에 작용하는 관성력을 고려하여 최적화 해석을 행하고, 최적화 해석 조건 설정 스텝 S9에서 설정된 최적화 해석 조건을 충족하는 추가 접합점 또는 추가 접합부를 접합 후보(73) 중에서 선출하는 것이고, 최적화 해석 장치(1)에 있어서는 최적화 해석부(23)가 행한다.
예를 들면 도 13에 나타내는 부품(37)에 있어서, 최적화 해석 스텝 S11에서는, 부품(37)에 설정된 접합 후보(73)에 대하여 최적화 해석을 행하고, 도 13(c)에 나타내는 바와 같이, 최적화 해석 조건을 충족하는 접합 후보(73)는 추가 접합점(75)으로서 선출되고, 선출되지 않은 접합 후보(73)는 소거 접합점(77)으로서 소거된다.
본 실시의 형태에 따른 최적화 해석 스텝 S11은, 차체 골격 모델(31)에 미리 설정된 접합점(33)끼리의 사이에 생성된 접합 후보(73)를 최적화 해석의 대상으로 함으로써, 최적화 해석의 과정에 있어서 접합점(33)이 소거되어 버려 부품끼리가 떨어져 버려, 그 시점에서 최적화 해석이 정지해 버리는 것을 막을 수 있다.
또한, 최적화 해석 스텝 S11에 있어서의 최적화 해석에는, 토폴로지 최적화를 적용할 수 있다. 또한, 토폴로지 최적화에 있어서 밀도법을 적용하는 경우, 요소의 페널티 계수를 4 이상으로 설정하여 이산화를 행하도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 최적화 해석에 있어서, 자동차의 주행시에 의장품 또는 덮개물에 작용하는 관성력은 관성 릴리프법을 이용하여 고려하면 좋다. 관성 릴리프법이란, 관성력의 좌표의 기준이 되는 지지점에 있어서 물체가 지지된 상태(자유 지지 상태)에서 등가속도 운동 중의 물체에 작용하는 힘으로부터 응력이나 변형을 구하는 해석 수법으로, 운동 중의 비행기나 배의 정(靜)해석에 사용되고 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치에 의하면, 복수의 부품을 부품조로서 접합하는 접합점을 갖는 자동차의 차체 골격 모델과 차대 모델을 접속한 차량 모델에 의해 주행 해석을 행하여, 당해 주행 해석에 의해 주행시에 있어서 차체 골격 모델에 있어서의 차대 모델과의 접속부에 발생하는 하중을 취득하고, 또한, 상기 차체 골격 모델의 상기 부품조에 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 접합 후보를 설정하고, 상기 주행 해석에 의해 취득한 상기 접합부에 발생하는 하중을 부여하여 당해 접합 후보 중에서 추가 접합점을 선출하는 최적화 해석을 행함으로써, 주행시에 있어서의 자동차의 강성을 향상시키기 위해 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 최적의 위치를 정밀도 좋게 구할 수 있다.
또한, 의장품 또는 덮개물을 고정 또는 연결하는 고정 연결부를 갖는 차체 골격 모델에 상기 의장품 또는 덮개물에 상당하는 질량을 설정한 질량 설정 차체 골격 모델을 이용함으로써, 주행시에 있어서의 자동차의 강성을 향상시키기 위해 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 최적의 위치를 보다 정밀도 좋게 구할 수 있다.
또한, 상기의 설명은, 질량이 설정된 질량 설정 차체 골격 모델(41)을 이용하여 주행 해석과 최적화 해석을 행하는 것이었지만, 본 발명에 따른 최적화 해석 방법 및 장치는, 질량을 설정하지 않은 차체 골격 모델(도 2 내지 4 참조)이나, 덮개물이나 의장품을 설정한 것을 이용하여 주행 해석과 최적화 해석을 행하는 것이라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 스폿 용접에 의해 부품조로서 접합하는 접합점을 해석 대상으로 하고 있지만, 본 발명에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치는, 스폿 용접에 의한 점 접합에 한정하는 것이 아니고, 레이저 용접이나 아크 용접 등의 연속 접합에 의해 부품조를 접합할 때에 있어서의 최적의 접합 위치를 구하는 경우에 적용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 효과를 확인하는 실험을 행했기 때문에, 이것에 대해서 설명한다.
실험에서는, 우선, 도 2에 나타내는 차체 골격 모델(31)을 대상으로 하여, 도 10에 나타내는 바와 같이, 차체 골격 모델(31)에 덮개물로서의 회전 도어 구성 부품이 고정 또는 연결되는 영역 내의 소정 위치에 상기 회전 도어 구성 부품에 상당하는 질량을 설정한 질량 설정 차체 골격 모델(42)을 생성했다.
본 실시예에서 해석 대상으로 한 차체 골격 모델(31)은, 각 부품을 부품조로 서 접합하는 부위에 형성된 접합점(33)(도 2 참조)과, 의장품 또는 덮개물을 고정 또는 연결하는 고정 연결부(35)(도 3 참조)와, 바퀴 주변 기구 등을 갖는 차대 모델(51)(도 5 참조)과 접속하는 접속부(도 4 중의 Node1∼12)를 갖는 것이고, 차체 골격 모델(31)의 질량은 약 300㎏인데 대하여, 상기 회전 도어 구성 부품의 질량은 4매로 약 79㎏이었다.
여기에서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 상측의 힌지(35a)와 스트라이커(35c)를 연결하는 직선상에 10개의 질량 요소(43)를 균등하게 배치하고, 질량 요소(43)끼리, 질량 요소(43)와 힌지(35a) 및 질량 요소(43)와 스트라이커(35c)를 강체 요소(45)와 접속함으로써, 질량 설정 차체 골격 모델(42)을 생성했다. 여기에서, 각 질량 요소(43)의 질량은, 그의 총합이 회전 도어 구성 부품의 질량과 동일해지도록 설정했다.
다음으로, 도 5에 나타내는 바와 같이, 질량 설정 차체 골격 모델(42)과 차대 모델(51)을 접속함으로써 차량 모델(61)을 생성하고, 차량 모델(61)을 이용하여 주행 해석을 행했다.
차량 모델(61)의 생성에 있어서, 질량 설정 차체 골격 모델(42)과 차대 모델(51)은, 차체 골격 모델(31)에 미리 설정되어 있던 접합부(도 4, Node1∼12)를 통하여 접속했다.
주행 해석에 있어서의 차량 모델(61)의 주행 조건은, 도 12에 나타내는 더블 레인 체인지로 했다. 즉, 주행 개시에서 1.0s까지, 차량 모델(61)에 하중을 부여하여 50km/h까지 가속하고, 그 후는 가속 없이 정속 주행시켜 레인 체인지가 되는 조타각을 도 12(a)에 나타내는 바와 같이 부여하고, 1.0s의 시점에서 핸들을 꺽기 시작하여 차선을 변경하고, 5.0s의 시점에서 원래의 차선으로 되돌아올 때까지를 시뮬레이트했다.
그리고, 상기의 주행 조건하에서의 주행 해석에 의해, 차량 모델(61)의 주행시에 있어서 질량 설정 차체 골격 모델(42)과 차대 모델(51)의 접속부(Node1∼12)에 발생하는 하중을 취득했다.
도 14에, 주행 해석에 의해 취득한 차량 프런트측의 접속부(Node1, 2, 7∼10)에 발생한 하중의 결과를 나타낸다.
도 14에 있어서, (a)는 주행 해석에 있어서의 스티어링의 조타각, (b)는 차량 모델(61)의 주행 궤적, (c)는 하중을 취득하는 프런트측의 접속부(Node1, 2, 7∼10)의 위치, (d)는 접속부 중 Node7 및 8에 발생한 Y 방향(차폭 방향)의 하중의 경시 변화, (e)는 주행 개시부터 t=1.14sec 경과시에 각 접속부에서 발생한 하중의 방향과 크기를 나타낸 것이다.
도 15에, 주행 해석에 의해 취득한 차량 리어측의 접속부(Node3∼6, 11, 12)에 있어서의 하중을 나타낸다.
도 15에 있어서, (a)는 주행 해석에 있어서의 스티어링의 조타각, (b)는 차량 모델(61)의 주행 궤적, (c)는 하중을 취득하는 리어측의 접속부(Node3∼6, 11, 12)의 위치, (d)는 접속부 중 Node11 및 12에 발생한 Y 방향(차폭 방향)의 하중의 경시 변화, (e)는 주행 개시부터 t=1.37sec 경과시에 각 접속부에서 발생한 하중의 방향과 크기를 나타낸 것이다.
도 14 및 도 15에서, 각 접속부에 발생하는 하중에 차이가 보여지고(도 14(d) 및 도 15(d)), 또한, 하중의 크기와 방향은 접속부의 위치마다 상이하다(도 14(e) 및 도 15(e)).
또한, 본 실시예에서는, 프런트측의 접속부(Node1, 2, 7∼10)에 대해서는, 주행 개시부터 t=1.14sec 경과시에 있어서의 하중(도 14), 리어측의 접속부(Node3∼6, 11, 12)에 대해서는, 주행 개시부터 t=1.37sec 경과시에 있어서의 하중(도 15) 각각을, 주행시에 있어서 접속부에 발생한 하중으로서 특정했다.
또한, 상기의 하중을 특정하는 경과 시간은, 주행 해석에 있어서 핸들을 꺾기 시작한 직후로 하고, 또한, 리어측에 대해서는 프런트측에 비하여 약간 늦은 시간으로 했지만, 하중을 특정하는 시간에 대해서는, 주행 해석에 있어서의 차량의 거동과 각 접속부에 발생하는 하중의 결과에 기초하여, 적절히 선택할 수 있다.
본 실시예에서는, 회전 도어 구성 부품의 질량을 설정하지 않은 차체 골격 모델(31)(도 16(a)) 및, 차체 골격 모델(31)에 회전 도어 구성 부품 모델(83)을 설정한 차체 골격 모델(81)(도 16(b))에 대해서도, 질량 설정 차체 골격 모델(42)과 동일하게 차대 모델과 접속하여 차량 모델을 각각 생성하여 주행 해석을 행하여, 차대 모델과의 접속부에 발생하는 하중을 취득했다.
도 17(a) 및 (b)는, 주행 해석에 의해 취득한 질량 설정 차체 골격 모델(42)에 있어서의 프런트측의 접속부(Node1, 2, 7∼10)에 발생한 하중의 크기와 방향(도 14(e))을 표시한 것이고, 각 접속부에 있어서의 하중의 값은 도 17(b)에 나타내는 대로이다.
도 18(a) 및 (b)는, 주행 해석에 의해 취득한 질량 설정 차체 골격 모델(42)의 리어측의 접속부(Node3∼6, 11, 12)에 발생한 하중의 크기와 방향(도 15(e))을 표시한 것이고, 각 접속부에 있어서의 하중의 크기는 도 18(b)에 나타내는 대로이다.
비교예로서, 주행 해석을 행하지 않고, 레인 체인지를 상정한 가상적인 하중을 질량 설정 차체 골격 모델(42)에 있어서의 접속부에게 부여하여 접합 위치의 최적화 해석을 행하여, 최적화 해석에 있어서의 하중 조건의 차이에 대해서 검토했다.
도 17(c) 및 (d)는, 질량 설정 차체 골격 모델(42)의 프런트측의 접속부(Node1, 2, 7∼10)에 부여하는 가상적 하중의 크기와 방향을 나타낸 것으로, 각 접속부에 일률적 하중(=1000N)을 동일 방향(Y 방향)으로 부여했다.
도 18(c) 및 (d)는, 질량 설정 차체 골격 모델(42)의 리어측의 접속부(Node3∼6, 11, 12)에 부여하는 가상적 하중의 크기와 방향을 나타낸 것으로, 각 접속부에 일률적 하중(=1000N)을 동일 방향(Y 방향)으로 부여했다.
주행 해석의 경우와 마찬가지로, 회전 도어 구성 부품에 상당하는 질량을 설정하지 않은 채로 차체 골격 모델(31)(도 16(a))에 접합 후보를 설정한 최적화 해석 모델 및, 회전 도어 구성 부품 모델(83) 설정한 차체 골격 모델(81)(도 16(b))에 접합 후보를 설정한 최적화 해석 모델 각각에 대해서도 접합 위치의 최적화 해석을 행했다.
최적화 해석에 있어서 추가 접합점의 최적화를 행하는데에 있어서, 목적 조건으로서 강성 최대화를 설정한 경우, 최적화 해석 모델에 있어서의 접속부에 하중 구속 조건을 부여하여 차체 골격 모델의 강성을 평가하게 된다. 여기에서, 전술의 주행 해석에 있어서, 차량의 주행시에 발생하는 하중의 크기와 방향은 접합부마다 상이한 것이 명백해졌기 때문에, 차체 골격 모델을 해석 대상으로 하여 당해 차체 골격 모델의 접속부에 하중 조건을 부여한 경우의 강성 해석을 행하여, 당해 차체 골격 모델의 접속부에 부여하는 하중 조건의 차이에 의한 차(automobile)의 변형에 대해서 검토했다.
도 19 및 20에, 주행 해석에 의해 취득한 하중을 프런트측의 접속부에 하중 조건으로서 부여하여 강성 해석을 행했을 때의 차체 변형의 해석 결과를 나타낸다.
도 19 및 20에 있어서, (a)∼(c)는 차체 변위량의 해석 결과로서, (a)는 회전 도어 구성 부품의 질량을 설정한 질량 설정 차체 골격 모델(42)(질량 설정 있음), (b)는 회전 도어 구성 부품의 질량을 설정하고 있지 않은 차체 골격 모델(31)(질량 설정 없음), (c)는 회전 도어 구성 부품 모델(83)을 설정한 차체 골격 모델(81)(도어 설정 있음)이고, (d)는 주행 해석에 의해 취득한 리어측의 접속부에 있어서의 하중의 크기와 방향을 표시한 것이다. 또한, 도 19는, 프런트 좌측으로부터 차체를 표시한 것, 도 20은, 리어 좌측으로부터 차체를 표시한 것이고, 도 19 및 20 모두, 차체의 변위량을 1000배로 하여 표시하고 있다.
질량을 설정하지 않은 차체 골격 모델(31)에 있어서의 차체 변위는, 질량 설정 차체 골격 모델(42) 및 회전 도어 구성 부품 모델(83)을 설정한 차체 골격 모델(81)의 경우에 비하여 차체 변위가 큰 부위(루프부(roof part) 등)에 얼마간 차이가 보여지기는 하지만, 차체 전체에 있어서의 변위는 동일한 경향을 나타내고 있다.
도 21 및 22에, 레인 체인지를 상정한 가상적인 하중 조건을 리어측의 접속부에 부여하여 강성 해석을 행했을 때의 차체 변형의 해석 결과를 나타낸다.
도 19 및 20과 마찬가지로, 도 21 및 22에 있어서, (a)∼(c)는 차체 변위량의 해석 결과로서, 각각 (a)는 회전 도어 구성 부품의 질량을 설정한 질량 설정 차체 골격 모델(42)(질량 설정 있음), (b) 회전 도어 구성 부품의 질량을 설정하고 있지 않은 차체 골격 모델(31)(질량 설정 없음), (c)는 회전 도어 구성 부품 모델(83)을 설정한 차체 골격 모델(81)(도어 설정 있음)에 대한 결과이고, (d)는 리어측의 접속부에 부여한 가상적인 하중의 크기와 방향을 표시한 것이다. 또한, 도 21은, 프런트 좌측으로부터 차체를 표시한 것, 도 22는, 리어 좌측으로부터 차체를 표시한 것이고, 도 21 및 22 모두, 차체의 변위량을 1000배로 하여 표시하고 있다.
가상적인 하중을 입력한 경우에 있어서도, 질량을 설정하지 않은 차체 골격 모델(31)에 있어서의 차체 변위는, 질량 설정 차체 골격 모델(42) 및 회전 도어 구성 부품 모델(83)을 설정한 차체 골격 모델(81)의 경우에 비하여 차체 변위가 큰 부위(루프부 등)에 얼마간 차이가 보여지기는 하지만, 차체 전체에 있어서의 변위는 동일한 경향을 나타내고 있다.
그러나, 가상적인 하중을 이용한 경우에 있어서의 차체의 변위(도 21 및 도 22)는, 주행 해석에 의해 취득한 하중을 이용한 경우(도 19 및 20)에 비하여 전체적으로 큰 값이고(도면 중의 「변위의 총합」의 값 참조), 하중 조건의 차이가 차체 변위에 크게 영향을 주는 것을 알 수 있었다.
이와 같이, 주행 해석에 의해 취득한 하중을 부여한 경우와, 가상적인 하중을 입력한 경우를 비교하면, 어떠한 차체 골격 모델에 있어서나 변형 거동에 큰 차이가 보여졌기 때문에, 차체에 추가하는 추가 접합점의 최적화 해석에 있어서는, 주행 해석에 의해 취득한 하중을 부여하는 것이 바람직하다고 생각된다.
다음으로, 접합 후보를 대상으로 하여 추가 접합점의 최적화 해석을 행한 결과(도 23∼26)를 나타낸다.
최적화 해석을 행하는데 있어서, 우선, 주행 해석에서 이용한 질량 설정 차체 골격 모델(42)에 대해서, 미리 설정된 접합점(33)끼리의 사이에, 접합 후보(73)를 조밀하게 설정하여(도 13 참조), 최적화 해석 모델(71)(도 7)을 생성했다.
여기에서, 접합 후보(73)끼리의 간격은 d=10㎜로 하고, 질량 설정 차체 골격 모델(42)에 있어서 접합점(33)은 3906점이고, 최적화 해석의 대상이 되는 접합 후보(73)로서 10932점을 설정했다.
다음으로, 최적화 해석 모델(71)에 대해서 최적화 해석 조건을 설정했다.
본 실시예에서는, 최적화 해석 조건으로서, 목적 조건에는 차체 강성의 최대화를 설정하고, 제약 조건에는 추가하는 추가 접합점(75)(도 13)을 600점 선출하도록 체적률을 설정했다.
그리고, 주행 해석에 의해 취득한 질량 설정 차체 골격 모델(42)의 접속부(도 4에 있어서의 Node1∼12)에 발생한 하중을 하중 구속 조건으로서 부여하여 최적화 해석을 행하여, 상기 최적화 해석 조건을 충족하는 추가 접합점(75)을 선출했다.
도 23에, 차체 골격 모델(31)에 접합 후보(73)를 설정한 최적화 해석 모델(91)에 대해서 최적화 해석을 행하여 최적화된 추가 접합점(95)의 결과를 나타낸다.
도 23(a) 및 (b)는, 질량을 설정하고 있지 않은 차체 골격 모델(31)을 이용하여 행한 주행 해석에 의해 취득한 하중(도 23(c))을 최적화 해석 모델(91)에 부여하여 최적화 해석을 행하여 최적화된 추가 접합점(95)으로, 본 발명의 범위 내이다(발명예 1).
도 23(d) 및 (e)는, 주행 해석을 하지 않고 가상적인 하중(도 23(f))을 최적화 해석 모델(91)에 부여하여 최적화 해석을 행하여 최적화된 추가 접합점(95)으로, 본 발명의 범위 외이다(비교예 1).
도 24에, 질량 설정 차체 골격 모델(42)에 접합 후보(73)를 설정한 최적화 해석 모델(71)에 대해서 최적화 해석을 행하여 최적화된 추가 접합점(75)의 결과를 나타낸다.
도 24(a) 및 (b)는, 질량 설정 차체 골격 모델(42)을 이용하여 행한 주행 해석에 의해 취득한 하중(도 24(c))을 최적화 해석 모델(71)에 부여하여 최적화 해석을 행하여 최적화된 추가 접합점(75)으로, 본 발명의 범위 내이다(발명예 2).
도 24(d) 및 (e)는, 주행 해석을 하지 않고 가상적인 하중(도 24(f))을 최적화 해석 모델(101)에 부여하여 최적화 해석을 행하여 최적화된 추가 접합점(75)으로, 본 발명의 범위 외이다(비교예 2).
도 25에, 차체 골격 모델(31)에 회전 도어 구성 부품 모델(83)과 접합 후보(73)를 설정한 최적화 해석 모델(101)에 대해서 최적화 해석을 행하여 최적화된 추가 접합점(105)의 결과를 나타낸다.
도 25(a) 및 (b)는, 차체 골격 모델(81)을 이용하여 행한 주행 해석에 의해 취득한 하중(도 25(c))을 최적화 해석 모델(101) 부여하여 최적화 해석을 행하여 최적화된 추가 접합점(105)으로, 본 발명의 범위 내이다(발명예 3).
도 25(d) 및 (e)는, 주행 해석을 하지 않고 가상적인 하중(도 23(f))을 최적화 해석 모델(101)에 부여하여 최적화 해석을 행하여 최적화된 추가 접합점(105)으로, 본 발명의 범위 외이다(비교예 3).
주행 해석을 행하여 취득한 하중을 부여하여 최적화 해석을 행한 발명예(발명예 1∼3)끼리를 비교하면, 추가 접합점(75, 95 및 105)의 위치에 큰 차이는 보여지지 않았다.
또한, 가상적인 하중을 부여하여 최적화 해석을 행한 비교예(비교예 1∼3)와 발명예(발명예 1∼3)를 비교하면, 도어 오프닝 부위나 차체 전방부에 있어서 추가 접합점(75, 95, 105)의 위치에 차이가 보여졌다.
도 26에, 상기의 발명예 1∼3 및 비교예 1∼3에 대해서, 최적화 해석에 의해 추가 접합점이 추가된 차체의 강성 향상률의 결과를 나타낸다.
여기에서, 차체의 강성은, 하중을 부여하는 접속부에 있어서의 변위로 하중을 나눈 값의 평균값으로 하고, 강성 향상률은, 최적화 해석을 행하기 전의 차체 골격 모델(31)을 기준으로 하여 구한 평균 강성의 상대 변화이다.
발명예 및 비교예 모두, 최적화 해석에 의해 최적화된 추가 접합점을 설정함으로써, 모두 강성 향상률이 ＋(플러스)의 값으로, 차체의 강성이 향상되는 결과가 되었다.
또한, 가상적인 하중을 부여하여 최적화 해석을 행한 비교예 1∼3에 비하여, 주행 해석에 의해 취득한 하중을 부여하여 최적화 해석을 행한 발명예 1∼3의 쪽이, 강성 향상률은 높은 결과였다.
또한, 발명예 1∼3끼리를 비교하면, 회전 도어 구성 부품에 상당하는 질량을 설정한 발명예 2와, 회전 도어 구성 부품을 그대로 설정한 발명예 3이 거의 동일한 강성 향상률이고, 회전 도어 구성 부품에 상당하는 질량을 설정하고 있지 않은 발명예 1의 강성 향상률이 발명예 2 및 3에 비하여 약간 작은 값인 점에서, 회전 도어 구성 부품에 상당하는 질량을 차체 골격 모델로 설정함으로써, 주행시에 덮개물에 작용하는 관성력을 고려할 수 있어, 추가 접합점을 보다 정밀도 좋게 최적화할 수 있는 것이 나타났다.
이상에서, 본 발명에 따른 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법 및 장치에 의하면, 복수의 부품을 부품조로서 접합하는 접합점을 갖는 자동차의 차체 골격 모델을 이용하여, 당해 차체 골격 모델과 차대 모델을 접속한 차량 모델에 의해 주행 해석을 행하여, 당해 주행 해석에 의해 주행시에 있어서 차체 골격 모델에 있어서의 차대 모델과의 접속부에 발생하는 하중을 취득하고, 또한, 상기 차체 골격 모델의 상기 부품조에 추가하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 접합 후보를 설정하고, 상기 주행 해석에 의해 취득한 상기 접합부에 발생하는 하중을 부여하여 당해 접합 후보 중에서 추가 접합점을 선출하는 최적화 해석을 행함으로써, 주행시에 있어서의 자동차의 강성을 향상시키기 위해 추가하는 추가 접합점의 최적의 위치를 정밀도 좋게 구할 수 있는 것이 실증되었다.
또한, 의장품 또는 덮개물을 고정 또는 연결하는 고정 연결부를 갖는 차체 골격 모델에 상기 의장품 또는 덮개물에 상당하는 질량을 설정한 질량 설정 차체 골격 모델을 이용함으로써, 주행시에 있어서의 자동차의 강성을 향상시키기 위해 추가하는 추가 접합점의 최적의 위치를 보다 정밀도 좋게 구할 수 있는 것이 나타났다.
1: 최적화 해석 장치
3: 표시 장치
5: 입력 장치
7: 기억 장치
9: 작업용 데이터 메모리
11: 연산 처리부
13: 질량 설정 차체 골격 모델 생성부
15: 차량 모델 생성부
17: 주행 해석부
19: 최적화 해석 모델 생성부
21: 최적화 해석 조건 설정부
23: 최적화 해석부
30: 차체 골격 모델 파일
31: 차체 골격 모델
33: 접합점
35: 고정 연결부
35a: 힌지(상측)
35b: 힌지(하측)
35c: 스트라이커
37: 부품
41: 질량 설정 차체 골격 모델
43: 질량 요소
45: 강체 요소
47: 빔 요소
51: 차대 모델
61: 차량 모델
71: 최적화 해석 모델
73: 접합 후보
75: 추가 접합점(최적화 해석 후)
77: 소거 접합점(최적화 해석 후)
81: 차체 골격 모델(회전 도어 구성 부품 모델 설정)
83: 회전 도어 구성 부품 모델
91: 최적화 해석 모델(질량 설정 없음)
95: 추가 접합점(질량 설정 없음)
101: 최적화 해석 모델(도어 설정 있음)
105: 추가 접합점(도어 설정 있음)

Claims (4)

  1. 평면 요소 및/또는 입체 요소로 이루어지는 복수의 부품을 갖고 이루어지고, 당해 복수의 부품을 부품조(組)로서 접합하는 접합점 또는 접합부를 갖는 차체 골격 모델을 이용하여, 상기 부품조의 접합에 이용되는 점 접합 또는 연속 접합의 최적화 해석을, 컴퓨터가 이하의 각 스텝을 행하는 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법으로서,
    컴퓨터가, 상기 차체 골격 모델과 차대 모델을 접속하여 차량 모델을 생성하는 차량 모델 생성 스텝과,
    컴퓨터가, 당해 차량 모델의 주행 해석을 행하여, 주행시에 상기 차체 골격 모델에 있어서의 상기 차대 모델과의 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 취득하는 주행 해석 스텝과,
    컴퓨터가, 상기 부품조에 추가하여 접합하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 접합 후보를 상기 차체 골격 모델에 설정하여, 최적화 해석의 해석 대상으로 하는 최적화 해석 모델을 생성하는 최적화 해석 모델 생성 스텝과,
    조작자의 지시에 의해 컴퓨터가, 상기 최적화 해석 모델에 대하여 최적화 해석 조건을 설정하는 최적화 해석 조건 설정 스텝과,
    컴퓨터가, 상기 최적화 해석 모델에 상기 주행 해석 스텝에서 취득한 상기 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 부여하여 최적화 해석을 행하여, 상기 최적화 해석 조건을 충족하는 추가 접합점 또는 추가 접합부를 상기 접합 후보 중에서 선출하는 최적화 해석 스텝을 구비하고,
    상기 최적화 해석 모델 생성 스텝에 있어서, 상기 접합 후보는, 상기 차체 골격 모델의 각 부품조에 미리 설정된 접합점 또는 접합부끼리의 사이에 소정의 간격으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    의장품 또는 덮개물이 상기 차체 골격 모델에 고정 또는 연결되는 영역 내의 소정 위치에 상기 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량을 설정하는 질량 설정 차체 골격 모델 생성 스텝을 구비한 것인 것을 특징으로 하는 차체의 접합 위치의 최적화 해석 방법.
  3. 평면 요소 및/또는 입체 요소로 이루어지는 복수의 부품을 갖고 이루어지고, 당해 복수의 부품을 부품조로서 접합하는 접합점 또는 접합부를 갖는 차체 골격 모델을 이용하여, 상기 부품조의 접합에 이용되는 점 접합 또는 연속 접합의 최적화 해석을 행하는 차체의 접합 위치의 최적화 해석 장치로서,
    상기 차체 골격 모델과 차대 모델을 접속하여 차량 모델을 생성하는 차량 모델 생성부와,
    당해 차량 모델의 주행 해석을 행하여, 주행시에 상기 차체 골격 모델에 있어서의 상기 차대 모델과의 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 취득하는 주행 해석부와,
    상기 부품조에 추가하여 접합하는 추가 접합점 또는 추가 접합부의 접합 후보를 상기 차체 골격 모델에 설정하여, 최적화 해석의 해석 대상으로 하는 최적화 해석 모델을 생성하는 최적화 해석 모델 생성부와,
    상기 최적화 해석 모델에 대하여 최적화 해석 조건을 설정하는 최적화 해석 조건 설정부와,
    상기 최적화 해석 모델에 상기 주행 해석부에 의해 취득된 상기 접속부에 발생하는 하중 및/또는 변위를 부여하여 최적화 해석을 행하여, 상기 최적화 해석 조건을 충족하는 추가 접합점 또는 추가 접합부를 상기 접합 후보 중으로부터 선출하는 최적화 해석부를 구비하고,
    상기 최적화 해석 모델 생성부는, 상기 접합 후보를, 상기 차체 골격 모델의 각 부품조에 미리 설정된 접합점 또는 접합부끼리의 사이에 소정의 간격으로 설정하는 것을 특징으로 하는 차체의 접합 위치의 최적화 해석 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    의장품 또는 덮개물이 상기 차체 골격 모델에 고정 또는 연결되는 영역 내의 소정 위치에 상기 의장품 또는 덮개물의 질량에 상당하는 질량을 설정하는 질량 설정 차체 골격 모델 생성부를 구비한 것인 것을 특징으로 하는 차체의 접합 위치의 최적화 해석 장치.
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