特許 6222302 車体の接合位置の最適化解析方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6222302

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】車体の接合位置の最適化解析方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 17/50 20060101AFI20171023BHJP

   B62D 65/00 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   G06F17/50 604A

   G06F17/50 680Z

   G06F17/50 612H

   B62D65/00 Q

【請求項の数】14

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-133517(P2016-133517)

(22)【出願日】2016年7月5日

【審査請求日】2017年7月27日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100127845

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 壽彦

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 孝信

【審査官】 早川 学

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０７３０１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−７６２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 SAITO, Takanobu et al.，A study of optimization for automotive parts and structures by using inertia relief，Advances in Structural and Multidisciplinary Optimization - Proceedings of the 11th World Congress o，２０１５年 ６月１２日，pp.185-190，[検索日 2017.07.05], インターネット<http://web.aeromech.usyd.edu.au/WCSMO2015/978-0-646-94394-7.html

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ １７／５０

Ｂ６２Ｄ ６５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点又は接合部と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化解析を、コンピュータが以下の各ステップを行う車体の接合位置の最適化解析方法であって、
コンピュータが、前記部品組みに追加して接合する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成ステップと、
操作者の指示によりコンピュータが、前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、
コンピュータが、前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析ステップとを備え、
前記最適化解析モデル生成ステップにおいて、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることを特徴とする車体の接合位置の最適化解析方法。

【請求項2】

前記最適化解析モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とする請求項１記載の車体の接合位置の最適化解析方法。

【請求項3】

前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定したことを特徴とする請求項２記載の車体の接合位置の最適化解析方法。

【請求項4】

前記最適化解析モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上（前記直線若しくは曲線の線上を除く）としたことを特徴とする請求項１記載の車体の接合位置の最適化解析方法。

【請求項5】

前記最適化解析モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析方法。

【請求項6】

前記最適化解析モデル生成ステップは、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析方法。

【請求項7】

前記最適化解析モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析方法。

【請求項8】

平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点又は接合部並びに艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化を行う車体の接合位置の最適化解析装置であって、
前記部品組みに追加して接合する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成部と、
前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部と、
前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析部とを備え、
前記最適化解析モデル生成部により、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることを特徴とする車体の接合位置の最適化解析装置。

【請求項9】

前記最適化解析モデル生成部により設定される前記質量の所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とする請求項８記載の車体の接合位置の最適化解析装置。

【請求項10】

前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定したことを特徴とする請求項９記載の車体の接合位置の最適化解析装置。

【請求項11】

前記最適化解析モデル生成部により設定される前記質量の所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上（前記直線若しくは曲線の線上を除く）としたことを特徴とする請求項８記載の車体の接合位置の最適化解析装置。

【請求項12】

前記最適化解析モデル生成部は、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析装置。

【請求項13】

前記最適化解析モデル生成部は、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析装置。

【請求項14】

前記最適化解析モデル生成部は、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車の車体の接合位置の最適化解析方法及び装置に関し、特に、予め自動車の走行状態を考慮して車体に追加する接合点又は接合部の最適な位置を求める車体の接合位置の最適化解析方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車産業においては環境問題に起因した車体の軽量化が進められており、車体の設計にコンピュータ支援工学（以下、「ＣＡＥ」という）解析は欠かせない技術となっている。このＣＡＥ解析では剛性解析、衝突解析、振動解析等が実施され、車体性能の向上に大きく寄与している。また、ＣＡＥ解析では単に車体性能を評価するだけでなく、数理最適化、板厚最適化、形状最適化、トポロジー最適化などの最適化解析手法を用いることにより、車体の軽量化や、剛性や耐衝突性等の向上を達成した車体の設計支援をすることができる。
例えば特許文献１には、複雑な構造体のコンポーネントをトポロジー最適化により最適化する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２５０８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

また、車体のような構造体は、複数の部品を溶接等により接合することによって形成されており、接合する部位における接合量を増やせば（例えば、スポット溶接点の追加）構造体全体としての剛性は向上することが知られている。しかしながら、コストの観点から接合量をできるだけ少なくすることが望まれている。

【0005】

そこで、車体の剛性を向上させるために部品同士の接合を追加する位置を求めるための方法として、経験や勘などにより設定する方法、応力解析により応力が大きい部位に追加する方法がある。
しかしながら、経験や勘により溶接位置を追加する位置を設定する方法では、剛性を向上させるために必要な位置を探して溶接位置を設定するのではないため、不用な位置に溶接を追加することになり、コストの面から効率が悪いと言わざるを得ない。
また、応力解析により応力が大きい部位に追加する方法では、追加前と比較すると変化は見られるものの、溶接位置として追加した部位の近傍のみの特性が向上する反面、別の部位の特性が相対的に低下することになり、車体全体として評価したとき、追加する溶接位置が必ずしも最適とはいえない。

【0006】

また、溶接位置を追加したことによって、隣接する溶接位置同士が近すぎると、溶接する際、先に溶接した箇所に電流が流れて（分流）、追加で溶接したい箇所に十分な電流が流れず、溶接が不完全となってしまうことがある。

【0007】

そこで、車体の剛性等の性能を向上するために、特許文献１に開示された最適化技術を適用することが考えられるが、当該技術は、車体のような構造体を形成する溶接位置の最適化に関してどのように最適化技術を適用するかについて開示されていない。

【0008】

さらに、自動車車両が実際に走行している状態を考えた場合、例えばレーンチェンジ等により車体挙動が変化する際には、車両の中心位置から離れて配設された艤装品又は蓋物に作用する慣性力が車体骨格の変形に大きく影響を及ぼす。これは、艤装品又は蓋物であっても、複数の部品が組み合わされた構成部品（アセンブリ；ASSY）の質量が10kg以上となる場合もあり、質量が100〜300kg程度である車体骨格に対して無視できないためである。そのため、車体骨格の性能を評価及び向上する際には、実際の走行時に艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮することが望まれる。
なお、本願発明において、艤装品はエンジン、トランスミッション、シート等を、蓋物はドア、トランク、フード等を総称するものである。

【0009】

しかしながら、一般的に、車体骨格の設計初期段階では車両の外観やデザインが決まっておらず、車両の外観やデザインに大きく左右される蓋物や艤装品は、設計後期段階において最終決定されることが多い。

【0010】

そのため、艤装品や蓋物の形状等が決定される前の段階において、実際の走行状態において艤装品や蓋物に作用する慣性力を考慮して車体骨格の性能を評価することは難しい。さらに、設計後期段階において艤装品や蓋物の形状等が決定されたとしても、艤装品や蓋物が配設された車両（フルボディ）を対象としてＣＡＥ解析を行って車体骨格の性能を評価し、元に戻って車体骨格の設計や接合位置を修正し追加する時間的な余裕は新車開発にはない。そのため、従来は車体骨格のみを対象としＣＡＥ解析により車体骨格の性能評価及び設計が強いられていた。

【0011】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の部品が部品組みとして接合された自動車の車体骨格モデルにおいて、艤装品又は蓋物が決定される前であっても、自動車の走行時において前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して、前記部品組みとして接合する部位に追加する追加接合点又は追加接合部の最適位置を求めることができる車体の接合位置の最適化解析方法及び装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

（１）本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法は、平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点又は接合部と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化解析を、コンピュータが以下の各ステップを行うものであって、コンピュータが、前記部品組みに追加して接合する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成ステップと、操作者の指示によりコンピュータが、前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、コンピュータが、前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析ステップとを備え、前記最適化解析モデル生成ステップにおいて、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることを特徴とするものである。

【0013】

（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とするものである。

【0014】

（３）上記（２）に記載のものにおいて、前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定したことを特徴とするものである。

【0015】

（４）上記（１）に記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上（前記直線若しくは曲線の線上を除く）としたことを特徴とするものである。

【0016】

（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とするものである。

【0017】

（６）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップは、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とするものである。

【0018】

（７）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とするものである。

【0019】

（８）本発明に係る車体の接合位置の最適化解析装置は、平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点又は接合部と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化を行うものであって、前記部品組みに追加して接合する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成部と、前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部と、前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析部とを備え、
前記最適化解析モデル生成部により、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることを特徴とするものである。

【0020】

（９）上記（８）に記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部により設定される前記質量の所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とするものである。

【0021】

（１０）上記（９）に記載のものにおいて、前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定したことを特徴とするものである。

【0022】

（１１）上記（８）に記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部により設定される前記質量の所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上（前記直線若しくは曲線の線上を除く）としたことを特徴とするものである。

【0023】

（１２）上記（８）乃至（１１）のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部は、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とするものである。

【0024】

（１３）上記（８）乃至（１１）のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部は、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とするものである。

【0025】

（１４）上記（８）乃至（１１）のいずれかに記載のものにおいて、前記最適化解析モデル生成部は、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0026】

本発明においては、平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品から構成され、該複数の部品を部品組みとして接合する追加接合点又は追加接合部と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルを用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化解析を、コンピュータが以下の各ステップを行うものであって、コンピュータが、前記部品組みにおける追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを前記車体骨格モデルに設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成する最適化解析モデル生成ステップと、操作者の指示によりコンピュータが、前記最適化解析モデルに対して最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、コンピュータが、前記最適化解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を前記接合候補の中から選出する最適化解析ステップとを備え、前記最適化解析モデル生成ステップにおいて、前記質量は、前記艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルの固定連結部に固定又は連結される領域内の所定位置に設定され、かつ、前記接合候補は、前記車体骨格モデルの各部品組みに予め設定された接合点又は接合部同士の間に所定の間隔で設定されることにより、艤装品又は蓋物が決定される前であっても走行時に該艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、自動車の剛性を向上させるために前記部品組みに追加する追加接合点又は追加接合部の最適な位置を効率良く求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析装置のブロック図である。

【図2】本実施の形態で用いる車体骨格モデルと、該車体骨格モデルに予め設定されている接合点を説明する説明図である（（ａ）：斜視図、（ｂ）：側面図）。

【図3】本実施の形態で用いる車体骨格モデルと、該車体骨格モデルに設定されている固定連結部を説明する説明図である。

【図4】本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、車体骨格モデルに接合候補が生成された最適化解析モデルの一例を示す図である。

【図5】本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、車体骨格モデルに質量要素が設定された最適化解析モデルの一例を示す図である。

【図6】本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて生成された最適化解析モデルの一例を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析方法の処理の流れを示すフローチャート図である。

【図8】本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおける接合候補の生成と、最適化解析ステップにおける接合候補の選出を説明する説明図である（（ａ）：接合点、（ｂ）：接合候補の生成、（ｃ）：追加接合点の選出）。

【図9】本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、質量要素が設定される所定位置を説明する説明図である。

【図10】本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、車体骨格モデルに質量要素が設定された最適化解析モデルの他の例を示す図である。

【図11】本実施の形態に係る最適化解析モデル生成ステップにおいて、質量要素の設定方法を説明する説明図である。

【図12】実施例において、比較例とした最適化解析モデルを説明する説明図である（（ａ）：質量設定なし（比較例１）、（ｂ）回転ドア構成部品有り（比較例２））。

【図13】実施例において車体の静ねじりにおける荷重拘束条件を説明する説明図である（（ａ）：フロント側荷重付与＋リア側拘束、（ｂ）：フロント側拘束＋リア側荷重付与）。

【図14】実施例において、静ねじれ荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である。

【図15】実施例において、静ねじれ荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点数と車体の剛性向上率との関係を示すグラフである。

【図16】実施例において、自動車の走行状態を想定した荷重条件を説明する説明図である。

【図17】実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である（その１）。

【図18】実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である（その２）。

【図19】実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点数と車体の剛性向上率との関係を示すグラフである。

【図20】実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により得られた車体のひずみエネルギー分布の解析結果を示す図である（その１）。

【図21】実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件における最適化解析により得られた車体のひずみエネルギー分布の解析結果を示す図である（その２）。

【図22】実施例において、自動車の走行状態において車体のフロント側に荷重が作用する荷重条件を説明する説明図である。

【図23】実施例において、自動車の走行状態において車体のフロント側に荷重が作用する荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である（その１）。

【図24】実施例において、自動車の走行状態において車体のフロント側に荷重が作用する荷重条件における最適化解析により選出された追加接合点の解析結果を示す図である（その２）。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本発明の実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置を、図１〜１０を参照して以下に説明する。なお、車体の接合位置の最適化解析方法及び装置の説明に先立ち、本発明で対象とする車体骨格モデルについて説明する。

【0029】

＜車体骨格モデル＞
本発明で用いる車体骨格モデル２１は、図２及び３に示すように、シャシー部品等といった複数の部品で構成されたものである。車体骨格モデル２１の各部品は、平面要素及び／又は立体要素を使ってモデル化されている。

【0030】

車体骨格モデル２１において、各部品は部品組みとして接合する部位に設けられた接合点又は接合部が設けられており、例えば部品同士がスポット溶接により接合された車体骨格モデル２１においては、図２に示すように、部品組み毎に接合される部位に接合点２５が予め設定されている。

【0031】

さらに、車体骨格モデル２１は、図３に示すように、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部２３を有する。固定連結部２３としては、図３に一例を示すように、回転ドアを固定又は連結するヒンジ２３ａ及びヒンジ２３ｂやストライカー２３ｃがあるが、固定連結部２３はこれらに限定されるものではなく、例えば、エンジンを固定するエンジンマウント等の艤装品を固定するものや、回転ドア以外のスライドドアやボンネット等といった蓋物を固定又は連結するものを含む。

【0032】

車体骨格モデル２１を構成する各部品の要素情報等や、各部品組みにおける接合点２５（図２）、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部２３（図３）に関する情報は、車体骨格モデルファイル２０（図１参照）に格納されている。

【0033】

＜最適化解析装置＞
本実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析装置１（以下、単に「最適化解析装置１」という）の構成について、主に図１に示すブロック図に基づいて以下に説明する。

【0034】

本実施の形態に係る最適化解析装置１は、車体骨格モデル２１（図２及び３参照）を構成する複数の部品を部品組みとして接合する部位に追加する追加接合点又は追加接合部の最適化を行う装置であり、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等によって構成され、表示装置３、入力装置５、記憶装置７、作業用データメモリ９及び演算処理部１０を有している。

【0035】

そして、表示装置３、入力装置５、記憶装置７及び作業用データメモリ９は、演算処理部１０に接続され、演算処理部１０からの指令によってそれぞれの機能が実行される。

【0036】

≪表示装置≫
表示装置３は、解析結果の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。

【0037】

≪入力装置≫
入力装置５は、車体骨格モデルファイル２０の表示指示や操作者の条件入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。

【0038】

≪記憶装置≫
記憶装置７は、車体骨格モデルファイル２０等の各種ファイルの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。

【0039】

≪作業用データメモリ≫
作業用データメモリ９は、演算処理部１０で使用するデータの一時保存や演算に用いられ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

【0040】

≪演算処理部≫
演算処理部１０は、図１に示すように、最適化解析モデル生成部１１と最適化解析条件設定部１３と最適化解析部１５を有し、ＰＣ等のＣＰＵ（中央演算処理装置）によって構成される。これらの各部は、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって機能する。
以下、演算処理部１０内の各部の機能を説明する。

【0041】

≪最適化解析モデル生成部≫
最適化解析モデル生成部１１は、車体骨格モデル２１の部品を部品組みとして接合する部位に追加する追加接合点又は追加接合部の接合候補を生成し、艤装品又は蓋物に相当する質量を車体骨格モデル２１に設定し、最適化解析の解析対象とする最適化解析モデルを生成するものである。

【0042】

図４に、車体骨格モデル２１に接合候補３１を生成した一例を示す。接合候補３１は、車体骨格モデル２１の各部品組みにおいて予め設定された接合点２５（図１）同士の間に所定の間隔（10mm間隔）で密に生成されている。なお、図４において、車体骨格モデル２１に予め設定された接合点２５（図２参照）は表示されていない。

【0043】

図５に、車体骨格モデル２１に艤装品又は蓋物に相当する質量を設定した一例を示す。
図５は、蓋物である回転ドアに相当する質量を有する質量要素４１が設定されており、回転ドアが固定又は連結される領域内の所定位置に質量要素４１を設定するため、質量要素４１はヒンジ２３ａとストライカー２３ｃとを結ぶ直線上に質量要素４１が位置し、質量要素４１とヒンジ２３ａ及び質量要素４１とストライカー２３ｃとが剛体要素４５によって接続されている。

【0044】

図６に、車体骨格モデル２１に接合候補３１を生成し（図４参照）、かつ車体骨格モデル２１に質量要素４１を設定（図５参照）した最適化解析モデル５１の一例を示す。

【0045】

≪最適化解析条件設定部≫
最適化解析条件設定部１３は、接合候補３１に対して最適化解析条件を設定するものであり、目的条件と制約条件の２種類の最適化解析条件を設定する。

【0046】

目的条件は、最適化解析モデル５１による最適化解析の目的に応じて設定される条件であり、例えば、ひずみエネルギーを最小にする、吸収エネルギーを最大にして発生応力を最小にする等がある。目的条件は、１つだけ設定する。

【0047】

制約条件は、最適化解析を行う上で課す制約であり、例えば、各部品を接合した後の車体骨格モデル２１から生成した最適化解析モデル５１が所定の剛性を有するようにする等がある。制約条件は複数設定可能である。

【0048】

≪最適化解析部≫
最適化解析部１５は、最適化解析モデル５１における接合候補３１を対象とし、自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行うものであり、接合候補３１のうち、最適化解析条件設定部１３で設定された最適化解析条件（目的条件、制約条件）を満たす有意な接合候補３１を選出する。

【0049】

最適化解析部１５による最適化解析には、トポロジー最適化を適用することができる。
トポロジー最適化において密度法を用いる際に、中間的な密度が多い場合には離散化が好ましく、式（１）であらわされる。

【0050】

K(ρ)＝ρ^pK ・・・・・（１）
ただし、
K：要素の剛性マトリックスにペナルティを課した剛性マトリックス
K：要素の剛性マトリックス
ρ：規格化された密度
p：ペナルティ係数

【0051】

離散化によく用いられるペナルティ係数は２以上であるが、本発明に係る接合位置の最適化においては、ペナルティ係数として４以上の値が好ましいことが明らかになった。

【0052】

なお、最適化解析部１５は、トポロジー最適化処理を行うものでもよいし、他の計算方式による最適化処理であってもよい。したがって、最適化解析部１５としては、例えば市販されている有限要素を用いた解析ソフトを使用することができる。

【0053】

＜接合位置の最適化解析方法＞
本実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析方法（以下、単に「最適化方法」という）について、以下に説明する。

【0054】

本実施の形態に係る接合位置の最適化方法は、平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品から構成され、該複数の部品を部品組みとして接合する接合点２５と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部２３とを有する自動車の車体骨格モデル２１（図２及び３参照）を用いて、前記部品組みの接合に用いられる点接合又は連続接合の最適化を行うものであり、図７に示すように、最適化解析モデル生成ステップＳ１と、最適化解析条件設定ステップＳ３と、最適化解析ステップＳ５を備えている。
以下、各ステップについて説明する。なお、各ステップとも、コンピュータによって構成された最適化解析装置１が実行するものである。

【0055】

≪最適化解析モデル生成ステップＳ１≫
最適化解析モデル生成ステップＳ１は、車体骨格モデル２１を構成する複数の部品について、部品組みとして接合する部位に追加する接合候補３１を生成し（図４参照）、艤装品又は蓋物に相当する質量を有する質量要素４１を車体骨格モデル２１に設定し（図５参照）、最適化解析モデル５１を生成（図６参照）するものであり、図１に示す最適化解析装置１においては最適化解析モデル生成部１１が行う。

【0056】

最適化解析モデル生成ステップＳ１における接合候補３１の生成は、以下の手順で行うことができる。
車体骨格モデル２１においては、図８（ａ）に示すように、車体骨格モデル２１を構成する部品２７を部品組みとして接合する部位に接合点２５が所定の間隔Dで予め設定されているものとする。

【0057】

この場合、最適化解析モデル生成ステップＳ１においては、図８（ｂ）に示すように、接合点２５同士の間に所定の間隔d（＜D）で接合候補３１を密に設定する。

【0058】

さらに、最適化解析モデル生成ステップＳ１における艤装品又は蓋物に相当する質量の設定は、図５に例示すように、艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に質量要素４１を設定することにより行う。

【0059】

質量要素４１を設定する前記所定位置は、図９に示すように、複数の固定連結部２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）を結ぶ（２３ａと２３ｃ、２３ｂと２３ｃ、２３ａと２３ｂ）直線Ｌ上（図９（ａ））、若しくは、蓋物等が装着された車体の形状に沿って固定連結部２３を結ぶ曲線上とする。

【0060】

艤装品又は蓋物が回転ドアのように回転可動する回転可動部品においては、前記回転ドアのヒンジ２３ａとヒンジ２３ｂを結ぶ線上に前記回転ドアが回転可動する際の回転可動中心軸がある。そして、該回転可動中心軸は、前記回転ドアが車体骨格モデル２１に固定又は連結される領域の境界とほぼ同位置にある。

【0061】

これに対し、前記回転ドアのヒンジ２３ａとストライカー２３ｃを結ぶ線、及び、ヒンジ２３ｂとストライカー２３ｃを結ぶ線は、前記回転ドアが車体骨格モデル２１に固定又は連結される領域の内部に位置する。

【0062】

前記艤装品又は蓋物に相当する質量を車体骨格モデル２１に設定するにあたっては、車体骨格モデル２１において前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域の境界よりも内部とする方が、走行時に前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を後述する最適化解析ステップＳ５において考慮する上で好ましい。

【0063】

そのため、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置を、複数の固定連結部２３を結ぶ直線Ｌ上又は前記曲線のうち、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸を除いた位置に設定することが望ましい。

【0064】

さらに、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置は、直線Ｌ上若しくは前記曲線の線上に限定されるものではなく、直線Ｌで囲まれた平面Ｐ上（図９（ｂ））、若しくは、前記曲線で囲まれて蓋物等が装着された車体の形状に沿った曲面上としても良い。

【0065】

ここで、直線Ｌ又は前記曲線は、平面Ｐ若しくは前記曲面の境界であるので、該境界の内側に前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定することが望ましい。そのため、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置を、直線Ｌ上又は曲線の線上を除いた平面Ｐ上又は前記曲面上に設定することがより好ましい。

【0066】

また、例えば艤装品が４点の固定連結部で固定又は連結される場合、２本の直線が互いに交差するように前記固定連結部を直線で結び、該直線上に前記艤装品に相当する質量要素を設定することが好ましい。この場合においても、前記固定連結部同士を車体のもつ曲率に合わせて曲線で接続し、該曲線上に前記質量要素を設定しても良い。

【0067】

質量を前記所定位置に設定する具体的な質量設定方法として、例えば、以下の（１）乃至（３）がある。

【0068】

（１）前記所定位置に艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有する質量要素４１を設定し、質量要素４１と固定連結部２３（ヒンジ２３ａ又はストライカー２３ｃ）を剛体要素４５を用いて接続する（図５及び１０参照）。

【0069】

図５は、固定連結部２３を結ぶ直線Ｌの中心上に一個の質量要素４１を設定した例であるが、図１０に示すように、直線Ｌを均等に分割する点上に複数の質量要素４１を設定しても良い。複数の質量要素４１を設定する場合、各質量要素４１の質量の総和が前記艤装品又は蓋物の質量に相当するように、各質量要素４１の質量を決定すれば良い。

【0070】

（２）前記所定位置に艤装品又は蓋物の質量に相当する質量の質量要素４１を設定し、質量要素４１と固定連結部２３とをはり要素４７を用いて接続する（図１１（ａ）参照）。質量要素４１とはり要素４７それぞれの有する質量の和は、固定連結部２３に固定又は連結される前記艤装品又は蓋物の質量に相当するように設定する。

【0071】

はり要素４７の質量は、はり要素４７の断面特性として与えられる断面積及び材料特性として与えられる材料密度により定められる。はり要素４７の断面積は、例えば、はり要素４７の半径を与えることにより決定される。

【0072】

さらに、後述する最適化解析ステップＳ５において、質量要素４１及びはり要素４７に作用する慣性力による荷重を車体骨格に伝達するために必要な断面特性及び材料特性をはり要素４７に適宜設定する必要がある。

【0073】

なお、はり要素４７は、線状の要素であり、該要素の軸方向に作用する引張圧縮荷重を伝達できるものであればロッド要素（棒要素）であっても良く、該ロッド要素の質量は、はり要素４７と同様に、断面特性として与えられる断面積（又は半径）、及び、材料特性として与えられる材料密度により設定される。

【0074】

（３）艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素４７のみを用いて設定する（図１１（ｂ）参照）。
はり要素４７の質量は、はり要素４７の断面特性として与えられる断面積及び材料特性として与えられる材料密度により定められ、例えば、はり要素４７の半径を与えることにより前記断面積が決定される。

【0075】

≪最適化解析条件設定ステップ≫
最適化解析条件設定ステップＳ３は、接合候補に対して最適化解析条件を設定するものであり、最適化解析装置１においては操作者の指示により最適化解析条件設定部１３が行う。

【0076】

最適化解析条件設定ステップＳ３において設定される最適化解析条件としては、目的条件と制約条件の２種類がある。

【0077】

≪最適化解析ステップ≫
最適化解析ステップＳ５は、最適化解析モデルステップＳ１において生成された解析モデルについて前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、最適化解析条件設定ステップＳ３で設定された最適化解析条件を満たす追加接合点又は追加接合部を接合候補３１の中から選出するものであり、最適化解析装置１においては最適化解析部１５が行う。

【0078】

例えば図８に示す部品２７においては、最適化解析ステップＳ５では、部品２７に設定された接合候補３１に対して最適化解析を行い、図８（ｃ）に示すように、最適化解析条件を満たす接合候補３１が追加接合点３３として選出され、選出されなかった接合候補３１は消去接合点３５として消去される。

【0079】

最適化解析ステップＳ５における最適化解析には、トポロジー最適化を適用することができる。さらに、トポロジー最適化において密度法を適用する場合、要素のペナルティ係数を４以上に設定して離散化を行うようにすることが好ましい。

【0080】

最適化解析において、自動車の走行時に艤装品又は蓋物に作用する慣性力は慣性リリーフ法を用いて考慮する。慣性リリーフ法とは、慣性力の座標の基準となる支持点において物体が支持された状態（自由支持状態）で等加速度運動中の物体に作用する力から応力やひずみを求める解析手法であり、運動中の飛行機や船の静解析に使用されている。

【0081】

以上のように、本実施の形態に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置によれば、複数の部品を部品組みとして接合する接合点と、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルにおいて、前記部品組みに追加する追加接合点又は追加接合部の接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを設定し、前記接合候補の中から前記車体骨格モデルの剛性を最大とする追加接合点を選出する最適化解析を自動車の走行時に前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して行うことにより、艤装品又は蓋物が決定される前であっても走行時における自動車の剛性を向上させるために追加する追加接合点又は追加接合部の最適な位置を求めることができる。

【0082】

さらに、本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置においては、車体骨格モデルに予め設定された接合点を最適化解析の対象に含めないことにより、部品同士を部品組みとして接合する接合点が最適化解析の過程において消去されてしまって部品同士が離れてしまい、その時点で最適化解析が停止してしまうことを防ぐことができる。

【0083】

なお、上記の説明では、スポット溶接により部品組みとして接合する接合点を解析対象としていたが、本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法及び装置は、スポット溶接による接合に限るものではなく、レーザー溶接やアーク溶接等の連続接合により部品組みを接合する際における最適な接合位置を求める場合に適用することができる。

【実施例】

【0084】

以下、本発明の効果を確認する実験を行ったので、これについて説明する。
実験は、図２及び３に示す車体骨格モデル２１を対象とし、車体骨格モデル２１に最適化解析の対象とする接合候補を設定し、かつ固定連結部２３に蓋物としての回転ドア構成部品が固定又は連結される領域内の所定位置に前記回転ドア構成部品に相当する質量を設定した最適化解析モデルを解析対象とし、接合位置の最適化解析を行った。

【0085】

本実施例において、車体骨格モデル２１の質量は約300kgであり、車体骨格モデル２１に設定される前記回転ドア構成部品の質量は一枚当たり10kgである。

【0086】

そこで、車体骨格モデル２１の上側のヒンジ２３ａとストライカー２３ｃとを結ぶ直線上に10個の質量要素４１を均等に配置し、質量要素４１とヒンジ２３ａ及びストライカー２３ｃとを剛体要素４５で接続した最適化解析モデル２１を解析対象とした（図１０参照）。このとき、質量要素４１の質量の総和が回転ドア構成部品の質量となるように、各質量要素４１の質量（＝1kg）を設定した。

【0087】

さらに、車体骨格モデル２１に予め設定された接合点２５（図２）同士の間に図８（ｂ）に示すように接合候補３１を密に設定し、図６に示す質量要素４１を１０等分した最適化解析モデル５１を生成した。このとき、接合候補３１同士の間隔はd＝10mmとした。

【0088】

ここで、車体骨格モデル２１において接合点２５は3906点であったため、最適化解析の対象となる接合候補３１は10932点であった。

【0089】

このように、車体骨格モデル２１に質量要素４１を設定し（図１０参照）、接合候補３１を生成した最適化解析モデル５１（図６参照）を本実施例における発明例とした。

【0090】

これに対し、比較例として、回転ドア構成部品に相当する質量を設定せずに車体骨格モデル２１に接合候補のみを設定した最適化解析モデル６１（比較例１、図１２（ａ）参照）と、車体骨格モデル２１に接合候補と回転ドア構成部品モデル７３を組み合わせた最適化解析モデル７１（比較例２、図１２（ｂ）参照）についても、最適化解析を実施した。

【0091】

本実施例では、最適化解析条件として、目的条件には車体剛性の最大化を設定し、制約条件には追加する追加接合点３３（図８）を0〜600点の範囲内で選出するように体積率を設定した。

【0092】

本実施例では、まず、静ねじりを対象として最適化解析を行い、最適化解析モデル５１、６１及び７１に設定された回転ドア構成部品の相当する質量要素４１が、最適化解析により選出される追加接合点３３に及ぼす影響について検討した。
図１３に、最適化解析モデル５１を対象とした静ねじれの荷重拘束条件を示す。図１３（ａ）は、車体のフロントサスペンション取付位置（図中Ａ）の一方に鉛直方向上向きの荷重（100N）を、他方に鉛直方向下向きの荷重（100N）を与え、車体のリアのサブフレーム取付位置（図中Ｂ）を拘束したものである。

【0093】

一方、図１３（ｂ）は、車体のフロントサスペンション取付位置（図中Ａ）を拘束し、車体リアのサブフレーム取付位置（図中Ｂ）の一方に鉛直方向上向きの荷重（100N）を、他方に鉛直方向下向きの荷重（100N）を与えたものである。

【0094】

静ねじりにおける剛性は、以下の様に求めた平均ねじれ剛性により評価した。
例えば、図１３（ａ）の場合、まず、車体リアのサブフレーム取付位置（図１３中Ｂ）を結ぶ直線を基準とし（角度0°）、荷重点（図１３中Ａ）に荷重を与えたときの車体前方側から見た車体の傾斜角度を車体フロント側からリア側にわたって平均することにより、平均傾斜角度を求める。そして、前記荷重点に与えた荷重を前記平均傾斜角度により除して平均ねじり剛性を求めた。同様に、図１３（ｂ）の場合、車体リア側からフロント側にわたって平均し求めた。

【0095】

図１４に、静ねじれを対象とした最適化解析により選出された追加接合点３３を示す（追加接合点数＝600点）。図１４（ａ）は発明例、図１４（ｂ）は比較例１、図１４（ｃ）は比較例２における解析結果である。ここで、図１４に示す解析結果は、フロント荷重とリア荷重を総合して得られたものであり、重み付けをフロント荷重：リア荷重＝１：１として複合最適化したものである。

【0096】

図１４において、発明例、比較例１及び比較例２の結果を比較すると、最適化解析により選出された追加接合点３３の位置に顕著な差異は見られなかった。

【0097】

図１５に、発明例１、比較例１及び比較例２における剛性向上率及び最適化解析により追加された追加接合点３３の１点当たりの剛性向上率の結果を示す。
なお、図１５の剛性向上率は、フロント荷重とリア荷重による剛性の平均値から求めた。
ここで、剛性向上率は、最適化解析により追加接合点３３を追加する前の平均ねじり剛性を基準として求めた平均ねじり剛性の相対変化である。

【0098】

図１５（ａ）に示すように、発明例１、比較例１及び比較例２のいずれにおいても、最適化解析により追加される追加接合点３３の個数が増加するにつれて剛性は向上した。
さらに、図１５（ｂ）に示すように、追加接合点３３が少ないほど１点当たりの剛性向上率（＝打点効率）は高い結果となり、本発明に係る最適化解析方法による追加接合点３３の選出が適正に行われていることを表している。

【0099】

しかしながら、図１５に示す発明例１、比較例１及び比較例２の結果を比較すると、剛性向上率及び最適化解析により追加される追加接合点３３の１点あたりの剛性向上率の変化（打点効率）の双方とも、発明例、比較例１及び比較例２に差異は見られなかった。

【0100】

次に、自動車の走行状態において回転ドア構成部品に作用する慣性力を考慮して最適化解析を行い、回転ドア構成部品に相当する質量の設定が最適化解析により選出される追加接合点の位置と車体の剛性に及ぼす影響について検討した。

【0101】

まず、走行状態にある自動車がレーンチェンジする場合を想定して、図１６（ａ）に示すように、車体フロント側のサブフレーム取付位置に４か所の荷重点を設定し、各荷重点に1000Nの荷重が作用する場合における追加接合点の最適化解析を行った。ここで、最適化解析において算出された車体の剛性は、荷重点に付与した荷重を各荷重点における変位で除した値により評価した。

【0102】

前述の静ねじりと同様に、車体骨格モデル２１に回転ドア構成部品の質量に相当する質量要素４１を設定した最適化解析モデル５１（発明例）、質量を設定しなかった最適化解析モデル６１（比較例１）及び車体骨格モデル２１に回転ドア構成部品モデル７３を組み合わせた最適化解析モデル７１（比較例２）を解析対象とした。

【0103】

図１７及び１８に、最適化解析により選出された追加接合点３３の結果を示す（追加接合点＝600点）。図１７（ａ）及び図１８（ａ）は発明例、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）は比較例１、図１７（ｃ）及び図１８（ｃ）は比較例２における解析結果であり、図１７（ｄ）及び図１８（ｄ）は、当該最適化解析における荷重拘束条件である。

【0104】

図１７及び１８において、質量を設定した発明例及び比較例２と、質量を設定しなかった比較例１を比較すると、車体のセンターピラー上部及びサイドシルにおいて、選出された追加接合点３３の位置に違いが見られた。
一方、発明例と比較例２を比較すると、選出された接合点の位置に違いはほぼ見られなかった。したがって、回転ドア構成部品に相当する質量を有する質量要素４１を設定することにより、走行時において回転ドア構成部品に作用する慣性力を精度良く評価できることが示された。

【0105】

図１９に、発明例、比較例１及び比較例２における剛性向上率、及び、最適化解析により選出された追加接合点３３の１点当たりの剛性向上率の結果を示す。前述の静ねじりと同様に、剛性向上率は、最適化解析を行う前の車体骨格モデル２１の平均ねじり剛性を基準として求めた平均ねじり剛性の相対変化である。

【0106】

図１９（ａ）に示すように、発明例、比較例１及び比較例２のいずれにおいても、追加接合点３３が増加するにつれて剛性は向上した。
さらに、図１９（ｂ）に示すように、追加接合点３３が少ないほど１点当たりの剛性向上率（打点効率）は高い結果となり、本発明に係る最適化解析方法による追加接合点３３の選出が適正に行われていることを表している。

【0107】

さらに、回転ドア構成部品の質量を設定した発明例及び比較例２と質量を設定しなかった比較例１を比較すると、発明例及び比較例２は最適化解析による追加接合点の追加による剛性向上が高い結果となった。また、質量を設定した発明例と比較例２の剛性向上率は、ほぼ同等であった。

【0108】

図２０及び２１に、最適化解析において得られた車体のひずみエネルギー分布と最適化解析により選出された追加接合点３３の解析結果を示す。
ここで、図２０及び２１は、車体フロント側の回転ドア構成部品が固定及び連結される領域について視点を変えてひずみエネルギー分布を表示したものであり、図２０（ａ）及び図２１（ａ）は質量要素４１を設定した発明例における解析結果、図２０（ｂ）及び図２１（ｂ）は質量を設定しなかった比較例１における解析結果である。

【0109】

図２０及び２１より、比較例１に比べると、発明例においては、剛体要素４５を介して質量要素４１が接続される固定連結部２３（ヒンジ２３ａ及びストライカー２３ｃ）近傍の部位（図中の破線領域）においてひずみエネルギーが高くなっており、当該部位においては、より多くの追加接合点３３が最適化解析によって選出されていることが分かる。

【0110】

さらに、自動車の走行時に作用する荷重の他の態様として、図１６（ｂ）に示すように、車体のフロントサスペンション取付位置（図中Ａ）の一方に鉛直方向上向きの荷重（1000N）を、他方に鉛直方向下向きの荷重（1000N）が作用する場合を対象とし、車体の剛性向上を目的として追加する追加接合点の位置を最適化解析により求めた。

【0111】

図２２及び２３に、最適化解析により選出された追加接合点３３の結果を示す（追加接合点＝600点）。
図２２（ａ）及び図２３（ａ）は発明例、図２２（ｂ）及び図２３（ｂ）は比較例１、図２２（ｃ）及び図２３（ｃ）は比較例２における解析結果であり、図２２（ｄ）及び図２３（ｄ）は、当該最適化解析における荷重拘束条件である。

【0112】

図２２及び２３において、質量を設定した発明例及び比較例２と、質量を設定しなかった比較例１を比較すると、車体のセンターピラー中央部及びリアピラーにおいて、選出された追加接合点３３の位置に違いが見られた。

【0113】

一方、発明例と比較例２を比較すると、選出された追加接合点３３の位置に違いはほぼ見られなかった。したがって、回転ドア構成部品に相当する質量を有する質量要素４１を設定することにより、走行時において回転ドア構成部品に作用する慣性力を精度良く評価できることが示された。

【0114】

図２４に、発明例、比較例１及び比較例２における剛性向上率及び最適化解析により選出された追加接合点３３の１点当たりの剛性向上率の結果を示す。前述の静ねじりと同様に、剛性向上率は、最適化解析を行う前の車体骨格モデル２１の平均ねじり剛性を基準として求めた平均ねじり剛性の相対変化である。

【0115】

図２４（ａ）に示すように、発明例、比較例１及び比較例２のいずれにおいても、最適化解析により選出される追加接合点３３の個数が増加するにつれて剛性は向上した。
さらに、図２４（ｂ）に示すように、追加接合点３３の個数が少ないほど１点当たりの剛性向上率（打点効率）は高い結果となり、本発明に係る最適化解析方法による追加接合点３３の選出が適正に行われていることを表している。

【0116】

さらに、質量を設定した発明例及び比較例２と質量を設定しなかった比較例１を比較すると、発明例及び比較例２は最適化解析により選出された追加接合点３３による剛性向上が高い結果となった。また、質量を設定した発明例と比較例２の剛性向上率は、ほぼ同等であり、本発明に係る最適化解析方法において、回転ドア構成部品に相当する質量を設定することで前記回転ドア構成部品に作用する慣性力を精度良く考慮できることが示された。

【0117】

以上より、本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法により、複数の部品を部品組みとして接合する接合点と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部とを有する自動車の車体骨格モデルにおいて、前記部品組みとして接合する部位に追加する接合候補と、艤装品又は蓋物に相当する質量とを設定し、前記接合候補の中から前記車体骨格モデルの剛性を最大とする追加接合点を選出する最適化解析において自動車の走行時に前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して行うことにより、艤装品又は蓋物が決定される前であっても走行時における自動車の剛性を向上させるのに最適な追加接合点を効率良く求めることができることが実証された。

【符号の説明】

【0118】

１ 最適化解析装置
３ 表示装置
５ 入力装置
７ 記憶装置
９ 作業用データメモリ
１０ 演算処理部
１１ 最適化解析モデル生成部
１３ 最適化解析条件設定部
１５ 最適化解析部
２０ 車体骨格モデルファイル
２１ 車体骨格モデル
２３ 固定連結部
２３ａ ヒンジ（上側）
２３ｂ ヒンジ（下側）
２３ｃ ストライカー
２５ 接合点
２７ 部品
３１ 接合候補
３３ 追加接合点（最適化解析後）
３５ 消去接合点（最適化解析後）
４１ 質量要素
４５ 剛体要素
４７ はり要素
５１ 最適化解析モデル
６１ 最適化解析モデル（比較例１）
７１ 最適化解析モデル（比較例２）
７３ 回転ドア構成部品モデル

【要約】

【課題】自動車の走行時に艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して、車体に追加する追加接合点の最適位置を求める車体の接合位置の最適化解析方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法は、部品同士を接合する接合点２５と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部２３とを有する車体骨格モデル２１を用い、前記部品同士の接合部位に追加する追加接合点３３を求めるものであって、車体骨格モデル２１に予め設定された接合点２５同士の間に接合候補３１を生成し、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する最適化解析モデル生成ステップＳ１と、最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップＳ３と、前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して、前記最適化解析条件を満たす追加接合点３３を接合候補３１の中から選出する最適化解析ステップＳ５とを備えたことを特徴とするものである。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】