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特開2023-122308構造体設計支援装置、構造体設計支援方法及び構造体設計支援プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023122308
(43)【公開日】2023-09-01
(54)【発明の名称】構造体設計支援装置、構造体設計支援方法及び構造体設計支援プログラム
(51)【国際特許分類】
G06F 30/20 20200101AFI20230825BHJP
G06F 30/10 20200101ALI20230825BHJP
【ＦＩ】
G06F30/20
G06F30/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022025946
(22)【出願日】2022-02-22
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100187702
【弁理士】
【氏名又は名称】福地 律生
(74)【代理人】
【識別番号】100162204
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 学
(74)【代理人】
【識別番号】100195213
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 健治
(74)【代理人】
【識別番号】100160716
【弁理士】
【氏名又は名称】遠藤 力
(72)【発明者】
【氏名】島崎 奈沙
(72)【発明者】
【氏名】河内 毅
【テーマコード（参考）】
5B146
【Ｆターム（参考）】
5B146AA05
5B146DJ01
5B146DJ02
5B146DJ07
5B146DJ14
(57)【要約】
【課題】剛性対策処理を実行する１又は複数の部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行加工な構造体設計支援装置を提供する。
【解決手段】構造体設計支援装置１は、構造体の数値解析データに基づいて、基準剛性データを演算する基準剛性演算部と、数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、第１剛性データを演算する第１剛性演算部と、数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて第２剛性データを演算する第２剛性演算部と、基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する曲げ度指標演算部と、少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する対策要否判定部と、対象部品に対して剛性対策処理を実行する剛性対策処理部とを有する。
【選択図】図１
【解決手段】構造体設計支援装置１は、構造体の数値解析データに基づいて、基準剛性データを演算する基準剛性演算部と、数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、第１剛性データを演算する第１剛性演算部と、数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて第２剛性データを演算する第２剛性演算部と、基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する曲げ度指標演算部と、少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する対策要否判定部と、対象部品に対して剛性対策処理を実行する剛性対策処理部とを有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算する基準剛性演算部と、
前記数値解析データから前記厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算する第１剛性演算部と、
前記数値解析データから前記物性データを変更した弾性変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算する第２剛性演算部と、
前記基準剛性データ、前記第１剛性データ及び前記第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する曲げ度指標演算部と、
少なくとも前記曲げ度指標に基づいて、前記部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する対策要否判定部と、
前記対象部品に対して剛性対策処理を実行する剛性対策処理部と、
を有する、ことを特徴とする構造体設計支援装置。
前記数値解析データから前記厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算する第１剛性演算部と、
前記数値解析データから前記物性データを変更した弾性変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算する第２剛性演算部と、
前記基準剛性データ、前記第１剛性データ及び前記第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する曲げ度指標演算部と、
少なくとも前記曲げ度指標に基づいて、前記部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する対策要否判定部と、
前記対象部品に対して剛性対策処理を実行する剛性対策処理部と、
を有する、ことを特徴とする構造体設計支援装置。
【請求項2】
前記基準剛性データ、前記第１剛性データ及び前記第２剛性データのそれぞれは、前記構造体を動剛性解析したときの振動周波数である基準周波数、第１周波数及び第２周波数を示すデータであり、
曲げ度指標演算部は、前記基準周波数、前記第１周波数、及び前記第２周波数に基づいて、前記曲げ度指標を演算する、請求項１に記載の構造体設計支援装置。
曲げ度指標演算部は、前記基準周波数、前記第１周波数、及び前記第２周波数に基づいて、前記曲げ度指標を演算する、請求項１に記載の構造体設計支援装置。
【請求項3】
前記基準周波数、前記第１周波数及び前記第２周波数は、固有振動解析によって得られる基準固有振動数，第１固有振動数および第２固有振動数，又は加振応答解析によって得られる基準共振周波数，第1共振周波数および第２共振周波数である、請求項２に記載の構造体設計支援装置。
【請求項4】
前記曲げ度指標は、前記基準周波数と前記第１周波数との差、及び前記基準周波数と前記第２周波数との差を含む関数である、請求項２又は３に記載の構造体設計支援装置。
【請求項5】
前記基準剛性データ、前記第１剛性データ及び前記第２剛性データのそれぞれは、前記構造体を静剛性解析したときの剛性である基準剛性、第１剛性及び第２剛性を示すデータであり、
前記基準剛性、前記第１剛性、及び前記第２剛性に基づいて、前記曲げ度指標を演算する、請求項１に記載の構造体設計支援装置。
前記基準剛性、前記第１剛性、及び前記第２剛性に基づいて、前記曲げ度指標を演算する、請求項１に記載の構造体設計支援装置。
【請求項6】
前記曲げ度指標は、前記基準剛性と前記第１剛性との差、及び前記基準剛性と前記第２剛性との差を含む関数である、請求項５に記載の構造体設計支援装置。
【請求項7】
前記基準剛性データと、前記第１剛性データ又は前記第２剛性データの何れかとに基づいて、前記構造体の剛性への前記部品の寄与度を示す寄与度指標を演算する寄与度指標演算部を更に有し、
前記対策要否判定部は、前記曲げ度指標及び前記寄与度指標に基づいて、前記対象部品として抽出するか否かを判定する、請求項１～６の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
前記対策要否判定部は、前記曲げ度指標及び前記寄与度指標に基づいて、前記対象部品として抽出するか否かを判定する、請求項１～６の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
【請求項8】
前記対策要否判定部は、前記曲げ度指標及び前記寄与度指標に加えて前記部品の表面積，体積又は重量の少なくとも１つを示すデータに基づいて、前記対象部品として抽出するか否かを判定する、請求項７に記載の構造体設計支援装置。
【請求項9】
前記剛性対策処理部は、
前記対象部品のそれぞれを単体で剛性解析して、前記対象部品の剛性データを演算し、
演算された前記対象部品の剛性データに基づいて、前記対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、請求項１～８の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
前記対象部品のそれぞれを単体で剛性解析して、前記対象部品の剛性データを演算し、
演算された前記対象部品の剛性データに基づいて、前記対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、請求項１～８の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
【請求項10】
前記剛性対策処理部は、
前記対象部品のそれぞれ及び前記対象部品のそれぞれに接合される部品を剛性解析して、前記対象部品の剛性データを演算し、
演算された前記対象部品の剛性データに基づいて、前記対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、請求項１～８の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
前記対象部品のそれぞれ及び前記対象部品のそれぞれに接合される部品を剛性解析して、前記対象部品の剛性データを演算し、
演算された前記対象部品の剛性データに基づいて、前記対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、請求項１～８の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
【請求項11】
前記剛性対策処理部は、前記対象部品の全てを含む前記構造体に対して、前記対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行する、請求項１～８の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
【請求項12】
前記剛性対策処理部は、前記対象部品の全てを含む前記構造体に対して、前記対象部品のそれぞれの形状を最適化する形状最適化処理を前記対象部品毎に実行する、請求項１～８の何れか一項に記載の構造体設計支援装置。
【請求項13】
複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記物性データを変更した弾性変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算し、
前記基準剛性データ、前記第１剛性データ及び前記第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも前記曲げ度指標に基づいて、前記部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
前記対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
ことを含む、ことを特徴とする構造体設計支援方法。
前記数値解析データから前記厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記物性データを変更した弾性変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算し、
前記基準剛性データ、前記第１剛性データ及び前記第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも前記曲げ度指標に基づいて、前記部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
前記対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
ことを含む、ことを特徴とする構造体設計支援方法。
【請求項14】
複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記物性データを変更した弾性変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算し、
基準剛性データ、前記第１剛性データ及び前記第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも前記曲げ度指標に基づいて、前記部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
前記対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする構造体設計支援プログラム。
前記数値解析データから前記厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算し、
前記数値解析データから前記物性データを変更した弾性変更データに基づいて、前記境界条件における前記構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算し、
基準剛性データ、前記第１剛性データ及び前記第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも前記曲げ度指標に基づいて、前記部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
前記対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする構造体設計支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造体設計支援装置、構造体設計支援方法及び構造体設計支援プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
トポロジー最適化により、構造体の部品の形状を最適化する種々の技術が知られている（例えば、特許文献１～３を参照）。特許文献１には、スプリングバック変形を想定した応力に対応する荷重を部品に与えた状態で、トポロジー最適化解析を行うことで、部品において、剛性に寄与度が高い部位を検出する技術が記載されている。特許文献２には、変位を最小にするなどの目的条件を含む最適化条件を設定した上で、設計空間に配置された最適化ブロックモデルをトポロジー最適化処理することで、実用上活用可能な最適形状を求める技術が記載されている。特許文献３には、最適化解析の設計変数を材料特性に係るパラメータとする感度解析により特定された空間に配置された最適化ブロックをトポロジー最適化解析処理することで、振動する部品から振動が伝達する部品の形状を最適化する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－４６３３６号公報
【特許文献2】特開２０１４－１４９７３２号公報
【特許文献3】特開２０２０－４６１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１～３には、トポロジー最適化解析処理することで、所定の最適化ブロックの形状を最適化する技術が記載される。しかしながら、例えば数万に及ぶ部品を有する構造体において、剛性対策処理を実行する１又は複数の部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行する技術は、構造体の剛性を向上させる技術は、特許文献１～３には記載されていない。
【0005】
そこで、本発明は、剛性対策処理を実行する１又は複数の部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行加工な構造体設計支援装置、構造体設計支援方法及び構造体設計支援プログラム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】
【0006】
このような課題を解決する本発明は、以下に記載の構造体設計支援装置を要旨とするものである。
（１）複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算する基準剛性演算部と、
数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算する第１剛性演算部と、
数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算する第２剛性演算部と、
基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する曲げ度指標演算部と、
少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する対策要否判定部と、
対象部品に対して剛性対策処理を実行する剛性対策処理部と、
を有する、ことを特徴とする構造体設計支援装置。
（２）基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データのそれぞれは、構造体を動剛性解析したときの振動周波数である基準周波数、第１周波数及び第２周波数を示すデータであり、
曲げ度指標演算部は、基準周波数、第１周波数、及び第２周波数に基づいて、曲げ度指標を演算する、（１）に記載の構造体設計支援装置。
（３）基準周波数、第１周波数及び第２周波数は、固有振動解析によって得られる基準固有振動数，第１固有振動数および第２固有振動数，又は加振応答解析によって得られる基準共振周波数，第1共振周波数および第２共振周波数である、（２）に記載の構造体設計支援装置。
（４）曲げ度指標は、基準周波数と第１周波数との差、及び基準周波数と第２周波数との差を含む関数である、（２）又は（３）に記載の構造体設計支援装置。
（５）基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データのそれぞれは、構造体を静剛性解析したときの剛性である基準剛性、第１剛性及び第２剛性を示すデータであり、
基準剛性、第１剛性、及び第２剛性に基づいて、曲げ度指標を演算する、（１）に記載の構造体設計支援装置。
（６）曲げ度指標は、基準剛性と第１剛性との差、及び基準剛性と第２剛性との差を含む関数である、（２）に記載の構造体設計支援装置。
（７）基準剛性データと、第１剛性データ又は第２剛性データの何れかとに基づいて、構造体の剛性への部品の寄与度を示す寄与度指標を演算する寄与度指標演算部を更に有し、
対策要否判定部は、曲げ度指標及び寄与度指標に基づいて、対象部品として抽出するか否かを判定する、（１）～（６）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（８）対策要否判定部は、曲げ度指標及び寄与度指標に加えて部品の表面積，体積又は重量の少なくとも１つを示すデータに基づいて、対象部品として抽出するか否かを判定する、（７）に記載の構造体設計支援装置。
（９）剛性対策処理部は、
対象部品のそれぞれを単体で剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し、
演算された対象部品の剛性データに基づいて、対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、（１）～（８）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（１０）剛性対策処理部は、
対象部品のそれぞれ及び対象部品のそれぞれに接合される部品を剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し、
演算された対象部品の剛性データに基づいて、対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、（１）～（８）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（１１）剛性対策処理部は、対象部品の全てを含む構造体に対して、対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行する、（１）～（８）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（１２）剛性対策処理部は、対象部品の全てを含む構造体に対して、対象部品のそれぞれの形状を最適化する形状最適化処理を実行する（１）～（８）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（１３）複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算し、
数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算し、
基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
ことを含む、ことを特徴とする構造体設計支援方法。
（１４）複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第１剛性を演算し、
数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算し、
基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする構造体設計支援プログラム。
（１）複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算する基準剛性演算部と、
数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算する第１剛性演算部と、
数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算する第２剛性演算部と、
基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する曲げ度指標演算部と、
少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する対策要否判定部と、
対象部品に対して剛性対策処理を実行する剛性対策処理部と、
を有する、ことを特徴とする構造体設計支援装置。
（２）基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データのそれぞれは、構造体を動剛性解析したときの振動周波数である基準周波数、第１周波数及び第２周波数を示すデータであり、
曲げ度指標演算部は、基準周波数、第１周波数、及び第２周波数に基づいて、曲げ度指標を演算する、（１）に記載の構造体設計支援装置。
（３）基準周波数、第１周波数及び第２周波数は、固有振動解析によって得られる基準固有振動数，第１固有振動数および第２固有振動数，又は加振応答解析によって得られる基準共振周波数，第1共振周波数および第２共振周波数である、（２）に記載の構造体設計支援装置。
（４）曲げ度指標は、基準周波数と第１周波数との差、及び基準周波数と第２周波数との差を含む関数である、（２）又は（３）に記載の構造体設計支援装置。
（５）基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データのそれぞれは、構造体を静剛性解析したときの剛性である基準剛性、第１剛性及び第２剛性を示すデータであり、
基準剛性、第１剛性、及び第２剛性に基づいて、曲げ度指標を演算する、（１）に記載の構造体設計支援装置。
（６）曲げ度指標は、基準剛性と第１剛性との差、及び基準剛性と第２剛性との差を含む関数である、（２）に記載の構造体設計支援装置。
（７）基準剛性データと、第１剛性データ又は第２剛性データの何れかとに基づいて、構造体の剛性への部品の寄与度を示す寄与度指標を演算する寄与度指標演算部を更に有し、
対策要否判定部は、曲げ度指標及び寄与度指標に基づいて、対象部品として抽出するか否かを判定する、（１）～（６）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（８）対策要否判定部は、曲げ度指標及び寄与度指標に加えて部品の表面積，体積又は重量の少なくとも１つを示すデータに基づいて、対象部品として抽出するか否かを判定する、（７）に記載の構造体設計支援装置。
（９）剛性対策処理部は、
対象部品のそれぞれを単体で剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し、
演算された対象部品の剛性データに基づいて、対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、（１）～（８）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（１０）剛性対策処理部は、
対象部品のそれぞれ及び対象部品のそれぞれに接合される部品を剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し、
演算された対象部品の剛性データに基づいて、対象部品のそれぞれに対して、形状最適化処理を実行する、（１）～（８）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（１１）剛性対策処理部は、対象部品の全てを含む構造体に対して、対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行する、（１）～（８）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（１２）剛性対策処理部は、対象部品の全てを含む構造体に対して、対象部品のそれぞれの形状を最適化する形状最適化処理を実行する（１）～（８）の何れか一つに記載の構造体設計支援装置。
（１３）複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算し、
数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算し、
基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
ことを含む、ことを特徴とする構造体設計支援方法。
（１４）複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さを含む形状データ、及び弾性を示す物性データを少なくとも含む数値解析データに基づいて、所定の境界条件における構造体の剛性を示すデータである基準剛性データを演算し、
数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第１剛性を演算し、
数値解析データから物性データを変更した弾性変更データに基づいて、境界条件における構造体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算し、
基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、部品の曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算し、
少なくとも曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定し、
対象部品に対して剛性対策処理を実行する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする構造体設計支援プログラム。
【発明の効果】
【0007】
一実施形態では、構造体設計支援装置は、剛性対策処理を実行する１又は複数の部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に係る構造体設計支援装置の概要を説明するための図である。
【図2】第１実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。
【図4】平板の変形を示す図であり、（ａ）は伸張変形及び圧縮変形を示し、（ｂ）はせん断変形を示し、（ｃ）は曲げ変形を示す。
【図6】第２実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。
【図8】第１変形例に係る剛性対策処理のフローチャートである。
【図9】第２変形例に係る剛性対策処理のフローチャートである。
【図10】（ａ）は実施例及び比較例のそれぞれのｂ値およびヤング率感度の条件を示す図であり、（ｂ）は実施例及び比較例のそれぞれの質量１ｋｇ当たりの固有周波数の向上代を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下図面を参照して、本発明に係る構造体設計支援装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。
【0010】
（実施形態に係る構造体設計支援装置の概要）
図１は、構造体設計支援装置の概要を説明するための図である。図１に示す例では、構造体である車体を動剛性解析することで抽出されたリアウエストの端部に配置される部品に対して剛性対策処理が実行される。
図１は、構造体設計支援装置の概要を説明するための図である。図１に示す例では、構造体である車体を動剛性解析することで抽出されたリアウエストの端部に配置される部品に対して剛性対策処理が実行される。
【0011】
図１（ａ）において一点鎖線で示すように、構造体設計支援装置は、車体の初期設計データである数値解析データを使用して、有限要素解析（Finite Element Method、ＦＥＭ）によって、所定の境界条件における車体のリア部分を固有振動解析する。構造体設計支援装置は、車体のリア部分を固有振動解析することで、数値解析データに基づく車体のリア部の剛性を示すデータである基準剛性データを演算する。数値解析データは、車体を形成する複数の部品のそれぞれの厚さを含む形状データ、弾性を示す物性データを少なくとも含む。次いで、構造体設計支援装置は、数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データを生成し、生成した厚さ変更データに基づいて、境界条件における車体のリア部の剛性を示すデータである第１剛性データを演算する。次いで、構造体設計支援装置は、数値解析データから物性データを変更した弾性変更データを生成し、生成した弾性変更データに基づいて、境界条件における車体のリア部の剛性を示すデータである第２剛性データを演算する。
【0012】
次いで、構造体設計支援装置は、基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、車体のリア部を形成する部品のそれぞれの曲げ変形の度合いを示すｂ値とも称される曲げ度指標を演算する。
【0013】
次いで、構造体設計支援装置は、演算した曲げ度指標に基づいて、部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する。構造体設計支援装置は、例えば所定のｂ値しきい値よりもｂ値が高い１又は複数の部品を、剛性対策処理を実行する対称部品として抽出する。図１に示す例では、図１（ｂ）において矢印Ａで示すように、リアウエストの端部に配置される部品が対象部品として抽出される。
【0014】
次いで、構造体設計支援装置は、対象部品であるリアウエストの端部に対して剛性対策処理を実行する。まず、構造体設計支援装置は、図１（ｃ）に示すように、リアウエストの端部を単体で固有振動解析を実行する。構造体設計支援装置は、単体で固有振動解析されたリアウエストの端部の変形と、車体に組み込まれた状態で固有振動解析されたリアウエストの端部の変形とを比較して、変形の動作が一致する振動周波数を抽出する。構造体設計支援装置は、例えば単体で固有振動解析されたリアウエストの端部の変形における応力分布と、車体に組み込まれた状態で固有振動解析されたリアウエストの端部の変形における応力分布との一致度に基づいて振動周波数を抽出する。構造体設計支援装置は、単体及び車体に組み込まれた状態のそれぞれのリアウエストの端部における応力分布を示すベクトルを生成し、生成したベクトルの内積を応力分布の一致度として演算する。構造体設計支援装置は、演算した応力分布の一致度が最も高い振動周波数を抽出し、抽出した振動周波数で固有振動数が最大となるように、リアウエストの端部の端部の形状を変形することで、リアウエストの端部の形状を最適化する。図１（ｄ）に示すように、構造体設計支援装置は、例えばリアウエストの端部に円形状の突起部を形成する。なお、構造体設計支援装置は、対象部品に突起部を形成する代わりに対象部品にビートを付与してもよい。
【0015】
構造体設計支援装置は、曲げ度指標に基づいて、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出することで、剛性対策処理を実行する部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行することができる。
【0016】
（第１実施形態に係る構造体設計支援装置の構成及び機能）
図２は、第１実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。
図２は、第１実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。
【0017】
構造体設計支援装置１は、通信部１１と、記憶部１２と、入力部１３と、出力部１４と、処理部２０とを有する。通信部１１、記憶部１２、入力部１３、出力部１４及び処理部２０は、バス１５を介して互いに接続される。
【0018】
通信部１１は、イーサネット（登録商標）などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部１１は、インターネット及びローカルエリアネットワーク（Local Area Network、ＬＡＮ）等の通信ネットワークを介してサーバ等の電気計算機と通信を行う。
【0019】
記憶部１２は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部１２は、処理部２０での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部１２は、オペレータによる構造体の設計を支援する構造体設計支援処理を処理部２０に実行させるための構造体設計支援プログラム等を記憶する。構造体設計支援プログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記憶媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部１２にインストールされてもよい。
【0020】
記憶部１２は、複数の部品を有する構造体のそれぞれの部品の厚さ、弾性を示すデータ及び大きさを示すデータを少なくとも含む数値解析データを記憶する。弾性を示す物性データは、ヤング率とも称される縦弾性係数、横弾性係数及びポアソン比を含む。また、記憶部１２は、有限要素モデルデータである数値解析データを生成するときに使用されるＣＡＤモデルデータ及び生成条件データを記憶する。また、記憶部１２は、剛性データを演算するときに使用される材料物性データ及び振動条件データを記憶する。材料物性データは、弾性を示す物性データ、密度、熱膨張係数並びに降伏応力等の材料物性を示すデータであり、振動条件データは、構造体に印加される振動周波数を示すデータである。
【0021】
入力部１３は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。構造体設計支援装置１を使用するオペレータは、入力部１３を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部１３は、オペレータにより操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、オペレータの指示として、処理部２０に供給される。
【0022】
出力部１４は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等である。出力部１４は、処理部２０から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部１４は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。
【0023】
処理部２０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部２０は、構造体設計支援装置１の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部２０は、記憶部１２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部２０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。
【0024】
処理部２０は、数値解析データ生成部２１と、基準剛性演算部２２と、第１剛性演算部２３と、第２剛性演算部２４と、曲げ度指標演算部２５と、対策要否判定部２６と、剛性対策処理部２７とを有する。これらの各部は、処理部２０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして処理部２０に実装されてもよい。
【0025】
（構造体設計支援装置１による構造体設計支援処理）
図３は、構造体設計支援装置１による構造体設計支援処理を示すフローチャートである。図３に示す構造体設計支援処理は、予め記憶部１２に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部２０により、構造体設計支援装置１の各要素と協働して実行される。図３を参照して説明される構造体設計支援処理は、車体の固有振動解析における構造体設計支援処理であるが、実施形態に係る構造体設計支援処理は、車体の固有振動解析以外の動剛性解析、静剛性解析及びスプリングバック変形の解析等の動剛性解析以外の解析に使用されてもよい。
図３は、構造体設計支援装置１による構造体設計支援処理を示すフローチャートである。図３に示す構造体設計支援処理は、予め記憶部１２に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部２０により、構造体設計支援装置１の各要素と協働して実行される。図３を参照して説明される構造体設計支援処理は、車体の固有振動解析における構造体設計支援処理であるが、実施形態に係る構造体設計支援処理は、車体の固有振動解析以外の動剛性解析、静剛性解析及びスプリングバック変形の解析等の動剛性解析以外の解析に使用されてもよい。
【0026】
まず、数値解析データ生成部２１は、記憶部１２に記憶されているＣＡＤモデルデータ及び生成条件データに基づいて、有限要素モデルデータである数値解析データを生成し（Ｓ１０１)、生成した数値解析データを記憶部１２に記憶する。数値解析データ生成部２１は、車体を形成する複数の部品のそれぞれの形状を、特定の形状及びサイズを複数の要素に分割することにより数値解析データを生成する。数値解析データ生成部２１は、ＡＬＴＡＩＲ社製のＨｙｐｅｒＭｅｓｈ及びＢＥＴＡ ＣＡＥ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＡＮＳＡ等の有限要素モデルデータ生成用のアプリケーションプログラムを使用して数値解析データを生成する。
【0027】
次いで、基準剛性演算部２２は、記憶部１２に記憶された数値解析データに基づいて、所定の境界条件における車体を形成する部品のそれぞれの剛性を示すデータである基準剛性データを演算する（Ｓ１０２）。基準剛性演算部２２は、演算した基準剛性データを示す基準剛性情報を記憶部１２に記憶する。基準剛性データが演算するときに使用される境界条件は、記憶部１２に記憶される材料物性データ及び振動条件データのそれぞれに対応する条件である。基準剛性演算部２２は、ＡＬＴＡＩＲ社製のＨｙｐｅｒＦｏｒｍ、株式会社ＪＳＯＬ製のＡｎｓｙｓ ＬＳ－ＤＹＮＡ、日本イーエスアイ株式会社製のＰＡＭ－ＭＥＤＹＳＡ及び株式会社CAEソリューションズ製のＡｂａｑｕｓ等の有限要素解析用のアプリケーションプログラムを使用して基準剛性情報を生成する。Ｓ１０２の処理で生成される基準剛性情報に対応する基準剛性データは、車体の部品を固有振動解析したときの固有振動周波数である基準固有周波数ｆ0を含む。
【0028】
次いで、第１剛性演算部２３は、Ｓ１０１の処理で生成された数値解析データから車体を形成する部品の１つの厚さ及び密度を示すデータを変更した厚さ変更データを生成し（Ｓ１０３）、生成した厚さ変更データを記憶部１２に記憶する。第１剛性演算部２３は、対象とする部品の厚さを変更する前の質量と対象とする部品の厚さを変更した後の質量とが一致するように、対象とする部品の密度を変更する。
【0029】
次いで、第１剛性演算部２３はＳ１０３の処理で生成された厚さ変更データに基づいて、記憶部１２に記憶される材料物性データ及び振動条件データのそれぞれに対応する境界条件における車体の剛性を示すデータである第１剛性データを演算する（Ｓ１０４）。第１剛性演算部２３は、演算した第１剛性データを示す第１剛性情報を記憶部１２に記憶する。第１剛性演算部２３は、基準剛性演算部２２と同様に、有限要素解析用のアプリケーションプログラムを使用して第１剛性情報を生成する。Ｓ１０４の処理で生成される第１剛性情報に対応する第１剛性データは、車体の部品を固有振動解析したときの固有振動周波数である第１固有周波数ｆ1を含む。
【0030】
次いで、第１剛性演算部２３は、全ての部品についてＳ１０４の処理を実行したか否かを判定する（Ｓ１０５）。第１剛性演算部２３は、全ての部品についてＳ１０４の処理を実行したと判定する（Ｓ１０５－ＹＥＳ）まで、Ｓ１０３～Ｓ１０５の処理を繰り返す。
【0031】
全ての部品についてＳ１０４の処理を実行したと判定される（Ｓ１０５－ＹＥＳ）と、第２剛性演算部２４は、Ｓ１０１の処理で生成された数値解析データから弾性変更データを生成する（Ｓ１０６）。Ｓ１０６の処理で生成される弾性変更データは、車体を形成する部品の１つの弾性率を示すデータを変更したデータである。第２剛性演算部２４は、生成した弾性変更データを記憶部１２に記憶する。
【0032】
次いで、第２剛性演算部２４はＳ１０６の処理で生成された弾性変更データに基づいて、記憶部１２に記憶される材料物性データ及び振動条件データのそれぞれに対応する境界条件における車体の剛性を示すデータである第２剛性データを演算する（Ｓ１０７）。第２剛性演算部２４は、演算した第２剛性データを示す第２剛性情報を記憶部１２に記憶する。Ｓ１０７の処理で生成される第２剛性情報に対応する第２剛性データは、車体の部品を固有振動解析したときの固有振動周波数である第２固有周波数ｆ2を含む。
【0033】
次いで、第２剛性演算部２４は、全ての部品についてＳ１０７の処理を実行したか否かを判定する（Ｓ１０８）。第２剛性演算部２４は、全ての部品についてＳ１０７の処理を実行したと判定する（Ｓ１０８－ＹＥＳ）まで、Ｓ１０６～Ｓ１０８の処理を繰り返す。
【0034】
第２剛性演算部２４によって全ての部品についてＳ１０７の処理を実行したと判定される（Ｓ１０８－ＹＥＳ）と、曲げ度指標演算部２５は、車体の部品のそれぞれの曲げ変形の度合いを示す曲げ度指標を演算する（Ｓ１０９）。曲げ度指標演算部２５は、Ｓ１０２、Ｓ１０４及びＳ１０７の処理で演算された基準剛性データ、第１剛性データ及び第２剛性データに基づいて、曲げ度指標を演算する。曲げ度指標は、式（１）において「ｂ」で示され、ｂ値とも称される。式（１）において、基準剛性データである基準固有周波数がｆ0で示され、第１剛性データである第１固有周波数がｆ1で示され、第２剛性データである第２固有周波数がｆ2で示され、第１剛性データである第１固有周波数ｆ1と基準剛性データである基準固有周波数ｆ0との差がΔｆtで示され、第２剛性データである第２固有周波数ｆ2と基準剛性データである基準固有周波数ｆ0との差がΔｆEで示される。式（１）は、基準周波数と第１周波数との差がΔｆt、及び基準周波数と第２周波数との差がΔｆEで示され、曲げ度指標を演算する関数である。ｂ値の定義の詳細は、特開２０２１－１５２８９４号公報で詳細に説明されているので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0035】
【数1】
【0036】
【0037】
伸張変形及び圧縮変形の剛性はヤング率Ｅと板厚ｔとの積（Ｅ×ｔ）に比例し、せん断変形の剛性はせん断弾性率Ｇと板厚ｔとの積（Ｇ×ｔ）に比例し、曲げ変形の剛性はヤング率Ｅと板厚の三乗ｔ3との積（Ｅ×ｔ3）に比例する。式（１）において、ｂ値は、１以上３以下の値を示す。ｂ値は、曲げ変形する領域が多いほど３に近づき、曲げ変形する領域が少ないほど１に近づく。一般に、曲げ変形が多い部品は、部品の材料強度を効率的に利用されていないことが知られており、部品は、曲げ変形が少なく且つ伸張変形及び圧縮変形並びにせん断変形を含む面内変形とすることが好ましい。
【0038】
次いで、対策要否判定部２６は、Ｓ１０９の処理で演算された曲げ度指標であるｂ値に基づいて、車体の部品のそれぞれを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する（Ｓ１１０）。対策要否判定部２６は、部品のｂ値が所定のｂ値しきい値以上であるときに、部品を剛性対策処理が実行される対象部品として抽出すると判定する（Ｓ１１０－ＹＥＳ）。また、対策要否判定部２６は、部品のｂ値が所定のｂ値しきい値未満であるときに、部品を剛性対策処理が実行される対象部品として抽出しないと判定する（Ｓ１１０－ＮＯ）。
【0039】
次いで、対策要否判定部２６は、全ての部品についてＳ１１０の処理を実行したか否かを判定する（Ｓ１１１）。対策要否判定部２６は、全ての部品についてＳ１１０の処理を実行したと判定する（Ｓ１１１－ＹＥＳ）まで、Ｓ１０９～Ｓ１１１の処理を繰り返す。
【0040】
対策要否判定部２６によって全ての部品についてＳ１０７の処理を実行したと判定される（Ｓ１１１－ＹＥＳ）と、剛性対策処理部２７は、剛性対策処理を実行する（Ｓ１１２）。
【0041】
図５は、Ｓ１１２に示す処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。
【0042】
まず、剛性対策処理部２７は、対象部品を単体で剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し（Ｓ２０１）、演算した剛性データを示す剛性情報を記憶部１２に記憶する。剛性対策処理部２７は、所定の周波数帯において所定の周波数ピッチでサンプリングした複数の周波数において、対象部品の固有振動解析を実行し、固有振動解析の結果を対象部品の剛性データとして記憶する。
【0043】
次いで、剛性対策処理部２７は、対象部品の形状を最適化する形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数を決定する（Ｓ２０２）。剛性対策処理部２７は、例えば部品の要素のそれぞれの最大主ひずみを所定の順序で配列した分布ベクトルを使用して、単体で剛性解析された対象部品を形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数を決定する。剛性対策処理部２７は、単体で剛性解析された対象部品の分布ベクトルと、車体に組み込まれた対象部品の分布ベクトルの内積の絶対値を、分布ベクトルのそれぞれの大きさにより規格化した一致度数を使用して、振動周波数を決定する。剛性対策処理部２７は、一致度数が最も大きい周波数を、車体に組み込まれた対象部品の振動周波数と一致する振動周波数と判定し、形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数に決定する。なお、剛性対策処理部２７は、オペレータの指示に基づいて、形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数を決定してもよい。
【0044】
次いで、剛性対策処理部２７は、Ｓ２０２の処理で決定された振動周波数を使用して、対象部品に対して、形状最適化処理を実行し（Ｓ２０３）、形状最適化処理が実行された対象部品の形状を示す形状最適化データを記憶部１２に記憶する。剛性対策処理部２７は、例えばＡＬＴＡＩＲ社製のＯｐｔｉＳｔｒｕｃｔを使用して、Ｓ２０２の処理で決定された振動周波数における固有振動数が最大になるように対象部品の形状を最適化する。対象部品は、他の部品と接合する接合領域は、形状最適化処理において形状を変更しない領域として規定される。また、対象部品は、一例では底面の直径２０ｍｍであり且つ高さが１０ｍｍである円柱状の突起部を付加されることにより形状が変化されてもよい。なお、他の部品と接合する接合領域は、形状最適化処理において形状を変更する領域として規定されてもよい。
【0045】
次いで、剛性対策処理部２７は、Ｓ１１０の処理で抽出された対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたか否かを判定する（Ｓ２０４）。剛性対策処理部２７は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたと判定する（Ｓ２０４－ＹＥＳ）まで、Ｓ２０１～Ｓ２０４の処理を繰り返す。剛性対策処理部２７は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたと判定する（Ｓ２０４－ＹＥＳ）と、剛性対策処理を終了する。
【0046】
剛性対策処理を終了すると、剛性対策処理部２７は、Ｓ２０４の処理で形状最適化処理が実行された対象部品の形状最適化データを、数値解析データの対象部品の対応するデータと置換して形状変更解析データを生成する（Ｓ１１３）。剛性対策処理部２７は、生成した形状変更解析データを記憶部１２に記憶する。
【0047】
次いで、剛性対策処理部２７は、記憶部１２に記憶された形状変更解析データに基づいて、記憶部１２に記憶される材料物性データ及び振動条件データのそれぞれに対応する境界条件における車体の剛性データである変更剛性データを演算し（Ｓ１１４）する。剛性対策処理部２７は、演算した変更剛性データを示す変更剛性情報を記憶部１２に記憶する。
【0048】
次いで、剛性対策処理部２７は、Ｓ１０２の処理で演算された基準剛性データと、Ｓ１１４の処理で演算された変更剛性データとを比較して、剛性対策処理による効果を示す効果情報を生成する（Ｓ１１５）。Ｓ１１５の処理で生成される効果情報は、車体の固有振動解析では、車体の質量１ｋｇ当たりの振動周波数の向上代である。
【0049】
そして、剛性対策処理部２７は、Ｓ１１５の処理で生成された効果情報を出力部１４に出力する（Ｓ１１６）ことで、構造体設計支援処理は終了する。出力部１４は、入力された効果情報を表示し、オペレータは、出力部１４に表示された効果情報に基づいて、剛性対策の効果を検証する。
【0050】
（第１実施形態に係る構造体設計支援装置の作用効果）
構造体設計支援装置１は、曲げ度指標に基づいて、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出することで、剛性対策処理を実行する部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行することができる。具体的には、構造体設計支援装置１は、ｂ値を曲げ度指標として使用することで、曲げ変形する領域が多い部品を対象部品として効率的に抽出することができる。
構造体設計支援装置１は、曲げ度指標に基づいて、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出することで、剛性対策処理を実行する部品を自動的且つ効率的に抽出して、抽出した部品に剛性対策を実行することができる。具体的には、構造体設計支援装置１は、ｂ値を曲げ度指標として使用することで、曲げ変形する領域が多い部品を対象部品として効率的に抽出することができる。
【0051】
（第２実施形態に係る構造体設計支援装置の構成及び機能）
図６は、第２実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。
図６は、第２実施形態に係る構造体設計支援装置のブロック図である。
【0052】
構造体設計支援装置２は、処理部３０を処理部２０の代わりに有することが構造体設計支援装置１と相違する。処理部３０は、寄与度指標演算部３１を有することが処理部２０と相違する。記憶部１６及び寄与度指標演算部３１以外の構造体設計支援装置２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された構造体設計支援装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0053】
（構造体設計支援装置２による構造体設計支援処理）
図７は、構造体設計支援装置２による構造体設計支援処理を示すフローチャートである。図７に示す構造体設計支援処理は、予め記憶部１２に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部３０により、構造体設計支援装置２の各要素と協働して実行される。
図７は、構造体設計支援装置２による構造体設計支援処理を示すフローチャートである。図７に示す構造体設計支援処理は、予め記憶部１２に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部３０により、構造体設計支援装置２の各要素と協働して実行される。
【0054】
Ｓ３０１～Ｓ３０９の処理は、Ｓ１０１～Ｓ１０９の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0055】
Ｓ３０９の処理が終了すると、対策要否判定部２６は、Ｓ１１０の処理と同様に、Ｓ３０９の処理で演算された曲げ度指標に基づいて、車体の部品の１つを、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する（Ｓ３１０）。対策要否判定部２６によって車体の部品を対象部品として抽出しないと判定された（Ｓ３１０－ＮＯ）とき、処理はＳ３１３に進む。
【0056】
対策要否判定部２６によって車体の部品を対象部品として抽出すると判定された（Ｓ３１０－ＹＥＳ）とき、寄与度指標演算部３１は、基準剛性情報及び第２剛性情報に基づいて、Ｓ３１０の処理で抽出された対象部品の寄与度を示す寄与度指標を演算する（Ｓ３１１）。寄与度指標演算部３１は、ヤング率感度とも称され、車体を形成する部品のそれぞれの第２剛性データとＳ３０２の処理で演算された基準剛性データとの間の変化量を基準剛性データで除した剛性データの変化率を寄与度指標として演算する。
【0057】
次いで、対策要否判定部２６は、Ｓ３１１の処理で演算された寄与度指標に基づいて、Ｓ３１０の処理で抽出された対象部品を、剛性対策処理が実行される対象部品として抽出するか否かを判定する（Ｓ３１２）。対策要否判定部２６は、Ｓ３１１の処理で抽出された寄与度指標が所定の寄与度しきい値以上であるときに、対象部品として抽出すると判定する（Ｓ３１２－ＹＥＳ）。また、対策要否判定部２６は、Ｓ３１１の処理で抽出された寄与度指標が寄与度しきい値未満であるときに、対象部品として抽出しないと判定する（Ｓ３１２－ＮＯ）。
【0058】
次いで、対策要否判定部２６は、全ての部品についてＳ３１０の処理を実行したか否かを判定する（Ｓ３１３）。対策要否判定部２６は、全ての部品についてＳ３１０の処理を実行したと判定する（Ｓ３１３－ＹＥＳ）まで、Ｓ３０９～Ｓ３１３の処理を繰り返す。
【0059】
対策要否判定部２６によって全ての部品についてＳ３１０の処理を実行したと判定される（Ｓ３１３－ＹＥＳ）と、剛性対策処理部２７は、Ｓ１１２の処理と同様に、剛性対策処理を実行する（Ｓ３１４）。Ｓ３１５～Ｓ３１８の処理は、Ｓ１１０～Ｓ１１３の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0060】
（第２実施形態に係る構造体設計支援装置の作用効果）
構造体設計支援装置２は、曲げ度指標に加えて寄与度指標に基づいて、剛性対策処理が実行される対象部品を抽出するので、車体の剛性を向上させるための寄与度が高い部品を対象部品として抽出することができる。
構造体設計支援装置２は、曲げ度指標に加えて寄与度指標に基づいて、剛性対策処理が実行される対象部品を抽出するので、車体の剛性を向上させるための寄与度が高い部品を対象部品として抽出することができる。
【0061】
（実施形態に係る構造体設計支援装置の変形例）
構造体設計支援装置１及び２は、部品のｂ値が所定のｂ値しきい値以上であるときに部品を対象部品として抽出するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、部品のｂ値の平均値をｂ値しきい値として使用してもよい。また、実施形態に係る構造体設計支援装置は、ｂ値が大きい所定の数の部品を対象部品として抽出してもよい。
構造体設計支援装置１及び２は、部品のｂ値が所定のｂ値しきい値以上であるときに部品を対象部品として抽出するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、部品のｂ値の平均値をｂ値しきい値として使用してもよい。また、実施形態に係る構造体設計支援装置は、ｂ値が大きい所定の数の部品を対象部品として抽出してもよい。
【0062】
また、構造体設計支援装置２は、部品の寄与度指標が所定の寄与度しきい値以上であるときに部品を対象部品として抽出するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、部品の寄与度指標の平均値を寄与度しきい値として使用してもよい。また、実施形態に係る構造体設計支援装置は、寄与度指標が大きい所定の数の部品を対象部品として抽出してもよい。
【0063】
また、構造体設計支援装置２は、ヤング率感度を寄与度指標として使用するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、ヤング率感度以外の指標を寄与度指標として使用してもよい。例えば、実施形態に係る構造体設計支援装置は、板厚感度を寄与度指標として使用してもよい。板厚感度は、Ｓ３０４の処理で演算された第１剛性データとＳ３０２の処理で演算された基準剛性データとの間の変化量を基準剛性データで除した剛性データの変化率である。
【0064】
また、構造体設計支援装置２は、曲げ度指標及び寄与度指標に基づいて対象部品を抽出するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、曲げ度指標及び寄与度指標と共に、部品の大きさに基づいて対象部品を抽出してもよい。対象部品を抽出するときに使用される部品の大きさは、一例では部品の体積であり、他の例では重量であり、更に他の例では部品の表面積である。
【0065】
また、構造体設計支援装置１及び２は、厚さ変更データ及び弾性変更データを生成するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、厚さ変更データ及び弾性変更データを記憶部１２に予め記憶してもよい。
【0066】
また、構造体設計支援装置２は、対象部品を単体で剛性解析して対象部品の剛性データを演算することで剛性対策処理を実行するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、対象部品に接合される部品と共に対象部品を剛性解析してもよい。
【0067】
図８は、第１変形例に係る剛性対策処理のフローチャートである。図８に示す剛性対策処理は、予め記憶部１２に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部２０により、構造体設計支援装置１の各要素と協働して実行される。
【0068】
まず、剛性対策処理部２７は、対象部品に接合される部品と共に対象部品を剛性解析して、対象部品の剛性データを演算し（Ｓ４０１）、演算した剛性データを示す剛性情報を記憶部１２に記憶する。剛性対策処理部２７は、Ｓ２０１の処理と同様に、所定の周波数帯において所定の周波数ピッチでサンプリングした複数の周波数において、対象部品の固有振動解析を実行し、固有振動解析の結果を対象部品の剛性データとして記憶する。
【0069】
次いで、剛性対策処理部２７は、Ｓ２０２の処理と同様に、形状最適化処理を実行するときに使用される振動周波数を決定する（Ｓ４０２）。剛性対策処理部２７は、対象部品に接合される部品と共に剛性解析された対象部品の分布ベクトルと、車体に組み込まれた対象部品の分布ベクトルの一致度に基づいて振動周波数を決定する。
【0070】
次いで、剛性対策処理部２７は、Ｓ２０３の処理と同様に、Ｓ４０２の処理で決定された振動周波数を使用して、対象部品に対して、形状最適化処理を実行する（Ｓ４０３）。剛性対策処理部２７は、形状最適化処理が実行された対象部品の形状を示す形状最適化データを記憶部１２に記憶する。なお、対象部品に接合される部品は、形状最適化処理において形状を変更しない領域として規定される。
【0071】
次いで、剛性対策処理部２７は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたか否かを判定する（Ｓ４０４）。剛性対策処理部２７は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたと判定する（Ｓ４０４－ＹＥＳ）まで、Ｓ４０１～Ｓ４０４の処理を繰り返す。剛性対策処理部２７は、対象部品の全てに対して形状最適化処理が実行されたと判定する（Ｓ４０４－ＹＥＳ）と、剛性対策処理を終了する。
【0072】
また、実施形態に係る構造体設計支援装置では、剛性対策処理部２７は、対象部品の全てを含む車体に対して、対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行してもよい。
【0073】
また、実施形態に係る構造体設計支援装置では、剛性対策処理部２７は、対象部品の全てを含む車体に対して、対象部品のそれぞれの形状を最適化する形状最適化処理を対象部品毎に実行してもよい。
【0074】
また、実施形態に係る構造体設計支援装置では、剛性対策処理部２７は、態様が異なる複数の形状最適化処理の結果から最も剛性が改善された形状最適化処理の結果を採用してもよい。
【0075】
図９は、第２変形例に係る剛性対策処理のフローチャートである。図９に示す剛性対策処理は、予め記憶部１２に記憶されている制御プログラムに基づいて、主に処理部２０により、構造体設計支援装置１の各要素と協働して実行される。
【0076】
まず、剛性対策処理部２７は、対象部品を単体で剛性解析して対象部品の剛性を演算する第１剛性対策処理を実行し（Ｓ５０１）、第１剛性対策処理により生成される第１形状最適化データを記憶部１２に記憶する。第１剛性対策処理は、図５を参照して説明されたＳ１１２に示す剛性対策処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。次いで、対象部品に接合される部品と共に対象部品を剛性解析する第２剛性対策処理を実行し（Ｓ５０２）、第２剛性対策処理により生成される第２形状最適化データを記憶部１２に記憶する。第２剛性対策処理は、図８を参照して説明された第１変形例に係る剛性対策処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0077】
次いで、剛性対策処理部２７は、対象部品の全てを含む車体に対して、対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行する第３剛性対策処理を実行する（Ｓ５０３）。剛性対策処理部２７は、第３剛性対策処理により生成される第３状最適化データを記憶部１２に記憶する。次いで、剛性対策処理部２７は、対象部品の全てを含む車体に対して、対象部品の全ての形状を一括して最適化する形状最適化処理を実行する第３剛性対策処理を実行する（Ｓ５０４）。剛性対策処理部２７は、第４剛性対策処理により生成される第３状最適化データを記憶部１２に記憶する。
【0078】
次いで、剛性対策処理部２７は、第１剛性対策処理による効果を示す第１効果情報を生成する（Ｓ５０５）。次いで、剛性対策処理部２７は、第２剛性対策処理による効果を示す第２効果情報を生成する（Ｓ５０６）。次いで、剛性対策処理部２７は、第３剛性対策処理による効果を示す第３効果情報を生成する（Ｓ５０７）。次いで、剛性対策処理部２７は、第４剛性対策処理による効果を示す第４効果情報を生成する（Ｓ５０８）。Ｓ５０５～Ｓ５０８のそれぞれの処理は、Ｓ１１３～Ｓ１１５の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0079】
次いで、剛性対策処理部２７は、Ｓ５０５～Ｓ５０８のそれぞれの処理で生成された第１効果情報～第４効果情報を比較して、第１剛性対策処理～第２剛性対策処理の中で最も剛性データが改善された剛性対策処理を決定する（Ｓ５０９）。
【0080】
また、構造体設計支援装置１及び２は、車体を固有振動解析するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、車体以外の構造体を固有振動解析以外の動剛性解析をして、基準周波数、第１周波数及び第２周波数を演算してもよい。
【0081】
例えば、実施形態に係る構造体設計支援装置は、加振応答解析によって得られる基準共振周波数，第1共振周波数および第２共振周波数を、基準周波数、第１周波数及び第２周波数として演算してもよい。基準共振周波数は数値解析データに基づいて演算され、第１共振周波数は数値解析データから厚さを示すデータを変更した厚さ変更データに基づいて演算される。第２共振周波数は、数値解析データからヤング率等の弾性を示す物性データを変更した弾性変更データに基づいて演算される。
【0082】
また、構造体設計支援装置１及び２は、車体を固有振動解析するが、実施形態に係る構造体設計支援装置は、車体及び車体以外の構造体を静剛性解析してもよい。
【0083】
実施形態に係る構造体設計支援装置は、構造体を静剛性解析するとき、式（２）に示すｂ値を曲げ度指標として演算する。式（２）において、基準剛性データがＫ0で示され、第１剛性データがＫ1で示され、第２剛性データがＫ2で示され、第１剛性データＫ1と基準剛性データＫ0との差がΔＫtで示され、第２剛性データＫ2と基準剛性データＫ0との差がΔＫEで示される。剛性データＫは、例えばねじりモーメントＭとねじり角θとにより（Ｍ／θ）で示されるねじり剛性である。式（２）は、基準剛性と第１剛性との差がΔＫt、及び基準剛性と第２剛性との差がΔＫEで示され、曲げ度指標を演算する関数である。
【0084】
【数2】
【実施例0085】
自動車の車体を構造体とし、車体に含まれる１５０個程度の部品から３個の部品を抽出し、例えばＡＬＴＡＩＲ社製のＯｐｔｉＳｔｒｕｃｔを使用して、剛性対策処理を実行した。
【0086】
図１０（ａ）は、実施例及び比較例のそれぞれのｂ値およびヤング率感度の条件を示す図である。
【0087】
実施例は、ｂ値が所定のｂ値しきい値より高く且つヤング率感度が所定のヤング率感度しきい値よりも高い部品の中で、ｂ値が高い３個の部品を抽出した。比較例は、ｂ値が所定のｂ値しきい値より低く且つヤング率感度が所定のヤング率感度しきい値よりも高い部品の中で、ｂ値が低い３個の部品を抽出した。
【0088】
それぞれ３個ずつ抽出された実施例及び比較例に剛性対策処理を実行し、剛性対策処理を実行する前後の車体の固有周波数の変化から質量１ｋｇ当たりの固有周波数の向上代を演算した。
【0089】
図１０（ｂ）は、実施例及び比較例のそれぞれの質量１ｋｇ当たりの固有周波数の向上代を示す図である。
【0090】
実施例１の質量ｋｇ当たりの固有周波数の向上代は０．０３８Ｈｚであり、比較例の質量１ｋｇ当たりの固有周波数の向上代は０．０１７Ｈｚである。実施例の質量１ｋｇ当たりの固有周波数の向上代は、比較例の質量１ｋｇ当たりの固有周波数の向上代の２倍以上であり、本発明に係る構造体設計支援装置を使用することで、剛性対策処理を実行することにより生じる効果が向上することが確認された。
【符号の説明】
【0091】
１、２ 構造体設計支援装置
２０、３０ 処理部
２１ 数値解析データ生成部
２２ 基準剛性演算部
２３ 第１剛性演算部
２４ 第２剛性演算部
２５ 曲げ度指標演算部
２６ 対策要否判定部
２７ 剛性対策処理部
３１ 寄与度指標演算部
２０、３０ 処理部
２１ 数値解析データ生成部
２２ 基準剛性演算部
２３ 第１剛性演算部
２４ 第２剛性演算部
２５ 曲げ度指標演算部
２６ 対策要否判定部
２７ 剛性対策処理部
３１ 寄与度指標演算部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】