(57)【要約】      （修正有）【課題】フロントカバーの最適化設計方法を提供する。【解決手段】複合材料の力学的性能定数、及び、複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得するステップと、直交試験設計方法によって、最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行することにより、それぞれには最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得するステップと、複数組のサンプリングデータに基づいてフロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築するステップと、作業条件応答曲面モデルに基づいてフロントカバーに対して最適化設計を実行するステップと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料の力学的性能定数、及び、前記複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得するステップと、
直交試験設計方法によって前記最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行することにより、それぞれには前記最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得するステップと、
前記複数組のサンプリングデータに基づいて、前記フロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築するステップと、
前記作業条件応答曲面モデルに基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するステップと、
を含むことを特徴とするフロントカバーの最適化設計方法。
【請求項２】
前記作業条件応答曲面モデルに基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するステップは、
所定のシミュレーションモデルによって、前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすか否かを検証するステップと、
前記所定のシミュレーションモデルによって前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすことと検証されれば、前記最適化目標を満たす前記最適化設計変数値に基づいて前記フロントカバーを最適化するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のフロントカバーの最適化設計方法。
【請求項３】
前記作業条件応答曲面モデルに基づいて前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するステップは、
所定の最適化アルゴリズムによって前記作業条件応答曲面モデルに対して最適化検索計算を実行して、前記目標最適化設計変数値を取得するステップと、
前記目標最適化設計変数値に基づいて前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のフロントカバーの最適化設計方法。
【請求項４】
前記所定の最適化アルゴリズムは、マルチ島遺伝的最適化アルゴリズム（Ｍｕｌｔｉ−ｉｓｌａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を含む
ことを特徴とする請求項３に記載のフロントカバーの最適化設計方法。
【請求項５】
前記最適化設計変数の最適化設計空間を取得するステップは、
最適化設計変数の測定値を取得するステップと、
前記最適化設計変数の測定値に基づいて前記最適化設計変数の最適化設計空間を取得するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のフロントカバーの最適化設計方法。
【請求項６】
前記最適化設計変数の測定値を取得するステップは、
前記複合材料の力学的性能定数の測定値を取得するステップと、
前記フロントカバーの有限要素モデルを構築するステップと、
前記複合材料の力学的性能定数の測定値、及び、前記フロントカバーの有限要素モデルに基づいて、前記フロントカバーの作業条件性能パラメータの測定値を取得するステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のフロントカバーの最適化設計方法。
【請求項７】
複合材料の力学的性能定数、及び、前記複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得するための取得モジュールと、
直交試験設計方法によって、前記取得モジュールによって取得された前記最適化設計空間における各最適化設計変数に対して、サンプリングを実行することにより、それぞれには前記最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得するためのサンプリングモジュールと、
前記サンプリングモジュールによってサンプリングされて得た前記複数組のサンプリングデータに基づいて、前記フロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築するための構築モジュールと、
前記構築モジュールによって構築された前記作業条件応答曲面モデルに基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するための最適化モジュールと、
を備えることを特徴とするフロントカバーの最適化設計装置。
【請求項８】
前記最適化モジュールは、
所定のシミュレーションモデルによって、前記構築モジュールによって構築された前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすか否かを検証するための検証サブモジュールと、
前記検証サブモジュールは、所定のシミュレーションモデルによって、前記構築モジュールによって構築された前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすことと検証されれば、前記最適化目標を満たす前記最適化設計変数値に基づいて前記フロントカバーを最適化するための第１の最適化サブモジュールと、
を備えることを特徴とする請求項７に記載のフロントカバーの最適化設計装置。
【請求項９】
前記最適化モジュールは、
所定の最適化アルゴリズムによって、前記構築モジュールによって構築された前記作業条件応答曲面モデルに対して最適化検索計算を実行して、前記目標最適化設計変数値を取得するための最適化検索サブモジュールと、
前記最適化検索サブモジュールによって取得された前記目標最適化設計変数値に基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するための第２の最適化サブモジュールと、
を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のフロントカバーの最適化設計装置。
【請求項１０】
前記所定の最適化アルゴリズムは、マルチ島遺伝的最適化アルゴリズムを含む
ことを特徴とする請求項９に記載のフロントカバーの最適化設計装置。
【請求項１１】
前記取得モジュールは、
最適化設計変数の測定値を取得するための第１の取得サブモジュールと、
前記第１の取得サブモジュールによって取得された前記最適化設計変数の測定値に基づいて、前記最適化設計変数の最適化設計空間を取得するための第２の取得サブモジュールと、
を備えることを特徴とする請求項７に記載のフロントカバーの最適化設計装置。
【請求項１２】
前記第１の取得サブモジュールは、
前記複合材料の力学的性能定数の測定値を取得するための第３の取得サブモジュールと、
前記フロントカバーの有限要素モデルを構築するための構築サブモジュールと、
前記第３の取得サブモジュールによって取得された前記複合材料の力学的性能定数の測定値、及び、前記構築サブモジュールによって構築された前記フロントカバーの有限要素モデルに基づいて、前記フロントカバーの作業条件性能パラメータの測定値を取得するための第４の取得サブモジュールと、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のフロントカバーの最適化設計装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１８年６月２８日に出願された中国への特許出願(出願番号：２０１８１０６９１８９７．５)に基づき、上記中国への特許出願の優先権を主張して、上記中国への特許出願の全部の内容は本出願に導入され、参照とする。
【０００２】
本発明は、自動車設計技術分野に関し、特に、フロントカバーの最適化設計方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車のフロントカバーは、自動車の重要な外装部品であり、自動車の前端に設置されるエンジンなどの自動車の部品を効果的に保護するための板状の構成である。自動車のフロントカバーは、自動車のフロントカバーの下方に取り付けられた自動車の部品を効果的に保護するためには、車両の使用中に受ける衝撃荷重に耐える能力を有する必要があり、また、デント抵抗による優秀な能力も有する必要があり、このようにして、自動車のフロントカバーの下方に取り付けられた自動車の部品を効果的に保護する必要がある。したがって、フロントカバーの設計過程においてフロントカバーの設計案を最適化することが非常に重要である。
【０００４】
現在、フロントカバーの設計過程で、フロントカバーの設計案を最適化するのに使用されるサンプリング方法はランダム直交試験設計方法（Random Orthogonal Experiment Design Method）である。ランダム直交試験設計方法は、伝統的な試験設計方法と比較すると、設計空間の全体をさらに良く充満させることができるが、サンプリングポイントの分布が均一ではない状況が依然として存在し、レベル数の増加につれて、設計空間の一部の領域が失われる可能性が高まり、因子と応答との間の適合（ｆｉｔｔｉｎｇ）が精密にならなく、最終のフロントカバーの設計最適化案が正確しないことになる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明においては、上記の技術課題を解決するために、フロントカバーの設計案を最適化するのに使用されるサンプリング方法を改善することにより、サンプリングポイントの分布が、ランダム直交試験設計方法よりもさらに均一になるようにして、因子と応答との間の適合（ｆｉｔｔｉｎｇ）の精密性を高めて、最終のフロントカバーの設計最適化案をさらに正確にすることができる。本発明の実施例は、フロントカバーの最適化設計方法、及び装置を提供する。前記技術案は、以下のとおりである。
【０００６】
本発明の実施例に係る第１の態様によると、フロントカバーの最適化設計方法を提供する。当該方法は、
複合材料の力学的性能定数、及び、前記複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得するステップと、
直交試験設計方法によって前記最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行することにより、それぞれには前記最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得するステップと、
前記複数組のサンプリングデータに基づいて、前記フロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築するステップと、
前記作業条件応答曲面モデルに基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するステップと、を含む。
【０００７】
本発明の実施例によって提供される技術案は、以下のような有益な効果を含むことができる。複合材料の力学的性能定数、及び、複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得し、直交試験設計方法によって、最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行することにより、それぞれには最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得し、複数組のサンプリングデータに基づいてフロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築し、作業条件応答曲面モデルに基づいてフロントカバーに対して最適化設計を実行する。直交試験設計方法は、すべてのサンプリングポイントを最適化設計空間にできるだけ均一に分布させることができ、非常に良い空間充填性及び均衡性を有するので、直交試験設計方法を使用すると、ランダム直交試験設計中のサンプリングポイントの不均一性を改善できるため、因子と応答との間適合（ｆｉｔｔｉｎｇ）がさらに精密かつ真実になって、最終のフロントカバーの設計最適化案をさらに正確にすることができる。
【０００８】
一実施例において、前記作業条件応答曲面モデルに基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するステップは、
所定のシミュレーションモデルによって、前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすか否かを検証するステップと、
前記所定のシミュレーションモデルによって前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすことと検証されれば、前記最適化目標を満たす前記最適化設計変数値に基づいて前記フロントカバーを最適化するステップと、を含む。
【０００９】
一実施例において、前記作業条件応答曲面モデルに基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するステップは、
所定の最適化アルゴリズムによって前記作業条件応答曲面モデルに対して最適化検索計算を実行して、前記目標最適化設計変数値を取得するステップと、
前記目標最適化設計変数値に基づいて前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するステップと、を含む。
【００１０】
一実施例において、前記所定の最適化アルゴリズムは、マルチ島遺伝的最適化アルゴリズム（Ｍｕｌｔｉ−ｉｓｌａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を含む。
【００１１】
一実施例において、前記最適化設計変数の最適化設計空間を取得するステップは、
最適化設計変数の測定値を取得するステップと、
前記最適化設計変数の測定値に基づいて前記最適化設計変数の最適化設計空間を取得するステップと、を含む。
【００１２】
一実施例において、前記最適化設計変数の測定値を取得するステップは、
前記複合材料の力学的性能定数の測定値を取得するステップと、
前記フロントカバーの有限要素モデルを構築するステップと、
前記複合材料の力学的性能定数の測定値、及び、前記フロントカバーの有限要素モデルに基づいて、前記フロントカバーの作業条件性能パラメータの測定値を取得するステップと、を含む。
【００１３】
本発明の実施例に係る第２の態様によると、フロントカバーの最適化設計装置を提供する。当該装置は、
複合材料の力学的性能定数、及び、前記複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得するための取得モジュールと、
直交試験設計方法によって、前記取得モジュールによって取得された前記最適化設計空間における各最適化設計変数に対して、サンプリングを実行することにより、それぞれには前記最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得するためのサンプリングモジュールと、
前記サンプリングモジュールによってサンプリングされて得た前記複数組のサンプリングデータに基づいて、前記フロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築するための構築モジュールと、
前記構築モジュールによって構築された前記作業条件応答曲面モデルに基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するための最適化モジュールと、を備える。
【００１４】
一実施例において、前記最適化モジュールは、
所定のシミュレーションモデルによって、前記構築モジュールによって構築された前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすか否かを検証するための検証サブモジュールと、
前記検証サブモジュールは、所定のシミュレーションモデルによって、前記構築モジュールによって構築された前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすことと検証されれば、前記最適化目標を満たす前記最適化設計変数値に基づいて前記フロントカバーを最適化するための第１の最適化サブモジュールと、を備える。
【００１５】
一実施例において、前記最適化モジュールは、
所定の最適化アルゴリズムによって、前記構築モジュールによって構築された前記作業条件応答曲面モデルに対して最適化検索計算を実行して、前記目標最適化設計変数値を取得するための最適化検索サブモジュールと、
前記最適化検索サブモジュールによって取得された前記目標最適化設計変数値に基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するための第２の最適化サブモジュールと、を備える。
【００１６】
一実施例において、前記所定の最適化アルゴリズムは、マルチ島遺伝的最適化アルゴリズム（Ｍｕｌｔｉ−ｉｓｌａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を含む。
【００１７】
一実施例において、前記取得モジュールは、
最適化設計変数の測定値を取得するための第１の取得サブモジュールと、
前記第１の取得サブモジュールによって取得された前記最適化設計変数の測定値に基づいて、前記最適化設計変数の最適化設計空間を取得するための第２の取得サブモジュールと、を備える。
【００１８】
一実施例において、前記第１の取得サブモジュールは、
前記複合材料の力学的性能定数の測定値を取得するための第３の取得サブモジュールと、
前記フロントカバーの有限要素モデルを構築するための構築サブモジュールと、
前記第３の取得サブモジュールによって取得された前記複合材料の力学的性能定数の測定値、及び、前記構築サブモジュールによって構築された前記フロントカバーの有限要素モデルに基づいて、前記フロントカバーの作業条件性能パラメータの測定値を取得するための第４の取得サブモジュールと、を備える。
【００１９】
上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は、ただ、例示的なもの或いは解釈的なものだけであり、本発明を制限できないと、理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
ここでの図面は、明細書中に組み込まれて本明細書の一部を構成して、本発明に合う実施例を示し、また明細書と共に本発明の原理を解釈するのに、使用される。
【図１】例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計方法を示すフローチャートである。
【図２】例示的な一実施例に係る直交試験設計方法中サンプリングポイントの分布を示す模式図である。
【図３】例示的な一実施例に係るフロントカバーのフレームモデルを示す模式図である。
【図４】例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計方法を示すフローチャートである。
【図５】例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計装置を示すブロック図である。
【図６】例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計装置の最適化モジュールを示すブロック図である。
【図７】例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計装置の最適化モジュールを示すブロック図である。
【図８】例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計装置の取得モジュールを示すブロック図である。
【図９】例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計装置の第１の取得サブモジュールを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、例示的な一実施例を詳細に説明し、その例を図面に示す。以下の説明で、図面を言及する場合、特に明示しない限り、互いに異なる図面における同一の符号は、同一または類似の要素を指す。以下の例示的な実施例に記載される実施形態は、本発明と一致するすべての実施形態を表すものではない。逆に、それらは、添付された特許請求の範囲に詳述される本発明の実施態様と一致する装置および方法の単なる例のみである。
【００２２】
図１は、例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計方法を示すフローチャートである。図１に示したように、当該方法は、以下のステップＳ１０１〜Ｓ１０４を含む。
【００２３】
ステップＳ１０１において、複合材料の力学的性能定数、及び、複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得する。
【００２４】
フロントカバーに対して最適化設計を実行する場合に、最適化設計変数の最適化設計空間における各サンプリングポイントに基づいて最適化設計を実行する必要があり、したがって、最適化設計変数の最適化設計空間を取得する必要がある。
【００２５】
上記の最適化設計変数は、複合材料の力学的性能定数、及び、フロントカバーの作業条件性能パラメータを含み、しかし、実際の応用においては上記の２種の最適化設計変数のタイプに限定されないことを、注意すべきである。
【００２６】
その中、作業条件性能パラメータは、フロントカバーの取付点剛度、フロントカバーの外部パネル剛度、及び、フロントカバーの翼端剛度の中の少なくとも一つを含む。
【００２７】
作業条件性能パラメータがフロントカバーの取付点剛度である例を説明する。取得されるフロントカバーの取付点剛度の最適化設計空間は、４０Ｎ/ｍｍ〜６０Ｎ/ｍｍであってもよい。
【００２８】
上記最適化設計変数の最適化設計空間は、技術マニュアル、経験、或いは、他の方法によって、取得されてもよく、本発明では最適化設計変数の最適化設計空間を取得する方法に対して限定しない。
【００２９】
ステップＳ１０２において、直交試験設計方法によって、最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行することにより、それぞれには最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得する。
【００３０】
図２は、例示的な一実施例に係る直交試験設計方法中サンプリングポイントの分布を示す模式図である。図２に示したように、直交試験設計（Ｏｐｔｉｍａｌ Ｌａｔｉｎ ｈｙｐｅｒｃｕｂｅ ｄｅｓｉｇｎ、Ｏｐｔ ＬＨＤ）方法は、効率的、迅速かつ経済的な試験設計方法であり、当該方法で採用される直交配列（Orthoｇonal arrays）方法では、直交表を使用して多因子を配置して試験及びサンプリングを実行する。直交試験設計方法は、すべてのサンプリングポイントを最適化設計空間にできるだけ均一に分布させることができ、非常に良い空間充填性及び均衡性を有するので、因子と応答との間の適合（ｆｉｔｔｉｎｇ）がさらに精密かつ真実になるようにする。
【００３１】
最適化設計変数の最適化設計空間を取得した後は、直交試験設計方法によって、最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行することにより、複数組のサンプリングデータを取得する。
【００３２】
上記の例に続けると、直交試験設計方法によって、フロントカバーの取付点剛度の最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行する場合、サンプリングの間隔は、所定の間隔であってもよく、ユーザによって手動で設定されてもよい。例えば、サンプリング間隔は、５であってもよく、この場合のサンプリングポイントは、それぞれ、４０Ｎ/ｍｍ、４５Ｎ/ｍｍ、５０Ｎ/ｍｍ、５５Ｎ/ｍｍ及び６０Ｎ/ｍｍであり、各サンプリングポイントに対して、当該サンプリングポイントに対応される１組のサンプリングデータを取得することで、複数組のサンプリングデータを取得する。
【００３３】
上記は単なる例であり、実際の応用においては、フロントカバーの取付点剛度の最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行することに限定されず、すべての最適化設計変数の最適化設計空間に対していずれも上記サンプリング処理を実行する必要がある。
【００３４】
ステップＳ１０３において、複数組のサンプリングデータに基づいてフロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築する。
【００３５】
応答曲面法（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ、ＲＳＭ）は、多項式関数を利用して設計空間を適合（ｆｉｔｔｉｎｇ）する。
【００３６】
ステップＳ１０４において、作業条件応答曲面モデルに基づいてフロントカバーに対して最適化設計を実行する。
【００３７】
本発明の実施例によって提供される技術案は、以下のような有益な効果を含むことができる。複合材料の力学的性能定数、及び、複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得し、直交試験設計方法によって、最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行することにより、それぞれには最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得し、複数組のサンプリングデータに基づいてフロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築し、作業条件応答曲面モデルに基づいてフロントカバーに対して最適化設計を実行する。直交試験設計方法は、すべてのサンプリングポイントを最適化設計空間にできるだけ均一に分布させることができ、非常に良い空間充填性及び均衡性を有するので、サンプリング直交試験設計方法は、ランダム直交試験設計中のサンプリングポイントの不均一性を改善できるため、因子と応答との間の適合（ｆｉｔｔｉｎｇ）がさらに精密かつ真実になって、最終のフロントカバーの設計最適化案をさらに正確にすることができる。
【００３８】
一実施例において、上記ステップＳ１０４は、以下のサブステップＡ１〜Ａ２を含む。
【００３９】
Ａ１において、所定のシミュレーションモデルによって、作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が最適化目標を満たすか否かを検証する。
【００４０】
一例として、有限要素シミュレーションによって、目標最適化設計変数値が最適化目標を満たすか否かを検証してもよい。
【００４１】
Ａ２において、所定のシミュレーションモデルによって、作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が最適化目標を満たすことと検証されれば、最適化目標を満たす最適化設計変数値に基づいてフロントカバーを最適化する。
【００４２】
一実現態様において、作業条件応答曲面モデル中から目標最適化設計変数値を選択してもよいが、選択した当該目標最適化設計変数値は最適化目標を満たしていない可能性があるため、さらに、所定のシミュレーションモデルによって、作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が最適化目標を満たすか否かを検証し、目標最適化設計変数値が最適化目標を満たす場合にのみ、当該最適化目標を満たす最適化設計変数値に基づいてフロントカバーを最適化する必要がある。
【００４３】
もう一実現態様において、作業条件応答曲面モデル中から選択した目標最適化設計変数値は複数である可能性があるが、上記実施例と同様に、このような目標最適化設計変数中には最適化目標を満たしていない目標最適化設計変数が存在する可能性があるため、さらに、所定のシミュレーションモデルによって、作業条件応答曲面モデル中の各々の目標最適化設計変数値が最適化目標を満たすか否かを検証し、目標最適化設計変数値が最適化目標時間を満たす場合にのみ、当該最適化目標を満たす最適化設計変数値に基づいてフロントカバーを最適化する必要がある。
【００４４】
その中、最適化目標は、所定の最適化目標であってもよく、ユーザにより手動で設定されてもよい。本発明では、最適化目標の取得方法、最適化目標のパラメータのタイプ、及び目標値に対して限定しない。
【００４５】
作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値を検証することにより、フロントカバーを最適化する信頼性を向上させる。
【００４６】
一実施例において、上記ステップＳ１０４は、以下のサブステップＢ１〜Ｂ２を含む。
【００４７】
Ｂ１において、所定の最適化アルゴリズムによって、作業条件応答曲面モデルに対して最適化検索計算を実行することにより、目標最適化設計変数値を取得する。
【００４８】
一例として、多島遺伝的最適化アルゴリズム（Ｍｕｌｔｉ−ｉｓｌａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を使用してもよく、当然ながら、その他の最適化アルゴリズムを使用してもよく、本発明は最適化アルゴリズムのタイプに対して限定しない。
【００４９】
Ｂ２において、目標最適化設計変数値に基づいて、フロントカバーに対して最適化設計を実行する。
【００５０】
所定の最適化アルゴリズムによって作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値を取得することにより、目標最適化設計変数値を確定する正確性を増加させた。
【００５１】
もう一実施例において、所定の最適化アルゴリズムによって、作業条件応答曲面モデルに対して最適化検索計算を実行することにより、目標最適化設計変数値を取得する後に、上記ステップＡ１〜Ａ２を実行してもよい。つまり、所定のシミュレーションモデルによって、作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が最適化目標を満たすか否かを検証してもよい。
【００５２】
一実施例において、上記ステップＳ１０１は、以下のサブステップＣ１〜Ｃ２を含む。
【００５３】
Ｃ１において、最適化設計変数の測定値を取得する。
【００５４】
Ｃ２において、最適化設計変数の測定値に基づいて、最適化設計変数の最適化設計空間を取得する。
【００５５】
自動車のフロントカバーを製造するための複合材料は既知の材料であるため、当該複合材料に基づいて最適化設計変数の測定値を直接取得し、続いて、最適化設計変数の測定値に基づいて、最適化設計変数の最適化設計空間を取得してもよく、このようにすると、確定された最適化設計変数の最適化設計空間がさらに正確になる。
【００５６】
一実施例において、上記ステップＣ１は、以下のサブステップＤ１〜Ｄ３を含む。
【００５７】
Ｄ１において、複合材料の力学的性能定数の測定値を取得する。
【００５８】
一実現態様において、上記の力学的性能定数は、線形及び弾性の段階の力学的性能値を含んでもいい。
【００５９】
もう一実現態様において、複合材料の力学的性能に対する正確な測定を実現するために、力学的性能定数は、線形及び弾性の段階に限定されず、非線形（例えば、弾塑性、粘弾性等）の段階をカバーすべきであり、さらに、材料特性に与える温度の影響も考慮すべきである。
【００６０】
この場合、Ｄｉｇｉｍａｔソフトウェアを使用して、複合材料の非線形力学的性能定数の測定値を取得できる。
【００６１】
複合材料が３次元機織り/製織の炭素繊維複合材料である例を挙げて説明する。本実施形態において、使用した繊維糸は、Ｈｅｘｃｅｌ複合材料のＡＳ４であり、基体は、エポキシ樹脂３５０６−６である。炭素繊維糸は、横方向等方性材料であり、また、Ｅ1fは、繊維軸方向弾性係数であり、Ｅ2fは、繊維横方向弾性係数であり、Ｇ12fは、繊維面内せん断係数であり、Ｇ23fは、繊維面外せん断係数であり、ν12fは、メインポアソン比であり、ν23fは、横方向ポアソン比であり、ρfは、繊維密度であると、定義する。また、基体は、等方性材料であり、Ｅｍは、基体弾性係数であり、Ｇｍは、基体せん断係数であり、νmは、基体ポアソン比であり、ρmは、基体密度であると、定義する。Ｄｉｇｉｍａｔソフトウェアを使用して、３次元機織り/製織の炭素繊維複合材料の微細構造図を結合し、表１に示すような３次元機織り/製織の炭素繊維複合材料の繊維糸の力学的性能定数値、及び、表２に示すような３次元機織り/製織の炭素繊維複合材料の基体の力学的性能定数値を、得た。
【００６２】
2020004357.tif 000003
【００６３】
2020004357.tif 000004
さらに、Ｄｉｇｉｍａｔソフトウェアを使用して、３次元機織り/製織の炭素繊維複合材料の微細構造図を結合し、表３に示すような３次元機織り/製織の炭素繊維複合材料の繊維体積分率が７０％である繊維束の力学的性能定数値を得た。その中、Ｅ1は、繊維束軸方向弾性係数であり、Ｅ2は、繊維束横方向弾性係数であり、Ｇ12は、繊維束面内せん断係数であり、Ｇ23は、繊維束面外せん断係数であり、ν12は、メインポアソン比である。
【００６４】
2020004357.tif 000005
Ｄ２において、フロントカバーの有限要素モデルを構築する。
【００６５】
ＡＢＡＱＵＳ有限要素ソフトウェアを使用して、図３に示したフロントカバーに対して有限要素モデリングを実行することにより、フロントカバーの有限要素モデルを取得してもよい。
【００６６】
Ｄ３において、複合材料の力学的性能定数の測定値及びフロントカバーの有限要素モデルに基づいて、フロントカバーの作業条件性能パラメータの測定値を取得する。
【００６７】
Ｄ１で得た力学的性能定数を材料性能入力として、フロントカバーの有限要素モデルに対して複数の静的作業条件シミュレーション分析を行うことで、フロントカバーの作業条件性能パラメータの測定値を得てもよい。
【００６８】
一例として、フロントカバーを最適化する場合、フロントカバーの作業条件性能パラメータの目標値は、以下の（１）〜（３）のようである。その中、（１）フロントカバーの取付点剛度は、フロントカバーの取付点剛度値≧５０Ｎ/ｍｍ（５０Ｎをかけた後の変形≦１ｍｍ）であり、（２）フロントカバーの外部パネル剛度は、フロントカバーの外部パネル剛度値≧１００Ｎ/ｍｍ（３００Ｎをかけた後の変形≦３ｍｍ）、ここで、直径が２５.４であるボールで荷重をかけ、荷重点は、外部パネル幾何学的中心及び最大の非支持領域であり、（３）フロントカバーのその他の剛度（例えば、フロントカバーの翼端剛度）は、剛度提案値≧１００Ｎ/ｍｍ（３００Ｎをかけた後の変形≦３ｍｍ）である。
【００６９】
図４は、例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計方法を示すフローチャートである。図４に示したように、当該方法は、以下のステップＳ２０１〜Ｓ２０９を含む。
【００７０】
ステップＳ２０１において、複合材料の力学的性能定数の測定値を取得する。
【００７１】
ステップＳ２０２において、フロントカバーの有限要素モデルを構築する。
【００７２】
ステップＳ２０３において、複合材料の力学的性能定数の測定値及びフロントカバーの有限要素モデルに基づいて、フロントカバーの作業条件性能パラメータの測定値を取得する。
【００７３】
ステップＳ２０４において、最適化設計変数の測定値に基づいて、複合材料の力学的性能定数、及び、複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得する。
【００７４】
ステップＳ２０５において、直交試験設計方法によって、最適化設計空間における各最適化設計変数に対してサンプリングを実行することにより、それぞれには最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得する。
【００７５】
ステップＳ２０６において、複数組のサンプリングデータに基づいてフロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築する。
【００７６】
ステップＳ２０７において、マルチ島遺伝的最適化アルゴリズム（Ｍｕｌｔｉ−ｉｓｌａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）によって、作業条件応答曲面モデルに対して最適化検索計算を実行することにより、目標最適化設計変数値を取得する。
【００７７】
ステップＳ２０８において、所定のシミュレーションモデルによって、作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が最適化目標を満たすか否かを検証する。
【００７８】
ステップＳ２０９において、所定のシミュレーションモデルによって、作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が最適化目標を満たすことと検証されれば、最適化目標を満たす最適化設計変数値に基づいてフロントカバーを最適化する。
【００７９】
以下は、本発明の装置の実施例であり、本発明の方法の実施例を実行できる。
【００８０】
図５は、例示的な一実施例に係るフロントカバーの最適化設計装置を示すブロック図である。図５に示したように、当該フロントカバーの最適化設計装置は、
複合材料の力学的性能定数、及び、前記複合材料を含む材料からなるフロントカバーの作業条件性能パラメータを含む、最適化設計変数の最適化設計空間を取得するための取得モジュール１１と、
直交試験設計方法によって、前記取得モジュール１１によって取得された前記最適化設計空間における各最適化設計変数に対して、サンプリングを実行することにより、それぞれには前記最適化設計空間における一つの最適化設計変数を含むサンプリングデータを複数組取得するためのサンプリングモジュール１２と、
前記サンプリングモジュール１２によってサンプリングされて得た前記複数組のサンプリングデータに基づいて、前記フロントカバーの作業条件応答曲面モデルを構築するための構築モジュール１３と、
前記構築モジュール１３によって構築された前記作業条件応答曲面モデルに基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行するための最適化モジュール１４と、を備える。
【００８１】
一実施例において、図６に示したように、前記最適化モジュール１４は、
所定のシミュレーションモデルによって、前記構築モジュール１３によって構築された前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすか否かを検証するための検証サブモジュール１４１と、
前記検証サブモジュール１４１は所定のシミュレーションモデルによって、前記構築モジュール１３によって構築された前記作業条件応答曲面モデル中の目標最適化設計変数値が前記最適化目標を満たすことと検証されれば、前記最適化目標を満たす前記最適化設計変数値に基づいて前記フロントカバーを最適化するための第１の最適化サブモジュール１４２と、を備える。
【００８２】
一実施例において、図７に示したように、前記最適化モジュール１４は、最適化検索サブモジュール１４３、及び第２の最適化サブモジュール１４４を備える。
【００８３】
前記最適化検索サブモジュール１４３は、所定の最適化アルゴリズムによって、前記構築モジュール１３によって構築された前記作業条件応答曲面モデルに対して、最適化検索計算を実行することにより、前記目標最適化設計変数値を取得する。
【００８４】
前記第２の最適化サブモジュール１４４は、前記最適化検索サブモジュール１４３によって得られた前記目標最適化設計変数値に基づいて、前記フロントカバーに対して最適化設計を実行する。
【００８５】
一実施例において、前記所定の最適化アルゴリズムは、マルチ島遺伝的最適化アルゴリズム（Ｍｕｌｔｉ−ｉｓｌａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を含む。
【００８６】
一実施例において、図８に示したように、前記取得モジュール１１は、第１の取得サブモジュール１１１、及び第２の取得サブモジュール１１２を備える。
【００８７】
前記第１の取得サブモジュール１１１は、最適化設計変数の測定値を取得する。
【００８８】
前記第２の取得サブモジュール１１２は、前記第１の取得サブモジュール１１１によって取得された前記最適化設計変数の測定値に基づいて、前記最適化設計変数の最適化設計空間を取得する。
【００８９】
一実施例において、図９に示したように、前記第１の取得サブモジュール１１１は、第３の取得サブモジュール１１１１、構築サブモジュール１１１２、及び第４の取得サブモジュール１１１３を備える。
【００９０】
前記第３の取得サブモジュール１１１１は、前記複合材料の力学的性能定数の測定値を取得する。
【００９１】
前記構築サブモジュール１１１２は、前記フロントカバーの有限要素モデルを構築する。
【００９２】
前記第４の取得サブモジュール１１１３は、前記第３の取得サブモジュール１１１１によって取得された前記複合材料の力学的性能定数の測定値、及び、前記構築サブモジュール１１１２によって構築された前記フロントカバーの有限要素モデルに基づいて、前記フロントカバーの作業条件性能パラメータの測定値を取得する。
【００９３】
上記実施例の装置については、関連される上記方法の実施例で既にその各モジュールによって実行される操作の具体的な方法を詳細に説明したため、ここでは詳細に説明しない。
【００９４】
本分野の当業者は、明細書を考慮してここで開示した本願を実践した後、本発明のその他の実施方案を容易に想到できる。本願は、本発明のいずれの変形、用途、又は、アダプティブな変更をカバーすることを目指す。それら変形、用途、又は、アダプティブな変更は、本発明の一般的な原理をフォローし、また、本発明で開示しなかった本分野中の公知の常識や慣用技術的手段を含む。明細書及び実施例は、例示に過ぎないと考えられるべきであり、本発明の真の範囲および趣旨は、以下の特許請求の範囲によって指摘される。
【００９５】
本発明は、以上に既に説明し、また、図面に示す精確な構造に限定されなく、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正や変更が可能であることを、理解すべきである。本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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