(57)【要約】【課題】車体パネルの剛性を有限要素モデルを用いて解析する場合に、その剛性解析の精度を出来る限り向上させる。【解決手段】実物の車体パネルについて、水準の組み合わせが互いに異なる複数の検証用モデルを作成し（ステップＳ１）、各検証用モデルを用いて実物の車体パネルの各所定部位の剛性に関する値の予測値を算出し（ステップＳ２）、各検証用モデルについて予実比平均を算出し（ステップＳ３）、各検証用モデルについてＳＮ比を算出し（ステップＳ４）、各検証因子の各水準毎に水準別ＳＮ比を算出し（ステップＳ５）、各検証因子毎に、当該検証因子に含まれる複数の水準の中から、上記水準別ＳＮ比が最大となる水準を選択し（ステップＳ６）、その選択された水準の組み合わせで、剛性解析の対象たる車体パネルについての有限要素モデル（解析用モデル）を作成する（ステップＳ７）。【選択図】図６
2010026918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体パネルの剛性を有限要素モデルを用いて解析する車体パネル剛性解析装置であって、
実物の車体パネルの複数の所定部位の剛性に関する値について予め実測して得られた実測値を記憶する実側値記憶手段と、
上記有限要素モデル作成のための、予め設定された複数の検証因子の１つ毎に、該各検証因子それぞれに予め設定された複数の水準の中から１つの水準を選択して、上記実物の車体パネルについて、該水準の組み合わせが互いに異なる複数の第１の有限要素モデルを作成する第１の有限要素モデル作成手段と、
上記第１の有限要素モデル作成手段により作成された各第１の有限要素モデルを用いて上記各所定部位の剛性に関する値の予測値を算出する第１の予測値算出手段と、
上記各第１の有限要素モデルについて、上記各所定部位毎に、上記第１予測値算出手段により算出された予測値の、上記実側値記憶手段に記憶された実測値に対する比である予実比を算出して、該所定部位全ての予実比の平均値である予実比平均を算出する予実比平均算出手段と、
上記各第１の有限要素モデルについて、上記予実比平均の、該予実比平均と上記各所定部位の予実比との偏差から求まる標準偏差に対する比の関数であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出手段と、
上記各検証因子の各水準毎に、上記第１の有限要素モデル作成手段により作成された複数の第１の有限要素モデルの中から、当該水準を含む検証因子以外の全検証因子において同一の水準の合計数が同一の検証因子の全水準について同じになるように、当該水準を含む水準の組み合わせで作成された複数の第１の有限要素モデルを抽出して、該抽出した第１の有限要素モデル全ての上記ＳＮ比の合計又はそれらの平均値である水準別ＳＮ比を算出する水準別ＳＮ比算出手段と、
上記各検証因子毎に、当該検証因子に含まれる複数の水準の中から、上記水準別ＳＮ比算出手段により算出された水準別ＳＮ比が最大となる水準を選択する水準選択手段と、
上記水準選択手段により上記各検証因子毎に選択された水準の組み合わせで、剛性解析の対象たる車体パネルについての第２の有限要素モデルを作成する第２の有限要素モデル作成手段とを備えていることを特徴とする車体パネル剛性解析装置。
【請求項２】
請求項１記載の車体パネル剛性解析装置において、
上記第２の有限要素モデル作成手段により作成された第２の有限要素モデルを用いて、上記剛性解析の対象たる車体パネルにおいて上記各所定部位にそれぞれ対応する部位の剛性に関する値の予測値を算出する第２の予測値算出手段を更に備えていることを特徴とする車体パネル剛性解析装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車体パネル剛性解析装置において、
上記第１の有限要素モデル作成手段は、直交表に基づく水準の組み合わせで、上記複数の第１の有限要素モデルを作成するように構成されていることを特徴とする車体パネル剛性解析装置。
【請求項４】
車体パネルの剛性を有限要素モデルを用いて解析する車体パネル剛性解析方法であって、
実物の車体パネルの複数の所定部位の剛性に関する値を実測する実側ステップと、
上記有限要素モデル作成のための、予め設定された複数の検証因子の１つ毎に、該各検証因子それぞれに予め設定された複数の水準の中から１つの水準を選択して、上記実物の車体パネルについて、該水準の組み合わせが互いに異なる複数の第１の有限要素モデルを作成する第１の有限要素モデル作成ステップと、
上記第１の有限要素モデル作成ステップで作成した各第１の有限要素モデルを用いて上記各所定部位の剛性に関する値の予測値を算出する第１の予測値算出ステップと、
上記各第１の有限要素モデルについて、上記各所定部位毎に、上記第１予測値算出ステップで算出された予測値の、上記実側ステップで実測して得られた実測値に対する比である予実比を算出して、該所定部位全ての予実比の平均値である予実比平均を算出する予実比平均算出ステップと、
上記各第１の有限要素モデルについて、上記予実比平均の、該予実比平均と上記各所定部位の予実比との偏差から求まる標準偏差に対する比の関数であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出ステップと、
上記各検証因子の各水準毎に、上記第１の有限要素モデル作成ステップで作成された複数の第１の有限要素モデルの中から、当該水準を含む検証因子以外の全検証因子において同一の水準の合計数が同一の検証因子の全水準について同じになるように、当該水準を含む水準の組み合わせで作成された複数の第１の有限要素モデルを抽出して、該抽出した第１の有限要素モデル全ての上記ＳＮ比の合計又はそれらの平均値である水準別ＳＮ比を算出する水準別ＳＮ比算出ステップと、
上記各検証因子毎に、当該検証因子に含まれる複数の水準の中から、上記水準別ＳＮ比算出ステップで算出された水準別ＳＮ比が最大となる水準を選択する水準選択ステップと、
上記水準選択ステップで上記各検証因子毎に選択された水準の組み合わせで、剛性解析の対象たる車体パネルについての第２の有限要素モデルを作成する第２の有限要素モデル作成ステップとを備えていることを特徴とする車体パネル剛性解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体パネルの剛性を有限要素モデルを用いて解析する車体パネル剛性解析装置及び剛性解析方法に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車体パネルの剛性を有限要素モデルを用いて解析することはよく知られており、剛性解析の精度の向上を図るべく、種々のモデル作成方法が提案されている。例えば特許文献１には、初めに全体モデルを対象に比較的粗い有限要素分割を行って大局的な変形および応力分布を計算し、次いで、応力集中部を含む適当な大きさの局所モデルを定義し、当該局所モデルに対してのみ細かい有限要素分割を行うズーミングと呼ばれる手法が開示されている。
【特許文献１】特開平７−５５６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、剛性解析の精度に影響する因子としては、上記特許文献１のような有限要素の大きさ（粗さ）を初め、集中荷重であるか分散荷重であるかといった荷重のかかり具合や、例えばフェンダパネル単独でモデル化するのかフェンダパネルを取り付けた車体全体でモデル化するのかといったモデル化範囲等のように多数あり、これらを総合的に考慮しないと、剛性解析の精度の向上は望めない。
【０００４】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車体パネルの剛性を有限要素モデルを用いて解析する場合に、その剛性解析の精度を出来る限り向上させようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、車体パネルの剛性を有限要素モデルを用いて解析する車体パネル剛性解析装置を対象として、実物の車体パネルの複数の所定部位の剛性に関する値について予め実測して得られた実測値を記憶する実側値記憶手段と、上記有限要素モデル作成のための、予め設定された複数の検証因子の１つ毎に、該各検証因子それぞれに予め設定された複数の水準の中から１つの水準を選択して、上記実物の車体パネルについて、該水準の組み合わせが互いに異なる複数の第１の有限要素モデルを作成する第１の有限要素モデル作成手段と、上記第１の有限要素モデル作成手段により作成された各第１の有限要素モデルを用いて上記各所定部位の剛性に関する値の予測値を算出する第１の予測値算出手段と、上記各第１の有限要素モデルについて、上記各所定部位毎に、上記第１予測値算出手段により算出された予測値の、上記実側値記憶手段に記憶された実測値に対する比である予実比を算出して、該所定部位全ての予実比の平均値である予実比平均を算出する予実比平均算出手段と、上記各第１の有限要素モデルについて、上記予実比平均の、該予実比平均と上記各所定部位の予実比との偏差から求まる標準偏差に対する比の関数であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出手段と、上記各検証因子の各水準毎に、上記第１の有限要素モデル作成手段により作成された複数の第１の有限要素モデルの中から、当該水準を含む検証因子以外の全検証因子において同一の水準の合計数が同一の検証因子の全水準について同じになるように、当該水準を含む水準の組み合わせで作成された複数の第１の有限要素モデルを抽出して、該抽出した第１の有限要素モデル全ての上記ＳＮ比の合計又はそれらの平均値である水準別ＳＮ比を算出する水準別ＳＮ比算出手段と、上記各検証因子毎に、当該検証因子に含まれる複数の水準の中から、上記水準別ＳＮ比算出手段により算出された水準別ＳＮ比が最大となる水準を選択する水準選択手段と、
上記水準選択手段により上記各検証因子毎に選択された水準の組み合わせで、剛性解析の対象たる車体パネルについての第２の有限要素モデルを作成する第２の有限要素モデル作成手段とを備えるようにした。
【０００６】
上記の構成により、各第１の有限要素モデルについて予実比平均及びＳＮ比が算出される。予実比平均は、１に近いほど、その第１の有限要素モデルによる予測値が実測値に近いということであるが、ＳＮ比が小さいと、予実比のばらつきが大きくて、所定部位によっては実測値と大きく異なる可能性が高いので、第１の有限要素モデルの精度としては決して良いとはいえない。一方、ＳＮ比が大きいと、予実比のばらつきが小さくて、安定しているので、基本的には、ＳＮ比が大きいほど第１の有限要素モデルの精度が良いといえる。そして、各水準毎に抽出された複数の第１の有限要素モデルにおいては、同一の水準の合計数が同一の検証因子の全水準について同じであるので、水準別ＳＮ比の値は、当該水準のみが寄与した結果の値であって、当該水準以外の水準は均一に寄与していることで打ち消されていると見做すことができる。このことから、同一の検証因子に含まれる全水準のうち、水準別ＳＮ比が最大となる水準が、予実比のばらつきを最も小さくするのに貢献する水準であるといえる。こうして各検証因子から水準別ＳＮ比が最大となる水準をそれぞれ選択して、その選択された水準の組み合わせで、剛性解析の対象たる車体パネルについての第２の有限要素モデルを作成すれば、最適な第２の有限要素モデルを作成することができ、その車体パネルの剛性解析の精度を向上させることができる。
【０００７】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記第２の有限要素モデル作成手段により作成された第２の有限要素モデルを用いて、上記剛性解析の対象たる車体パネルにおいて上記各所定部位にそれぞれ対応する部位の剛性に関する値の予測値を算出する第２の予測値算出手段を更に備えているものとする。
【０００８】
このことにより、剛性解析の対象たる車体パネルにおいて各所定部位にそれぞれ対応する部位の剛性に関する値（例えば所定の力が作用したときの変位量）を正確に予測できるようになる。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、上記第１の有限要素モデル作成手段は、直交表に基づく水準の組み合わせで、上記複数の第１の有限要素モデルを作成するように構成されているものとする。
【００１０】
このことで、最小限の数の第１の有限要素モデルを容易に作成することができるとともに、水準別ＳＮ比を算出するに際しての、各水準毎の複数の第１の有限要素モデルの抽出を容易に行うことができる。
【００１１】
請求項４の発明は、車体パネルの剛性を有限要素モデルを用いて解析する車体パネル剛性解析方法の発明であり、この発明では、実物の車体パネルの複数の所定部位の剛性に関する値を実測する実側ステップと、上記有限要素モデル作成のための、予め設定された複数の検証因子の１つ毎に、該各検証因子それぞれに予め設定された複数の水準の中から１つの水準を選択して、上記実物の車体パネルについて、該水準の組み合わせが互いに異なる複数の第１の有限要素モデルを作成する第１の有限要素モデル作成ステップと、上記第１の有限要素モデル作成ステップで作成した各第１の有限要素モデルを用いて上記各所定部位の剛性に関する値の予測値を算出する第１の予測値算出ステップと、上記各第１の有限要素モデルについて、上記各所定部位毎に、上記第１予測値算出ステップで算出された予測値の、上記実側ステップで実測して得られた実測値に対する比である予実比を算出して、該所定部位全ての予実比の平均値である予実比平均を算出する予実比平均算出ステップと、上記各第１の有限要素モデルについて、上記予実比平均の、該予実比平均と上記各所定部位の予実比との偏差から求まる標準偏差に対する比の関数であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出ステップと、上記各検証因子の各水準毎に、上記第１の有限要素モデル作成ステップで作成された複数の第１の有限要素モデルの中から、当該水準を含む検証因子以外の全検証因子において同一の水準の合計数が同一の検証因子の全水準について同じになるように、当該水準を含む水準の組み合わせで作成された複数の第１の有限要素モデルを抽出して、該抽出した第１の有限要素モデル全ての上記ＳＮ比の合計又はそれらの平均値である水準別ＳＮ比を算出する水準別ＳＮ比算出ステップと、上記各検証因子毎に、当該検証因子に含まれる複数の水準の中から、上記水準別ＳＮ比算出ステップで算出された水準別ＳＮ比が最大となる水準を選択する水準選択ステップと、上記水準選択ステップで上記各検証因子毎に選択された水準の組み合わせで、剛性解析の対象たる車体パネルについての第２の有限要素モデルを作成する第２の有限要素モデル作成ステップとを備えているものとする。
【００１２】
この発明により、請求項１の発明と同様の作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の車体パネル剛性解析装置及び剛性解析方法によると、各検証因子の各水準毎に水準別ＳＮ比を算出して、各検証因子毎に、当該検証因子に含まれる複数の水準の中から、上記水準別ＳＮ比が最大となる水準を選択し、その選択された水準の組み合わせで、剛性解析の対象たる車体パネルについての有限要素モデルを作成するようにしたことにより、各検証因子における複数の水準の中から最適な水準を選択して、最適な有限要素モデルを作成することができ、その有限要素モデルによって車体パネルの剛性解析の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る車体パネル剛性解析装置１の構成を示し、この車体パネル剛性解析装置１は、車体パネル（本実施形態では、フェンダパネルを例にして説明するが、これには限られない）の剛性を有限要素モデルを用いて解析するものであって、種々のデータ等を記憶するデータベース２と、各種の演算を行うＣＰＵ等を含む制御ユニット１１と、後述の実測値等を、上記データベース２に記憶するべく、フェンダパネルの設計者が入力するための、キーボードやマウス等からなる入力装置２５と、フェンダパネルの剛性の解析結果を表示する表示装置２６とを備えている。
【００１６】
上記データベース２には、以前に設計されて既に製造された実物のフェンダパネル（図２参照）の３次元ＣＡＤデータを記憶する検証用パネルデータ記憶部３と、その実物のフェンダパネルの複数の所定部位（本実施形態では、図２に示すＰ１点〜Ｐ５点であって、例えばフェンダパネルの運搬時や車体への取付時等において作業者から力を受ける部分であって、そのときに塑性変形しないように剛性を確保しておく必要がある部位）の剛性に関する値（本実施形態では、所定の大きさ（例えば９８Ｎ）の力で面垂直方向に押圧したときの変位量）について予め実測して得られた実測値を記憶する実測値記憶手段としての実測値記憶部４と、有限要素モデル作成のための、予め設定された複数の検証因子（設計者が任意に設定可能なパラメータであり、制御因子ともいう）及び該各検証因子毎にそれぞれ予め設定された複数の水準を記憶する検証因子／水準記憶部５と、剛性解析の対象たる未製造のフェンダパネル（フェンダパネルとしての基本形状が上記実物のフェンダパネルと同じであって、実物のフェンダパネルに対して、少なくとも１つの上記所定部位の形状の変更を含む設計変更を施して新規に設計したフェンダパネル）の３次元ＣＡＤデータを記憶する解析用パネルデータ記憶部６と、上記剛性解析の対象たるフェンダパネルにおける上記各所定部位にそれぞれ対応する部位（剛性を確保しておく必要がある部位）において必要な剛性の基準値（基準変位量）を記憶する基準値記憶部７とが設けられている。
【００１７】
上記実測値記憶部４に記憶された実測値は、以下のようにして得られた変位量である。すなわち、水平な床面上に平らな台を置いて、その台上に、フェンダパネルを取り付けた車体全体を載せて、そのフェンダパネルの上記各所定部位に対して上記所定の大きさの力で面垂直方向に押圧したときの、当該所定部位の変位量を測定する。
【００１８】
上記検証因子／水準記憶部５に記憶された検証因子は、本実施形態では、実質的には、検証因子Ａ〜検証因子Ｇの７つであるが、これに検証因子Ｈを加える。この検証因子Ｈは、特定のものを割り付けたものではなく、該検証因子Ｈに含まれる後述の３つの水準Ｈ１〜Ｈ３も、互いに異なる特定のものが設定されたものではなくて、同じ水準が設定されているといえる（同じ水準を積極的に設定してもよい）。このことから、各水準Ｈ１〜Ｈ３それぞれについて後述の如く水準別ＳＮ比を算出した際には、それらの値は同じか又は同じと見做せる近い値になるはずであるが、そのようになっていない場合には、或る水準の組み合わせが特異なものになっており、水準別ＳＮ比の算出結果が妥当でないことが分かる。この場合には、検証因子やその水準を設定し直す必要がある。
【００１９】
上記検証因子としては、本実施形態では、荷重のかかり具合（検証因子Ａ）、フェンダパネルの有限要素（メッシュ）の大きさ（検証因子Ｂ）、スポット溶接部のモデル化方法（検証因子Ｃ）、フェンダパネル単独でモデル化するのかフェンダパネルを取り付けた車体全体でモデル化するのかといったモデル化範囲（検証因子Ｄ）、フェンダパネルの厚み（検証因子Ｅ）等であり、検証因子Ｆ及びＧの具体例は省略するが、設計者が任意に設定可能なパラメータであれば、何であってもよい。
【００２０】
本実施形態では、上記検証因子Ａには２つの水準Ａ１，Ａ２が設定され、上記検証因子Ｂには３つの水準Ｂ１〜Ｂ３が設定され、上記検証因子Ｃには３つの水準Ｃ１〜Ｃ３が設定され、上記検証因子Ｄには３つの水準Ｄ１〜Ｄ３が設定され、上記検証因子Ｅには３つの水準Ｅ１〜Ｅ３が設定され、上記検証因子Ｆには３つの水準Ｆ１〜Ｆ３が設定され、上記検証因子Ｇには３つの水準Ｇ１〜Ｇ３が設定され、上記検証因子Ｈには３つの水準Ｈ１〜Ｈ３が設定されている。
【００２１】
水準Ａ１は、荷重が１点にかかる集中荷重としたものであり、水準Ａ２は、荷重が１つのメッシュにかかる分散荷重としたものである。
【００２２】
水準Ｂ１は、全メッシュサイズを５ｍｍとしたものであり、水準Ｂ２は、荷重を受ける部分とその周囲近傍のメッシュサイズを５ｍｍとし、その他のメッシュサイズを１５ｍｍとしたものであり、水準Ｂ３は、全メッシュサイズを１５ｍｍとしたものである。
【００２３】
水準Ｃ１は、溶接部を鉄の特性を有するバーとしてモデル化したものであり、水準Ｃ２は、溶接部を一般的なモデル化手法（ＳＤＨスポット）でモデル化したものであり、溶接部を剛体としてモデル化したものである。
【００２４】
水準Ｄ１は、フェンダパネル単独でモデル化したものであり、水準Ｄ２は、フェンダパネルを取り付けた車体前部でモデル化したものであり、水準Ｄ３は、フェンダパネルを取り付けた車体全体でモデル化したものである。水準Ｄ２の車体前部は、車体をルーフ前端部で車幅方向かつ上下方向に延びる平面で切断した場合の前側の部分であって、その切断面は拘束されているとしてモデル化する。
【００２５】
水準Ｅ１は、フェンダパネルの厚み（板厚）を設計値通りとしたものであり、水準Ｅ２は、その厚みを設計値の０．９倍としたものであり、水準Ｅ３は、その厚みを設計値の１．１倍としたものである。
【００２６】
上記制御ユニット１１内には、検証用モデル作成部１２、第１の予測値算出部１３、予実比平均算出部１４、ＳＮ比算出部１５、水準別ＳＮ比算出部１６、水準選択部１７、解析用モデル作成部１８、第２の予測値算出部１９、及び判定部２０が設けられている。
【００２７】
上記検証用モデル作成部１２は、上記データベース２の検証因子／水準記憶部５に記憶された各検証因子毎に、該各検証因子それぞれに予め設定された複数の水準の中から１つの水準を選択して、上記実物のフェンダパネルについて、該水準の組み合わせが互いに異なる複数の検証用モデル（第１の有限要素モデルに相当）を、上記検証用パネルデータ記憶部３に記憶された３次元ＣＡＤデータを用いて作成する。このことで、検証用モデル作成部１２は、水準の組み合わせが互いに異なる複数の第１の有限要素モデルを作成する第１の有限要素モデル作成手段を構成することになる。
【００２８】
上記水準の組み合わせとしては、全部で４３７４（２×３７）通りあるが、本実施形態では、図３に示すように、Ｌ１８直交表に基づく水準の組み合わせで、１８個の検証用モデル（モデル１〜モデル１８）を作成する。例えばモデル１は、水準Ａ１、水準Ｂ１、水準Ｃ１、水準Ｄ１、水準Ｅ１、水準Ｆ１、水準Ｇ１及び水準Ｈ１からなる水準の組み合わせで作成され、モデル２は、水準Ａ１、水準Ｂ１、水準Ｃ２、水準Ｄ２、水準Ｅ２、水準Ｆ２、水準Ｇ２及び水準Ｈ２からなる水準の組み合わせで作成される（図３参照）。
【００２９】
尚、本実施形態では、水準の組み合わせが互いに異なる複数の検証用モデルを作成するためにＬ１８直交表を用いるが、これに限らず、設定した検証因子及び水準の数との関係で、Ｌ９直交表やＬ２７直交表等を用いることもできる。
【００３０】
上記第１の予測値算出部１３は、上記検証用モデル作成部１２で作成された各検証用モデル（モデル１〜モデル１８）を用いて上記各所定部位の剛性に関する値（上記所定の大きさの力で面垂直方向に押圧したときの変位量）の予測値を算出する。このことで、第１の予測値算出部１３は、各検証用モデル（各第１の有限要素モデル）を用いて上記各所定部位の剛性に関する値を算出する第１の予測値算出手段を構成することになる。
【００３１】
上記予実比平均算出部１４は、上記各検証用モデル（モデル１〜モデル１８）について、上記各所定部位毎に、上記第１の予測値算出部１３で算出された予測値の、上記実側値記憶部４に記憶された実測値に対する比（予測値／実測値）である予実比を算出して、該所定部位全ての予実比の平均値である予実比平均を算出する。このことで、予実比平均算出部１４は、各検証用モデル（各第１の有限要素モデル）について、予実比平均を算出する予実比平均算出手段を構成することになる。
【００３２】
上記各所定部位Ｐｉ（ｉ＝１〜５）の予実比をＲｉとすると、予実比平均Ｒは、
Ｒ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）／５
となる。この予実比平均Ｒを、モデル１〜モデル１８についてそれぞれ算出することになる。
【００３３】
上記ＳＮ比算出部１５は、上記各検証用モデル（モデル１〜モデル１８）について、上記予実比平均Ｒの、該予実比平均Ｒと上記各所定部位の予実比Ｒ１〜Ｒ５との偏差から求まる標準偏差σに対する比（Ｒ／σ）の関数であるＳＮ比Ｖを算出する。このことで、ＳＮ比算出部１５は、各検証用モデル（各第１の有限要素モデル）について、ＳＮ比を算出するＳＮ比算出手段を構成することになる。
【００３４】
本実施形態では、ＳＮ比Ｖは、下記の式
Ｖ＝（Ｒ／σ）２
から求める。
【００３５】
ここで、
σ２＝［｜Ｒ１−Ｒ｜２＋｜Ｒ２−Ｒ｜２＋｜Ｒ３−Ｒ｜２
＋｜Ｒ４−Ｒ｜２＋｜Ｒ５−Ｒ｜２］／５
である。
【００３６】
このＳＮ比Ｖを、モデル１〜モデル１８についてそれぞれ算出することになる。このようにモデル１〜モデル１８についてそれぞれ算出されたＳＮ比を、Ｖ（１）、Ｖ（２）、…、及びＶ（１８）とする。
【００３７】
上記水準別ＳＮ比算出部１６は、上記各検証因子の各水準毎に、上記検証用モデル作成部１２で作成された複数の検証用モデル（つまりモデル１〜モデル１８）の中から、当該水準を含む検証因子以外の全検証因子において同一の水準の合計数が同一の検証因子の全水準について同じになるように、当該水準を含む水準の組み合わせで作成された複数の検証用モデルを抽出して、該抽出した検証用モデル全ての上記ＳＮ比の合計又はそれらの平均値である水準別ＳＮ比Ｖ′を算出する。本実施形態では、上記抽出した検証用モデル全てのＳＮ比の平均値を水準別ＳＮ比Ｖ′とする。このことで、水準別ＳＮ比算出部１６は、各水準毎に水準別ＳＮ比を算出する水準別ＳＮ比算出手段を構成することになる。
【００３８】
上記各水準毎の複数の検証用モデルの抽出は、上記Ｌ１８直交表を用いれば容易に行うことができる。例えば、検証因子Ａの水準Ａ１については、モデル１〜モデル１８の中から、水準Ａ１を含む水準の組み合わせで作成されたモデル１〜モデル９を抽出するだけでよい。モデル１〜モデル９においては、図３に示すように、水準Ａ１を含む検証因子Ａ以外の全検証因子Ｂ〜Ｈにおいては、同一の水準の合計数が同一の検証因子の全水準について同じになっている。例えば、検証因子Ｂにおいて、水準Ｂ１の合計数は、モデル１〜モデル３の３つであり、水準Ｂ２の合計数は、モデル４〜モデル６の３つであり、水準Ｂ３の合計数は、モデル７〜モデル９の３つであり、このように同一の水準の合計数が同一の検証因子Ｂの全水準Ｂ１〜Ｂ３について同じになっている。また、検証因子Ｃにおいて、水準Ｃ１の合計数は、モデル１、モデル４及びモデル７の３つであり、水準Ｃ２の合計数は、モデル２、モデル５及びモデル８の３つであり、水準Ｃ３の合計数は、モデル３、モデル６及びモデル９の３つであり、このように同一の水準の合計数が同一の検証因子Ｃの全水準Ｃ１〜Ｃ３についても同じになっている。他の検証因子Ｄ〜Ｈにおいても同様である。このようにＬ１８直交表を作成しておけば、各水準毎の複数の検証用モデルの抽出が容易になる。
【００３９】
そして、例えば、検証因子Ａの水準Ａ１についての水準別ＳＮ比Ｖ′は、モデル１〜モデル９についてそれぞれ算出されたＳＮ比Ｖ（１）、Ｖ（２）、…、及びＶ（９）の合計値を９で割った値となる。この水準Ａ１についての水準別ＳＮ比Ｖ′の値は、水準Ａ１のみが寄与した結果の値であって、水準Ａ１以外の水準は均一に寄与していることで打ち消されていると見做すことができる。また、他の水準についての水準別ＳＮ比Ｖ′の値も同様に、当該他の水準のみが寄与した結果の値であるといえる。このことから、同一の検証因子に含まれる全水準のうち、水準別ＳＮ比Ｖ′が最大となる水準が、予実比のばらつきを最も小さくするのに貢献する水準であるといえる。
【００４０】
上記各水準毎の水準別ＳＮ比Ｖ′の例を図４に示す。同図においては、水準Ｂ２、水準Ｅ１〜Ｅ３、水準Ｆ１〜Ｆ３及び水準Ｇ１〜Ｇ３についての水準別ＳＮ比は省略する。尚、水準Ｈ１〜Ｈ３についての水準別ＳＮ比Ｖ′の値は、同じと見做せる値になっており、各水準毎の水準別ＳＮ比Ｖ′の算出結果が妥当であるといえる。
【００４１】
参考として図５に、上記各検証因子の各水準毎に算出した、上記抽出した検証用モデル全ての予実比平均Ｒの平均値Ｒ′を示す。例えば水準Ａ１についての平均値Ｒ′は、モデル１〜モデル９についてそれぞれ算出された予実比平均Ｒの合計値を９で割った値である。この各水準毎の平均値Ｒ′も、上記水準別ＳＮ比Ｖ′と同様に、当該水準のみが寄与した結果の値であるといえる。そして、この各水準毎の平均値Ｒ′は１に近いほど、検証用モデルによる予測値が実測値に近いことを示すが、あくまでも平均値であるので、予実比のばらつきが大きくて、所定部位によっては実測値と大きく異なる可能性もある。例えば、水準Ａ１についての平均値Ｒ′の方が水準Ａ２についての平均値Ｒ′よりも１に近いが、水準別ＳＮ比Ｖ′で比較すると、水準Ａ１の方が水準Ａ２よりも小さい。このため、水準Ａ１を含む水準の組み合わせで作成されたモデルでは予実比のばらつき（つまり予測値のばらつき）が大きくて、検証用モデルの精度としては決して良いとはいえない。そこで、本実施形態では、後述の如く同一の検証因子において水準別ＳＮ比Ｖ′が最大となる水準で解析用モデルを作成する。
【００４２】
上記水準選択部１７は、上記各検証因子毎に、当該検証因子に含まれる複数の水準の中から、上記水準別ＳＮ比算出部で算出された水準別ＳＮ比Ｖ′が最大となる水準を選択する。このことで、水準選択部１７は、各検証因子毎に、当該検証因子に含まれる複数の水準の中から、水準別ＳＮ比が最大となる水準を選択する水準選択手段を構成することになる。
【００４３】
図４の例では、検証因子Ａでは水準Ａ２を選択し、検証因子Ｂでは水準Ｂ１を選択し、検証因子Ｃでは水準Ｃ２を選択し、検証因子Ｄでは水準Ｄ１を選択する。尚、検証因子Ｈについては水準を選択しないが、選択するようにしてもよい。
【００４４】
上記解析用モデル作成部１８は、上記水準選択部１７で上記各検証因子毎に選択された水準の組み合わせで、新規に設計したフェンダパネルについての解析用モデル（第２の有限要素モデルに相当）を、上記解析用パネルデータ記憶部６に記憶された３次元ＣＡＤデータを用いて作成する。このことで、解析用モデル作成部１８は、剛性解析の対象たる車体パネルについての第２の有限要素モデルを作成する第２の有限要素モデル作成手段を構成することになる。
【００４５】
こうして作成した解析用モデルは、各検証因子で水準別ＳＮ比Ｖ′が最大となる水準の組み合わせで作成されたものであるので、この解析用モデルで、新規に設計したフェンダパネルの剛性解析を行えば、その解析精度を向上させることができる。
【００４６】
上記第２の予測値算出部１９は、上記解析用モデル作成部１８で作成された解析用モデルを用いて、剛性解析の対象たる、上記新規に設計したフェンダパネルにおいて上記各所定部位にそれぞれ対応する部位の剛性（上記所定の大きさの力で面垂直方向に押圧したときの変位量）に関する値の予測値を算出する。このことで、第２の予測値算出部１９は、解析用モデル（第２の有限要素モデル）を用いて、剛性解析の対象たる車体パネルにおいて上記各所定部位にそれぞれ対応する部位の剛性に関する値の予測値を算出する第２の予測値算出手段を構成することになる。
【００４７】
上記判定部２０は、上記第２の予測値算出部１９で算出した各部位毎の予測値（上記変位量）が、基準値記憶部７に記憶された、当該部位についての基準変位量以下であるか否か、つまり上記各部位毎の剛性が、当該部位についての剛性の基準値以上であるか否かを判定する。そして、判定部２０は、全ての部位で予測値が基準変位量以下であると判定したときには、上記表示装置２６に対して、上記新規に設計したフェンダパネルの剛性に問題がない旨の表示を行わせる一方、少なくとも１つの部位で予測値が基準変位量よりも大きいと判定したときには、上記表示装置２６に対して、上記新規に設計したフェンダパネルの剛性に問題がある旨の表示を行わせる（予測値が基準変位量よりも大きい部位を表示させるようにしてもよい）。
【００４８】
次に、上記制御ユニット１１による制御動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、制御ユニット１１が入力装置２５からのスタート信号を受信したときにスタートする。
【００４９】
最初のステップＳ１では、上記検証用モデル作成部１２にて、上記データベース２の検証因子／水準記憶部５に記憶された各検証因子毎に、該各検証因子それぞれに予め設定された複数の水準の中から１つの水準を選択して、上記実物のフェンダパネルについて、該水準の組み合わせが互いに異なる複数の検証用モデルを作成する。本実施形態では、Ｌ１８直交表に基づく水準の組み合わせで、１８個の検証用モデル（モデル１〜モデル１８）を作成する。
【００５０】
次のステップＳ２では、上記第１の予測値算出部１３にて、上記ステップＳ１で作成された各検証用モデル（モデル１〜モデル１８）を用いて上記各所定部位の剛性に関する値（上記変位量）の予測値を算出する。
【００５１】
次のステップＳ３では、上記予実比平均算出部１４にて、上記各検証用モデル（モデル１〜モデル１８）について、予実比平均Ｒを算出する。
【００５２】
次のステップＳ４では、上記ＳＮ比算出部１５にて、上記各検証用モデル（モデル１〜モデル１８）について、ＳＮ比Ｖを算出する。
【００５３】
次のステップＳ５では、上記水準別ＳＮ比算出部１６にて、上記各検証因子の各水準毎に、水準別ＳＮ比Ｖ′を算出する。
【００５４】
次のステップＳ６では、上記水準選択部１７にて、上記各検証因子毎に、当該検証因子に含まれる複数の水準の中から、上記ステップＳ５で算出された水準別ＳＮ比Ｖ′が最大となる水準を選択する。
【００５５】
次のステップＳ７では、上記解析用モデル作成部１８にて、上記ステップＳ６で上記各検証因子毎に選択された水準の組み合わせで、新規に設計したフェンダパネルについての解析用モデルを作成する。
【００５６】
次のステップＳ８では、上記第２の予測値算出部１９にて、上記ステップＳ７で作成された解析用モデルを用いて、上記新規に設計したフェンダパネルにおいて上記各所定部位にそれぞれ対応する部位の剛性（上記変位量）に関する値の予測値を算出する。
【００５７】
次のステップＳ９では、上記判定部２０にて、上記ステップＳ８で算出した上記各部位の予測値が上記基準変位量以下であるか否かを判定し、全ての部位で予測値が基準変位量以下であると判定したときには、ステップＳ１０において、上記表示装置２６に対して、上記新規に設計したフェンダパネルの剛性に問題がない旨の表示を行わせる一方、少なくとも１つの部位で予測値が基準変位量よりも大きいと判定したときには、ステップＳ１１において、上記表示装置２６に対して、上記新規に設計したフェンダパネルの剛性に問題がある旨の表示を行わせる。
【００５８】
上記車体パネル剛性解析装置１を用いて、フェンダパネルの設計者が、その設計したフェンダパネルの剛性に問題がないか否かを確認するには、以前に設計して実物が存在する該実物のフェンダパネルの複数の所定部位の剛性に関する値を実測して、上記入力装置２５により該実測値を入力する。これにより、制御ユニット１１は、その実測値をデータベース２の実測値記憶部４に記憶させる。
【００５９】
また、上記設計者が、有限要素モデル作成のための複数の検証因子及び該検証因子毎の水準を設定し、入力装置２５により該検証因子及び水準を入力する。これにより、制御ユニット１１は、それら検証因子及び水準を検証因子／水準記憶部５に記憶させる。
【００６０】
さらに、上記設計者が、入力装置２５により、上記実物フェンダパネル及び上記設計したフェンダパネルの３次元ＣＡＤデータを入力する。これにより、制御ユニット１１は、それらの３次元ＣＡＤデータを検証用パネルデータ記憶部３及び解析用パネルデータ記憶部６にそれぞれ記憶させる。
【００６１】
また、上記設計者が、入力装置２５により、上記設計したフェンダパネルにおける上記各所定部位にそれぞれ対応する部位において必要な剛性の基準値（基準変位量）を入力する。これにより、制御ユニット１１は、その基準値を基準値記憶部７に記憶させる。
【００６２】
続いて、上記設計者が、入力装置２５から制御ユニット１１へ上記スタート信号を送信させるための入力操作を行う。これにより、制御ユニット１１が上記のフローチャートの処理動作を実行して、表示装置２５に、上記設計したフェンダパネルの剛性に問題がないか否かの表示がなされる。
【００６３】
上記設計者は、表示装置２５による表示を見て、上記設計したフェンダパネルの剛性に問題があることが分かった場合には、設計をやり直して、新たに設計したフェンダパネルについて、上記と同様に、車体パネル剛性解析装置１を用いて、その新たに設計したフェンダパネルの剛性に問題がないか否かを確認する。
【００６４】
ここで、上記水準選択部１７で各検証因子毎に選択された水準の組み合わせで、上記検証用モデルを作成して、この検証用モデルについて予実比平均Ｒを算出したところ、本実施形態では０．８３であった。また、３σの値は０．２０とかなり小さい値となった。
【００６５】
上記検証用モデルについての予実比平均が０．８３となって、１ないし１に近い値にはなっていないので、仮に解析用モデルについての予実比平均を算出したとすると、該予実比平均も同様の値になると考えられる。そこで、解析用モデルについての予実比平均を１に近付けるために、上記第２の予測値算出部１９で算出した予測値を補正することが好ましい。すなわち、第２の予測値算出部１９で算出した予測値を仮の予測値として、この仮の予測値に補正係数（本実施形態では１／０．８３）を掛けたものを本予測値とする。このようにすれば、解析精度がより一層向上する。
【００６６】
上記検証用モデルについての予実比平均が１ないし１に近い値にならない要因は、フェンダパネルをプレス成形した際に曲げ部の板厚が減少したことによるものである。そこで、上記第２の予測値算出部１９で算出した予測値を仮の予測値として、この仮の予測値に対して、上記換算計数を掛ける代わりに、板厚減少分を補正することで本予測値を算出するようにしてもよい。
【００６７】
また、上記検証因子Ｅでは板厚を異ならせた３つの水準を設定しているが、これはフェンダパネル全体が一定の板厚としているため、上記のような板厚減少が反映されていない。そこで、検証因子Ｅの水準として、曲げ部の板厚を他の部分よりも小さくしたものを設定するようにしてもよい。こうすれば、第２の予測値算出部１９で算出した予測値に対して補正係数を掛けたり板厚減少分を補正したりする必要はなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、車体パネルの剛性を有限要素モデルを用いて解析する車体パネル剛性解析装置及び剛性解析方法に有用であり、特に、実物の車体パネルに対して、剛性を確保しておく必要がある所定部位の形状の変更を含む設計変更を施して新規に設計したフェンダパネルの該所定部位に対応する部位の剛性を解析する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る車体パネル剛性解析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実物のフェンダパネルを示す斜視図である。
【図３】Ｌ１８直交表を示す図である。
【図４】各水準毎の水準別ＳＮ比Ｖ′の例を示す図である。
【図５】各水準毎の、予実比平均の平均値Ｒ′の例を示す図である。
【図６】制御ユニットによる制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１    車体パネル剛性解析装置
２    データベース
４    実測値記憶部（実側値記憶手段）
１１  制御ユニット
１２  検証用モデル作成部（第１の有限要素モデル作成手段）
１３  第１の予測値算出部（第１の予測値算出手段）
１４  予実比平均算出部（予実比平均算出手段）
１５  ＳＮ比算出部（ＳＮ比算出手段）
１６  水準別ＳＮ比算出部（水準別ＳＮ比算出手段）
１７  水準選択部（水準選択手段）
１８  解析用モデル作成部（第２の有限要素モデル作成手段）
１９  第２の予測値算出部（第２の予測値算出手段）
２０  判定部
２５  入力装置
２６  表示装置
【図１】
2010026918.tif 000003
【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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