(57)【要約】  被測定部材（１０）の変形部位に発生する荷重の評価方法であって、所定の時間区間における被測定部材（１０）の解析点ごとの内部エネルギーの変化量及びひずみ量と、解析点の全体の平均変位量とを算出し（ステップＳ３）、算出された内部エネルギーの変化量、ひずみ量、及び平均変位量を用いて、被測定部材（１０）のひずみ区間ごとに荷重寄与度を算出する（ステップＳ４〜Ｓ６）。この構成により、比較的簡素な手法により短時間で容易に被測定部材の性能を適正に評価することができる。
2020017042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時間区間における被測定部材の解析点ごとの内部エネルギーの変化量と、前記解析点の全体の平均変位量とを算出する第１ステップと、
算出された前記内部エネルギーの変化量及び前記平均変位量を用い、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量を前記平均変位量で除算して、前記被測定部材の前記解析点ごとの荷重成分を算出する第２ステップと、
を含むことを特徴とする評価方法。
【請求項２】
前記第１ステップは、前記解析点ごとのひずみ量を算出し、
前記解析点ごとの前記ひずみ量に応じて、前記被測定部材のひずみ区間ごとに前記荷重成分を加算して、前記ひずみ区間ごとの前記荷重寄与度を算出する第３ステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
前記被測定部材における前記荷重成分を表示する第４ステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
【請求項４】
前記第４ステップは、前記解析点ごとの前記荷重成分をカラーマップとして画像表示することを特徴とする請求項３に記載の評価方法。
【請求項５】
前記ひずみ区間ごとに算出した前記荷重寄与度を表示する第５ステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の評価方法。
【請求項６】
前記所定の時間区間は、前記被測定部材の荷重変位曲線に基づいて決定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項７】
前記所定の時間区間は、前記荷重変位曲線における最大荷重に対応する時間区間とされることを特徴とする請求項６に記載の評価方法。
【請求項８】
前記第１ステップの前に、前記被測定部材について衝突解析を行い、
前記第１ステップは、前記衝突解析の結果に基づいて、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量、前記ひずみ量、及び前記平均変位量を算出することを特徴とする請求項２に記載の評価方法。
【請求項９】
前記ひずみ区間ごとの前記荷重寄与度と、前記ひずみ区間ごとの前記被測定部材の真応力とを乗算し、前記ひずみ区間ごとの乗算値を加算して、前記被測定部材の評価値を算出する第６ステップを更に含むことを特徴とする請求項２、５、８のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項１０】
所定の時間区間における被測定部材の解析点ごとの内部エネルギーの変化量と、前記解析点の全体の平均変位量とを算出する第１ステップと、
算出された前記内部エネルギーの変化量及び前記平均変位量を用い、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量を前記平均変位量で除算して、前記被測定部材の前記解析点ごとの荷重成分を算出する第２ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１１】
前記第１ステップは、前記解析点ごとのひずみ量を算出し、
前記プログラムは、前記解析点ごとの前記ひずみ量に応じて、前記被測定部材のひずみ区間ごとに前記荷重成分を加算して、前記ひずみ区間ごとの前記荷重寄与度を算出する第３ステップを更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１０に記載の記録媒体。
【請求項１２】
前記プログラムは、前記被測定部材における前記荷重成分を表示する第４ステップを更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１０に記載の記録媒体。
【請求項１３】
前記第４ステップは、前記解析点ごとの前記荷重成分をカラーマップとして画像表示することを特徴とする請求項１２に記載の記録媒体。
【請求項１４】
前記プログラムは、前記ひずみ区間ごとに算出した前記荷重寄与度を表示する第５ステップを更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１１に記載の記録媒体。
【請求項１５】
前記所定の時間区間は、前記被測定部材の荷重変位曲線に基づいて決定されることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項１６】
前記所定の時間区間は、前記荷重変位曲線における最大荷重に対応する時間区間とされることを特徴とする請求項１５に記載の記録媒体。
【請求項１７】
前記第１ステップの前に、前記被測定部材について衝突解析を行い、
前記第１ステップは、前記衝突解析の結果に基づいて、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量、前記ひずみ量、及び前記平均変位量を算出することを特徴とする請求項１１に記載の記録媒体。
【請求項１８】
前記プログラムは、前記ひずみ区間ごとの前記荷重寄与度と、前記ひずみ区間ごとの前記被測定部材の真応力とを乗算し、前記ひずみ区間ごとの乗算値を加算して、前記被測定部材の評価値を算出する第６ステップを更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１１、１４、１７のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項１９】
所定の時間区間における被測定部材の解析点ごとの内部エネルギーの変化量と、前記解析点の全体の平均変位量とを算出する第１算出部と、
算出された前記内部エネルギーの変化量及び前記平均変位量を用い、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量を前記平均変位量で除算して、前記被測定部材の前記解析点ごとの荷重成分を算出する第２算出部と、
を含むことを特徴とする評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、評価方法及び評価装置、並びに記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の燃費向上のための一つの手法として、自動車の車体の軽量化が進められている。その一方で、自動車の衝突安全性を考慮して、自動車の車体は、衝突時に一部の骨格部材が変形することで衝突エネルギーを吸収し、強固な骨格部材は変形しないことで生存空間を保つように設計されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Winter, G.: Strength of thin steel compression flanges, Trans. ASCE, Vol. 112, pp. 527-554, 1947.
【非特許文献２】Winter, G.: Performance of thin steel compression flanges, Preliminary Publication, 3rd Congress of IABSE, Liege, pp. 137-148, 1948.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車の車体において、衝突による変形を担う骨格部材には、必要な変形に対する必要な荷重を正しく設計する必要がある。しかしながら従来では、骨格部材の降伏応力のみに基づいて評価していたことから、骨格部材の性能の適正な評価が困難であった。その一方で、当該骨格部材に対応する被測定部材について数値解析を詳細に行うことにより、適正な評価を行うことは可能であるが、多大な時間と労力を要し、現実的ではない。【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡素な手法により短時間で容易に被測定部材の性能を適正に評価することを可能とする信頼性の高い評価方法及び記録媒体、並びに評価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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸様態に想到した。本発明の要旨は、次の通りである。【０００７】
１．所定の時間区間における被測定部材の解析点ごとの内部エネルギーの変化量と、前記解析点の全体の平均変位量とを算出する第１ステップと、
算出された前記内部エネルギーの変化量及び前記平均変位量を用い、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量を前記平均変位量で除算して、前記被測定部材の前記解析点ごとの荷重成分を算出する第２ステップと、
を含むことを特徴とする評価方法。
２．前記第１ステップは、前記解析点ごとのひずみ量を算出し、
前記解析点ごとの前記ひずみ量に応じて、前記被測定部材のひずみ区間ごとに前記荷重成分を加算して、前記ひずみ区間ごとの前記荷重寄与度を算出する第３ステップを更に含むことを特徴とする１．に記載の評価方法。
３．前記被測定部材における前記荷重成分を表示する第４ステップを更に含むことを特徴とする１．に記載の評価方法。
４．前記第４ステップは、前記解析点ごとの前記荷重成分をカラーマップとして画像表示することを特徴とする３．に記載の評価方法。
５．前記ひずみ区間ごとに算出した前記荷重寄与度を表示する第５ステップを更に含むことを特徴とする２．に記載の評価方法。
６．前記所定の時間区間は、前記被測定部材の荷重変位曲線に基づいて決定されることを特徴とする１．〜５．のいずれか１項に記載の評価方法。
７．前記所定の時間区間は、前記荷重変位曲線における最大荷重に対応する時間区間とされることを特徴とする６．に記載の評価方法。
８．前記第１ステップの前に、前記被測定部材について衝突解析を行い、
前記第１ステップは、前記衝突解析の結果に基づいて、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量、前記ひずみ量、及び前記平均変位量を算出することを特徴とする２．に記載の評価方法。
９．前記ひずみ区間ごとの前記荷重寄与度と、前記ひずみ区間ごとの前記被測定部材の真応力とを乗算し、前記ひずみ区間ごとの乗算値を加算して、前記被測定部材の評価値を算出する第６ステップを更に含むことを特徴とする２．、５．、８．のいずれか１項に記載の評価方法。
１０．所定の時間区間における被測定部材の解析点ごとの内部エネルギーの変化量と、前記解析点の全体の平均変位量とを算出する第１ステップと、
算出された前記内部エネルギーの変化量及び前記平均変位量を用い、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量を前記平均変位量で除算して、前記被測定部材の前記解析点ごとの荷重成分を算出する第２ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
１１．前記第１ステップは、前記解析点ごとのひずみ量を算出し、
前記プログラムは、前記解析点ごとの前記ひずみ量に応じて、前記被測定部材のひずみ区間ごとに前記荷重成分を加算して、前記ひずみ区間ごとの前記荷重寄与度を算出する第３ステップを更にコンピュータに実行させることを特徴とする１０．に記載の記録媒体。
１２．前記プログラムは、前記被測定部材における前記荷重成分を表示する第４ステップを更にコンピュータに実行させることを特徴とする１０．に記載の記録媒体。
１３．前記第４ステップは、前記解析点ごとの前記荷重成分をカラーマップとして画像表示することを特徴とする１２．に記載の記録媒体。
１４．前記プログラムは、前記ひずみ区間ごとに算出した前記荷重寄与度を表示する第５ステップを更にコンピュータに実行させることを特徴とする１１．に記載の記録媒体。
１５．前記所定の時間区間は、前記被測定部材の荷重変位曲線に基づいて決定されることを特徴とする１０．〜１４．のいずれか１項に記載の記録媒体。
１６．前記所定の時間区間は、前記荷重変位曲線における最大荷重に対応する時間区間とされることを特徴とする１５．に記載の記録媒体。
１７．前記第１ステップの前に、前記被測定部材について衝突解析を行い、
前記第１ステップは、前記衝突解析の結果に基づいて、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量、前記ひずみ量、及び前記平均変位量を算出することを特徴とする１１．に記載の記録媒体。
１８．前記プログラムは、前記ひずみ区間ごとの前記荷重寄与度と、前記ひずみ区間ごとの前記被測定部材の真応力とを乗算し、前記ひずみ区間ごとの乗算値を加算して、前記被測定部材の評価値を算出する第６ステップを更にコンピュータに実行させることを特徴とする１１．、１４．、１７．のいずれか１項に記載の記録媒体。
１９．所定の時間区間における被測定部材の解析点ごとの内部エネルギーの変化量と、前記解析点の全体の平均変位量とを算出する第１算出部と、
算出された前記内部エネルギーの変化量及び前記平均変位量を用い、前記解析点ごとの前記内部エネルギーの変化量を前記平均変位量で除算して、前記被測定部材の前記解析点ごとの荷重成分を算出する第２算出部と、
を含むことを特徴とする評価装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、比較的簡素な手法により短時間で容易に被測定部材の性能を適正に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態による評価装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態による評価方法をステップ順に示すフロー図である。
【図３Ａ】図３Ａは、衝突解析を行う際の試験を示す概略側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、衝突解析を行う際の試験を示す概略断面図である。
【図４】図４は、所定の鋼材の荷重変位曲線を示す特性図である。
【図５】図５は、ひずみ区間ごとの荷重寄与度を示す特性図である。
【図６】図６は、各鋼種のひずみ量と真応力（変形抵抗）との相関関係（応力−ひずみ曲線）を示す特性図である。
【図７】図７は、各鋼種の降伏応力及び強度を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、比較例１による鋼種の性能評価結果を示す特性図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、比較例２による鋼種の性能評価結果を示す特性図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、第１の実施形態による鋼種の性能評価結果を示す特性図である。
【図９】図９は、第２の実施形態による表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態による表示方法をステップ順に示すフロー図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、衝突解析を行う際の試験を示す概略側面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、衝突解析を行う際の試験を示す概略断面図である。
【図１２】図１２は、所定の鋼材の荷重変位曲線を示す特性図である。
【図１３】図１３は、被測定部材が変形する際の被測定部材における荷重寄与度を可視化した様子を示す模式図である。
【図１４】図１４は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態による評価装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態による評価方法をステップ順に示すフロー図である。
この評価装置は、被測定部材の変形部位に発生する荷重を評価するものであり、衝突解析部１、第１算出部２、第２算出部３、表示部４、及び第３算出部５を備えている。
衝突解析部１は、被測定部材について数値解析により衝突解析を行うものである。第１算出部２は、解析点ごとの内部エネルギーの変化量及びひずみ量、並びに解析点全体の平均変位量を算出する。第２算出部３は、解析点ごとの荷重成分を算出し、ひずみ区間ごとに荷重成分を足し合わせる。表示部４は、例えば所定のディスプレイを備えており、算出された荷重寄与度を表示する。第３算出部５は、荷重寄与度と真応力とを乗算して性能評価を行う。
【００１２】
衝突解析を行う際には、図３Ａ及び図３Ｂに示すような衝突試験を行う。図３Ａが概略側面図、図３Ｂが概略断面図である。
被測定部材として、ハット型部材１０を用いる。ハット型部材１０は、ハット型に成形されたハット型断面状鋼板である母材１１と、平面状鋼板である母材１２とをフランジ部１３の平坦なフランジ面１３ａで重ね合わせ、フランジ部１３をスポット溶接で接合したハット型閉断面構造を有する構造部材である。ハット型部材１０は、例えば長さ８００ｍｍ、母材１１の上面幅が８０ｍｍ、両端がＲ５ｍｍ、フランジ部１３間の幅が１３０ｍｍ、高さが６０ｍｍ、側面の傾斜が５°とされたものである。
【００１３】
本実施形態では、固定治具１４，１５でハット型部材１０を支持し、Ｒ３０ｍｍの固定治具１４，１５の支点間距離を６００ｍｍとし、Ｒ５０ｍｍのインパクタ１６を母材１１側から例えば７．２ｋｍ／ｈの一定速度で押し付けて、３点曲げ試験を行う。
【００１４】
上記の衝突試験の条件を再現した有限要素法（ＦＥＭ）モデルを作成する。先ず、衝突解析部１は、このＦＥＭモデルを用いた数値解析により、被測定部材の衝突解析を実行する（ステップＳ１）。この数値解析は、衝突解析や衝突性能の分析及び評価に効果を発揮し易い手法である。有限要素法の代わりに、例えば差分法や粒子法等を用いることもできる。
【００１５】
続いて、第１算出部２は、衝突解析結果から、被測定部材の全ての解析点（有限要素法の要素）の評価したい所定の時間区間の内部エネルギーの履歴、ひずみ量の履歴、及び変位量の履歴を収集する（ステップＳ２）。解析点は、有限要素法の要素における中心（重心）点とする。内部エネルギーは、弾塑性変形により被測定部材の解析点に生じるひずみエネルギーである。後述のように内部エネルギーの変化量を算出するためには、解析点ごとにおける所定の時間区間の内部エネルギーの履歴を取得する必要がある。また、後述のようにひずみ量（ここでは、各解析点の所定の時間区間におけるひずみ量の時間平均値。以下、代表ひずみ量と言う。）を算出するためには、時々刻々変化するひずみ量の履歴を取得する必要がある。また、後述のように平均変位量を算出するためには、解析点ごとにおける所定の時間区間の変位量の履歴を取得する必要がある。
【００１６】
続いて、第１算出部２は、解析点ごとにおける内部エネルギーの変化量及び代表ひずみ量と、解析点全体の平均変位量とを算出する（ステップＳ３）。具体的には、第１算出部２は、収集された内部エネルギーの履歴に基づいて、解析点ごとにおける内部エネルギーの変化量を算出する。また、第１算出部２は、収集されたひずみ量の履歴に基づいて、解析点ごとにおける代表ひずみ量を算出する。また、第１算出部２は、収集された各解析点における変位量の履歴に基づいて、被測定部材の解析点全体の平均変位量を算出する。内部エネルギーの変化量としては、前後の時間ステップより算出された増分を用いても良い。代表ひずみ量としては相当塑性ひずみを用いることが好ましい。
【００１７】
所定の時間区間は、図４に示すような当該被測定部材の荷重変位曲線に基づいて任意に決定される。荷重変位曲線を用いることにより、被測定部材の必要な部材特性や大まかな変形状態の変化を知得することができる。ここでは、荷重変位曲線において荷重評価の重要な特性である最大荷重（ピーク荷重）が荷重寄与評価タイミングとされる場合を例示し、ピーク荷重に対応する時間区間が選ばれる。この時間区間は、例えば解析時間全体の１０分の１以下が望ましく、本実施形態では、解析時間全体の２５０分の１程度とする。勿論、ピーク荷重以外の荷重が荷重寄与評価タイミングに選定されれば、当該選定荷重に対応する時間区間が選ばれることとなる。荷重変位曲線は、当該被測定部材の材料について既知のものが用いられることもあれば、当該被測定部材に応じて新たに作成される場合もある。
【００１８】
被測定部材の全荷重Ｆは、以下の式（１）〜式（３）のように表される。ここで、Ｕは被測定部材の解析点全体の内部エネルギー、ｘは平均変位量、ｎは解析点の数である。本実施形態では、「変位量」として、解析点ごとの変位量ではなく、被測定部材における１つの代表値である平均変位量ｘを用いる。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
全荷重Ｆは、（１）式より内部エネルギーＵの変位微分で近似される。（２）式より、Ｕは各解析点におけるＵnをｎについて足し合わせたものである。これは、（３）式より各解析点におけるＵnの変位微分をｎについて足し合わせたものである。即ち、（３）式の各項は所定の解析点における荷重成分（荷重寄与分）を表している。この荷重成分は、各解析点における内部エネルギーの変化量を平均変位量で除算した値（内部エネルギーの変化量／平均変位量）であると近似することができる。各解析点における代表ひずみ量は、ステップＳ２において内部エネルギーの変化量及び平均変位量と共に算出されている。そうすると、評価したいひずみ区間ごとに荷重成分を足し合わせることで、ひずみ区間ごとの荷重への寄与を評価することができる。
【００２１】
続いて、第２算出部３は、各解析点における荷重成分を算出する（ステップＳ４）。各荷重成分は、上記のように、ステップＳ３で算出された内部エネルギーの変化量及び平均変位量を用いて、（内部エネルギーの変化量）／（平均変位量）を計算することで得られる。本実施形態では、所定の時間区間を代表する変位を被測定部材の平均変位量として各解析点における（内部エネルギーの変化量）／（平均変位量）を算出する。被測定部材の変位量として解析点ごとの変位量を用いるときでは、被測定部材が衝突される場合（静止する被測定部材に物体が衝突する場合）には被測定部材の荷重点が動くために荷重成分を算出することはできるが、被測定部材が衝突する場合（静止する物体に被測定部材が衝突する場合）には荷重点が動かないために荷重成分を算出することができない。これに対して本実施形態では、被測定部材の変位量として平均変位量を用いることにより、被測定部材が衝突される場合のみならず、被測定部材が衝突する場合についても荷重成分の算出が可能であり、被測定部材の性能を無理なく評価することができる。
【００２２】
続いて、第２算出部３は、ステップＳ３で算出された各解析点における荷重成分を、ステップＳ３で取得された代表ひずみ量と対応させて、ひずみ区間ごとに足し合わせる（ステップＳ５）。これにより、ひずみ区間ごとの荷重寄与度が算出される。ひずみ区間とは、被測定部材の各解析点に生じるひずみについて、その大きさごとに整理する際のひずみ幅である。
【００２３】
続いて、表示部４は、算出されたひずみ区間ごとの荷重寄与度をディスプレイ等に表示する（ステップＳ６）。各荷重寄与度を表示することにより、例えば低ひずみ域が重要な部材や高ひずみ域が重要な部材等の情報を得ることができ、材料選定に活用することができる。荷重寄与度は、全ての荷重成分の合算値に対するひずみ区間ごと割合（％）で表示しても良い。荷重寄与度を割合表示する例を図５に示す。図５では、ひずみ区間を、代表ひずみ量が１％〜１５％の範囲で１％ごとに区分けし、それぞれのひずみ区間における荷重寄与度を割合表示している。
なお、表示部４は、ステップＳ４で得られた各解析点における荷重成分を表示するようにしても良い。
【００２４】
荷重寄与度は本来、材料によって異なる値を示すものであるが、異なる材料間における荷重寄与度の違いは極めて小さいことが本発明者らにより見出された。この知見によれば、荷重寄与度は、ほぼ材料に依存しない値であると言える。そのため、ある材料を用いた衝突時の荷重に対する荷重寄与度を一度求めれば、他の材料を用いた際の荷重の見積もりを簡便に行うことができる。
【００２５】
続いて、第３算出部５は、被測定部材の材料におけるひずみ量と真応力（変形抵抗）との相関関係を用いて、ひずみ区間ごとの荷重寄与度と、ひずみ区間ごとの被測定部材の真応力とを乗算し、ひずみ区間ごとの乗算値を加算して、被測定部材の評価値を算出する（ステップＳ７）。
【００２６】
ひずみ区間ごとの荷重寄与度とは、荷重のうち何％がどのひずみ区間から発生しているかを評価する値である。通常の金属材料では、変形により硬くなる加工硬化現象により、ひずみによって活性する変形抵抗（応力）が異なる。そのため、材料全体としての性能を評価すべく、全てのひずみ区間について、ひずみ区間ごとの荷重寄与度とひずみ区間ごとの被測定部材の真応力とを乗算し、その総和を計算する。この総和を被測定部材の評価値とすることにより、荷重寄与度が材料に依存しない値であるため、例えば材料を変更した場合でも当該材料の応力−ひずみ関係を把握していれば、当該材料の性能を高精度に評価することができ、材料選定を簡便に行うことができる。
【００２７】
本実施形態では、上述したように、所定の時間区間としてピーク荷重に対応する時間区間を選定した場合を例示したが、任意の荷重に対応する時間区間を選定することが可能である。その場合には、任意の当該時間区間に対応して、各ひずみ区間における荷重寄与度の算出及び被測定部材の評価値の算出が行われる。
【００２８】
ここで、相異なる鋼種Ａ，鋼種Ｂ，鋼種Ｃの被測定部材について、諸比較例との比較に基づいて、本実施形態により評価値を算出した結果について説明する。
鋼種Ａ，鋼種Ｂ，鋼種Ｃのひずみ量と真応力（変形抵抗）との相関関係（応力−ひずみ曲線）を図６に示す。鋼種Ａ，鋼種Ｂ，鋼種Ｃの降伏応力及び強度を図７に示す。
【００２９】
比較例１は、被測定部材の曲げ変形時の耐力を評価する従来手法である（非特許文献１，２を参照）。
自動車等の薄板構造部材の衝突時の曲げ変形は、通常、塑性変形時の座屈によって起こる。そのため、弱部及び強部の定義は曲げ内（圧縮側）となる面に対して、以下の（４）式及び（５）式で求められる各辺の耐力（Ｆ）の合計によって決定される。ここで、Ｃは有効幅、σyは降伏応力、ｔは板厚、Ｅはヤング率、ｗは板幅である。
【００３０】
【数２】
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【００３１】
比較例１の手法では、鋼材の場合、ヤング率は概ね一定であることから、被測定部材の材料特性には降伏応力のみ反映される。また、この手法では、ピーク荷重についてのみ見積もることができる。
【００３２】
比較例２は、被測定部材について数値解析を詳細に行って評価を行う従来手法である。具体的には、図３Ａ及び図３Ｂに示す部材形状の情報及び境界条件を用い、材料の特性を変更した数値解析を複数回実施し、それぞれの結果から荷重変位曲線を算出し、ピーク荷重を得る方法である。
比較例２の手法では、適正な評価を行うことは可能であるが、多大な時間と労力を要する。
【００３３】
鋼種Ａ，鋼種Ｂ，鋼種Ｃの性能評価結果を図８Ａ〜図８Ｃに示す。図８Ａが比較例１による評価結果、図８Ｂが比較例２による評価結果、図８Ｃが本実施形態による評価結果である。
比較例１では、性能評価の判断基準が降伏応力のみであるため、図７に基づいて鋼種Ａ，鋼種Ｂ，鋼種Ｃの順で鋼種Ａが最も性能が優れていると評価された。
比較例２では、鋼種Ｂ，鋼種Ａ，鋼種Ｃの順で鋼種Ｂが最も性能が優れていると評価された。これが適正な評価であると考えられる。
本実施形態では、鋼種Ｂ，鋼種Ａ，鋼種Ｃの順で鋼種Ｂが最も性能が優れていると評価された。この評価は、比較例２と同等であり、比較例１とは異なり、適正な評価であると考えられる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、被測定部材における変形抵抗の元となる各ひずみ区間の変形抵抗と荷重との関係が定量化され、比較的簡素な手法により短時間で容易に被測定部材の性能を適正に評価することが可能となる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図９は、本実施形態による評価装置の概略構成を示すブロック図である。図１０は、本実施形態による評価方法をステップ順に示すフロー図である。図９及び図１０において、第１の実施形態の図１及び図２と同じ構成要素及びステップについては、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３６】
この評価装置は、被測定部材の変形部位に発生する荷重を可視化表示するものであり、衝突解析部１、第１算出部２、第２算出部３、及び表示部２１を備えている。
衝突解析部１は、被測定部材について数値解析により衝突解析を行うものである。第１算出部２は、解析点ごとの内部エネルギーの変化量、ひずみ量、及び平均変位量を算出する。第２算出部３は、解析点ごとの荷重成分を算出する。表示部２１は、例えば所定のディスプレイを備えており、算出された解析点ごとの荷重成分を表示する。
【００３７】
衝突解析を行う際には、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すような衝突試験を行う。図１１Ａが概略側面図、図１１Ｂが概略上面図である。
被測定部材として、角管部材２０を用いる。角管部材２０は、例えば９８０ＭＰａ級の鋼板からなる四角柱形状の中空部材であり、例えば長さが３００ｍｍ、縦幅及び横幅が共に５０ｍｍ、四隅がＲ５ｍｍとされたものである。本実施形態では、角管部材２０の上部に例えば１トンの錘を例えば１２ｋｍ／ｈの速度で衝突させて、衝突試験を行う。
【００３８】
上記の衝突試験の条件を再現した有限要素法（ＦＥＭ）モデルを作成する。第１の実施形態の図２と同様のステップＳ１を行う。即ち、衝突解析部１は、このＦＥＭモデルを用いた数値解析により、被測定部材の衝突解析を実行する。
【００３９】
続いて、第１の実施形態の図２と同様のステップＳ２を行う。即ち、第１算出部２は、衝突解析結果から、被測定部材の全ての解析点（有限要素法の要素）の評価したい所定の時間区間の内部エネルギーの履歴、ひずみ量の履歴、及び変位量の履歴を収集する。
【００４０】
続いて、第１の実施形態の図２と同様のステップＳ３を行う。即ち、第１算出部２は、解析点ごとにおける内部エネルギーの変化量及び代表ひずみ量と、解析点全体の平均変位量とを算出する（ステップＳ３）。
【００４１】
所定の時間区間は、図１２に示すような当該被測定部材の荷重変位曲線に基づいて任意に選定される。選定された荷重に対応する時間区間が選ばれる。荷重変位曲線は、当該被測定部材の材料について既知のものが用いられることもあれば、当該被測定部材に応じて新たに作成される場合もある。この時間区間は、例えば解析時間全体の１０分の１以下が望ましく、本実施形態では、解析時間全体の２５０分の１程度とする。
【００４２】
第１の実施形態と同様に、被測定部材の全荷重Ｆは、式（１）〜式（３）のように表される。本実施形態では、「変位量」として、解析点ごとの変位量ではなく、被測定部材における１つの代表値である平均変位量を用いる。
【００４３】
続いて、第１の実施形態の図２と同様のステップＳ４を行う。即ち、第２算出部３は、各解析点における荷重成分を算出する。各荷重成分は、上記のように、ステップＳ３で算出された内部エネルギーの変化量及び平均変位量を用いて、（内部エネルギーの変化量）／（平均変位量）を計算することで得られる。
【００４４】
続いて、表示部２１は、被測定部材のコンター図において、各解析点における荷重成分を例えばカラーマップとしてディスプレイ等に表示する（ステップＳ１１）。具体的には、図１３に示すように、被測定部材が変形する際に、被測定部材において荷重寄与度が大きいほど例えば色彩を濃くする等により、被測定部材における荷重寄与度が可視化される。図示の例では、被測定部材である角管部材２０の部分２２，２３が最も高濃度で表示されており、荷重成分の最も大きい箇所である。このコンター図を見ることにより、被測定部材について、現在の荷重を決定している場所を簡便且つ明確に特定することができ、必要な荷重特性を得ることで性能を向上させるための対策を適切に行うことができる。
【００４５】
表示部２１は、複数の部品により構成される被測定部材を用いる場合には、例えば部品ごとに荷重成分を平均化してコンター図に表示するようにしても良い。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、被測定部材における変形抵抗の元となる各ひずみ区間の変形抵抗と荷重との関係が定量化され、比較的簡素な手法により短時間で容易に被測定部材の荷重が寄与する部位を把握することが可能となる。
【００４７】
（第３の実施形態）
上述した第１又は第２の実施形態による評価装置の各構成要素（図１及び図９の衝突解析部１、第１算出部２、第２算出部３、及び第３算出部５等）の機能は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、第１又は第２の実施形態による評価方法の各ステップ（図２のステップＳ１〜Ｓ６等、及び図１０のＳ１〜Ｓ４等）は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、第１又は第２の実施形態に含まれる。
【００４８】
具体的に、上記のプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。上記のプログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、上記のプログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、ＬＡＮ、インターネット等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。
【００４９】
また、本実施形態に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより第１又は第２の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して第１又は第２の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて第１又は第２の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。
【００５０】
本実施形態では、ハット型部材等の被測定部材のＦＥＭ衝突解析に基づいて荷重寄与度の算出及び被測定部材の性能評価を行う場合、例えば汎用の衝突解析ソフトであるＬＳ−ＤＹＮＡのサブルーチンプログラムとして、本発明の評価プログラムを連動させることが可能である。即ち、衝突時の被測定部材の数値解析にはＬＳ−ＤＹＮＡを用い、荷重寄与度の算出及び被測定部材の性能評価には本発明の評価プログラムを用いる。
【００５１】
例えば、図１４は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図１４において、１２００はＣＰＵ１２０１を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。ＰＣ１２００は、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このＰＣ１２００は、システムバス１２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。
【００５２】
ＰＣ１２００のＣＰＵ１２０１、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶されたプログラムにより、第１の実施形態の図２におけるステップＳ１〜Ｓ６、第２の実施形態の図１０におけるステップＳ１〜Ｓ４の手順等が実現される。
【００５３】
１２０３はＲＡＭであり、ＣＰＵ１２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。１２０５はキーボードコントローラ（ＫＢＣ）であり、キーボード（ＫＢ）１２０９や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。
【００５４】
１２０６はＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）であり、ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）１２１０の表示を制御する。１２０７はディスクコントローラ（ＤＫＣ）である。ＤＫＣ１２０７は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク（ＨＤ）１２１１、及びフレキシブルディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、パソコンのハードやソフトの実行（動作）を開始する起動プログラムである。
【００５５】
１２０８はネットワーク・インターフェースカード（ＮＩＣ）であり、ＬＡＮ１２２０を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、或いは他のＰＣと双方向のデータのやり取りを行う。
なお、第１又は第２の実施形態による評価装置としては、パーソナルユーザ端末装置を用いる代わりに、当該評価装置として特化された所定の計算機等を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、被測定部材の解析点全体の平均変位量を用いて荷重成分を算出し、この荷重成分を用いることにより、被測定部材の高精度な定量的評価を短時間で簡便に行うことができ、自動車の車体等における衝突による変形を担う骨格部材の適正な評価に適用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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