(57)【要約】【課題】自動車の走行状態を考慮して、車体に追加する最適な追加接合点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、車体骨格モデル３１に追加する追加接合点７５を求めるものであって、車体骨格モデル３１と車台モデル５１とを接続部を介して接続して車両モデルを生成する車両モデル生成ステップＳ３と、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記接続部に生じる荷重を取得する走行解析ステップＳ５と、車体骨格モデル３１に接合候補７３を設定して最適化解析モデル７１を生成する最適化解析モデル生成ステップＳ７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Ｓ９と、最適化解析モデル７１に前記接続部に生じる荷重を与え、前記最適化解析条件を満たす追加接合点７５を接合候補７３の中から選出する最適化解析ステップＳ１１とを備えることを特徴とするものである。【選択図】  図８
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【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を有する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、前記車体骨格モデルと車台モデルとを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成ステップと、
コンピュータが、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を取得する走行解析ステップと、
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前記走行解析ステップで取得した前記接続部に生じる荷重及び／又は変位を与え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】
前記艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルに固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定する質量設定車体骨格モデル生成ステップを備えたものである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】
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を有する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行う車体の接合位置の最適化解析装置であって、
前記車体骨格モデルと車台モデルとを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成部と、
該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を取得する走行解析部と、
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前記走行解析部により取得された前記接続部に生じる荷重及び／又は変位を与え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は、前記接合候補を、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す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４】
前記艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルに固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定する質量設定車体骨格モデル生成部を備えたものであることを特徴とする請求項３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、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、振動解析などが実施され、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技術を用いることにより、車体の軽量化や、剛性や耐衝突性などといった各種特性の向上を達成した車体の設計支援をすることができる。
【０００３】
最適化解析技術を用いた車体の設計支援の例として、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】
【０００４】
【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】
【０００５】
車体のような構造体は、複数の部品を溶接など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など）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。
【０００６】
そこで、車体の剛性を向上させるために部品同士の接合に追加する溶接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。
【０００７】
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しまい（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。
【０００８】
そこで、車体の剛性など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。
【０００９】
また、最適化解析の際に用いる境界条件（荷重条件）によって最適化の結果は大きく異なる。単なる車体ねじりのような単純な車体挙動を対象とした最適化解析では、車体に作用する荷重を想定し設定しても大きな問題にならないが、レーンチェンジなど車両走行時のように複合的な車体挙動を示す場合、車体に作用する荷重を机上計算等で想定し設定することは困難である。
【００１０】
さらに、車両の走行状態においては、車体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とが懸念される。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、車体骨格の性能評価やその性能を向上させるためには、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ていた。
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、シートなどを、蓋物はドア、トランク、フードなどを総称するものである。
【００１１】
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。
【００１２】
そのため、艤装品や蓋物の形状など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又は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など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する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。
【００１３】
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、自動車の走行時に車体に作用する荷重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。また、自動車の艤装品又は蓋物が決定される前であっても、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】
【００１４】
（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を有する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、前記車体骨格モデルと車台モデルとを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成ステップと、コンピュータが、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を取得する走行解析ステップと、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前記走行解析ステップで取得した前記接続部に生じる荷重及び／又は変位を与え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。
【００１５】
（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルに固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定する質量設定車体骨格モデル生成ステップを備えたものであることを特徴とするものである。
【００１６】
（３）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を有する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行うものであって、前記車体骨格モデルと車台モデルとを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成部と、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を取得する走行解析部と、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前記走行解析部により取得された前記接続部に生じる荷重及び／又は変位を与え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は、前記接合候補を、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することを特徴とするものである。
【００１７】
（４）上記（３）に記載のものにおいて、前記艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルに固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定する質量設定車体骨格モデル生成部を備えたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
（１）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を有する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、前記車体骨格モデルと車台モデルとを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成ステップと、コンピュータが、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を取得する走行解析ステップと、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前記走行解析ステップで取得した前記接続部に生じる荷重及び／又は変位を与え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、車両の走行時において前記車体骨格モデルに作用する荷重及び変位を与えて最適化解析を行うことができ、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精度良く求めることができる。
（２）さらに、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前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定する質量設定車体骨格モデル生成ステップを備えたものとすることにより、前記艤装品又は蓋物が決定される前であっても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最適化解析を行うことができ、前記車体骨格モデルに追加する追加接合点又は追加接合部をより精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】本実施の形態で用いる車体骨格モデルにおいて、車台モデルと接続する接続部の位置を説明する図である。
【図５】本実施の形態に係る走行解析に用いる車両モデルの生成について説明する説明図である。（（ａ）：斜視図、（ｂ）：側面図）。
【図６】本実施の形態で用いる車体骨格モデルに質量要素が設定された質量設定車体骨格モデルの一例を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る最適化解析において、質量要素が設定された質量設定車体骨格モデルに接合候補を設定して生成した最適化解析モデルの一例を示す図である。（（ａ）：斜視図、（ｂ）：側面図）。
【図８】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９】本実施の形態に係る質量設定車体骨格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質量設定車体骨格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質量設定車体骨格モデルの他の例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る質量設定車体骨格モデル生成ステップにおける質量の設定方法を説明する説明図である。
【図１２】本実施の形態に係る走行解析において設定される走行条件の一例を説明する図である（（ａ）：操舵角、（ｂ）：走行軌跡）。
【図１３】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１４】実施例において、走行解析における走行条件と、該走行解析により取得した質量設定車体骨格モデルにおけるフロント側の接続部に生じる荷重の結果を示す図である（（ａ）：操舵角、（ｂ）：走行軌跡、（ｃ）：接合部位置、（ｄ）：接合部に生じる荷重の経時変化、（ｅ）：接合部に生じた荷重の大きさ及び方向）。
【図１５】実施例において、走行解析における走行条件と、該走行解析により取得した質量設定車体骨格モデルにおけるリア側の接続部に生じる荷重の結果を示す図である（（ａ）：操舵角、（ｂ）：走行軌跡、（ｃ）：接合部位置、（ｄ）：接合部に生じる荷重の経時変化、（ｅ）：接合部に生じた荷重の大きさ及び方向）。
【図１６】実施例において、解析対象とした車体骨格モデルを示す図である。
【図１７】実施例において、最適化解析モデルに与える荷重条件を説明する図である（フロント側）。
【図１８】実施例において、最適化解析モデルに与える荷重条件を説明する図である（リア側）。
【図１９】実施例において、車体の剛性解析において、走行解析により取得した荷重条件を与えた場合の車体変形の解析結果を示す図である（その１）。
【図２０】実施例において、車体の剛性解析において、走行解析により取得した荷重条件を与えた場合の車体変形の解析結果を示す図である（その２）。
【図２１】実施例において、車体の剛性解析において、仮想的な荷重条件を与えた場合の車体変形の解析結果を示す図である（その１）。
【図２２】実施例において、車体の剛性解析において、仮想的な荷重条件を与えた場合の車体変形の解析結果を示す図である（その２）。
【図２３】実施例において、質量設定車体骨格モデルを用いて生成した最適化解析モデルについて最適化解析を行って選出された追加接合点の解析結果を示す図である。
【図２４】実施例において、質量を設定しない車体骨格モデルを用いて生成した最適化解析モデルについて最適化解析を行って選出された追加接合点の解析結果を示す図である。
【図２５】実施例において、回転ドア構成部品モデルを設定した車体骨格モデルを用いて生成した最適化解析モデルについて最適化解析を行って選出された追加接合点の解析結果を示す図である。
【図２６】実施例において、最適化解析により追加接合点を最適化した車体の剛性向上率の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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１〜１３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。
【００２１】
＜車体骨格モデル＞
本発明で用いる車体骨格モデルは、シャシー部品などといった複数の部品で構成されたものであり、車体骨格モデルの各部品は、平面要素及び／又は立体要素を使ってモデル化されたものであり、各部品を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と、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部と、足回り機構やステアリング機構を備えた車体モデルと接合する接合部を有する。
【００２２】
図２〜４に、車体骨格モデル３１の一例を示す。
車体骨格モデル３１においては、図２に示すように、部品同士がスポット溶接により接合され、部品組み毎に接合される部位に接合点３３が予め設定されている。
【００２３】
また、車体骨格モデル３１においては、図３に示すように、蓋物としての回転ドアを固定又は連結する固定連結部３５であるヒンジ３５ａ、ヒンジ３５ｂ及びストライカー３５ｃが設定されている。
【００２４】
本発明に係る車体骨格モデルの固定連結部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など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などといった蓋物を固定又は連結するものを含む。
【００２５】
さらに、車体骨格モデル３１においては、図４に示すように、タイヤ、サスペンションアーム、サスペンションスプリング、ショックアブソーバーなどを有する足回り機構と、ステアリングハンドルなどを有するステアリング機構を備えた車台モデル５１（図５参照）と接続する接続部（Node１〜１２）が予め設定されている。図４においては、フロント側に６箇所（Node1、2、7、8、9及び10）、リア側に６箇所（Node3、4、5、6、11、12）の接続部が設定されている。
【００２６】
なお、車体骨格モデル３１は、荷重や慣性力が左右したときの変形挙動などを解析するため、弾性体若しくは粘弾性体又は弾塑性体としてモデル化されたものである。
さらに、車体骨格モデル３１と接続される車台モデル５１は、サスペンションアームなどの部品（リンク）を剛体、弾性体又は弾塑性体で、又、タイヤやサスペンションスプリングを弾性体若しくは粘弾性体又は弾塑性体としてモデル化したものである。
【００２７】
車体骨格モデル３１を構成する各部品の要素情報などや、各部品組みにおける接合点３３（図２）、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部３５（図３）、足回り機構と接続する接続部（図４）などに関する情報は、車体骨格モデルファイル３０（図１参照）に格納されている。
【００２８】
＜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。
【００２９】
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３１（図２〜４参照）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）などによって構成され、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１１を有している。
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１１に接続され、演算処理部１１からの指令によってそれぞれの機能が実行される。
【００３０】
≪表示装置≫
表示装置３は、解析結果などの表示に用いられ、液晶モニターなどで構成される。
【００３１】
≪入力装置≫
入力装置５は、車体骨格モデルファイル３０の表示指示や操作者の条件入力などに用いられ、キーボードやマウスなどで構成される。
【００３２】
≪記憶装置≫
記憶装置７は、車体骨格モデルファイル３０などの各種ファイルの記憶などに用いられ、ハードディスクなどで構成される。
【００３３】
≪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１１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）などで構成される。
【００３４】
≪演算処理部≫
演算処理部１１は、図１に示すように、質量設定車体骨格モデル生成部１３と、車両モデル生成部１５と、走行解析部１７と、最適化解析モデル生成部１９と、最適化解析条件設定部２１と、最適化解析部２３とを有し、PCなどの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１１内の各部の機能を説明する。なお、演算処理部１１の各部の機能における具体的な処理内容については、後述する＜接合位置の最適化解析方法＞において説明する。
【００３５】
（質量設定車体骨格モデル生成部）
質量設定車体骨格モデル生成部１３は、図３に例を示す艤装品又は蓋物が車体骨格モデル３１の固定連結部３５に固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定し、図６に例を示す質量設定車体骨格モデル４１を生成するものである。
【００３６】
（車両モデル生成部）
車両モデル生成部１５は、図５に示すように、質量設定車体骨格モデル生成部１３が車体骨格モデル３１に質量を設定した質量設定車体骨格モデル４１と、足回り機構やステアリング機構などを有する車台モデル５１とを、車体骨格モデル３１が有する接続部（図４中のNode１〜１２）を介して接続し、車両モデル６１を生成するものである。
【００３７】
（走行解析部）
走行解析部１７は、車両モデル生成部１５により生成された車両モデル６１を解析対象として走行解析を行い、走行時における車体特性を取得するものである。
【００３８】
車両モデル６１の走行解析においては、車両モデル６１の駆動や操舵などの走行条件を設定する必要があり、設定する走行条件としては、車両モデル６１を駆動するために車両モデル６１に付与する荷重や、車両モデル６１を操舵するために車台モデル５１が備えるステアリングハンドルに設定される操舵角が挙げられる。
【００３９】
そして、設定された走行条件の下で走行している車両モデル６１について、車体骨格モデル３１における車台モデル５１との接続部に生じた荷重や変位などを取得する。
さらに、走行解析部１７は、走行している車両モデル６１の車体特性として、質量設定車体骨格モデル４１における応力や変形を取得することもできる。
【００４０】
なお、本実施の形態に係る走行解析部１７としては、市販されている車両の走行解析ソフトウェアを用いることができ、この場合、車両モデル生成部１５においては、当該走行解析ソフトウェアが有するサスペンションなどのコンポーネントを組み合わせた車台モデルを用いて車両モデルを生成することができる。
【００４１】
（最適化解析モデル生成部）
最適化解析モデル生成部１９は、質量設定車体骨格モデル生成部１３により生成された質量設定車体骨格モデル４１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、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７に、質量設定車体骨格モデル４１に接合候補７３を生成し、最適化解析モデル７１を生成した一例を示す。接合候補７３は、質量設定車体骨格モデル４１の各部品組みにおいて予め設定された接合点３３（図２）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７において、質量設定車体骨格モデル４１に予め設定された接合点３３（図２参照）は表示されていない。
【００４３】
（最適化解析条件設定部）
最適化解析条件設定部２１は、接合候補７３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。
【００４４】
目的条件は、最適化解析モデル７１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などがある。
【００４５】
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、質量設定車体骨格モデル４１から生成した最適化解析モデル７１が所定の剛性を有するようにする、などがある。制約条件は複数設定可能である。
【００４６】
（最適化解析部）
最適化解析部２３は、走行解析部１７により取得した質量設定車体骨格モデル４１の接続部（図４におけるNode１〜１２）に生じる荷重を荷重拘束条件として最適化解析モデル７１に与えて接合候補７３を対象に最適化解析を行い、最適化解析条件設定部２１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７３を選出するものである。
そして、本実施の形態に係る最適化解析部２３は、自動車の走行時において質量要素４３に作用する慣性力を慣性リリーフ法により考慮して最適化解析を行なうとよい。
【００４７】
最適化解析部２３による最適化解析には、例えば、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。
【００４８】
K(ρ)＝ρpK
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
【００４９】
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。
【００５０】
なお、最適化解析部２３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２３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。
【００５１】
＜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。
【００５２】
本実施の形態に係る最適化方法は、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３３と艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部３５とを有する自動車の車体骨格モデル３１（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８に示すように、質量設定車体骨格モデル生成ステップＳ１と、車両モデル生成ステップＳ３と、走行解析ステップＳ５と、最適化解析モデル生成ステップＳ７と、最適化解析条件設定ステップＳ９と、最適化解析ステップＳ１１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。
【００５３】
≪質量設定車体骨格モデル生成ステップ≫
質量設定車体骨格モデル生成ステップＳ１は、図６に示すように、艤装品又は蓋物が車体骨格モデル３１の固定連結部３５に固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定して質量設定車体骨格モデル４１を生成するステップであり、最適化解析装置１においては質量設定車体骨格モデル生成部１３が行うものである。
【００５４】
質量要素４３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３５のうち一組（ヒンジ３５ａとストライカー３５ｃ、ヒンジ３５ｂとストライカー３５ｃ、ヒンジ３５ａとヒンジ３５ｂ）を結ぶ直線Ｌ上（図９（ａ））、若しくは、蓋物などが装着された車体の形状に沿って固定連結部３５を結ぶ曲線上とする。
図６に示す質量設定車体骨格モデル４１においては、ヒンジ３５ａとストライカー３５ｃとを結ぶ直線Ｌの中点に質量要素４３が設定されている。
【００５５】
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の場合、図３において、前記回転ドアのヒンジ１３ａと１３ｂ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３１に固定又は連結される領域の境界とほぼ同位置にある。
【００５６】
これに対し、前記回転ドアのヒンジ３５ａとストライカー３５ｃを結ぶ直線、及び、ヒンジ３５ｂとストライカー３５ｃを結ぶ直線は、前記回転ドアが車体骨格モデル３１に固定又は連結される領域の内部に位置する。
【００５７】
前記艤装品又は蓋物に相当する質量を車体骨格モデル３１に設定するにあたっては、車体骨格モデル３１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、後述する走行解析ステップＳ５において前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮する上で好ましい。
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、複数の固定連結部３５を結ぶ直線Ｌ上又は前記曲線上のうち、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上を除いた位置に設定することが望ましい。
【００５８】
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、前記曲線で囲まれた曲面上としても良い。
【００５９】
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又は前記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。
【００６０】
また、艤装品が４点の固定連結部３５で固定又は連結される場合は、２本の直線が互いに交差するように固定連結部３５を直線で結び、該直線上に質量要素４３を設定することが好ましい。この場合においても、固定連結部３５は、車体のもつ曲率に併せて曲線で接続し、該曲線上又は該曲線で囲まれた曲面上に質量要素４３を設定しても良い。
【００６１】
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）、（２）及び（３）がある。
【００６２】
（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４３を設定し、質量要素４３と固定連結部３５とを剛体要素４５を用いて接続する（図７参照）。
図６は、固定連結部３５を結ぶ直線Ｌの中心上に一個の質量要素４３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個の質量要素４３を設定しても良い。複数の質量要素４３を設定する場合、各質量要素４３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４３の質量を決定すれば良い。
【００６３】
（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４３を設定し、質量要素４３と固定連結部３５とをはり要素４７を用いて接続する（図１１（ａ）参照）。質量要素４３とはり要素４７それぞれの有する質量の和は、固定連結部３５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。
【００６４】
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。
【００６５】
さらに、後述する走行解析ステップＳ５において、質量要素４３及びはり要素４７に作用する慣性力による荷重が質量設定車体骨格モデル４１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。
【００６６】
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。
【００６７】
（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。
【００６８】
≪車両モデル生成ステップ≫
車両モデル生成ステップＳ３は、図５に示すように、質量設定車体骨格モデル生成ステップＳ１で生成された質量設定車体骨格モデル４１と、足回り機構やステアリング機構などを有する車台モデル５１とを接続して、車両モデル６１を生成するステップである。
【００６９】
質量設定車体骨格モデル４１における車台モデル５１の接続位置は、サスペンションやサブフレームが取り付けられる部位（接続部）である。質量設定車体骨格モデル４１における接続部としては、車体骨格モデル３１に予め設定された接続部（図４中のNode１〜１２）を用いることができる。
【００７０】
≪走行解析ステップ≫
走行解析ステップＳ５は、車両モデル生成ステップＳ３で生成された車両モデル６１を用い、任意に設定された走行条件の下で車両モデル６１の走行解析を行い、走行時における車体特性を取得するステップである。
【００７１】
走行解析ステップＳ５において設定される走行条件としては、例えば、車両モデル６１の駆動と操舵などがある。
車両モデル６１は、例えば車両モデル６１に荷重を付与することにより駆動され、車両モデル６１を加速走行や定速走行させることができる。
また、車両モデル６１の操舵は、例えば、車台モデル５１が備えるステアリングハンドルの操舵角を制御し、ステアリング機構を介して行うことができる。
【００７２】
図１２に、走行解析における走行条件の一例として、走行中に車線移行を２回連続して行うダブルレーンチェンジにおけるステアリングハンドルの操舵角（図１２（ａ））と、該操舵角を与えたときの車両モデル６１の走行軌跡（図１２（ｂ））を示す。
【００７３】
そして、走行解析ステップＳ５においては、設定された走行条件の下で走行状態にある車両モデル６１における車体特性をとして、質量設定車体骨格モデル４１における車台モデル５１との接続部に生じる荷重及び／又は変位を取得する。
さらに、走行解析ステップＳ５においては、走行している車両モデル６１の車体特性として、質量設定車体骨格モデル４１における応力や変形も取得することもできる。
【００７４】
なお、走行している車両モデル６１においては、質量設定車体骨格モデル４１の接続部に生じる荷重は車両の挙動とともに変化するが、走行解析ステップＳ５においては、走行解析における車両の挙動と各接続部に生じる荷重の結果に基づいて、質量設定車体骨格モデル４１における接続部に生じた荷重を適宜取得することができる。
前述のとおり、本実施の形態に係る走行解析ステップＳ５においては、艤装品又は蓋物に相当する質量が設定された質量設定車体骨格モデル４１と車台モデル５１とを接続した車両モデル６１を用いて車両の走行解析を行うため、走行時において艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して前記車体特性を取得することができる。
【００７５】
ただし、本発明に係る走行解析ステップは、艤装品又は蓋物に相当する質量が設定された質量設定車体骨格モデル４１と車台モデル５１とを接続した車両モデル６１を用いて走行解析を行うものに限らず、質量を設定しない車体骨格モデル３１や、艤装品又は蓋物の部品モデルを設定した車体骨格モデルを車台モデルと接続した車両モデルを用いて走行解析を行い、車台モデルとの接続部における荷重や変位を取得するものであっても良い。
【００７６】
≪最適化解析モデル生成ステップ≫
最適化解析モデル生成ステップＳ７は、質量設定車体骨格モデル４１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７３（図７参照）を生成するものであり、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１９が行う。
【００７７】
最適化解析モデル生成ステップＳ７における接合候補７３の生成は、以下の手順で行うことができる。
質量設定車体骨格モデル４１においては、図１３（ａ）に示すように、車体骨格モデル３１を構成する部品３７を部品組みとして接合する部位に接合点３３が所定の間隔Dで予め設定されているものとする。
【００７８】
この場合、最適化解析モデル生成ステップＳ７においては、図１３（ｂ）に示すように、接合点３３同士の間に所定の間隔d（＜D）で接合候補７３を密に設定する。
【００７９】
≪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Ｓ９は、接合候補７３に対して最適化解析を行うための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２１が行う。
最適化解析条件設定ステップＳ９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。
【００８０】
≪最適化解析ステップ≫
最適化解析ステップＳ１１は、最適化解析モデル生成ステップＳ７において生成された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、最適化解析条件設定ステップＳ９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７３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２３が行う。
【００８１】
例えば図１３に示す部品３７において、最適化解析ステップＳ１１では、部品３７に設定された接合候補７３に対して最適化解析を行い、図１３（ｃ）に示すように、最適化解析条件を満たす接合候補７３は追加接合点７５として選出され、選出されなかった接合候補７３は消去接合点７７として消去される。
【００８２】
本実施の形態に係る最適化解析ステップＳ１１は、車体骨格モデル３１に予め設定された接合点３３同士の間に生成した接合候補７３を最適化解析の対象とすることにより、最適化解析の過程において接合点３３が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、最適化解析ステップＳ１１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。
【００８４】
そして、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とよい。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。
【００８５】
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を有する自動車の車体骨格モデルと車台モデルとを接続した車両モデルにより走行解析を行い、該走行解析により走行時において車体骨格モデルにおける車台モデルとの接続部に生じる荷重を取得し、さらに、前記車体骨格モデルの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を設定し、前記走行解析により取得した前記接合部に生じる荷重を与えて該接合候補の中から追加接合点を選出する最適化解析を行うことにより、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精度良く求めることができる。
【００８６】
さらに、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部を有する車体骨格モデルに前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定した質量設定車体骨格モデルを用いることにより、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より精度良く求めることができる。
【００８７】
なお、上記の説明は、質量が設定された質量設定車体骨格モデル４１を用いて走行解析と最適化解析を行なうものであったが、本発明に係る最適化解析方法及び装置は、質量を設定しない車体骨格モデル（図２乃至４参照）や、蓋物や艤装品を設定したものを用いて走行解析と最適化解析を行なうものであっても良い。
【００８８】
さらに、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点接合に限るものではなく、レーザー溶接やアーク溶接など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】
【００８９】
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。
実験では、まず、図２に示す車体骨格モデル３１を対象とし、図１０に示すように、車体骨格モデル３１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質量設定車体骨格モデル４２を生成した。
【００９０】
本実施例で解析対象とした車体骨格モデル３１は、各部品を部品組みとして接合する部位に設けられた接合点３３（図２参照）と、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部３５（図３参照）と、足回り機構などを有する車台モデル５１（図５参照）と接続する接続部（図４中のNode１〜１２）を有するものであり、車体骨格モデル３１の質量は約300kgであるのに対し、前記回転ドア構成部品の質量は4枚で約79kgであった。
【００９１】
そこで、図１０に示すように、上側のヒンジ３５ａとストライカー３５ｃとを結ぶ直線上に１０個の質量要素４３を均等に配置し、質量要素４３同士、質量要素４３とヒンジ３５ａ及び質量要素４３とストライカー３５ｃを剛体要素４５で接続することにより、質量設定車体骨格モデル４２を生成した。ここで、各質量要素４３の質量は、その総和が回転ドア構成部品の質量と等しくなるように設定した。
【００９２】
次に、図５に示すように、質量設定車体骨格モデル４２と車台モデル５１とを接続することにより車両モデル６１を生成し、車両モデル６１を用いて走行解析を行った。
【００９３】
車両モデル６１の生成にあたり、質量設定車体骨格モデル４２と車台モデル５１は、車体骨格モデル３１に予め設定されていた接合部（図４、Node１〜１２）を介して接続した。
【００９４】
走行解析における車両モデル６１の走行条件は、図１２に示すダブルレーンチェンジとした。すなわち、走行開始から1.0sまで、車両モデル６１に荷重を与えて50km/hまで加速し、その後は加速無しで定速走行させてレーンチェンジとなる操舵角を図１２（ａ）に示すように与え、1.0sの時点でハンドルを切り始めて車線を変更し、5.0sの時点で元の車線に戻るまでをシミュレートした。
【００９５】
そして、上記の走行条件下での走行解析により、車両モデル６１の走行時において質量設定車体骨格モデル４２と車台モデル５１との接続部（Node１〜１２）に生じる荷重を取得した。
【００９６】
図１４に、走行解析により取得した車両フロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）に生じた荷重の結果を示す。
図１４において、（ａ）は走行解析におけるステアリングの操舵角、（ｂ）は車両モデル６１の走行軌跡、（ｃ）は荷重を取得するフロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）の位置、（ｄ）は接続部のうちNode７及び８に生じたY方向（車幅方向）の荷重の経時変化、（ｅ）は走行開始からt＝1.14sec経過時に各接続部で生じた荷重の向きと大きさを表したものである。
【００９７】
図１５に、走行解析により取得した車両リア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）における荷重を示す。
図１５において、（ａ）は走行解析におけるステアリングの操舵角、（ｂ）は車両モデル６１の走行軌跡、（ｃ）は荷重を取得するリア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）の位置、（ｄ）は接続部のうちNode１１及び１２に生じたY方向（車幅方向）の荷重の経時変化、（ｅ）は走行開始からt＝1.37sec経過時に各接続部で生じた荷重の向きと大きさを表したものである。
【００９８】
図１４及び図１５から、各接続部に発生する荷重に差が見られ（図１４（ｄ）及び図１５（ｄ））、また、荷重の大きさと向きは接続部の位置毎に異なっている（図１４（ｅ）及び図１５（ｅ））。
【００９９】
なお、本実施例では、フロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）については、走行開始からt＝1.14sec経過時における荷重（図１４）、リア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）については、走行開始からt＝1.37sec経過時における荷重（図１５）それぞれを、走行時において接続部に生じた荷重として特定した。
【０１００】
なお、上記の荷重を特定する経過時間は、走行解析においてハンドルを切り始めた直後とし、また、リア側についてはフロント側に比べて若干遅れた時間としたが、荷重を特定する時間については、走行解析における車両の挙動と各接続部に生じる荷重の結果に基づいて、適宜選択することができる。
【０１０１】
本実施例では、回転ドア構成部品の質量を設定しない車体骨格モデル３１（図１６（ａ））、及び、車体骨格モデル３１に回転ドア構成部品モデル８３を設定した車体骨格モデル８１（図１６（ｂ））についても、質量設定車体骨格モデル４２と同様に車台モデルと接続して車両モデルをそれぞれ生成して走行解析を行い、車台モデルとの接続部に生じる荷重を取得した。
【０１０２】
図１７（ａ）及び（ｂ）は、走行解析により取得した質量設定車体骨格モデル４２におけるフロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）に生じた荷重の大きさと向き（図１４（ｅ））を表示したものであり、各接続部における荷重の値は図１７（ｂ）に示すとおりである。
【０１０３】
図１８（ａ）及び（ｂ）は、走行解析により取得した質量設定車体骨格モデル４２のリア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）に生じた荷重の大きさと向き（図１５（ｅ））を表示したものであり、各接続部における荷重の大きさは図１８（ｂ）に示すとおりである。
【０１０４】
本実施例では、走行解析を行わず、レーンチェンジを想定した仮想的な荷重を質量設定車体骨格モデル４２における接続部に与えて接合位置の最適化解析を行い、最適化解析における荷重条件の違いについて検討した。
図１７（ｃ）及び（ｄ）は、質量設定車体骨格モデル４２のフロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）に与える仮想的荷重の大きさと向きを示したものであり、各接続部に一様の荷重（＝1000N）を同一方向（Y方向）に与えた。
図１８（ｃ）及び（ｄ）は、質量設定車体骨格モデル４２のリア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）に与える仮想的荷重の大きさと向きを示したものであり、各接続部に一様の荷重（＝1000N）を同一方向（Y方向）に与えた。
【０１０５】
走行解析の場合と同様に、回転ドア構成部品に相当する質量を設定しないままの車体骨格モデル３１（図１６（ａ））に接合候補を設定した最適化解析モデル及び、回転ドア構成部品モデル８３設定した車体骨格モデル８１（図１６（ｂ））に接合候補を設定した最適化解析モデルそれぞれについても接合位置の最適化解析を行った。
【０１０６】
最適化解析において追加接合点の最適化を行なうに際し、目的条件として剛性最大化を設定した場合、最適化解析モデルにおける接続部に荷重拘束条件を与えて車体骨格モデルの剛性を評価することになる。ここで、前述の走行解析において、車両の走行時に発生する荷重の大きさと向きは接合部毎に異なることが明らかになったため、車体骨格モデルを解析対象として該車体骨格モデルの接続部に荷重条件を与えた場合の剛性解析を行い、該車体骨格モデルの接続部に与える荷重条件の違いによる車の変形について検討した。
【０１０７】
図１９及び２０に、走行解析により取得した荷重をフロント側の接続部に荷重条件として与えて剛性解析を行ったときの車体変形の解析結果を示す。
【０１０８】
図１９及び２０において、（ａ）〜（ｃ）は車体変位量の解析結果であり、（ａ）は回転ドア構成部品の質量を設定した質量設定車体骨格モデル４２（質量設定あり）、（ｂ）は回転ドア構成部品の質量を設定していない車体骨格モデル３１（質量設定なし）、（ｃ）は回転ドア構成部品モデル８３を設定した車体骨格モデル８１（ドア設定あり）であり、（ｄ）は走行解析により取得したリア側の接続部における荷重の大きさと向きを表示したものである。また、図１９は、フロント左側から車体を表示したもの、図２０は、リア左側から車体を表示したものであり、図１９及び２０ともに、車体の変位量を1000倍にして表示している。
【０１０９】
質量を設定しない車体骨格モデル３１における車体変位は、質量設定車体骨格モデル４２及び回転ドア構成部品モデル８３を設定した車体骨格モデル８１の場合に比べて車体変位が大きい部位（ルーフ部など）にいくらか差異が見られたものの、車体全体における変位は同様の傾向を示している。
【０１１０】
図２１及び２２に、レーンチェンジを想定した仮想的な荷重条件をリア側の接続部に与えて剛性解析を行ったときの車体変形の解析結果を示す。
【０１１１】
図１９及び２０と同様、図２１及び２２において、（ａ）〜（ｃ）は車体変位量の解析結果であって、それぞれ（ａ）は回転ドア構成部品の質量を設定した質量設定車体骨格モデル４２（質量設定あり）、（ｂ）回転ドア構成部品の質量を設定していない車体骨格モデル３１（質量設定なし）、（ｃ）は回転ドア構成部品モデル８３を設定した車体骨格モデル８１（ドア設定あり）についての結果であり、（ｄ）はリア側の接続部に与えた仮想的な荷重の大きさと向きを表示したものである。また、図２１は、フロント左側から車体を表示したもの、図２２は、リア左側から車体を表示したものであり、図２１及び２２ともに、車体の変位量を1000倍にして表示している。
【０１１２】
仮想的な荷重を入力した場合においても、質量を設定しない車体骨格モデル３１における車体変位は、質量設定車体骨格モデル４２及び回転ドア構成部品モデル８３を設定した車体骨格モデル８１の場合に比べて車体変位が大きい部位（ルーフ部など）にいくらか差異が見られたものの、車体全体における変位は同様の傾向を示している。
【０１１３】
しかしながら、仮想的な荷重を用いた場合における車体の変位（図２１及び図２２）は、走行解析により取得した荷重を用いた場合（図１９及び２０）に比べて全体的に大きい値であり（図中の「変位の総和」参照）、荷重条件の違いが車体変位に大きく影響することがわかった。
【０１１４】
このように、走行解析により取得した荷重を与えた場合と、仮想的な荷重を入力した場合とを比較すると、いずれの車体骨格モデルにおいても変形挙動に大きな違いが見られたため、車体に追加する追加接合点の最適化解析においては、走行解析により取得した荷重を与えることが望ましいと考えられる。
【０１１５】
次に、接合候補を対象として追加接合点の最適化解析を行った結果（図２３〜２６）を示す。
【０１１６】
最適化解析を行なうにあたり、まず、走行解析で用いた質量設定車体骨格モデル４２について、予め設定された接合点３３同士の間に、接合候補７３を密に設定し（図１３参照）、最適化解析モデル７１（図７）を生成した。
【０１１７】
ここで、接合候補７３同士の間隔はd＝10mmとし、質量設定車体骨格モデル４２において接合点３３は3906点であり、最適化解析の対象となる接合候補７３として10932点を設定した。
【０１１８】
次に、最適化解析モデル７１について最適化解析条件を設定した。
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７５（図１３）を600点選出するように体積率を設定した。
【０１１９】
そして、走行解析により取得した質量設定車体骨格モデル４２の接続部（図４におけるNode１〜１２）に生じた荷重を荷重拘束条件として与え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７５を選出した。
【０１２０】
図２３に、車体骨格モデル３１に接合候補７３を設定した最適化解析モデル９１について最適化解析を行って最適化された追加接合点９５の結果を示す。
【０１２１】
図２３（ａ）及び（ｂ）は、質量を設定していない車体骨格モデル３１を用いて行った走行解析により取得した荷重（図２３（ｃ））を最適化解析モデル９１に与えて最適化解析を行って最適化された追加接合点９５であり、本発明の範囲内である（発明例１）。
図２３（ｄ）及び（ｅ）は、走行解析をせずに仮想的な荷重（図２３（ｆ））を最適化解析モデル９１に与えて最適化解析を行って最適化された追加接合点９５であり、本発明の範囲外である（比較例１）。
【０１２２】
図２４に、質量設定車体骨格モデル４２に接合候補７３を設定した最適化解析モデル７１について最適化解析を行って最適化された追加接合点７５の結果を示す。
【０１２３】
図２４（ａ）及び（ｂ）は、質量設定車体骨格モデル４２を用いて行なった走行解析により取得した荷重（図２４（ｃ））を最適化解析モデル７１に与えて最適化解析を行って最適化された追加接合点７５であり、本発明の範囲内である（発明例２）。
図２４（ｄ）及び（ｅ）は、走行解析をせずに仮想的な荷重（図２４（ｆ））を最適化解析モデル１０１に与えて最適化解析を行って最適化された追加接合点７５であり、本発明の範囲外である（比較例２）。
【０１２４】
図２５に、車体骨格モデル３１に回転ドア構成部品モデル８３と接合候補７３を設定した最適化解析モデル１０１について最適化解析を行って最適化された追加接合点１０５の結果を示す。
【０１２５】
図２５（ａ）及び（ｂ）は、車体骨格モデル８１を用いて行なった走行解析により取得した荷重（図２５（ｃ））を最適化解析モデル１０１に与えて最適化解析を行って最適化された追加接合点１０５であり、本発明の範囲内である（発明例３）。
図２５（ｄ）及び（ｅ）は、走行解析をせずに仮想的な荷重（図２３（ｆ））を最適化解析モデル１０１に与えて最適化解析を行って最適化された追加接合点１０５であり、本発明の範囲外である（比較例３）。
【０１２６】
走行解析を行って取得した荷重を与えて最適化解析を行った発明例（発明例１〜３）同士を比較すると、追加接合点７５、９５及び１０５の位置に大きな違いは見られなかった。
さらに、仮想的な荷重を与えて最適化解析を行った比較例（比較例１〜３）と発明例（発明例１〜３）を比較すると、ドアオープニング部位や車体前方部において追加接合点７５、９５、１０５の位置に差異が見られた。
【０１２７】
図２６に、上記の発明例１〜３及び比較例１〜３について、最適化解析により追加接合点が追加された車体の剛性向上率の結果を示す。
ここで、車体の剛性は、荷重を与える接続部における変位で荷重を割った値の平均値とし、剛性向上率は、最適化解析を行う前の車体骨格モデル３１を基準として求めた平均剛性の相対変化である。
【０１２８】
発明例及び比較例ともに、最適化解析により最適化された追加接合点を設定したことにより、いずれも剛性向上率が＋（プラス）の値であり、車体の剛性が向上する結果となった。
またに、仮想的な荷重を与えて最適化解析を行った比較例１〜３に比べ、走行解析により取得した荷重を与えて最適化解析を行った発明例１〜３の方が、剛性向上率は高い結果であった。
【０１２９】
さらに、発明例１〜３同士を比較すると、回転ドア構成部品に相当する質量を設定した発明例２と、回転ドア構成部品をそのまま設定した発明例３とがほぼ同じ剛性向上率であり、回転ドア構成部品に相当する質量を設定していない発明例１の剛性向上率が発明例２及び３に比べて若干小さい値であることから、回転ドア構成部品に相当する質量を車体骨格モデルに設定することで、走行時に蓋物に作用する慣性力を考慮することができ、追加接合点をより精度良く最適化できることが示された。
【０１３０】
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を有する自動車の車体骨格モデルを用い、該車体骨格モデルと車台モデルとを接続した車両モデルにより走行解析を行い、該走行解析により走行時において車体骨格モデルにおける車台モデルとの接続部に生じる荷重を取得し、さらに、前記車体骨格モデルの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を設定し、前記走行解析により取得した前記接合部に生じる荷重を与えて該接合候補の中から追加接合点を選出する最適化解析を行うことにより、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の最適な位置を精度良く求めることができることが実証された。
【０１３１】
さらに、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部を有する車体骨格モデルに前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定した質量設定車体骨格モデルを用いることにより、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の最適な位置をより精度良く求めることができることが示された。
【符号の説明】
【０１３２】
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
１１  演算処理部
１３  質量設定車体骨格モデル生成部
１５  車両モデル生成部
１７  走行解析部
１９  最適化解析モデル生成部
２１  最適化解析条件設定部
２３  最適化解析部
３０  車体骨格モデルファイル
３１  車体骨格モデル
３３  接合点
３５  固定連結部
３５ａ  ヒンジ（上側）
３５ｂ  ヒンジ（下側）
３５ｃ  ストライカー
３７  部品
４１  質量設定車体骨格モデル
４３  質量要素
４５  剛体要素
４７  はり要素
５１  車台モデル
６１  車両モデル
７１  最適化解析モデル
７３  接合候補
７５  追加接合点（最適化解析後）
７７  消去接合点（最適化解析後）
８１  車体骨格モデル（回転ドア構成部品モデル設定）
８３  回転ドア構成部品モデル
９１  最適化解析モデル（質量設定なし）
９５  追加接合点（質量設定なし）
１０１  最適化解析モデル（ドア設定あり）
１０５  追加接合点（ドア設定あり）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月27日(2017.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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を有する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、前記車体骨格モデルと車台モデルとを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成ステップと、
コンピュータが、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を取得する走行解析ステップと、
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前記走行解析ステップで取得した前記接続部に生じる荷重及び／又は変位を与え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】
艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルに固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定する質量設定車体骨格モデル生成ステップを備えたものである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】
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を有する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行う車体の接合位置の最適化解析装置であって、
前記車体骨格モデルと車台モデルとを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成部と、
該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を取得する走行解析部と、
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前記走行解析部により取得された前記接続部に生じる荷重及び／又は変位を与え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は、前記接合候補を、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す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４】
艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルに固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定する質量設定車体骨格モデル生成部を備えたものであることを特徴とする請求項３記載の車体の接合位置の最適化解析装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（２）上記（１）に記載のものにおいて、艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルに固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定する質量設定車体骨格モデル生成ステップを備えたものであることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
（４）上記（３）に記載のものにおいて、艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルに固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定する質量設定車体骨格モデル生成部を備えたものであることを特徴とする。