(57)【要約】【課題】トポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合の算出工数を低減し、当該強度割合の算出時間を短縮させる設計支援装置を提供する。【解決手段】設計支援装置Ｗを構成する情報処理装置１に、構造物の設計情報、物性値情報、拘束条件、リブの成形条件の入力を受け付けるデータ取得部２０と、設計情報および解析条件を用いて構造物のトポロジー最適化処理の入力値として用いる、剛性及び耐熱性の強度割合を算出する構造解析部３０とを設ける。【選択図】図１
2011221903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物のトポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合を算出する設計支援装置であって、
前記構造物の設計情報及び解析条件を用いて、剛性割合を優位にした強度割合で前記構造物の第１トポロジー最適化処理を行うと共に耐熱性割合を優位にした強度割合で前記構造物の第２トポロジー最適化処理を行う構造解析部を備え、
前記構造解析部は、
前記第１トポロジー最適化処理で抽出された前記構造物の強度必要部位の板厚を変更した上で剛性解析および耐熱性解析を実施して該強度必要部位の第１たわみ量及び第１熱変形量を算出すると共に、前記第２トポロジー最適化処理で抽出された前記構造物の強度必要部位の板厚を変更した上で剛性解析および耐熱性解析を実施して該強度必要部位の第２たわみ量及び第２熱変形量を算出する解析処理と、
前記第１たわみ量及び前記第２たわみ量を用いて剛性関数を算出し、該剛性関数及び所定剛性目標値を用いて、該剛性目標を満たし且つ剛性割合が最小となる第１強度割合を算出すると共に、前記第１熱変形量及び第２熱変形量を用いて耐熱性関数を算出し、該耐熱性関数及び所定耐熱性目標値を用いて、耐熱性目標を満たし且つ耐熱性割合が最小となる第２強度割合を算出する強度割合算出処理とを実行し、
さらに、前記第１強度割合と前記第２強度割合との差分を算出し且つその差分が所定値以下になるまで前記解析処理及び前記強度割合算出処理を繰り返し実行し、該差分が所定値以下になると、該第１強度割合及び該第２強度割合を出力することを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】
前記構造解析部は、前記差分の算出の前に、前記第１強度割合の剛性割合と前記第２強度割合の剛性割合とを比較し、該第２強度割合の剛性割合の方が大きい値の場合に該差分を算出し、該２強度割合の剛性割合の方が小さい値の場合に前記解析処理及び前記強度割合算出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項３】
コンピュータに、構造物のトポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合を算出する処理を実行させるプログラムであって、
前記構造物の設計情報及び解析条件を用いて、剛性割合を優位にした強度割合で前記構造物の第１トポロジー最適化処理を行うと共に耐熱性割合を優位にした強度割合で前記構造物の第２トポロジー最適化処理を行うステップと、
前記第１トポロジー最適化処理で抽出された前記構造物の強度必要部位の板厚を変更した上で剛性解析および耐熱性解析を実施して該強度必要部位の第１たわみ量及び第１熱変形量を算出すると共に、前記第２トポロジー最適化処理で抽出された前記構造物の強度必要部位の板厚を変更した上で剛性解析および耐熱性解析を実施して該強度必要部位の第２たわみ量及び第２熱変形量を算出する解析処理を行うステップと、
前記第１たわみ量及び前記第２たわみ量を用いて剛性関数を算出し、該剛性関数及び所定剛性目標値を用いて、該剛性目標を満たし且つ剛性割合が最小となる第１強度割合を算出すると共に、前記第１熱変形量及び第２熱変形量を用いて耐熱性関数を算出し、該耐熱性関数及び所定耐熱性目標値を用いて、耐熱性目標を満たし且つ耐熱性割合が最小となる第２強度割合を算出する強度割合算出処理を行うステップと、
前記第１強度割合と前記第２強度割合との差分を算出し且つその差分が所定値以下になるまで前記解析処理及び前記強度割合算出処理を繰り返し実行し、該差分が所定値以下になると、該第１強度割合及び該第２強度割合を出力するステップとを有することをと特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品や部品等の構造物の構造設計を支援する設計支援装置及びプログラムに関し、例えば、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるために強化が必要な部位を求めるためのトポロジー最適化処理の入力値として用いる、剛性及び耐熱性の強度割合を算出する設計支援装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンピュータに有限要素法による構造解析を実行させるプログラムや、当該プログラムを実装した設計支援装置（コンピュータ）が提案されており、構造物の設計において、前記プログラムや前記設計支援装置が広く利用されるようになっている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、インストルメントパネル（以下、「インパネ」という）等の構造物に対する構造解析を行い、構造物の弱体部位を抽出したり、構造物における剛性強化が必要な部位を抽出して表示したりする設計支援装置（コンピュータ）が開示されている。
また、例えば、特許文献２には、均質化法によるトポロジー最適化手法により構造物の剛性を最大にする構造物形状を検出する形状解析処理を行う設計支援装置が開示されている。
【０００４】
そして、上記のような構造解析を実行する機能を備えた設計支援装置（コンピュータ）を利用して、「構造物の剛性及び耐熱性を向上させるために強化が必要な部位（以下、単に「強度必要部位」という）」を求めるトポロジー最適化処理が行われ、トポロジー最適化処理により求めた強度必要部位に板厚を追加したり、リブを配置したりすることが行われている。
また、前記強度必要部位を求めるトポロジー最適化処理では、入力値として「剛性及び耐熱性の強度割合」を与える必要があるため、設計者は、当該トポロジー最適化処理に先だって、「剛性及び耐熱性の強度割合」を求める作業（処理）を行っていた。
ここで、従来技術による「剛性及び耐熱性の強度割合（単に「強度割合」ということもある）」の算出処理の手順について説明する。なお、以下では、構造物がインパネである場合を例にする。
【０００５】
先ず、設計者は、前記設計支援装置に、インパネ（構造物）の「設計情報」及び「物性値情報、拘束条件、荷重条件、体積密度等の解析条件」を入力する。
【０００６】
次に、前記設計支援装置に、「設計情報」及び「解析条件」を用いて、剛性割合を優位にした強度割合（例えば、剛性を１００％、耐熱性を０％とした強度割合）」で有限要素法によるトポロジー最適化処理を実行させ、インパネの剛性・耐熱性の強度必要部位を算出し、ディスプレイ等の表示手段に、図５（ａ）に示すような、インパネ２００の強度必要部位を示した解析結果２１０を表示させる。
なお、図中では、インパネ２００の各領域が、算出された密度の値毎に色分けされ示されており、所定以上の密度の領域が強度部位２０１であることを表している。
【０００７】
次に、設計者は、上記の「剛性を優位にした強度割合」を用いたトポロジー最適化処理により求めた強度必要部位に追加する板厚を選定し（経験則などから選定し）、前記入力された設計情報に、前記選定した板厚のデータを入力する（強度必要部位の板厚を選定したものに変更する）。
また、上記板厚データの入力を終えると、前記設計支援装置に、有限要素法による剛性ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）を実行させ、前記強度必要部位の「たわみ量」を求める。また、前記設計支援装置に、有限要素法による耐熱性ＣＡＥを実行させ、前記強度必要部位の「熱変形量」を求める。
【０００８】
次に、設計者は、図６に示すような「剛性及び耐熱性の強度割合」を横軸（ｘ軸）にとり、「たわみ量」及び「熱変形量」を縦軸（ｙ軸）にとった座標面Ｇを作成する。
また、設計者は、前記座標面Ｇに、「剛性目標の範囲（「たわみ量」がｅ以下）を示す剛性目標線（ｙ＝ｅ）」及び「耐熱性目標の範囲（「熱変形量」がｆ以下）を示す耐熱性目標線（ｙ＝ｆ）」を記載する。
次に、設計者は、前記座標面Ｇにおいて、剛性が１００（耐熱性が０）のｘ座標上に、前記求めた「たわみ量」の値をプロット（図示するＢ１点をプロット）し、剛性が１００（耐熱性が０）のｘ座標上に、前記求めた「熱変形量」の値をプロット（図示するＢ２点をプロット）する。
【０００９】
次に、設計者は、前記設計支援装置に、「設計情報」及び「解析条件」を用いた「耐熱性を優位にした強度割合（例えば、耐熱性を１００％、剛性を０％とした強度割合）」を用いた有限要素法によるトポロジー最適化処理を実行させ、インパネの剛性・耐熱性の強度必要部位を算出し、ディスプレイ等の表示手段に、図５（ｂ）に示すような、インパネ２００の強度必要部位を示した解析結果２１１を表示させる。
なお、図中では、インパネ２００の各領域が、算出された密度の値毎に色分けされ示されており、所定以上の密度の領域が強度部位２０２であることを表している。
【００１０】
次に、設計者は、上記「耐熱性を優位にした強度割合」を用いたトポロジー最適化処理で求めた強度必要部位の板厚を選定し（強度必要部位の板厚を選定した板厚に変更し）、上記同様の処理を行う。
具体的には、設計者は、前記設計支援装置に、有限要素法による剛性ＣＡＥを実行させ、前記強度必要部位の「たわみ量」を求める。また、前記設計支援装置に、有限要素法による耐熱性ＣＡＥを実行させ、前記強度必要部位の「熱変形量」を求める。
次に、設計者は、前記座標面Ｇにおいて、剛性が０（耐熱性が１００）のｘ座標上に、前記求めた「たわみ量」の値をプロット（図示するＢ３点をプロット）し、剛性が０（耐熱性が１００）のｘ座標上に、前記求めた「熱変形量」の値をプロット（図示するＢ４点をプロット）する。
そして、設計者は、前記座標面上のＢ１点及びＢ３点を結んだ剛性ライン１１０を作成すると共に、Ｂ２点及びＢ４点を結んだ耐熱性ライン１１２を作成する。
【００１１】
次に、設計者は、上記座標面Ｇ上で作成した剛性ライン１１０及び剛性目標線（ｙ＝ｅ）に基づいて、剛性ライン１１０上においてｙ座標が「ｅ」以下となるｘ座標の範囲（剛性達成範囲ＲＡ）を特定する。また、耐熱性ライン１１２及び耐熱性目標線（ｙ＝ｆ）に基づいて、耐熱性ライン１１２上においてｙ座標が「ｆ」以下となるｘ座標の範囲（耐熱性達成範囲ＲＢ）を特定する（図６参照）。
【００１２】
そして、設計者は、「剛性達成範囲ＲＡ」及び「耐熱性達成範囲ＲＢ」の両者を満たす「剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢ」を特定し、その特定した「両性能達成範囲ＲＡＢ」から強度割合を選定する。
なお、図６に示す例では、「両性能達成範囲ＲＡＢ」の領域が大き過ぎるため、設計者が最適な強度割合（剛性及び耐熱性の強度割合）を選択することが困難であった。
そのため、図示するような大きさの「両性能達成範囲ＲＡＢ」が得られたときには、板厚を変更した上で、再度、上記同様のＣＡＥ処理（剛性ＣＡＥ、耐熱性ＣＡＥ）を行い、「両性能達成範囲ＲＡＢ」を求めていた。すなわち、ある程度の大きさの「両性能達成範囲ＲＡＢ」が得られるまで、前記板厚変更及び前記ＣＡＥ処理を繰り返し行っていた。
【００１３】
また、図７に示すように、強度必要部位に設定する板厚によっては、「剛性達成範囲ＲＡ」及び「耐熱性達成範囲ＲＢ」の両者を満たす領域（剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢ）が存在しないことがある。このような場合、設計者は、「両性能達成範囲ＲＡＢ」が得られるまで、前記板厚変更及び前記ＣＡＥ処理を繰り返し行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００９−２１７５４７号公報
【特許文献２】特開２００２−７４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した従来技術による「剛性及び耐熱性の強度割合」の算出方法は、以下に示す技術的課題を有している。
具体的には、上述した従来技術の前記強度割合の算出方法では、設計者自身が「板厚変更及びＣＡＥ処理（剛性ＣＡＥ、耐熱性ＣＡＥ）」の操作を複数回繰り返して行わないと、ある程度の大きさに絞り込んだ「剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢ（図６参照）」を得ることができなかった。そのため、前記強度割合の算出方法では、工数が大きく、設計作業に長時間かかっていた。
すなわち、前記強度割合の算出方法は、工数が大きく面倒であると共に、設計に長時間費やされるという技術的課題を有していた。
【００１６】
本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、トポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合の算出工数を低減し、当該強度割合の算出時間を短縮させる設計支援装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、コンピュータに、トポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合を算出する処理を実行させるプログラムであって、当該強度割合の算出工数を低減し、当該強度割合の算出時間を短縮させるプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するためになされた本発明は、構造物のトポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合を算出する設計支援装置に適用される。
そして、前記設計支援装置は、前記構造物の設計情報及び解析条件を用いて、剛性割合を優位にした強度割合で前記構造物の第１トポロジー最適化処理を行うと共に耐熱性割合を優位にした強度割合で前記構造物の第２トポロジー最適化処理を行う構造解析部を備え、前記構造解析部は、前記第１トポロジー最適化処理で抽出された前記構造物の強度必要部位の板厚を変更した上で剛性解析および耐熱性解析を実施して該強度必要部位の第１たわみ量及び第１熱変形量を算出すると共に、前記第２トポロジー最適化処理で抽出された前記構造物の強度必要部位の板厚を変更した上で剛性解析および耐熱性解析を実施して該強度必要部位の第２たわみ量及び第２熱変形量を算出する解析処理と、前記第１たわみ量及び前記第２たわみ量を用いて剛性関数を算出し、該剛性関数及び所定剛性目標値を用いて、該剛性目標を満たし且つ剛性割合が最小となる第１強度割合を算出すると共に、前記第１熱変形量及び第２熱変形量を用いて耐熱性関数を算出し、該耐熱性関数及び所定耐熱性目標値を用いて、耐熱性目標を満たし且つ耐熱性割合が最小となる第２強度割合を算出する強度割合算出処理とを実行し、さらに、前記第１強度割合と前記第２強度割合との差分を算出し且つその差分が所定値以下になるまで前記解析処理及び前記強度割合算出処理を繰り返し実行し、該差分が所定値以下になると、該第１強度割合及び該第２強度割合を出力することを特徴としている。
【００１８】
上記のように構成したのは、本願発明者らが、剛性関数（上述した図６の剛性ライン１１０に相当）から求めた第１強度割合と、耐熱性関数（上述した図６の耐熱性ライン１１２に相当）から求めた第２強度割合とその差分が所定値以下の場合の第１強度割合（又は第２強度割合）を入力値にしたトポロジー最適化処理を実行した場合に、剛性及び耐熱性を向上させるための強度必要部位が高精度に抽出されることを見出したためである。
そして、本発明によれば、設計支援装置の構造解析部が、前記トポロジー最適化処理の入力値として用いる好適な強度割合を算出するため、上述した従来技術と比べて、設計者の工数が削減されると共に、設計者の手間が大幅に軽減される。また、前記強度割合を算出するために費やされる設計時間を短縮することができる。
【００１９】
また、前記構造解析部は、前記差分の算出の前に、前記第１強度割合の剛性割合と前記第２強度割合の剛性割合とを比較し、該第２強度割合の剛性割合の方が大きい値の場合に該差分を算出し、該２強度割合の剛性割合の方が小さい値の場合に前記解析処理及び前記強度割合算出処理を実行することが望ましい。
この構成により、上述した従来技術で示した図７の状態（剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢが存在しない状態）で強度割合が算出されることを防ぐことができる。
【００２０】
また、上記課題を解決するためになされた本発明は、コンピュータに、構造物のトポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合を算出する処理を実行させるプログラムに適用される。
そして、前記プログラムは、前記構造物の設計情報及び解析条件を用いて、剛性割合を優位にした強度割合で前記構造物の第１トポロジー最適化処理を行うと共に耐熱性割合を優位にした強度割合で前記構造物の第２トポロジー最適化処理を行うステップと、前記第１トポロジー最適化処理で抽出された前記構造物の強度必要部位の板厚を変更した上で剛性解析および耐熱性解析を実施して該強度必要部位の第１たわみ量及び第１熱変形量を算出すると共に、前記第２トポロジー最適化処理で抽出された前記構造物の強度必要部位の板厚を変更した上で剛性解析および耐熱性解析を実施して該強度必要部位の第２たわみ量及び第２熱変形量を算出する解析処理を行うステップと、前記第１たわみ量及び前記第２たわみ量を用いて剛性関数を算出し、該剛性関数及び所定剛性目標値を用いて、該剛性目標を満たし且つ剛性割合が最小となる第１強度割合を算出すると共に、前記第１熱変形量及び第２熱変形量を用いて耐熱性関数を算出し、該耐熱性関数及び所定耐熱性目標値を用いて、耐熱性目標を満たし且つ耐熱性割合が最小となる第２強度割合を算出する強度割合算出処理を行うステップと、前記第１強度割合と前記第２強度割合との差分を算出し且つその差分が所定値以下になるまで前記解析処理及び前記強度割合算出処理を繰り返し実行し、該差分が所定値以下になると、該第１強度割合及び該第２強度割合を出力するステップとを有することをと特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、トポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合の算出工数を低減し、当該強度割合の算出時間を短縮させる設計支援装置を提供することができる。
また、本発明によれば、コンピュータに、トポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合を算出する処理を実行させるプログラムであって、当該強度割合の算出工数を低減し、当該強度割合の算出時間を短縮させるプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態の設計支援装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の情報処理装置のハードウェア構成図である。
【図３】本発明の実施形態の設計支援装置が行うトポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合の算出処理の手順を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態の剛性及び耐熱性の強度割合の算出処理において用いる剛性ラインを示す剛性関数、耐熱性ラインを示す耐熱性関数、剛性目標線、及び耐熱線目標線を示した模式図である。
【図５】従来技術の設計支援装置が行うトポロジー最適化処理により得られた構造物の解析結果を示した模式図である。
【図６】従来技術による剛性及び耐熱性の強度割合の算出方法を説明するための模式図である。
【図７】従来技術による剛性及び耐熱性の強度割合の算出方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
先ず、本実施形態の設計支援装置の機能構成を図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態の設計支援装置の機能ブロック図である。
【００２４】
図示するように、本実施形態の設計支援装置Ｗは、トポロジー最適化処理の入力値として用いる「剛性及び耐熱性の強度割合」を算出する情報処理装置１と、設計者からの各種要求を受け付ける入力装置２と、情報処理装置１が行った解析結果を出力する出力装置３とを備えている。また、情報処理装置１は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークＮＷを介して、ＣＡＤ装置４に接続されている。
【００２５】
ここで、入力装置２は、キーボードやマウス等により構成され、設計者からの各種要求や解析条件（物性値情報、拘束条件、荷重条件、体積密度等）等を受け付け情報処理装置１に出力する。
出力装置３は、液晶ディスプレイ等により構成され、情報処理装置１が出力する画像情報を表示する。
また、ＣＡＤ装置４には、構造解析を行う対象の構造物のＣＡＤ情報（例えば、自動車の構成部品の設計情報）が格納されている。そして、ＣＡＤ装置４は、情報処理装置１からの要求にしたがい、情報処理装置１にＣＡＤ情報を出力する。なお、本実施形態のＣＡＤ装置４は、公知の技術により実現されるため、詳細な説明を省略する。
【００２６】
また、情報処理装置１は、制御部１０、データ取得部２０、構造解析部３０および出力部４０を備えている。
【００２７】
制御部１０は、情報処理装置１の全体の動作を制御する。また、制御部１０は、入力装置２を介して、設計者が入力する各種要求を受け付ける。そして、制御部１０は、上記の受け付けた要求にしたがい、データ取得部２０、構造解析部３０、および出力部４０を制御して、設計者からの要求に応じた各種の処理を行う。
【００２８】
また、データ取得部２０は、ネットワークＮＷに接続されている外部装置（例えば、ＣＡＤ装置４）と通信を行い、外部装置との間でデータの授受を行う。例えば、データ取得部２０は、ネットワークＮＷを介して、ＣＡＤ装置４にアクセスし、ＣＡＤ装置４に格納されている設計情報（ＣＡＤ情報）を取得する。
また、データ取得部２０は、入力装置２を介して、設計者が入力する、解析対象の構造物の解析条件の入力を受け付ける。
【００２９】
構造解析部３０は、ＣＡＤ装置４から取得した構造物の「設計情報」および「解析条件」を用いて、後述する図３に示す各処理ステップを実行し、構造物の剛性及び耐熱性を向上させるために強化が必要な部位（強度必要部位）を求めるためのトポロジー最適化処理の入力値として用いる、剛性及び耐熱性の強度割合を算出する。
また、出力部４０は、構造解析部３０から解析結果を取得し、その解析結果を示す画像情報を生成し、出力装置３に、その生成した画像情報を出力する。
【００３０】
つぎに、本実施形態の情報処理装置１のハードウェア構成を説明する。
図２は、本実施形態の情報処理装置のハードウェア構成図である。
図示するように、情報処理装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０と、ＲＡＭ（RandomAccess Memory）等により構成された主記憶装置５１と、Ｉ／Ｏインタフェース５２と、ハードディスク等により構成された補助記憶装置５３と、ネットワークＮＷに接続されている装置との間で行うデータ授受の制御を行うネットワークインタフェース５４とを有する。
また、補助記憶装置５３には、上述した各部（制御部１０、データ取得部２０、構造解析部３０、および出力部４０）の機能を実現するためのプログラム（設計支援プログラム５５）が格納されている。
【００３１】
そして、情報処理装置１の各部（制御部１０、データ取得部２０、構造解析部３０、および出力部４０）の機能は、ＣＰＵ５０が補助記憶装置５３に格納されている前記プログラムを主記憶装置５１にロードして実行することにより実現される。
【００３２】
続いて、本実施形態の設計支援装置Ｗが行う構造物の剛性及び耐熱性を向上させる強度必要部位を求めるトポロジー最適化処理の入力値として用いる、剛性及び耐熱性の強度割合を算出する処理について図３及び図４に基づいて説明する。
ここで、図３は、本発明の実施形態の設計支援装置が行うトポロジー最適化処理の入力値として用いる剛性及び耐熱性の強度割合の算出処理の手順を示したフローチャートである。また、図４は、本発明の実施形態の剛性及び耐熱性の強度割合の算出処理において用いる剛性ラインを示す剛性関数、耐熱性ラインを示す耐熱性関数、剛性目標線、及び耐熱線目標線を示した模式図である。
なお、以下の説明では、解析対象の構造物が自動車のインパネ（合成樹脂製のインパネ）である場合を例にする。また、以下の処理ステップの中で行われるトポロジー最適化処理及びＣＡＥ処理（剛性ＣＡＥ、耐熱性ＣＡＥ）は、周知のものと同様であるため詳細な説明を省略する。
【００３３】
先ず、情報処理装置１のデータ取得部２０が、解析対象のデータの読み込みを行う（Ｓ１）。
具体的には、データ取得部２０は、ネットワークＮＷを介して、ＣＡＤ装置４にアクセスし、ＣＡＤ装置４に格納されているインパネの設計情報（ＣＡＤ情報）を取得し、情報処理装置１のメモリ（主記憶装置５１又は補助記憶装置５３）に、前記取得したインパネの設計情報を格納する。
また、データ取得部２０は、設計者が入力装置２を介して入力する「インパネの解析条件」を受け付け（受信し）、前記メモリ（主記憶装置５１又は補助記憶装置５３）に、前記解析条件を格納する。
【００３４】
そして、Ｓ１の処理が終わると、構造解析部３０は、「Ｓ２〜Ｓ４の処理」及び「Ｓ５〜Ｓ７の処理」を行う。
なお、構造解析部３０は、「Ｓ２〜Ｓ４の処理」及び「Ｓ５〜Ｓ７の処理」を並列処理で実行するように構成されていてもよいし、「Ｓ２〜Ｓ４（又はＳ５〜Ｓ７）の処理」を終えた後に「Ｓ５〜Ｓ７（又はＳ２〜Ｓ４）の処理」を実行するように構成されていてもよい。
なお、以下では、説明の便宜上、「Ｓ２〜Ｓ４の処理」を説明してから「Ｓ５〜Ｓ７の処理」を説明する。
【００３５】
具体的には、Ｓ２では、構造解析部３０は、上述したＳ１により前記メモリに格納された「インパネの設計情報」および「インパネの解析条件」を用いて、剛性割合を優位にした強度割合で構造物（インパネ）のトポロジー最適化処理（第１トポロジー最適化処理）を行い、インパネ（構造物）の強度必要部位を抽出する。
なお、本実施形態では、剛性割合を優位にした強度割合に、「剛性を１００％とし、耐熱性を０％とした強度割合」を用いる。また、本実施形態では、１箇所の強度必要部位が抽出される場合を例にする。
【００３６】
また、本ステップ（Ｓ２）で用いられる「剛性割合を優位にした強度割合」は、デフォルト値として、構造解析部３０に予め設定されている。
なお、構造解析部３０は、デフォルト値として設定された「剛性割合を優位にした強度割合」を利用しないで、設計者が入力する任意の「剛性割合を優位にした強度割合」を用いたトポロジー最適化処理も実行できるようになっている。この場合、構造解析部３０は、設計者が入力する「剛性割合を優位にした強度割合」を示すデータを受け付け（データ取得部２０を介して受け付け）、その受け付けた「剛性割合を優位にした強度割合」を用いてトポロジー最適化処理を行う。
また、本ステップ（Ｓ２）において、ディスプレイ等の表示手段に、上述した図５に示すような、インパネ２００の強度必要部位を示した解析結果２１０を表示させるようにしてもよい。
【００３７】
次に、構造解析部３０は、Ｓ２において求めた強度必要部位に対する板厚変更を行う（Ｓ３）。
具体的には、構造解析部３０は、Ｓ２において求めた強度必要部位に対して、密度の値に応じて定められた板厚を追加する。すなわち、構造解析部３０は、前記設計情報に含まれるインパネの板厚のうち、強度必要部位の板厚を前記トポロジー最適化処理により求められた密度に応じて変更する。
例えば、構造解析部３０は、密度が「ｒ１」の範囲の強度必要部位に「ｔ＝Ｚ（ｍｍ）」の厚さの板厚を追加し、密度が「ｒ２（ｒ２＜ｒ１）」の範囲の強度必要部位に「ｔ＝Ｚ−０．５（ｍｍ）」の厚さの板厚を追加し、密度が「ｒ３（ｒ３＜ｒ２）（ｍｍ）」の範囲の強度必要部位に「ｔ＝Ｚ−１．０（ｍｍ）」の厚さの板厚を追加する。
【００３８】
次に、構造解析部３０は、剛性ＣＡＥ（剛性解析）及び耐熱性ＣＡＥ（耐熱性解析）を実行して、板厚変更した強度必要部位の「たわみ量」及び「熱変形量」を算出する（Ｓ４）。
具体的には、構造解析部３０は、Ｓ３において板厚変更した「インパネの設計情報」および「インパネの解析条件」を用いて、有限要素法による剛性ＣＡＥを実行し、前記強度必要部位の「たわみ量（説明の便宜上、「第１たわみ量」という）」を求める。
また、構造解析部３０は、Ｓ３において板厚変更した「インパネの設計情報」および「インパネの解析条件」を用いて、有限要素法による耐熱性ＣＡＥを実行し、前記強度必要部位の「熱変形量（説明の便宜上、「第１熱変形量」という）」を求める。
【００３９】
次に、構造解析部３０は、Ｓ５〜Ｓ７の処理を行う。
具体的には、Ｓ５では、構造解析部３０は、Ｓ１で読み込んだ「インパネの設計情報」および「インパネの解析条件」を用いて、耐熱性割合を優位にした強度割合（で構造物（インパネ）のトポロジー最適化処理（第２トポロジー最適化処理）を行い、インパネ（構造物）の強度必要部位を抽出する。
なお、本実施形態では、耐熱性割合を優位にした強度割合に、「剛性を０％とし、耐熱性を１００％とした強度割合」を用いる。
また、Ｓ５の処理は、上述したＳ２の処理と、強度割合が異なる以外は同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００４０】
次に、構造解析部３０は、上述したＳ３と同様の手順により、Ｓ７において求めた強度必要部位に対する板厚変更を行う（Ｓ６）。
【００４１】
次に、構造解析部３０は、上述したＳ４と同様の手順により、剛性ＣＡＥ及び耐熱性ＣＡＥを実行して、板厚変更した強度必要部位の「たわみ量」及び「熱変形量」を算出する（Ｓ７）。
具体的には、構造解析部３０は、Ｓ６において板厚変更した「インパネの設計情報」および「インパネの解析条件」を用いて、有限要素法による剛性ＣＡＥを実行し、前記強度必要部位の「たわみ量（説明の便宜上、「第２たわみ量」という）」を求める。
また、構造解析部３０は、Ｓ６において板厚変更した「インパネの設計情報」および「インパネの解析条件」を用いて、有限要素法による耐熱性ＣＡＥを実行し、前記強度必要部位の「熱変形量（説明の便宜上、「第２熱変形量」という）」を求める。
【００４２】
次に、構造解析部３０は、Ｓ４及びＳ７で求めた「たわみ量（第１たわみ量、第２たわみ量）」及び「熱変形量（第２熱変形量、第２熱変形量）」を用いて、「剛性ラインを示す剛性関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）」及び「耐熱性ラインを示す耐熱性関数（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）」を算出する（Ｓ８）。
【００４３】
具体的には、Ｓ８では、構造解析部３０は、図４に示すような「剛性及び耐熱性の強度割合（図中では剛性割合の値を用いてる）」を横軸（ｘ軸）にとり、「たわみ量」及び「熱変形量」を縦軸（ｙ軸）にとった座標面Ｇを作成する。
ここで、前記座標面Ｇは、左端ＧＬのｘ座標が「１００（剛性が１００％、耐熱性が０％）」を示し、右端ＧＲのｘ座標が「０（剛性が０％、耐熱性が１００％）」を示し、その中央部のｘ座標が「５０（剛性が５０％、耐熱性が５０％）」を示している。
すなわち、図示する座標面Ｇは、左端ＧＬから右端ＧＲに向けてｘ１方向に進むにつれて、ｘ軸の値が減少するようになっている（剛性の割合が減少して耐熱性の割合が増加するようになっている）。
【００４４】
そして、Ｓ８では、構造解析部３０は、前記座標面Ｇにおいて、剛性が１００（耐熱性が０）のｘ座標上（左端ＧＬのｘ座標上）に、Ｓ４で求めた「第１たわみ量」の値をプロット（Ａ１）し、剛性が０（耐熱性が１００）のｘ座標上（右端ＧＲのｘ座標上）に、Ｓ６で求めた「第２たわみ量」の値をプロット（Ａ３）する。また、構造解析部３０は、前記プロットした２点（Ａ１、Ａ３）を用いて、当該２点（Ａ１、Ａ３）を通る剛性ラインを示す剛性関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を算出する。
【００４５】
ここで、上記「Ａ１」のｘ座標の値が「１００」となっているのは、Ｓ４の剛性ＣＡＥにより得られた「第１たわみ量」が、Ｓ２のトポロジー最適化処理により得られた強度必要部位に対して実施されたものであるためである。また、上記「Ａ３」のｘ座標の値が「０」となっているのは、Ｓ６の剛性ＣＡＥにより得られた「第２たわみ量」が、Ｓ５のトポロジー最適化処理により得られた強度必要部位に対して実施されたものであるためである。
すなわち、Ｓ２及びＳ５において実施するトポロジー最適化処理における強度割合により、「Ａ１」及び「Ａ３」のｘ座標の値は変わってくる。
【００４６】
さらに、構造解析部３０は、Ｓ８において、前記座標面Ｇにおいて、剛性が１００（耐熱性が０）のｘ座標上（左端ＧＬのｘ座標上）に、Ｓ４で求めた「第１熱変形量」の値をプロット（Ａ２）し、剛性が０（耐熱性が１００）のｘ座標上（右端ＧＲのｘ座標上）に、Ｓ６で求めた「第２熱変形量」の値をプロット（Ａ４）する。また、構造解析部３０は、前記プロットした２点（Ａ２、Ａ４）を用いて、当該２点（Ａ２、Ａ４）を通る耐熱性ラインを示す耐熱性関数（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）を算出する。
なお、上記「Ａ２」のｘ座標の値が「１００」となっているのは、Ｓ４の耐熱性ＣＡＥにより得られた「第１熱変形量」が、Ｓ２のトポロジー最適化処理により得られた強度必要部位に対して実施されたものであるためである。また、上記「Ａ４」のｘ座標の値が「０」となっているのは、Ｓ６の耐熱性ＣＡＥにより得られた「第２熱変形量」が、Ｓ５のトポロジー最適化処理により得られた強度必要部位に対して実施されたものであるためである。
【００４７】
次に、構造解析部３０は、上記剛性関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を用いて第１強度割合ｍを算出すると共に、上記耐熱性関数（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）を用いて第２強度割合ｎを算出する（Ｓ９）。
【００４８】
具体的には、Ｓ９では、構造解析部３０は、「剛性目標の範囲（「たわみ量」がｅ以下）を示す剛性目標線（ｙ＝ｅ）と、剛性ラインを示す剛性関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）との交点（（ｅ−ｂ）／ａ，ｅ）を算出して、その交点のｘ座標（ｘ＝（ｅ−ｂ）／ａ）の値を「第１強度割合（ｍ）」とする。
すなわち、ここでは、剛性関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）上において、上記の剛性目標の要件を満たし且つ剛性割合が最小となるＸ座標の値である「第１強度割合（ｍ））」が算出される。
なお、「ｍ（第１強度割合）」は、剛性割合が「ｍ」であり、耐熱性割合が「１００−ｍ」であることを示している。
【００４９】
さらに、構造解析部３０は、Ｓ９において、耐熱性目標の範囲（「熱変形量」がｆ以下）を示す耐熱性目標線（ｙ＝ｆ）と、耐熱性関数（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）との交点（（ｆ−ｄ）／ｃ，ｆ）を算出して、その交点のｘ座標（ｘ＝（ｆ−ｄ）／ｃ）の値を「第２強度割合（ｎ）」とする。
すなわち、耐熱性関数（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）上において、上記の耐熱性目標の要件を満たし且つ耐熱性割合が最小となるＸ座標の値である「第２強度割合（ｎ）」が算出される。
なお、「ｎ（第２強度割合）」は、剛性割合が「ｎ」であり、耐熱性割合が「１００−ｎ」であることを示している。
【００５０】
次に、構造解析部３０は、Ｓ９で求めた「ｍ」と「ｎ」とを比較し、「ｎ＞ｍ」を満たす場合にＳ１１に進み、「ｎ＞ｍ」を満たさなければ、Ｓ２１及びＳ２２の処理に進む（Ｓ１０）。
なお、「ｎ＞ｍ」の要件を満たす場合とは、図４に示すように「剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢ」が存在する場合を示し、「ｎ＞ｍ」の要件を満たさない場合とは、上述した図７に示すような「剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢ」が存在しないケースを示している。
すなわち、Ｓ１０では、剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢの有無の判定を行っている。
【００５１】
次に、Ｓ１０において剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢが存在しないと判定された場合に進むＳ２１及びＳ２２の処理を説明する。
【００５２】
具体的には、Ｓ２１では、構造解析部３０は、Ｓ３において板厚変更した「インパネの設計情報」を用いて、当該板厚変更したインパネの強度必要部位に対して所定の板厚（ｗ１）を追加する。そして、Ｓ２１の処理を終えると上述したＳ４の処理に戻る。
また、Ｓ２２では、構造解析部３０は、Ｓ６において板厚変更した「インパネの設計情報」を用いて、当該板厚変更したインパネの強度必要部位に対して所定の板厚（ｗ１）を追加する。そして、Ｓ２２の処理を終えると上述したＳ７の処理に戻る。
なお、構造解析部３０は、「Ｓ２１を実行してからＳ４を行う処理」及び「Ｓ２２を実行してからＳ７を行う処理」を並列処理で実行するように構成されていてもよいし、「Ｓ２１を実行してからＳ４を行う処理」を終えた後に、「Ｓ２２を実行してからＳ７を行う処理」を実行するように構成されていてもよい。
【００５３】
そして、「Ｓ２１を実行してからＳ４を行う処理」及び「Ｓ２２を実行してからＳ７を行う処理」が終わると、再び、Ｓ８〜Ｓ１０の処理を行い、剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢの有無を判定する。
なお、構造解析部３０は、剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢが得られるまで、「Ｓ２１を実行してからＳ４に戻る処理」及び「Ｓ２２を実行してからＳ７に戻る処理」を繰り返す。
【００５４】
次に、Ｓ１０において「剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢ」があると判定された場合（「ｎ＞ｍ」を満たす場合）に進むＳ１１の処理を説明する。
Ｓ１１では、構造解析部３０は、Ｓ９で求めた「ｍ」及び「ｎ」の差分Δ（ｎ−ｍ）を算出し、その差分Δが「いき値（所定値）」以下であるか否かを判定する（ｎ−ｍ≦いき値）。
なお、図４に示すように、差分Δ（ｎ−ｍ）の値は、「剛性及び耐熱性の両性能達成範囲ＲＡＢ」の大きさを示している。
【００５５】
そして、構造解析部３０は、「ｎ−ｍ≦いき値」であれば、出力部３０を介して、出力装置３に「ｎ」及び「ｍ」の値を示す情報（例えば、画像情報）を出力して処理を終了し、「ｎ−ｍ≦いき値」を満たさなければ、Ｓ３１及びＳ３２の処理に進む。
なお、「いき値（所定値）」の値は、ある程度小さい値（例えば、１未満の値）に設定されていることが望ましい。
【００５６】
このように構成するのは、本願発明者らが研究を重ねた結果、本処理ステップにより算出される差分Δ（ｎ−ｍ）が小さい場合の「ｎ（或いは「ｍ」）」の値が、前記トポロジー最適化処理の入力値として用いる強度割合（剛性割合）」に好適であることを見出したことによる。
すなわち、前記差分Δ（ｎ−ｍ）が小さい場合の「ｎ（或いは「ｍ」）」の値を剛性割合にした強度割合を入力値にした前記トポロジー最適化処理を実行した場合に、剛性及び耐熱性を向上させるための強度必要部位を正確に抽出できることを見出したためである。
【００５７】
具体的には、構造解析部３０は、「ｎ−ｍ≦いき値」であれば、上術したように、出力装置３に「ｎ」及び「ｍ」の値を示す情報（例えば、画像情報）を出力する。
設計者は、出力装置３に出力された「ｎ」及び「ｍ」の値により、剛性及び耐熱性の強度割合を簡単に選定することができる。例えば、「ｎ」が「４５．８」であり、「ｍ」が「４５．１」である場合には、設計者は、上記「ｎ」及び「ｍ」より、剛性割合を「４５％」と選定する。この場合、耐熱性割合は、「５５％」に定まる。
なお、本ステップにおいて、構造解析部３０が、「ｎ」及び「ｍ」の値から剛性割合を算出し（例えば、ｎ及びｍの平均値を求めて小数点を四捨五入した値を剛性割合とする）、その剛性割合に対応する耐熱性割合を算出し、当該算出した剛性割合及び耐熱性割合を出力するように構成されていてもよい。
【００５８】
一方、Ｓ１１において、「ｎ−ｍ≦いき値」を満たしていないと判定した場合に進むＳ３１及びＳ３２の処理を説明する。
具体的には、Ｓ３１では、構造解析部３０は、上述したＳ３において板厚変更した「インパネの設計情報」を用いて、板厚変更したインパネの強度必要部位に対して所定の板厚（ｗ２）を減少させた上で（Ｓ３１）、上述したＳ４の処理に戻る。
また、Ｓ３２では、構造解析部３０は、上述したＳ６において板厚変更した「インパネの設計情報」を用いて、板厚変更したインパネの強度必要部位に対して所定の板厚（ｗ２）を減少させた上で（Ｓ３２）、上述したＳ７の処理に戻る。
そして、「Ｓ３１を実行してからＳ４を行う処理」及び「Ｓ３２を実行してからＳ７１を行う処理」が終わると、再び、Ｓ８〜Ｓ１１の処理を行う。
この構成により、構造解析部３０が、トポロジー最適化処理の入力値として好適な強度割合（剛性割合）を自動的に導き出すことが可能になる。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、設計支援装置Ｗの構造解析部３０が、トポロジー最適化処理の入力値として用いる好適な強度割合（剛性割合）を自動的に算出するため、上述した従来技術と比べて、設計者の工数が削減されると共に、設計者の手間が大幅に軽減される。また、強度割合（剛性割合）を算出するために費やされる設計時間を短縮することができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、設計支援装置Ｗの構造解析部３０が、前記トポロジー最適化処理の入力値として用いる強度割合（剛性割合）を算出するため、設計者の習熟度に関係なく、効果的なトポロジー最適化処理が実現される。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。
【００６１】
例えば、上述した実施形態では、構造物として自動車のインパネを例にしたがあくまでもこれは一例に過ぎない。樹脂製の製品や部品の設計であれば、どのようなものにも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
Ｗ    設計支援装置
１    情報処理装置
１０    制御部（情報処理装置）
２０    データ取得部（情報処理装置）
３０    構造解析部（情報処理装置）
４０    出力部（情報処理装置）
２    入力装置
３    出力装置
４    ＣＡＤ装置
５０    ＣＰＵ
５１    主記憶装置
５２    Ｉ／Ｏインタフェース
５３    補助記憶装置
５４    ＮＷインタフェース
５５    設計支援プログラム
２００    インストルメントパネル
２０１、２０２    強度必要部位（インストルメントパネル）
【図１】
2011221903.tif 000003
【図２】
2011221903.tif 000004
【図３】
2011221903.tif 000005
【図４】
2011221903.tif 000006
【図５】
2011221903.tif 000007
【図６】
2011221903.tif 000008
【図７】
2011221903.tif 000009