(57)【要約】【課題】ＭＡＴＶ手法を利用して自動車の車体の振動や騒音の特性を分析して車体の設計等に具体的に利用することができるようする。【解決手段】車体の音響データ及び構造データの各データに基づいてモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ），モード刺激係数（ＭＰＦ）及びこれらの積である車体の観測点における音響感度（ｐ）を求め、前記音響感度（ｐ）の要因を分析する方法であって、音響感度（ｐ）の共振周波数におけるモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値とモード刺激係数（ＭＰＦ）の相対値とを抽出し、それぞれの相対値を比較して、相対値の大きい方を、共振寄与度が高いと判定する。【選択図】図１
2015011567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の音響データ及び構造データに基づいて、モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）及びモード刺激係数（ＭＰＦ）を求め、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）と前記モード刺激係数（ＭＰＦ）との積として前記車体の観測点における音響感度（ｐ）を求めて、前記音響感度（ｐ）の要因を分析する車体特性分析方法であって、
前記音響感度（ｐ）の共振周波数における前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値と前記モード刺激係数（ＭＰＦ）の相対値とを抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出されたそれぞれの相対値を比較して、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）及び前記モード刺激係数（ＭＰＦ）のうち相対値の大きい方を、共振寄与度が高いと判定する判定ステップと、を有する
ことを特徴とする、車体特性分析方法。
【請求項２】
前記音響データにかかる音響モデル及び前記構造データにかかる構造モデルは、前記車体を、多数の要素に分割されたパネルが複数組み合わされた集合体として構成され、
前記音響モデル及び前記構造モデルに基づいて求めた前記車体の構造固有モード（Φ）及び音響伝達関数（ＡＴＶ）から、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）を、前記各パネル単位で演算する演算ステップと、
前記演算ステップにより演算された前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）を合算したトータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の共振周波数における、前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値を抽出する第２の抽出ステップと、
前記第２の抽出ステップにより抽出されたそれぞれの相対値を比較して、相対値の大きいパネルを共振寄与度が高いと判定する第２の判定ステップと、を有する
ことを特徴とする、請求項１記載の車体特性分析方法。
【請求項３】
前記第２の判定ステップにおいて共振寄与度が高いと判定したパネルについて、前記トータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の共振周波数における、前記各パネルの前記構造固有モード（Φ）の相対値と、前記音響伝達関数（ＡＴＶ）の相対値とを抽出する第３の抽出ステップと、
前記第３の抽出ステップにより抽出されたそれぞれの相対値を比較して、前記構造固有モード（Φ）及び前記音響伝達関数（ＡＴＶ）のうち相対値の大きい方を、共振寄与度が高いと判定する第３の判定ステップと、を有する
ことを特徴とする、請求項２記載の車体特性分析方法。
【請求項４】
車体の音響データ及び構造データに基づいて、モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）及びモード刺激係数（ＭＰＦ）を求め、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）と前記モード刺激係数（ＭＰＦ）との積として前記車体の観測点における音響感度（ｐ）を求めて、前記音響感度（ｐ）の要因を分析する車体特性分析補助装置であって、
前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の値の周波数ごとの相対値を演算すると共に、周波数ごとに得られる前記モード刺激係数（ＭＰＦ）の値の周波数ごとの相対値を演算する演算手段と、
前記音響感度（ｐ）と、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値と、前記モード刺激係数（ＭＰＦ）の相対値とを、いずれも周波数対応で並列して表示する表示手段と、を有する
ことを特徴とする、車体特性分析補助装置。
【請求項５】
前記音響データにかかる音響モデル及び前記構造データにかかる構造モデルは、前記車体を、多数の要素に分割されたパネルが複数組み合わされた集合体として構成され、
前記演算手段は、前記音響モデル及び前記構造モデルに基づいて求めた前記車体の構造固有モード（Φ）及び音響伝達関数（ＡＴＶ）から、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）を、前記各パネル単位で演算し、演算した前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の値の周波数ごとの相対値を演算すると共に、前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）を合算したトータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の値の周波数ごとの相対値を演算し、
前記表示手段は、前記演算手段により演算された、前記トータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の相対値と、前記各パネルの、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値とを、いずれも周波数対応で並列して表示する
ことを特徴とする、請求項４記載の車体特性分析補助装置。
【請求項６】
前記演算手段は、前記各パネルの前記構造固有モード（Φ）及び前記音響伝達関数（ＡＴＶ）の値の周波数ごとの相対値をそれぞれ演算し、
前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記各パネルの前記車体の構造固有モード（Φ）の相対値及び前記音響伝達関数（ＡＴＶ）の相対値と、前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値とを、いずれも周波数対応で並列して表示する
ことを特徴とする、請求項５記載の車体特性分析補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＡＴＶ手法を利用した車体特性分析方法及び車体特性分析補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車体などの構造物の設計を支援する技術として、コンピュータで作成される設計モデルを解析し最適化することで、最適構造を求めるという技術が知られている。例えば、特許文献１には、構造部分の振動と音場となる空間の音響によって生じる騒音について考慮し、例えば、自動車のキャビンの内部の騒音を低減しようとする技術として、モデルを用いた構造と音響の解析により騒音を低減可能な最適構造を求めて自動車の車体の構造設計を支援する構造設計支援システムが開示されている。
【０００３】
この特許文献１の構造設計支援システムでは、計算モデル生成手段で設計対象となる車体の構造の計算モデルを生成し、この計算モデルに対して、構造系解析手段及び音響系解析手段により構造系の固有値解析、音響系の固有値解析をそれぞれ実行する。また、音評価手段で計算モデル内の評価点での音のレベルを計算し、この音のレベルが所望の値以上の場合に、構造音響連成特性評価指標計算手段が構造音響連成特性を評価する指標を計算する。そして、この構造音響連成特性を評価する指標に対する感度を感度計算手段で計算して、その感度に基づいて、構造最適化手段が設計対象となる車体の構造を変更する。
【０００４】
特許文献１の技術によれば、構造と音響の連成方程式を解くことなく構造音響連成特性を評価する指標の最適化により騒音を低減可能な最適構造を求められるようになり、モデルを用いた構造と音響の解析の効率化を図り、これにより車両開発の効率向上を実現することができるとされている。
【０００５】
一方、非特許文献１には、ＣＡＥ（Computer-Aided Engineering methods）の技術として、ＡＴＶ（Acoustic Transfer Vector；音響伝達ベクトル）及びＭＡＴＶ（Modal Acoustic Transfer Vector ；モーダル音響伝達ベクトル）を利用して、自動車の車体の振動や騒音を分析する技術が記載され、この分析結果を車体の設計変更や最適化へ利用することが提案されている。また、非特許文献２には、ＡＴＶ及びＭＡＴＶを利用して、エンジン騒音を数値モデル化して評価できるようにする技術が記載され、この結果を自動車用エンジンの設計に利用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３４５８９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】CAE Technologies for Efficient Vibro -Acoustic Vehicle Design Modification and Optimization S. Donders, L. Hermans, E. Nauwelaerts , S. Chojin, LMS International , Belgium B. Pluymers, W. Desmet, Katholieke Universiteit Leuven, Belgium ISMA 2008 ［平成２５年３月２７日検索］、インターネット〈URL：http://www.isma-isaac.be/publications /PMA_MOD_publications /ISMA2008/isma2008_0475.pdf〉
【非特許文献２】Acoustic Transfer Vectors for Numerical Modeling of Engine Noise Francois Gerard , Michel Tournour , Naji El Masri and Luc Cremers , LMS International ,Leuven, Belgium Mario Felice and Abbas Selmane , Ford Motor Company , Dearborn, Michigan SOUND AND VIBRATION /JULY 2002 ［平成２５年３月２７日検索］、インターネット〈URL：http://www.sandv.com/downloads/0207gera.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の非特許文献１，２には、ＡＴＶ及びＭＡＴＶを用いた手法（以下、単にＭＡＴＶ手法と呼ぶ）を利用して、自動車の車体の振動や騒音を分析することやエンジン騒音を数値モデル化して評価することは記載されているが、その結果を車体を設計変更や最適化や、自動車用エンジンの設計にどのように利用するかまでは具体的には記載されていない。
この点、上述の特許文献１には、自動車の車体の振動や騒音を分析した結果を、車体の設計等にどのように利用するかという観点から記載されている。
【０００９】
そこで、ＭＡＴＶ手法を利用した自動車等の車体の振動や騒音の分析について、車体の設計等へ具体的に利用することができる分析手法の開発が望まれている。
本発明は、かかる課題に鑑み創案されたもので、ＭＡＴＶ手法を利用して自動車等の車体の振動や騒音の特性を分析して車体の設計等に具体的に利用することができるようにした、車体特性分析方法及び車体特性分析補助装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上述の目的を達成するために、本発明の車体特性分析方法は、車体の音響データ及び構造データに基づいて、モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）及びモード刺激係数（ＭＰＦ）を求め、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）と前記モード刺激係数（ＭＰＦ）との積として前記車体の観測点における音響感度（ｐ）を求めて、前記音響感度（ｐ）の要因を分析する車体特性分析方法であって、前記音響感度（ｐ）の共振周波数における前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値と前記モード刺激係数（ＭＰＦ）の相対値とを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出されたそれぞれの相対値を比較して、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）及び前記モード刺激係数（ＭＰＦ）のうち相対値の大きい方を、共振寄与度が高いと判定する判定ステップと、を有することを特徴としている。
【００１１】
（２）前記音響データにかかる音響モデル及び前記構造データにかかる構造モデルは、前記車体を、多数の要素に分割されたパネルが複数組み合わされた集合体として構成され、前記音響モデル及び前記構造モデルに基づいて求めた前記車体の構造固有モード（Φ）及び音響伝達関数（ＡＴＶ）から、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）を、前記各パネル単位で演算する演算ステップと、前記演算ステップにより演算された前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）を合算したトータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の共振周波数における、前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値を抽出する第２の抽出ステップと、前記第２の抽出ステップにより抽出されたそれぞれの相対値を比較して、相対値の大きいパネルを共振寄与度が高いと判定する第２の判定ステップと、を更に有することが好ましい。
【００１２】
（３）前記第２の判定ステップにおいて共振寄与度が高いと判定したパネルについて、前記トータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の共振周波数における、前記各パネルの前記構造固有モード（Φ）の相対値と、前記音響伝達関数（ＡＴＶ）の相対値とを抽出する第３の抽出ステップと、前記第３の抽出ステップにより抽出されたそれぞれの相対値を比較して、前記構造固有モード（Φ）及び前記音響伝達関数（ＡＴＶ）のうち相対値の大きい方を、共振寄与度が高いと判定する第３の判定ステップと、を更に有することが好ましい。
【００１３】
（４）また、上述の目的を達成するために、本発明の車体特性分析補助装置は、車体の音響データ及び構造データに基づいて、モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）及びモード刺激係数（ＭＰＦ）を求め、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）と前記モード刺激係数（ＭＰＦ）との積として前記車体の観測点における音響感度（ｐ）を求めて、前記音響感度（ｐ）の要因を分析する車体特性分析補助装置であって、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の値の周波数ごとの相対値を演算すると共に、周波数ごとに得られる前記モード刺激係数（ＭＰＦ）の値の周波数ごとの相対値を演算する演算手段と、前記音響感度（ｐ）と、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値と、前記モード刺激係数（ＭＰＦ）の相対値とを、いずれも周波数対応で並列して表示する表示手段と、を有することを特徴としている。
【００１４】
（５）前記音響データにかかる音響モデル及び前記構造データにかかる構造モデルは、前記車体を、多数の要素に分割されたパネルが複数組み合わされた集合体として構成され、前記演算手段は、前記音響モデル及び前記構造モデルに基づいて求められた前記車体の構造固有モード（Φ）及び音響伝達関数（ＡＴＶ）から、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）を、前記各パネル単位で演算し、演算した前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の値の周波数ごとの相対値を演算すると共に、前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）を合算したトータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の値の周波数ごとの相対値を演算し、前記表示手段は、前記演算手段により演算された、前記トータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の相対値と、前記各パネルの、前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値とを、いずれも周波数対応で並列して表示することが好ましい。
【００１５】
（６）前記演算手段は、前記各パネルの前記構造固有モード（Φ）及び前記音響伝達関数（ＡＴＶ）の値の周波数ごとの相対値をそれぞれ演算し、前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記各パネルの前記車体の構造固有モード（Φ）の相対値及び前記音響伝達関数（ＡＴＶ）の相対値と、前記各パネルの前記モーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値とを、いずれも周波数対応で並列して表示することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
（１，４）本発明の車体特性分析方法及び車体特性分析補助装置によれば、共振寄与度が高いと判断されたパラメータに着目して設計変更することにより、車体の設計変更による最適化を効率よく行なうことができる。例えば、ＭＡＴＶは車体の固有モードにおける音のなり易さを示し、ＭＰＦは車体の固有モードにおける励起され易さを示すので、ＭＡＴＶの共振寄与度（騒音要因度）が高いと判断されれば、車体骨格を含む放射パネルの構造変更が有効であり、ＭＰＦの共振寄与度が高いと判断されれば、車体の固有モードにおいて入力点をモードの節にし（ノーダルマウント）、その固有モードを励起されにくくするような車体構造変更が有効であると判断できる。
【００１７】
（２，５）トータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の共振周波数における、各パネルのモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶ）の相対値を抽出し、各相対値を比較して、相対値の大きいパネルを共振寄与度が高いと判定すれば、複数のパネルのうち、共振寄与度（騒音要因度）が高いパネルに着目して設計変更することにより、車体の設計変更による最適化を効率よく行なうことができる。
【００１８】
（３，６）共振寄与度が高いパネルについて、トータルモーダル音響伝達ベクトル（ＭＡＴＶTotal）の共振周波数における各パネルの構造固有モード（Φ）の相対値と、音響伝達関数（ＡＴＶ）の相対値とを比較して、構造固有モード（Φ）及び音響伝達関数（ＡＴＶ）のうち相対値の大きい方を、共振寄与度が高いと判定すれば、複数のパネルのうち、共振寄与度（騒音要因度）が高いパネルに着目して設計変更することにより、車体の設計変更による最適化を効率よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる車内騒音の伝達経路を説明するブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる音響感度の特性例を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態にかかる音響感度に寄与する音響モードを説明する車室空間の模式的斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる音響感度に寄与する構造モード（車体固有モード）を説明する図であり、車体要部（ルーフ部）の固有モードを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるＭＡＴＶ手法に関する音圧ｐ，音響伝達関数ＡＴＶ及び振動速度ｖｎを説明する車体の模式的側面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる車体特性分析装置及び車体特性分析補助装置を説明するブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる車内音の分析手法を説明する周波数対応グラフであり、（ａ）は音響感度に関し、（ｂ）はＭＡＴＶ（車体特性）に関し、（ｃ）はＭＰＦ（入力特性）に関する。
【図８】本発明の一実施形態にかかる車内音の分析手法を説明する図であり、（ａ）はトータル及び各パネルのＭＡＴＶ（車体特性）に関する周波数対応グラフ、（ｂ）は各パネルの音響伝達関数に関する周波数対応グラフ、（ｃ）はモードベクトル（構造固有モード）に関する周波数対応グラフ、（ｄ）は車体の模式的側面図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる車内音の分析手法を説明する図であって、ＣＡＥモデルデータによる処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる車内音の分析手法を説明する図であって、計測データによる処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる構造固有モードを片持ちプレートを例示して説明する図であって、（ａ）は曲げ一次モードを示す片持ちプレートの斜視図、（ｂ）は曲げ二次モードを示す片持ちプレートの斜視図、（ｃ）は振動感度を説明する片持ちプレートの斜視図、（ｄ）は各次曲げモードを合成した振動レベルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
なお、本実施形態では、車体として、自動車、特に乗用車を例示して説明するが、本発明は乗用車に限らずトラックやバスといった商用車にも適用することができ、更には、鉄道車両等への適用も考えられる。また、車体の閉空間の分析のみではなく，エンジンなど機械の放射音の分析への適用も考えられる。
【００２１】
［車内騒音の伝達経路］
まず、本実施形態の車体特性分析方法で対象とする自動車の車室内への固体伝播音の伝達経路を説明する。図１は車内騒音の伝達経路を説明するブロック図である。図１に示すように、固体伝播音の元になる車体への入力振動は、エンジン等のパワープラントで発生する振動と、走行時にタイヤが路面から受ける反力により発生する振動と、に大別することができる。
【００２２】
パワープラントで発生する振動は、車体の骨格に直接伝達されるほか、排気系や駆動系を通じて車体の骨格に伝達される。路面反力により発生する振動は、タイヤに入力され、サスペンションを介して車体の骨格に伝達される。また、駆動輪のタイヤの場合、駆動系と接続されているので、路面反力により発生する振動の一部は駆動系を介して車体の骨格に伝達され、パワープラントで発生する振動の一部は駆動系，駆動輪及びサスペンションを介して車体の骨格に伝達される。
【００２３】
車体の骨格に伝達された振動は、車体の各パネルに伝達される。この際、車体の構造に固有のモード（車体固有モード）で振動が生じて、車室空間を区画するパネルの振動が車室空間で伝達される。この車室空間での振動は音となり、この音の強さ（音圧、音響感度）は、車室空間の形状に応じた固有のモード（音響固有モード）で増減する。ここで、騒音となって影響するのは、車室内の座席に着座した乗員の耳元なので、乗員の耳元付近における音を車内音として評価することが有効になる。
【００２４】
図２はある車体モデルにおいて、パワープラントを支持するヘッドマウントから車体に音源振動が伝達され、車体及び車室空間を経て前席中央付近（前席乗員の耳元付近）における音響感度（音圧分布）のシミュレーション結果を示すグラフである。この場合、１３０Ｈｚ付近に音圧のピークがある。
図３はこの１３０Ｈｚ付近での音響固有モードによる車室空間外周の音圧分布を示している。前席中央付近の車室空間外周の音圧レベルが高く、この部分が腹となった音響状態となっている。図４はこの１３０Ｈｚ付近での車体固有モード形状を示している。この車体固有モードにより音響固有モードが励起されて、音圧レベルが高くなっているものと推測できる。
【００２５】
［ＭＡＴＶ手法］
次に、ＭＡＴＶやＡＴＶを利用して自動車の車室内の騒音特性を分析する公知の手法を説明する。ここでは、図５に示すように、自動車の車体１の前方のエンジンルーム２からダッシュパネル等のパネル４を介して車室３内の乗員の耳の付近である観測点５に音（振動）が伝達される状況を想定する。パネル４は振動を放射するため放射パネルとも呼ぶ。なお、図５に示すタイヤ６からの入力による音もあるが、ここでは説明を省く。
【００２６】
観測点５における周波数ωの音の音圧ｐ（ω）は、放射パネル４から観測点５までの音響伝達関数ＡＴＶ（ω）と、放射パネル４の振動速度ｖｎ（ω）とで次式（１）のように表すことができる。ｎは放射パネル４の法線方向成分を表し、振動速度ｖｎ（ω）は放射パネル４の法線方向への振動速度成分を表す。
【００２７】
【数１】
2015011567.tif 000003
ここで、放射パネル４の振動速度ｖｎ（ω）を構造固有モードΦｎの重ね合わせで表す。ここで、構造固有モードΦｎの重ね合わせについて、片持ちプレートの固有モードを例に説明する。
【００２８】
図１１（ａ）は片持ちプレートの曲げ一次モードの固有振動態様を模式的に示し、図１１（ｂ）は片持ちプレートの曲げ二次モードの固有振動態様を模式的に示す。この例では、図１１（ｃ）に示すように、片持ちプレートの自由端に、加振周波数を変えながら加振入力（単位力加振）を加えて、片持ちプレートの長手方向中間部の応答点で振幅（変位）を計測する。この結果、図１１（ｄ）に太実線で示すようなトータル変位が計測される。このトータル変位ｘ(ω)は、次式（Ａ）に示すように、片持ちプレートの各曲げ振動モードを合計したもので、図１１（ｄ）には、曲げ一次モード，曲げ二次モード，曲げ三次モードの各振動振幅をそれぞれ各種細線で示している。
【００２９】
【数２】
2015011567.tif 000004
ここで、放射パネル４の振動速度ｖｎ（ω）は、片持ちプレートのトータル変位ｘ(ω)に対応するので、放射パネル４の振動速度ｖｎ（ω）は放射パネル４の構造固有モードΦｎ及びそのモード刺激係数ＭＰＦi(ω)用いて次式（Ｂ）に示すように重ね合わせで表すことができる。
【００３０】
【数３】
2015011567.tif 000005
ここで、式（２）のように、MATV(ω)を定義する。
【００３１】
【数４】
2015011567.tif 000006
式（Ｂ）及び式（２）を式（１）に導入すると、ＭＡＴＶ手法の基本式である次式（３）が得られ、音圧ｐ（ω）は、各構造固有モード成分ｐiの和としてあらわすことができる。
【００３２】
【数５】
2015011567.tif 000007
【００３３】
［車体特性分析装置及び車体特性分析補助装置］
本実施形態にかかる車体特性分析装置には、例えばＮａｓｔｒａｎ（登録商標）等の、ＭＡＴＶ手法を適用した既存のＣＡＥ（Computer-Aided Engineering methods）のソフトウェアを用いている。つまり、図６に示すように、コンピュータ１０に解析処理がプログラミングされた既存のＣＡＥソフトウェアをインストールしておく。これにより、解析処理部（構造モード解析及び音響解析処理手段）１１がソフトウェアとして装備される。
【００３４】
構造データ（車体の構造モデルのデータ）及び音響データ（車体の音響モデルのデータ）を入力すると、解析処理部１１が作動して、構造データから構造固有モードΦが演算され、さらに、モード刺激係数ＭＰＦ(ω)，モード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ(ω)，音圧（構造モード寄与）ｐ(ω)及び音響伝達関数ＡＴＶ(ω)が算出され出力される。なお、構造データ及び音響データには、車体を、多数の要素にメッシュ分割されたパネルが複数組み合わされた集合体として作成したものを用いる。
【００３５】
本実施形態では、コンピュータ１０に、車体特性分析補助装置を構成する機能（ソフトウェア）として演算部（演算手段）１２が装備される。演算部１２は、解析処理部１１から出力される構造固有モードΦ，モード刺激係数ＭＰＦ（ω），モード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω），音圧（構造モード寄与）ｐ（ω）及び音響伝達関数ＡＴＶ(ω)の各パラメータの値（絶対値）を、各パラメータ値の平均値（又は、中央値）を基準に相対化した値（相対値）を算出し、各相対値の周波数分布のグラフデータを演算する。
【００３６】
つまり、演算部１２は、ｐ分布グラフデータ，ＭＡＴＶ分布グラフデータ，ＭＰＦ分布グラフデータ，ＡＴＶ分布グラフデータ，Φ分布グラフデータを作成する。なお、ＭＡＴＶ分布グラフデータについては、トータルＭＡＴＶ及び各パネルのＭＡＴＶの分布グラフデータをそれぞれ作成し、ＡＴＶ分布グラフデータ及びΦ分布グラフデータについては、各パネルの分布グラフデータをそれぞれ作成する。
【００３７】
また、車体特性分析補助装置は、この演算部１２と、コンピュータ１０に接続されたディスプレイ（表示手段）２０とから構成され、このディスプレイ２０では、演算部１２によって演算された各グラフデータから、ｐ分布グラフ，ＭＡＴＶ分布グラフ，ＭＰＦ分布グラフ，ＡＴＶ分布グラフ，Φ分布グラフを表示する。
例えば、図７は、ある車体モデルのＣＡＥを用いた解析の結果をディスプレイ２０に表示した例を示す。図７（ａ）は、音響感度の演算値（合成値）と実測値（実験結果）とを、周波数分布のグラフで示したものである。これらの音響感度のグラフは、折れ線グラフと、各周波数域の音響感度の値を値の大きさに応じて色分けしてカラーマップ化して示すグラフとを並べて記載している。図７（ｂ）はモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω）の値を値の大きさに応じて色分けしてカラーマップ化して示すグラフであり、図７（ｃ）は解析によるモード刺激係数ＭＰＦ（ω）の値を値の大きさに応じて色分けしてカラーマップ化して示すグラフである。各グラフは横軸の周波数を対応させている。
【００３８】
図７（ａ）において、一点鎖線で囲んだ周波数領域は、音響感度が値の大きい色（赤色）を示しており、この周波数領域のＭＡＴＶもＭＰＦも、値が大きい色（赤色）を示している。これから、ＭＡＴＶとＭＰＦとのいずれも音響感度に寄与している、即ち、共振寄与度が高いと考えられる。もしも、ＭＡＴＶとＭＰＦとの何れかの値が大きければ値の大きい方が音響感度に寄与している、即ち、共振寄与度が高いと考えられ、この共振寄与度が高い方を主体に、車体の最適化を図ることが効率的である。
【００３９】
また、図８は、図７の解析の結果を、別の観点からディスプレイ２０に表示した例を示す。図８（ｄ）に示すように、車体を構成するパネルＡ，Ｂ，Ｃに着目する。図８（ａ）は、各パネルＡ，Ｂ，Ｃのモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω）の値と、これらを合算したトータルのモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω）の値とを、値の大きさに応じて色分けしてカラーマップ化して示すグラフである。図８（ｂ）は各パネルＡ，Ｂ，Ｃの音響伝達関数ＡＴＶの値を、値の大きさに色分けしてカラーマップ化して示すグラフであり、図８（ｃ）は各パネルＡ，Ｂ，Ｃのモードベクトル（構造固有モード）Φの値を、値の大きさに色分けしてカラーマップ化して示すグラフである。
【００４０】
図８（ａ）において、一点鎖線で囲んだ周波数領域は、モード音響伝達ベクトルＭＡＴＶが、値の大きい色（赤色）を示しており、この周波数領域の各パネルＭＡＴＶを見ると、パネルＢのＭＡＴＶが、値の大きい色（赤色）を示しており、音響感度に寄与している、即ち、共振寄与度が高いと考えられる。この共振寄与度が高いパネルＢを主体に、車体の最適化を図ることが効率的である。そこで、パネルＢについて、この周波数領域の音響伝達関数ＡＴＶ及びモードベクトルΦの値を見ると、音響伝達関数ＡＴＶの方がモードベクトルΦよりも値が大きい色になっているので、パネルＢにおいて、音響伝達関数ＡＴＶの方が、音響感度に寄与している、即ち、共振寄与度が高いと考えられる。
【００４１】
［車体特性分析方法］
本実施形態にかかる車体特性分析方法は、上述のような車体特性分析装置及び車体特性分析補助装置を利用して、例えば図９のフローチャートに示すように、車体特性を分析することができる。
つまり、図９に示すように、まず、コンピュータ１０に、ＣＡＥモデルデータとしての構造モデルと音響モデルの各データの入力を行なう（ステップＡ１０，Ａ１２）。
【００４２】
コンピュータ１０では、ステップＡ１０で入力された構造モデルのデータから構造固有モードΦを導出して、解析処理部１１に入力し（ステップＡ１４）、これらとステップＡ１２で入力された音響モデルのデータとから解析処理（ステップＡ２０）を行なう。
この解析処理（ステップＡ２０）によって、モード刺激係数ＭＰＦ（ω），モード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω），音圧（構造モード寄与）ｐ（ω）及び音響伝達関数ＡＴＶ(ω)の各パラメータの値が出力される（ステップＡ３０，Ａ４０，Ａ５０，Ａ６０）。
【００４３】
各出力値は平均値（又は、中央値）を基準に相対化した値（相対値）に変換され、音圧ｐ（ω）のピークとなる共振周波数から、モード刺激係数ＭＰＦ（ω）及びモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω）の共振周波数の値ＭＰＦ（ωｎ），ＭＡＴＶ（ωｎ）を抽出し（ステップＡ３２，Ａ４２）、これを出力する（ステップＡ３４，Ａ４４）。
一方、音響伝達関数ＡＴＶ(ω)を用いて（式（２）参照）モード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω）を算出し（ステップＡ６２）、各パネルのモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶＰＮＬ（ω）を出力する（ステップＡ６４）。各出力値は平均値（又は、中央値）を基準に相対化した値（相対値）に変換され、音圧ｐ（ω）のピークとなる共振周波数から、各パネルのモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶＰＮＬ（ω）の共振周波数の値ＭＡＴＶＰＮＬ（ωｎ）を抽出し（ステップＡ６６）、これを出力する（ステップＡ６８）。
【００４４】
この結果、各共振周波数の値ＭＰＦ（ωｎ），ＭＡＴＶ（ωｎ）を比較して、値の大きい方が音響感度に寄与している、即ち、共振寄与度が高いとして、この共振寄与度が高い方を主体に、車体の最適化を図る。例えば、ＭＡＴＶ（ωｎ）の方が大きく共振寄与度（騒音要因度）が高いと判断されれば、車体骨格を含む放射パネルの構造変更が有効であり、ＭＰＦ（ωｎ）の共振寄与度が高いと判断されれば、車体の固有モードにおいて入力点をモードの節にし（ノーダルマウント）、その固有モードを励起されにくくするような車体構造変更が有効であると判断できる。これにより、車体の設計変更による最適化を効率よく行なうことができる。
【００４５】
また、各パネルのモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶＰＮＬ（ω）の共振周波数の値ＭＡＴＶＰＮＬ（ωｎ）を比較して、値の大きいパネルが音響感度に寄与している、即ち、共振寄与度が高いとして、この共振寄与度が高いパネルを主体に、車体の最適化を図る。これにより、車体の設計変更による最適化を効率よく行なうことができる。
さらに、共振寄与度が高いパネルについて、共振周波数におけるこのパネルの構造固有モードΦと音響伝達関数ＡＴＶＰＮＬとを比較して、値の大きい方を、共振寄与度が高いと判定する。そして、共振寄与度（騒音要因度）が高いパネルにおいて、構造固有モードΦ及び音響伝達関数ＡＴＶのうち共振寄与度が高い方に着目して設計変更する。これにより、車体の設計変更による最適化を効率よく行なうことができる。
【００４６】
ところで、参考例として、実験解析用コンピュータ１０に、実験解析用プログラムを装備させて、実験による計測データを解析処理して、構造固有モードΦ，モード刺激係数ＭＰＦ（ω），モード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω），各パネルのモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶＰＮＬ（ω）を求めることもできる。
つまり、図１０に示すように、まず、コンピュータ１０に、計測データとしての構造伝達関数（構造を伝達する振動に関する関数）と音響伝達関数ＡＴＶ（ω）の各データの入力を行なう（ステップＢ１０，Ｂ１２）。
【００４７】
コンピュータ１０では、実験モード解析を実施し（ステップＢ２０）、モードパラメータを導出し（ステップＢ２２）、構造固有モードΦを導出し（ステップＢ２４）、モードパラメータから、モード刺激係数ＭＰＦ（ω）を導出する（ステップＢ２６）。
また、音響伝達関数ＡＴＶ（ω）と構造固有モードΦとからモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω）を算出し（ステップＢ３０）、これを出力する（ステップＢ３２）。
【００４８】
モード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω）とモード刺激係数ＭＰＦ（ω）とから、音圧（構造モード寄与）ｐ（ω）を算出し（ステップＢ４０）、これを出力する（ステップＢ４２）。
また、モード刺激係数ＭＰＦ（ω）から音圧ｐ（ω）のピークとなる共振周波数の値ＭＰＦ（ωｎ）を抽出し（ステップＢ５０）、これを出力する（ステップＢ５２）。
【００４９】
さらに、モード音響伝達ベクトルＭＡＴＶ（ω）の共振周波数の値ＭＡＴＶ（ωｎ）を抽出し（ステップＢ３４）、これを出力する（ステップＢ３６）。
一方、各パネルのモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶＰＮＬ（ω）を導出し（ステップＢ６０）、これを出力する。音圧ｐ（ω）のピークとなる共振周波数から、各パネルのモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶＰＮＬ（ω）の共振周波数の値ＭＡＴＶＰＮＬ（ωｎ）を抽出し（ステップＢ６２）、これを出力する（ステップＢ６４）。
【００５０】
この結果、各共振周波数の値ＭＰＦ（ωｎ），ＭＡＴＶ（ωｎ）を比較することや、
各パネルのモード音響伝達ベクトルＭＡＴＶＰＮＬ（ω）の共振周波数の値ＭＡＴＶＰＮＬ（ωｎ）を比較することや、共振寄与度が高いパネルについて、共振周波数におけるこのパネルの構造固有モードΦと音響伝達関数ＡＴＶＰＮＬとを比較することができる。
以上のように、本車体特性分析方法及び車体特性分析補助装置によれば、共振寄与度が高いと判断されたパラメータに着目して設計変更することにより、車体の設計変更による最適化を効率よく行なうことができる。
【００５１】
［その他］
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態を適宜変更したり、一部を採用したりして実施することができる。
例えば、上記実施形態では共振周波数の抽出をコンピュータで行なっているが、車体特性分析補助装置を用いてこれを作業者が行なっても良い。
【００５２】
この場合、上記の実施形態ではカラーマップによって各共振周波数の値を比較しやすいが、各共振周波数の値を比較する手法はこれに限らず、折れ線グラフや棒グラフなど視覚的に把握しやすいものであればよい。
また、上記の実施形態では観測点を車室内としているが、観測点の位置はこれに限らず、車室外または車外とすることもできる。この場合、車外騒音の低減に有効となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
自動車をはじめとした車両の車室内の騒音の低減や車両の機械騒音の低減のために、広く適用しうる。
【符号の説明】
【００５４】
１  車体
２  エンジンルーム
３  車室
４  パネル
５  観測点
１０  コンピュータ
１１  解析処理部（構造モード解析及び音響解析処理手段）  
１２  演算部（演算手段）
２０  ディスプレイ（表示手段）
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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