(57)【要約】【課題】接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析する場合において、接合部にオフセットが存在する場合や、大変形、接触、材料非線形の場合でも、接合時の状態を精度良く解析することができ、単一のモデルで接合時の残留応力や接合された構造物の強度、剛性、振動特性を評価するための数値解析方法および解析装置を提供すること。【解決手段】接合部の節点の所定の組の所定方向における距離が所定範囲以下になると、一方の部材の少なくとも１つ以上の節点と他方の部材の少なくとも１つ以上の節点とを相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位する節点固定工程を有する。【選択図】  図１３ｄ
2008261846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析方法であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力工程と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力工程と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力工程と、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第一の所定範囲以下になると前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位する第一の節点固定工程とを有することを特徴とする数値解析方法。
【請求項２】
前記第一の節点固定工程において、前記部材Ａの前記節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）と前記部材Ｂの前記節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）とが接合する前にあらかじめ対応付けられていて、前記所定方向が加圧方向であることを特徴とする請求項１に記載の数値解析方法。
【請求項３】
前記所定方向の距離が部材Ａの節点ＮＡｐ（ｐは自然数１〜ｍのいずれか）と部材Ｂの節点ＮＢｑ（ｑは自然数１〜ｎのいずれか）との間の直線距離が最短となる方向の距離であることを特徴とする請求項１に記載の数値解析方法。
【請求項４】
部材Ａ、Ｂの接合前のそり変形形状を射出成形解析によって解析し、その後、請求項１〜３のいずれかに記載の数値解析方法を用いて接合部の解析を行うことを特徴とする数値解析方法。
【請求項５】
部材Ａ、Ｂの接合前の形状データを三次元形状測定により測定し、その後、請求項１〜３のいずれかに記載の数値解析方法を用いて接合部の解析を行うことを特徴とする数値解析方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の数値解析方法を用いて構造物の接合状態を解析し、その後、加圧力を開放し、数値解析により残留変形および／または残留応力を解析することを特徴とする数値解析方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載の数値解析方法を用いて構造物の接合部を解析し、その後、前記構造物の強度および／または剛性および／または振動特性を数値解析により解析することを特徴とする数値解析方法。
【請求項８】
部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析方法であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力工程と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力工程と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力工程と、
所定の加圧力を複数のステップに分けて段階的に与える場合の各ステップにおいて、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第一の所定範囲以上になるように前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）との相対位置を以下の（Ａ）および（Ｂ）に示す過程で調節する第二の節点固定工程を有することを特徴とする数値解析方法。
（Ａ）前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属するＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が前記第一の所定範囲以下になると、前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを所定方向の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を所定方向について保ったまま変位する節点固定設定工程。
（Ｂ）前記過程（Ａ）において固定された前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属するＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の組において、固定された前記節点間に働く押し付け力が所定の値よりも小さくなった場合には、前記節点ＮＡｐ、ＮＢｑの固定を解除する節点固定解除工程。
【請求項９】
部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析方法であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力工程と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力工程と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力工程と、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第二の所定範囲以下の場合には、前記所定の組については前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｚ（ｚは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｗ（ｗは自然数１〜ｎのいずれか）とを全ての方向の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を全ての方向について保ったまま変位する第三の節点固定工程を有することを特徴とする数値解析方法。
【請求項１０】
部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析装置であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力手段と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力手段と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力手段と、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第一の所定範囲以下になると前記部材Ａの少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位する第一の節点固定手段とを有することを特徴とする数値解析装置。
【請求項１１】
部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析装置であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力手段と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力手段と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力手段と、所定の加圧力を複数のステップに分けて段階的に与える場合の各ステップにおいて、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第一の所定範囲以上になるように前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）との相対位置を以下の（Ａ）および（Ｂ）に示す過程で調節する第二の節点固定手段を有することを特徴とする数値解析装置。
（Ａ）前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属するＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が前記第一の所定範囲以下になると、前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを所定方向の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を所定方向について保ったまま変位する節点固定設定手段。
（Ｂ）前記過程（Ａ）において固定された前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属するＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の組において、固定された前記節点間に働く押し付け力が所定の値よりも小さくなった場合には、前記節点ＮＡｐ、ＮＢｑの固定を解除する節点固定解除手段。
【請求項１２】
部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析方法であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力工程と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力工程と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力工程と、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第二の所定範囲以下の場合には、前記所定の組については前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｚ（ｚは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｗ（ｗは自然数１〜ｎのいずれか）とを全ての方向の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を全ての方向について保ったまま変位する第三の節点固定手段を有することを特徴とする数値解析装置。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれかに記載の数値解析方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数値解析方法および解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
接合加工技術の一手段として被接合部材の接合面を突き合わせて所定の加圧力で加圧し、この状態で機械的に相対運動を行ない、接合面に発生する摩擦熱によって被接合部材を接合する技術が振動溶着として知られている。特に樹脂製部品を製造する際には金型のみでは成形できない場合があるので、接合技術が必要となり、上記振動溶着技術が利用される。
【０００３】
図１は、振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造を示す斜視図である。図１ａは溶着前のリブ構造を説明する斜視図である。（１０１）は部材Ａの溶着リブ、（１０２）は部材Ｂの溶着リブ、（１０３）は部材Ａの溶着面、（１０４）は部材Ｂの溶着面である。図１ｂは部材Ａ、Ｂを付き合わせた状態を説明する斜視図である。（１０５）は溶着時の加圧力であり、フランジ部１０６、１０７に専用に設計された治具を押し当て、片方のフランジ側の治具を固定し、他方のフランジ側の治具に加圧力１０５を加える。図１ｃは溶着接合した状態を説明する斜視図である。樹脂成形品の振動溶着構造では、部材Ａの溶着面１０３に部材Ｂの溶着面１０４を加圧力１０５で接触させた状態で相対的に高速振動させることにより、溶着面１０３と溶着面１０４とが摩擦熱によって融解し、その後、振動を止めて冷却、固化して溶着接合される。図２ａは、振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造を示す斜視図である。図２ｂは、図２ａに示す溶着構造において、溶着リブ１０１、１０２の長手方向２０２で接合部の隙間が不均一な状態を説明する図である。射出成形された前記部材ＡおよびＢは、成形収縮率の差などに起因するそり変形や金型の形状誤差などによって、図２ｂに示すように、溶着リブの長手方向２０２で接合部の隙間が不均一な場合が多いと考えられる。
【０００４】
図３は、溶着リブ１０１、１０２の短手方向２０１で溶着リブがオフセットされたまま接合される状態を説明する図である。図３ａは溶着前のリブ構造を説明する斜視図であり、図３ｂは溶着リブの短手方向２０１で溶着リブがオフセットされたまま溶着接合される状態を説明する図である。図３ｂに示すように、溶着リブの短手方向２０１でも、前記そり変形や金型の形状誤差などによって、部材Ａと部材Ｂを圧接させたときにオフセット３０１が生じていることが多い。この状態で、部材Ａの溶着面１０３と部材Ｂの溶着面１０４を相対的に高速振動させることにより、溶着リブのオフセット３０１が残ったまま溶着接合されることが多い。
【０００５】
このように接合部の隙間が不均一、かつ溶着リブがオフセットされた状態で、前記部材Ａと部材Ｂとを振動溶着により接合加工すると、部材Ａに部材Ｂを押し当てた際に部材Ａおよび部材Ｂの各部で不均一な歪みが発生するため、加圧力をかけた時点で部材Ａおよび部材Ｂの各部には不均一な応力が発生する。この応力が構造物を構成する材料強度（引張強度、疲労強度など）よりも大きい場合は、接合加工時の破損の原因となる可能性がある。したがって、加圧時に発生する応力を有限要素法などの数値解析手法を用いて事前に予測しておくことにより、接合加工時の破損の可能性を把握することができ、設計変更などで接合加工時の破損を予防することができる。また、加圧力をかけても接合面に隙間が空いていて、かつ前記隙間が接合加工時の溶け代よりも大きい場合には接合不良となる可能性が高い。したがって、加圧時に接合面に残る隙間を数値解析手法により事前に予測しておくことにより、接合不良の可能性や溶け代の設定などを事前に把握することができる。
【０００６】
接合部の隙間が不均一、かつ溶着リブがオフセットされた状態で、前記部材Ａと部材Ｂとを振動溶着により接合した後に加圧力を開放して構造物を取り出したときには、前記構造物には残留応力が発生している。この残留応力が構造物を構成する材料強度（引張強度、疲労強度など）よりも大きい場合は、接合加工時の破損または製品の実使用時の破損の原因となる可能性がある。したがって、接合加工時に発生する残留応力を有限要素法などの数値解析手法を用いて事前に予測しておくことにより、接合加工時の破損の可能性を把握することができ、設計変更などで接合加工時の破損を予防することができる。また、構造物の実使用時を想定した強度・剛性・振動解析などを実施する際にも、接合加工時に発生する残留応力を考慮することで、数値解析の予測精度の向上が図れると考えられる。
【０００７】
よって、接合加工時に発生する残留応力を有限要素法などの数値解析で明らかにするためには、上述した接合部の隙間やオフセットを正確に反映したモデル化を実施する必要があると考えられる。
【０００８】
このような接合部の数値解析モデルを作成する方法としては、従来から以下に示す２つの方法が知られていた（非特許文献１、特許文献１）。
【０００９】
（１）非特許文献１に、ボルト締結で部材を接合する場合の数値解析方法が開示されている。溶着面が仮想的なボルト結合により結合されていると考えることにより、この方法を振動溶着構造に容易に応用することができる。図４は、非特許文献１で記載されている数値解析方法を振動溶着構造に適用した場合を説明する図である。図４ａは振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部の溶着前のリブ構造を示す斜視図である。図４ｂは、図４ａをシェル要素でモデル化した例を示す斜視図である。部材Ａは要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ、ｋは自然数）、部材Ｂは要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ、ｌは自然数）に要素分割されている。図４ｃは図４ｂに示す数値解析モデルを２０２の方向から見た断面図であり、（４０１）は仮想的なボルト結合をモデル化するための梁要素である。図４ｅは、ボルト締結で部材を接合する場合の数値解析方法を振動溶着構造に応用する場合の手順を示したフローチャートの一例である。形状データ入力工程４０３では、要素分割された形状データ、縦弾性係数やポアソン比などの材料データを読み込み、または入力する。そして、拘束条件入力工程４０４で接合時の拘束条件を入力する。接合部結合要素作成工程４０５において、部材Ａの接合面１０３と部材Ｂの接合部１０４の間に梁要素４０１を作成し、梁要素４０１に負の大きさの予張力４０２を与えて梁要素を縮めることにより、部材Ａの溶着面１０３と部材Ｂの溶着面１０４とを引張り合わせて接合状態をモデル化する。そして、構造解析工程４０７で部材Ａと部材Ｂが梁要素４０１により引張合わされるときの変形、および応力状態を解析し、残留応力算出工程４０８で接合時の残留応力を算出する。その後は、必要に応じて、強度、剛性、振動解析工程４０９において、実使用時やラボ試験を想定した強度および／または剛性および／または振動解析を実施する。
【００１０】
しかしながら、本発明者らの知見によれば、接合部の数値解析モデルを作成する方法として、この手法には以下のような問題点があると考えられる。ボルト締結で部材を接合する場合の数値解析方法を振動溶着構造に応用した技術には、図４ｃに示すように、部材Ａの溶着部１０３と部材Ｂの溶着部１０４が溶着リブの短手方向２０１にオフセットが存在する場合は、図４ｄに示すように部材Ａの溶着部１０１と部材Ｂの溶着部１０２が曲げ変形を受け、実際とは異なる変形モードとなるといった問題点があると考えられる。
【００１１】
（２）特許文献１に、接合時の残留応力状態を解析する方法が開示されている。図５は特許文献１に開示されている実施形態を説明する図である。図５ａは要素分割された部材Ａと部材Ｂの接合部近傍を拡大した図である。黒丸は節点を表している。この例では、部材Ａの溶着面１０３はそり変形によって曲線状に変形しており、部材Ｂの溶着面１０４はそり変形が無い状態を想定している。部材Ａは要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ、ｋは自然数）、部材Ｂは要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｎ、ｎは自然数）に要素分割されており、前記要素Ａｉに属する節点５０５と、前記要素Ｂｊに属する節点５０６は、部材Ａおよび部材Ｂのそり変形によって加圧方向５０２に隙間５０１を有している。図５ｂは、部材Ａと部材Ｂが接合されたときの接合部近傍を拡大した図である。図５ｃは、非線形性を有する材料の応力−ひずみ線図の概念図である。（５０８）は応力−ひずみ線図５０７の原点近傍での傾きを示し、（５０９）は応力値が５１０であるときの応力−ひずみ線図の傾きを示す。図５ｅは、特許文献１の実施形態を示すフローチャートである。
【００１２】
以下、図５を用いて、特許文献１に開示された解析方法を説明する。
【００１３】
そり変形量解析工程５１１で、射出成形解析を実施し、接合前の部材Ａおよび部材Ｂのそり変形形状をそれぞれ解析する。そして、形状データ入力工程５１２で、射出成形解析で得られたそり変形形状を解析装置に読み込む。次に、強制変位条件設定工程５１３で、読み込んだそり変形形状から、そり変形した部材Ａと部材Ｂを接合するために、部材ＡおよびＢの接合部の隙間を無くすために必要な節点変位量を接合面のすべての節点について算出し、その変位量を強制変位として接合面のすべての節点に与える。図５ａでは、部材Ａの接合面１０３に位置する節点５０６と、部材Ｂの接合面１０４に位置する節点５０７は、部材Ａおよび部材Ｂのそり変形によって隙間５０１を有している。強制変位条件設定工程５１３では、前記隙間５０１を無くすために必要な節点５０６の強制変位量５０３と、節点５０７の強制変位量５０４を算出する。次いで、構造解析工程５１４で、部材Ａおよび部材Ｂに強制変位量を与えたときの力のつりあいを計算し、部材Ａおよび部材Ｂに発生する応力分布を解析する。その結果、図５ｂに示すように、部材Ａの接合面１０３と部材Ｂの接合面１０４の隙間が無くなった状態での部材Ａおよび部材Ｂに発生する応力分布が計算される。部材Ａおよび／または部材Ｂにそり変形が存在する場合には、接合面の隙間は一定ではないので、構造解析工程５１４で接合時の応力状態を数値解析することにより、部材Ａと部材Ｂを接合したときの残留応力分布が計算できるとされている。
【００１４】
図５ｄは、部材Ａと部材Ｂが接合面１０３、１０４で一体化された数値解析モデルの接合部近傍を拡大した図である。接合部が一体化されているため、部材Ａの接合面１０３と部材Ｂの接合面１０４は同一であり、各接合面を構成する節点５０５、５０６も同一である。特許文献１に記載の実施形態においては、部材Ａと部材Ｂが接合された後の製品の振動特性、耐圧強度などを解析する場合は、このような一体化された近似モデルを使用すると記載されている。しかし、樹脂のような縦弾性係数が非線形性を有する材料で構成される構造物においては、接合時の残留応力の影響によって、構造物の各部で縦弾性係数が異なっている場合があるため、特許文献１ではさらに、縦弾性係数再設定工程５１６において、構造解析工程５１４で計算した各要素の応力に対応する縦弾性係数を図５ｃに示すような応力−ひずみ線図から算出し、図５ｄに示すような接合部が一体化された数値解析モデルに再設定することにより、一体化された数値解析モデルの振動特性や耐圧強度解析などの解析精度を向上させることができると記載されている。図５ｂにおいて、構造解析工程の結果、要素Ａｉに残留応力５１０が発生していた場合、図５ｃに示す応力−ひずみ線図を用いて、応力５１０に相当する縦弾性係数５０９を算出し、図５ｄに示す近似モデルの要素Ａｉに再設定する。このような作業を、構造物を構成する全ての要素について行うことにより、一体化された数値解析モデルに接合時の残留応力分布を反映させることができるため、解析精度を向上させることが可能と記載されている。
【００１５】
しかしながら、本発明者らの知見によれば、接合部の数値解析モデルを作成する方法として、この手法には以下のような問題点があると考えられる。
【００１６】
特許文献１に記載の解析方法では、強制変位条件設定工程５１３において、部材Ａの接合面１０３と部材Ｂの接合面１０４の隙間が無くなるような強制変位量を接合面を構成するすべての節点に与える。しかし、部材Ａと部材Ｂに剛性差がある場合は、部材Ａの接合面を構成する節点に与える強制変位量と部材Ｂの接合面を構成する節点に与える強制変位量は同一とは限らず、構造解析工程５１４を実施する以前に正確に決定することはできない。また、加圧力をかけても接合面に隙間が空いていて、かつ前記隙間が接合加工時の溶け代よりも大きい場合には接合不良となる可能性が高いと考えられるが、特許文献１に記載の解析方法では、強制変位条件設定工程５１３において、部材Ａの接合面１０３と部材Ｂの接合面１０４の隙間が無くなるような強制変位量を接合面を構成するすべての節点に与えるため、前記接合不良については検討することができない。また、残留応力算出工程５１５で算出される残留応力は、接合するために加圧した時点の応力分布であり、加圧力を開放した（製品を接合加工機から取り出した）時点の残留応力分布は特許文献１に記載の方法では求めることができないと考えられる。また、特許文献１に記載の解析方法では、接合時の応力状態から各部の縦弾性係数を見積り、前記縦弾性係数をあらかじめ結合しておいた残留応力の存在しない構造物モデルに適用するため、構造物の強度・剛性・振動解析などを線形解析（微小ひずみの仮定）の範囲内で行う場合は良いが、大荷重および／または接触などで線形解析の仮定を超えるような場合には解析結果に無視できない大きさの誤差が生じる可能性があると考えられる。また、接合された構造物の振動特性や耐圧強度などを評価するために構造物を構成する部材が別々になっている数値解析モデルと、一体化されている数値解析モデルの２つのモデルを用意しなければならないという問題点もあると考えられる。
【非特許文献１】「ＡＢＡＱＵＳ Ｖｅｒ．６．５  ＡＮＡＬＹＳＩＳ  Ｕｓｅｒ’ｓ Ｍａｎｕａｌ  」、ＡＢＡＱＵＳ．ＩＮＣ．、２００４、，Ｖｏｌ．５、１９．５．１．
【特許文献１】特開２０００−１８６９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明の目的は、部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析する場合において、接合部にオフセットが存在する場合や、大荷重および／または接触などで線形解析の仮定を超える場合でも、接合時の状態を精度良く解析することができ、単一のモデルで接合時の接合部の隙間、残留応力や接合された構造物の強度および／または剛性および／または振動特性を評価するための数値解析方法および数値解析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、
（１）部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析方法であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力工程と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力工程と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力工程と、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第一の所定範囲以下になると前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位する第一の節点固定工程とを有する数値解析方法が提供される。
（２）また、本発明の好ましい形態によれば、前記第一の節点固定工程において、前記部材Ａの前記節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）と前記部材Ｂの前記節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）とが接合する前にあらかじめ対応付けられていて、前記所定方向が加圧方向であることを特徴とする（１）に記載の数値解析方法が提供される。
（３）また、本発明の好ましい形態によれば、前記所定方向の距離が部材Ａの節点ＮＡｐ（ｐは自然数１〜ｍのいずれか）と部材Ｂの節点ＮＢｑ（ｑは自然数１〜ｎのいずれか）との間の直線距離が最短となる方向の距離であることを特徴とする（１）に記載の数値解析方法が提供される。
（４）また、本発明の好ましい形態によれば、部材Ａ、Ｂの接合前のそり変形形状を射出成形解析によって解析し、その後、（１）〜（３）のいずれかに記載の解析方法を用いて接合部の解析を行うことを特徴とする数値解析方法が提供される。
（５）また、本発明の好ましい形態によれば、部材Ａ、Ｂの接合前の形状データを三次元形状測定により測定し、その後、（１）〜（３）のいずれかに記載の数値解析方法を用いて接合部の解析を行うことを特徴とする数値解析方法が提供される。
（６）また、本発明の好ましい形態によれば、（１）〜（３）のいずれかに記載の数値解析方法を用いて構造物の接合状態を解析し、その後、加圧力を開放し、数値解析により残留変形および／または残留応力を解析することを特徴とする数値解析方法が提供される。
（７）また、本発明の好ましい形態によれば、（１）〜（３）のいずれかに記載の解析方法を用いて構造物の接合部を解析し、その後、前記構造物の強度および／または剛性および／または振動特性を数値解析により解析することを特徴とする数値解析方法が提供される。
（８）また、本発明の別の形態によれば、部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析方法であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力工程と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力工程と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力工程と、所定の加圧力を複数のステップに分けて段階的に与える場合の各ステップにおいて、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第一の所定範囲以上になるように前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）との相対位置を以下に示す方法で調節する第一の節点固定工程を有することを特徴とする数値解析方法が提供される。
（Ａ）前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属するＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が前記第一の所定範囲以下になると、前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを所定方向の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を所定方向について保ったまま変位する。
（Ｂ）固定された前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属するＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の組において、固定された前記節点間に働く押し付け力が負になると、前記節点ＮＡｐ、ＮＢｑの固定を解除する。
（９）また、本発明の別の形態によれば、部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析方法であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力工程と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力工程と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力工程と、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第二の所定範囲以下の場合には、前記所定の組については前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｚ（ｚは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｗ（ｗは自然数１〜ｎのいずれか）とを全ての方向の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を全ての方向について保ったまま変位する第三の節点固定工程を有することを特徴とする数値解析方法が提供される。
（１０）また、本発明の別の形態によれば、部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析装置であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力手段と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力手段と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力手段と、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が所定範囲以下になると前記部材Ａの少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位する第一の節点固定手段とを有することを特徴とする数値解析装置が提供される。
（１１）また、本発明の別の形態によれば、部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析するための数値解析装置であって、前記部材Ａ、Ｂを要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とに要素分割された形状データおよび材料データを表した数値解析モデルを入力する形状データ入力手段と（ｋ、ｌは自然数）、前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）、前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）の拘束条件を入力する拘束条件入力手段と、前記部材Ａの少なくとも１つ以上の前記要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と前記部材Ｂの少なくとも１つ以上の前記要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）を接合するための加圧条件を入力する加圧条件入力手段と、所定の加圧力を複数のステップに分けて段階的に与える場合の各ステップにおいて、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第一の所定範囲以上になるように前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）との相対位置を以下の（Ａ）および（Ｂ）に示す過程で調節する第二の節点固定手段を有することを特徴とする数値解析装置が提供される。
（１２）また、本発明の別の形態によれば、（１０）〜（１１）のいずれかに記載の数値解析装置を用いて構造物の接合状態を解析し、その後、前記要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）、前記要素Ｂｊに属する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の所定の組の接合部の所定方向における距離が第二の所定範囲以下の場合には、前記所定の組については前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｚ（ｚは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｗ（ｗは自然数１〜ｎのいずれか）とを全ての方向の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を全ての方向について保ったまま変位する第三の節点固定手段を有することを特徴とする数値解析装置が提供される。
（１３）また、本発明の別の形態によれば、（１）〜（９）のいずれかに記載の数値解析方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。
（１４）また、本発明の別の形態によれば、（１０）〜（１２）に記載の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が提供される。
【００１９】
以下に用語を定義する。
【００２０】
本発明において、「拘束条件を入力する」とは、部材Ａと部材Ｂとを接合する際に、部材Ａの要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）と部材Ｂの要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）とを固定するための、固定する領域の指定を行うことをいう。ここで「ｋ」とは、部材Ａに対応する数値解析モデルの要素の数をいい、「ｌ」とは、部材Ｂに対応する数値解析モデルの要素の数をいう。
【００２１】
本発明において、「加圧条件を入力する」とは、部材Ａと部材Ｂとを接合する際の、押し付け荷重の大きさ、方向、荷重負荷領域などの条件を指定することをいう。
【００２２】
本発明において、「接合部の所定方向における距離」とは、所定の規則にしたがって決定された方向における接合部間の距離をいう。例えば、加圧方向であったり、部材Ａの節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ、ｍは自然数）と部材Ｂの節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ、ｎは自然数）の間の直線距離が最短となる方向であったりする場合が挙げられる。ここで「ｍ」とは、部材Ａに対応する数値解析モデルの節点の数をいい、「ｎ」とは、部材Ａに対応する数値解析モデルの節点の数をいう。
【００２３】
本発明において、「解析ステップ」とは、所望の解析結果を得るために、事象の時間的な進展をあらわす場合の各段階のことをいう。例えば、荷重１０Ｎを与えた場合の梁の変形を求める場合には、まず第１ステップとして荷重１Ｎを加えた場合の梁の変形を求め、次に第２ステップとして荷重２Ｎを加えた場合の梁の変形を求めるように、順次荷重を増やしていき、最終的に荷重１０Ｎを与えた場合の梁の変形を求める。また、各ステップの最終状態は次のステップの初期状態となる。複数の解析ステップを用いることにより、各解析ステップ内の状態変化を小さくすることができるため、非線形性が強い場合には有効な手段である。
【００２４】
本発明において「第一の所定範囲」とは、部材Ａと部材Ｂを表した数値解析モデルの接合部に属する節点がこの範囲内であれば接触していると判断し、節点を固定する固定基準のことをいう。たとえば、所定範囲として０．００１ｍｍ以下を用いた場合、部材Ａの節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ、ｍは自然数）と部材Ｂの節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ、ｎは自然数）の距離が０．００１ｍｍ以下では接触していると判定し、節点固定工程で前記部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と前記部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを固定する。
【００２５】
本発明において「第二の所定範囲」とは、所定の加圧力を加えた後に部材Ａと部材Ｂの数値解析モデルの接合部に属する節点がこの範囲内であれば加工後に接合されると判断し、節点を固定する固定基準のことをいう。たとえば、振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の場合には、溶着ビードの溶け代を用いることが考えられる。第二の所定範囲として、振動溶着時の溶着ビードの溶け代１．５ｍｍを用いた場合、部材Ａの節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ、ｍは自然数）と部材Ｂの節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ、ｎは自然数）の距離が１．５ｍｍ以下では振動溶着時に溶けて固定される領域であると判断し、節点固定工程において全ての方向の相対位置を固定する。
【００２６】
本発明において「固定された節点間に働く押し付け力」とは、要素Ａｉに属する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ、ｍは自然数）と要素Ｂｊに属するＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ、ｎは自然数）の固定された組において、節点間に働く、所定方向の力のことをいう。たとえば、所定方向が前記節点ＮＡｐと節点ＮＢｑとの間の直線距離が最短となる方向のときには、押し付け力が所定の値より大きい場合は前記節点ＮＡｐと節点ＮＢｑの組は近づく方向に動こうとしているのに対し、押し付け力が所定の値より小さい場合は前記節点ＮＡｐと節点ＮＢｑの組は離れる方向に動こうとしていることを示す。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、部材Ａと部材Ｂとを接合によって加工する構造物の接合状態を数値解析する場合において、接合部にオフセットが存在する場合や、大荷重および／または接触などで線形解析の仮定を超える場合でも、接合時の状態を精度良く解析することができ、単一のモデルで接合時の接合部の隙間、残留応力や接合された構造物の振動特性や耐圧強度を評価することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して、本発明の数値解析方法および解析装置の実施の形態について説明する。
【００２９】
図６は本発明の実施形態の一例の構成を示すブロック図である。本実施形態例において、図６に示すとおり、（６００）はコンピュータやワークステーションなどの計算機、（６０１）はキーボード、（６０２）はマウス、（６０３）はディスプレイ、（６０４）は補助記憶装置である。（６０４）の補助記憶装置には、ハードディスク装置の他、テープ、ＦＤ（フレキシブルディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＰＤ（相変化光ディスク）、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）などのディスクメモリー、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）メモリー、メモリーカードなどのリムーバブルメディアも利用可能である。
【００３０】
補助記憶装置６０４には、強度、剛性、振動特性などを解析するためのプログラム６０５や形状データ６０６、縦弾性係数、ポアソン比、密度などの材料データ６０７、拘束する節点番号、拘束する方向などの拘束条件データ６０８、接合時の加圧力の大きさ、方向、耐圧強度解析を実施するための内圧の大きさ、振動解析を実施するための加振力などの荷重条件データ６０９が保存されている。
【００３１】
コンピュータやワークステーションなどの計算機６００は、補助記憶装置６０４からプログラム６０５、形状データ６０６、材料データ６０７、拘束条件データ６０８、荷重条件データ６０９などを読み出すことができるデータ読み出し手段６１０を具備している。また、そり変形解析手段６１１、振動解析手段６１２、応力解析手段６１３、出力手段６１４、接合部の節点間の距離を算出する節点距離算出手段６１５、節点間距離を固定基準と比較し、節点を固定するかどうかを判断する固定基準比較手段６１７、節点の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位するように対象となる節点を固定する節点固定手段６１６、固定した節点数と計算回数を記憶する固定節点数カウント手段６１８、力のつりあいを計算する構造解析手段６１９で構成されている。これら各手段は、計算機６００の主記憶装置などの記憶手段に記憶されたプログラムのサブルーチンなどのモジュールとして実施されており、同様にこれらの手段が取り扱うデータは、記憶手段に揮発的または不揮発的に記憶される。
【００３２】
形状データ６０６は、ユージーエス  コーポレーション製“Ｉ−ＤＥＡＳ（登録商標）”のＵＮＶ形式など汎用の構造解析プリプロセッサーにより作成できるものであり、シェル要素、ソリッド要素などで表現する。もちろん、モデルデータを保存するファイルのフォーマットは節点、要素、要素プロパティ、材料プロパティなどが記述されるデータであれば、形状データ６０６の形式は限定しない。
【００３３】
図７は本実施形態における実施の手順を示すフローチャートである。
【００３４】
以下、本発明の実施形態について、図７を用いて説明する。
【００３５】
コンピュータやワークステーションなどの計算機に、要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）に要素分割された部材Ａと、要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）に要素分割された部材Ｂの形状データを読み込むか、キーボードやマウスにより入力を行う（７０１）。同様にして、拘束条件、荷重条件を読み込み、または入力する（７０２、７０３）。これらのデータを基に解析工程７１４を実施する。
【００３６】
部材Ａおよび部材Ｂが樹脂成形品の場合、形状データ入力工程７０１に読み込み、または入力する形状データとして、部材Ａおよび部材Ｂの接合前の形状をそり変形量解析工程７１２で射出成形工程解析を実施した結果のそり変形形状や、そり変形形状実測工程７１３で三次元形状測定により測定した結果を用いることができる。（第四、第五の実施形態）
図１２は、そり変形量解析工程７１２の構成の一例を示すフロー図である。射出成形解析用形状データを入力（１２００）し、成形品材料の注入点であるゲートを指定し、成形品材料の密度や比熱、熱伝導率、成形品材料と金型との間の熱伝達係数、成形品材料の溶融粘度特性、ＰＶＴ特性（圧力−体積−温度特性。すなわち、成形品材料の比容積もしくは体積を温度と圧力の関係式で表したもの。）などの樹脂物性データと、成形温度、金型温度、射出率（または射出時間）、保圧時間、保圧圧力などの成形条件を入力（１２０１、１２０２）して、射出成形工程の解析（１２０３）（充填工程解析（１２０４）、保圧・冷却工程解析（１２０５）、配向解析（１２０８））を実行し、射出成形解析用形状データの各要素あるいは各節点での収縮率を算出し（１２０６）、構造解析を実行することで、成形品のそり変形を解析（１２０７）し、出力（１２０９）する。
【００３７】
拘束条件入力工程７０２では、固定する節点の組み合わせ、固定する節点間の距離を測定する方向、大きさがそれ以下になれば節点を固定する固定基準などの節点固定条件についても読み込み、または入力する。
【００３８】
固定する節点の組み合わせの指定方法は、たとえば、次に示す２通りの方法が考えられる。
【００３９】
（１）部材Ａを構成する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）の中で接合部を構成する節点ＮＡｒ（ｒは自然数１〜ｍのいずれか）の全部、または一部の節点集合と、部材Ｂを構成する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の中で接合部を構成する節点ＮＢｓ（ｓは自然数１〜ｎのいずれか）の全部、または一部の節点集合とを固定する節点の組み合わせとして、拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力する。（第一および第三の実施形態）
（２）部材Ａを構成する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）の中で接合部を構成する節点ＮＡｔ（ｔは自然数１〜ｍのどれか一つ）と部材Ｂを構成する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の中で接合部を構成する節点ＮＢｕ（ｕは自然数１〜ｎのどれか一つ）を固定する節点の組み合わせとし、同様な組み合わせを接合状態を解析するために必要な数だけ拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力する。好ましくは、部材Ａを構成する節点ＮＡｐ（ｐ＝１〜ｍ）の中で接合部を構成する節点ＮＡｔ（ｔは自然数１〜ｍのどれか一つ）と部材Ｂを構成する節点ＮＢｑ（ｑ＝１〜ｎ）の中で接合部を構成する節点ＮＢｕ（ｕは自然数１〜ｎのどれか一つ）の数が等しくなるように要素分割した形状データを用い、前記節点同士の直線距離が最も小さくなるような組み合わせを選ぶ。（第二の実施形態）
節点距離算出工程７０４は、拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力した節点の組、節点距離の測定方向における距離を算出する。節点距離の算出方法は、次に示す３通りの方法が考えられる。
【００４０】
（１）図８は第一の実施形態における節点距離の測定方法について説明した図である。図８ａ、図８ｂは要素分割された接合部の拡大図である。（８０１）〜（８０５）は部材Ａの接合部を構成する節点、（８０６）〜（８０８）は部材Ｂの接合部を構成する節点である。（８０９）は拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力した、固定する節点間の距離を測定する方向である。（８１０）は節点８０３と節点８０６の直線距離、（８１１）は節点８０３と節点８０７の直線距離、（８１２）は節点８０３と節点８０８の直線距離である。（８１３）は、節点８０３と節点８０７との間の直線距離の方向８０９の成分である。部材Ａを構成する節点８０１〜８０５、部材Ｂを構成する節点８０６〜８０８は固定する節点群の組み合わせとして、拘束条件入力工程で読み込み、または入力されている。節点８０３を例にとって、節点距離の測定方法を説明する。部材Ａを構成する節点８０３において、部材Ｂに属する節点８０６〜８０８との直線距離８１０〜８１２を算出し、最も直線距離が小さい節点８０７を、相対位置を固定する候補となる節点として選ぶ。次に、図８ｂに示すように、節点８０３と節点８０７との直線距離の方向８０９の成分を算出し、これを節点８０３と節点８０７の測定方向における節点距離とする。このような操作を拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力した節点のすべての組み合わせについて行う。
【００４１】
（２）図９を用いて、第二の実施形態における節点距離の測定方法について説明する。図９ａは要素分割された接合部の拡大図である。（８０１）〜（８０５）は部材Ａの接合部を構成する節点、（８０６）〜（８０８）は部材Ｂの接合部を構成する節点である。（９０２）は荷重条件入力工程で読み込み、または入力した接合時に加圧する方向である。第一の実施形態とは異なり、相対位置を固定する候補となる節点は節点８０３と節点８０７というように、あらかじめ対応付けられている組み合わせ９０１として拘束条件入力工程で読み込み、または入力されている。本実施形態では、図９ｂに示すように、あらかじめ対応づけられた節点間の距離の荷重方向９０２の成分を節点距離として算出する。このような操作を拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力した節点のすべての組み合わせについて行う。
【００４２】
（３）図１０を用いて、第三の実施形態における節点距離の測定方法について説明する。図１０ａは要素分割された接合部の拡大図である。（８０１）〜（８０５）は部材Ａの接合部を構成する節点、（８０６）〜（８０８）は部材Ｂの接合部を構成する節点である。（８１０）は節点８０３と節点８０６の直線距離、（８１１）は節点８０３と節点８０７の直線距離、（８１２）は節点８０３と節点８０８の直線距離である。部材Ａを構成する節点８０１〜８０５、部材Ｂを構成する節点８０６〜８０８は固定する節点の組み合わせとして、拘束条件入力工程で読み込み、または入力されている。部材Ａを構成する節点８０３において、部材Ｂに属する節点８０６〜８０８との直線距離８１０〜８１２を算出し、最も直線距離が小さい節点８０７を、相対位置を固定する候補となる節点として選ぶ。次に、図１０ｂに示すように、節点８０３と節点８０７の直線距離が最短となる方向１００１の距離を算出する。このような操作を拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力した節点のすべての組み合わせについて行う。
【００４３】
固定基準比較工程７０５で、節点距離算出工程７０４で算出した節点距離と拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力した第一の固定基準とを比較し、節点距離が第一の固定基準以下である場合は、部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを相対位置をその時点の位置関係を保ったまま、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位するように固定する。節点距離が第一の固定基準よりも大きい場合は節点を固定しない。固定後に相対位置を保ったまま変位するように固定するためには、片方の節点のすべての方向の変位が、もう一方の節点の対応する方向の変位に従うような拘束（多点拘束）を用いる。
【００４４】
次に、固定節点数増分算出工程７０８で固定した節点の数を記録しておき、構造解析７０９を実施する。この時点では、接合部の固定領域が確定していないため、さらに、節点距離算出工程７０４で構造解析実施後の節点距離を再び算出し、固定基準比較工程７０５で第一の固定基準と比較し、節点距離が第一の固定基準以下である場合は節点を固定し、節点距離が第一の固定基準よりも大きい場合は節点を開放し、固定節点数増分算出工程７０８で固定した節点数を記録し、前回からの固定節点数の増分を算出する。ここで、固定節点数の増分が無い場合は接合部の固定領域が確定したことになるので、その時点の残留応力を算出する（７１０）。このように、固定節点数の増分が無くなるまで、（７０４）〜（７０９）を繰り返す。
【００４５】
図１１を用いて、節点距離算出工程７０４から固定節点数増分算出工程７０８について説明する。図１１ａ、図１１ｂは部材Ａと部材Ｂの接合部近傍を拡大した概念図であり、図１１ａは接合する直前の状態、図１１ｂは構造解析工程７０９を１回実行した後の状態を示した図である。（１１０１）は接合時の加圧方向を示す。（１１０２）〜（１１０６）は節点間距離である。第一の固定基準は図１１ａにおける節点間距離１１０４よりも大きく、節点間距離１１０３よりも小さいとする。節点距離算出工程７０４において、節点距離（１１０２）〜（１１０６）を算出し、固定基準比較工程７０５で節点距離と第一の固定基準を比較する。図１１ａの状態では、節点距離１１０４のみが第一の固定基準以下であるため、節点固定工程７０６において節点１１０９と節点１１１５の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定する。節点の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定するとは、片方の節点（たとえば節点１１１５）のすべての方向において、もう一方の節点（たとえば節点１１０９）の対応する方向の変位と同一になるように変位することをいう。続いて、固定節点数カウント工程７０８において、固定された節点の数を記録する。現時点では固定された節点の数は２である。続いて、構造解析工程において、部材Ａと部材Ｂとを加圧力１１０１で加圧したときの力のつりあいを解析し、図１１ｂのような変形形状を算出する。変形状態を算出した後、再度、節点距離算出工程７０４で節点距離を算出し、固定基準比較工程７０５で節点距離と第一の固定基準を比較する。図１１ｂの例では、節点距離１１０３と節点距離１１０５が新たに第一の固定基準以下になっているため、節点固定工程７０６で節点１１０８と節点１１１４、節点１１１０と節点１１１６の相対位置を現時点の位置関係を保ったまま固定する。次いで、固定節点数カウント工程７０８において、現時点で固定されている節点数を記録し、前回の固定節点数と比較する。現時点では、固定されている節点数は６であり、前回の固定節点数からの増分は４である。固定節点数の増分＞０の場合は、再び、構造解析工程７０９へ進み、節点距離算出工程７０４、固定基準比較工程７０５を実施する。固定節点数カウント工程７０８で、前回からの固定節点数の増分＝０場合は接合部の状態が解析されたことになり、前回からの固定節点数の増分＞０の場合は、構造解析工程７０９、節点距離算出工程７０４、固定基準比較工程７０５を固定節点数の増分＝０になるまで繰り返す。この時点で接合状態が確定しているため、この時点での隙間や残留応力を評価することにより、接合不良や接合時の破損について評価することが可能となる。
【００４６】
（７０４）〜（７０９）の工程を繰り返して接合状態が確定した後に、残留応力算出工程７１０で加圧力を開放することによって、接合加工が終了して、加工機から構造物を取り出したときの、部材Ａおよび部材Ｂに発生している残留変形や残留応力分布を算出する。
【００４７】
そして、強度、剛性、振動解析工程７１１において、実製品の使用時やラボ試験を想定した強度および／または剛性および／または振動特性を数値解析により実施する。節点固定工程７０６においては、節点の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位することが可能であるため、接合部を解析した数値解析モデルを変更することなく、強度、剛性、振動解析工程７１１で実製品の使用時やラボ試験を想定した強度および／または剛性および／または振動特性を数値解析により実施することが可能となる。
【００４８】
図１３は、本実施形態を溶着リブの短手方向にオフセットが存在する振動溶着構造に適用した場合を説明する図である。図１３ａは振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部の溶着前のリブ構造を示す斜視図である。図１３ｂは、図１３ａをシェル要素でモデル化した例を示す斜視図である。部材Ａは要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ、ｋは自然数）、部材Ｂは要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ、ｌは自然数）に分割されている。図１３ｃは図１３ｂに示す数値解析モデルを溶着リブの短手方向２０２から見た断面図であり、接合前に部材Ａの溶着面１０３と部材Ｂの溶着面１０４との間に、加圧方向１３０１に隙間１３０２、溶着リブの短手方向２０１にオフセット１３０３を有している。本実施形態では、節点の相対位置をその時点の位置関係を保ったまま固定し、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位する節点固定工程７０６を有するため、図１３ｄに示すように、溶着リブの短手方向２０１のオフセット１３０３を維持したまま、部材Ａの接合面１０３と部材Ｂの接合面１０４を固定することが可能である。
【００４９】
また、固定節点数の増分＝０になるまで、（７０４）から（７０９）の工程を繰り返すことにより、加圧力に応じた接合領域、つまり加圧力によって接合面が接触している領域を正しく算出することが可能である。
【００５０】
ところで、上述した説明は、部材Ａと部材Ｂを押し付けて接合するための加圧力（力の大きさ、範囲、方向）を段階的に増やしていった場合に突き合わせた接合部の接触範囲が加圧力の増加にしたがって単純に増加していく場合を想定している。たいていの場合は上述した方法で解析を実施して問題がないと考えられるが、稀に、初期に接触していた部位が加圧力を段階的に増やしていくと接触しなくなる場合がある。このような場合においても、解析精度を保ったまま解析できる方法を以下に説明する。
【００５１】
まず、初期に接触していた部位が加圧力を段階的に増やしていくと接触しなくなる場合について図１４ａ、図１４ｂを用いて説明する。図１４ａ、図１４ｂは、振動溶着によって接合加工される樹脂製部品について、加圧力を大きくしていくにつれて接触領域が変化していくことを説明するための概略図である。（１４０１）と（１４０２）は溶着治具で加圧するためのフランジであり、溶着治具を上下から押し当てることによって加圧力を加える。溶着治具から部材Ａのフランジ１４０１、部材Ｂのフランジ１４０２に加圧力が加えられている範囲はそれぞれ（１４１０）、（１４１１）である。図１４ａは、初期（加圧し始めた時点）の接触状態を示す図である。この時点では、部材Ａと部材Ｂは（１４０３）、（１４０４）の範囲で接触している。図１４ｂは、最終（所望の加圧力を加えた時点）の接触状態を示す図である。加圧力が大きくなると、接触領域１４０３は大きくなり、新たな接触領域１４０５でも接触するようになるが、部材Ａ、部材Ｂの変形によって、初期に接触していた接触領域１４０４は接触しなくなっている。このように、加圧力を大きくしていくにしたがって、接触領域が単純に増えていくだけでなく、初期に接触していた領域が接触しなくなる場合もあると考えられる。
【００５２】
一般に、数値解析においては、材料の非線形性が大きい場合や、接触領域の増減が頻繁に発生するような場合には、解析を複数のステップに分けて、加圧力を徐々に増やしていくようにすることが望ましいとされている。
【００５３】
次に、第一の実施形態で示した数値解析方法を、加圧力を大きくしていくにしたがって接触領域が単純に増えていくだけでなく、初期に接触していた領域が接触しなくなる場合に適用したときの問題点について説明する。
【００５４】
加圧力を複数の解析ステップに分けて段階的に与える場合で、かつ初期に接触していた部位が加圧力を増やしていくと接触しなくなるような場合には、先の解析ステップの節点固定工程でなされた節点の固定を続くステップで解除しないと接触状態を正しく表現することができない。第一の実施形態で示した数値解析方法では、節点間の固定を解除する機能がないため、各ステップで固定された節点間の相対位置は以降のステップでも固定されたままであり、全く変化しない。したがって、初期に接触していて、続くステップで接触しなくなるはずの部位は、第一の実施形態で示した数値解析方法では、初期に接触していた部位は最後まで接触した状態を維持したままであり、部材Ａと部材Ｂを押し付けた時の接触状態を正しく表現することができない。
【００５５】
続いて、初期に接触していた部位が加圧力を増やしていくと接触しなくなるような場合において、第八および第九の実施形態に示した、接合部の状態変化を正しく表現する数値解析方法を適用する場合について図１５を用いて説明する。
【００５６】
コンピュータやワークステーションなどの計算機に、要素Ａｉ（ｉ＝１〜ｋ）に要素分割された部材Ａと、要素Ｂｊ（ｊ＝１〜ｌ）に要素分割された部材Ｂの形状データを読み込むか、キーボードやマウスにより入力を行う（７０１）。同様にして、拘束条件、荷重条件を読み込み、または入力する（７０２、７０３）。これらのデータを基に解析工程７１４を実施する。
【００５７】
部材Ａおよび部材Ｂが樹脂成形品の場合、形状データ入力工程７０１に読み込み、または入力する形状データとして、部材Ａおよび部材Ｂの接合前の形状をそり変形量解析工程７１２で射出成形工程解析を実施した結果のそり変形形状や、そり変形形状実測工程７１３で三次元形状測定により測定した結果を用いることができる。（第四、第五の実施形態）
拘束条件入力工程７０２では、固定する節点の組み合わせ、固定する節点間の距離を測定する方向、大きさがそれ以下になれば節点を固定する固定基準などの節点固定基準についても読み込み、または入力する。固定基準は、各解析ステップで使用する第一の固定基準と最終ステップ終了後に使用する第二の固定基準の２種類を入力する。振動溶着により接合加工される樹脂製部品においては、第一の固定基準として０．０を入力して各ステップで接触状態を検討し、第二の固定基準として振動溶着の溶け代を入力して溶着後の固定状態を表現することなどが考えられる。
【００５８】
加圧力設定工程１５０１は、加圧条件入力工程７０３で入力した加圧力の大きさ、方向、範囲に基づき、加圧力の増分を決定する。加圧力の増分が大きいと各解析ステップにおける解の収束性が悪くなることがあるので、加圧力の増分は各解析ステップにおいて適宜調節する。
【００５９】
節点距離算出工程７０４は、拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力した節点の組、節点距離の測定方向における距離を算出する。
【００６０】
第一の固定基準比較工程７０５で、節点距離算出工程７０４で算出した節点距離と拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力した第一の固定基準とを比較し、節点距離が第一の固定基準以下である場合は、部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）とを相対位置をその時点の位置関係を保ったまま、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位するように固定する。各解析ステップにおける接触状態を解析する場合には、接触面（溶着面）の法線方向のみの相対位置を固定することが多い。
【００６１】
次に、構造解析７０９を実施する。この時点では、接合部の接触領域が確定していないため、さらに、固定状態確認工程１５０２で固定状態を確認する。ここで、固定された節点間の距離は構造解析によって変化しないため、節点距離だけでは節点の固定解除をすべきかどうかを判断できない。このときには、固定された節点間に働く押し付け力によって固定された節点が近づこうとしている（押し付け力＞０）のか、遠ざかろうとしている（押し付け力＜０）のかを知ることができる。構造解析実施後の節点距離、押し付け力をそれぞれ算出し、節点距離が第一の固定基準以下である場合は節点を固定し、押し付け力が負である場合は節点の固定を解除し、構造解析７０９を再度実施する。部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｘ（ｘは自然数１〜ｍのいずれか）と部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｙ（ｙは自然数１〜ｎのいずれか）の所定の組において、節点距離が第一の固定基準以上になる、もしくは押し付け力が正になった場合は接合部の接触領域が確定したことになる。
【００６２】
以上の工程を最終ステップが完了するまで繰り返す。最終ステップが完了した時点では、所定の加圧力を加えた時の部材Ａと部材Ｂの接触状態が確定しているため、この時点での隙間や残留応力を評価することにより、接合不良や接合時の破損について評価することが可能となる。振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の場合、加工機に部材を取り付けて、押し付けた状態（振動を加える直前）に相当する。この時点で、接合部に溶着時の溶け代以上の隙間が存在する場合には溶着不良の可能性が考えられる。また、この時点での残留応力が材料強度を超えている場合には、溶着時の破損の可能性が考えられる。
【００６３】
最終ステップが完了したら、節点距離算出工程７０４で再び節点距離を算出し、固定基準比較固定１５０５において、拘束条件入力工程７０２で読み込み、または入力した第二の固定基準とを比較し、節点距離が第二の固定基準以下である場合は、部材ＡのＮＡｐを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＡｚ（ｚは自然数１〜ｍのいずれか）と部材ＢのＮＢｑを含む少なくとも１つ以上の節点ＮＢｗ（ｗは自然数１〜ｎのいずれか）とを相対位置をその時点の位置関係を保ったまま、かつ固定後は前記相対位置を保ったまま変位するように固定する。振動溶着により接合加工される樹脂製部品の場合、押し付けた部材に振動を加えて接合部を溶融固化させた状態に相当する。第二の固定基準として振動溶着の溶け代を入力することにより、溶着後の固定状態を擬似的に表現することができる
次に、加圧力を開放して構造解析７０９を実施し、残留応力算出工程７１０で接合加工後（接合された構造物を加工機から取り出した状態に相当）の残留応力の算出、接合加工時の残留応力を考慮した強度、剛性、振動解析などを適宜行う。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、振動溶着への適用に限らず、超音波溶着、レーザ溶着、熱板溶着、高周波溶着、誘電加熱溶着などの各種熱溶着や、接着、ボルト締結などにも応用することができるが、その応用範囲がこれらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１ａ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着前の状態を示す斜視図である。
【図１ｂ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、部材を付き合わせた状態を示す斜視図である。
【図１ｃ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着接合した状態を示す斜視図である。
【図２ａ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着前の状態を示す斜視図である。
【図２ｂ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着リブの長手方向で接合部の隙間が不均一な状態を説明する模式図である。
【図３ａ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着前の状態を示す斜視図である。
【図３ｂ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着リブの短手方向で溶着リブがオフセットされたまま溶着接合される状態を示す斜視図である。
【図４ａ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着前の状態を示す斜視図である。
【図４ｂ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造をシェル要素で要素分割した一例を示す斜視図である。
【図４ｃ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造をシェル要素で要素分割し、従来からのボルト締結手法で溶着面をモデル化した一例を示す断面図である。
【図４ｄ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造をシェル要素で要素分割し、従来からのボルト締結手法で溶着面をモデル化して解析した結果の変形モードを示す断面図である。
【図４ｅ】従来からのボルト締結手法で部材を接合する場合の数値解析方法を振動溶着構造に応用する場合の手順を示したフローチャートの一例である。
【図５ａ】要素分割された部材Ａと部材Ｂの溶着前の接合部近傍の模式図である。
【図５ｂ】強制変位で接合部の隙間を無くす従来手法で解析した結果の接合部近傍の変形モードを示す模式図である。
【図５ｃ】非線形性を有する材料の応力−ひずみ線図の概念図である。
【図５ｄ】部材Ａと部材Ｂが接合面で一体化された数値解析モデルの接合部近傍を拡大した模式図である。
【図５ｅ】特許文献１の実施形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態における実施の手順を示すフローチャートである。
【図８ａ】第一の実施形態において、接合対象となる節点の組が節点間の直線距離が最短となる節点の組み合わせであることを説明する模式図である。
【図８ｂ】第一の実施形態において、接合するための固定基準が節点間の直線距離を所定の測定方向に投影した距離であることを説明する模式図である。
【図９ａ】第二の実施形態において、拘束条件入力工程であらかじめ入力された接合対象となる節点の組を説明した模式図である。
【図９ｂ】第二の実施形態において、接合するための固定基準が節点間の直線距離を加圧方向に投影した距離であることを説明する模式図である。
【図１０ａ】第三の実施形態において、接合対象となる節点の組が節点間の直線距離が最短となる節点の組み合わせであることを説明する模式図である。
【図１０ｂ】第三の実施形態において、接合するための固定基準が節点間の直線距離であることを説明する模式図である。
【図１１ａ】節点距離算出工程から固定節点数増分算出工程を説明するために、接合前の接合部近傍を拡大した模式図である。
【図１１ｂ】節点距離算出工程から固定節点数増分算出工程を説明するために、接合後の接合部近傍を拡大した模式図である。
【図１２】そり変形量解析工程の構成の一例を示すフロー図である。
【図１３ａ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着リブの短手方向にオフセットが存在する場合の溶着前の状態を示す斜視図である。
【図１３ｂ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着リブの短手方向にオフセットが存在する場合に、溶着前の状態をシェル要素で要素分割した一例を示す斜視図である。
【図１３ｃ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着リブの短手方向にオフセットが存在する場合に、溶着前の状態をシェル要素で要素分割した一例を示す断面図である。
【図１３ｄ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、溶着リブの短手方向にオフセットが存在する場合に、溶着前の状態をシェル要素で要素分割し、本発明で開示した方法により溶着後の状態を解析した結果の一例を示す断面図である。
【図１４ａ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、加圧力が小さい時の接触状態を説明する模式図である。
【図１４ｂ】振動溶着によって接合加工される樹脂製部品の溶着部のリブ構造において、加圧力が大きい時の接触状態を説明する模式図である。
【図１５】加圧力を複数ステップに分けて段階的に与える場合について、本発明の実施形態における実施の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１０１：部材Ａの溶着リブ
１０２：部材Ｂの溶着リブ
１０３：部材Ａの溶着面
１０４：部材Ｂの溶着面
１０５：部材Ａと部材Ｂを接合するための加圧力
１０６：部材Ａの溶着フランジ面
１０７：部材Ｂの溶着フランジ面
２０１：溶着リブの短手方向
２０２：溶着リブの長手方向
３０１：溶着リブのオフセット量
４０１：ボルト接合をモデル化するための梁要素
４０２：梁要素に与える予張力
４０３：形状データ入力工程
４０４：拘束条件入力工程
４０５：接合部結合要素作成工程
４０６：解析工程
４０７：構造解析工程
４０８：残留応力算出工程
４０９：強度、剛性、振動解析工程
５０１：接合部の隙間
５０２：接合するための加圧方向
５０３：節点５０５に与える強制変位
５０４：節点５０６に与える強制変位
５０５：部材Ａの接合部の一節点
５０６：部材Ｂの接合部の一節点
５０７：応力−ひずみ線図
５０８：応力−ひずみ線図の初期の傾き
５０９：応力−ひずみ線図の応力が５１０である場合の傾き
５１０：応力値の一例
５１１：そり変形量解析工程
５１２：形状データ入力工程
５１３：強制変位条件設定工程
５１４：構造解析工程
５１５：残留応力算出工程
５１６：縦弾性係数再設定工程
５１７：一体化された形状データ入力工程
５１８：強度、剛性、振動解析工程
５１９：解析工程
６００：計算機
６０１：キーボード
６０２：マウス
６０３：ディスプレイ
６０４：補助記憶装置
６０５：プログラム
６０６：形状データ
６０７：材料データ
６０８：拘束条件データ
６０９：荷重条件データ
６１０：データ読み出し手段
６１１：そり変形量解析手段
６１２：振動解析手段
６１３：応力解析手段
６１４：出力手段
６１５：節点距離算出手段
６１６：節点固定手段
６１７：固定基準比較手段
６１８：固定節点数カウント手段
６１９：構造解析手段
７０１：形状データ入力工程
７０２：拘束条件入力工程
７０３：加圧条件入力工程
７０４：節点距離算出工程
７０５：固定基準比較工程
７０６：節点固定工程
７０７：節点開放工程
７０８：固定節点数カウント工程
７０９：構造解析工程
７１０：残留応力算出工程
７１１：強度、剛性、振動解析工程
７１２：そり変形量解析工程
７１３：そり変形形状実測工程
７１４：解析工程
８０１：部材Ａの接合部の一節点
８０２：部材Ａの接合部の一節点
８０３：部材Ａの接合部の一節点
８０４：部材Ａの接合部の一節点
８０５：部材Ａの接合部の一節点
８０６：部材Ｂの接合部の一節点
８０７：部材Ｂの接合部の一節点
８０８：部材Ｂの接合部の一節点
８０９：接合部の節点間距離を測定する方向
８１０：節点８０３と節点８０６の直線距離
８１１：節点８０３と節点８０７の直線距離
８１２：節点８０３と節点８０８の直線距離
８１３：節点８０３と節点８０７の直線距離を方向８０９に投影した距離
９０１：節点の組み合わせの一例
９０２：接合するための加圧方向
９０３：節点８０３と節点８０７の直線距離を加圧方向９０２に投影した距離
１００１：節点８０３と節点８０７の直線距離
１１０１：接合時の加圧方向
１１０２：節点１１０７と節点１１１３の距離
１１０３：節点１１０８と節点１１１４の距離
１１０４：節点１１０９と節点１１１５の距離
１１０５：節点１１１０と節点１１１６の距離
１１０６：節点１１１１と節点１１１７の距離
１１０７：部材Ａの接合部の一節点
１１０８：部材Ａの接合部の一節点
１１０９：部材Ａの接合部の一節点
１１１０：部材Ａの接合部の一節点
１１１１：部材Ａの接合部の一節点
１１１２：部材Ａの接合部の一節点
１１１３：部材Ｂの接合部の一節点
１１１４：部材Ｂの接合部の一節点
１１１５：部材Ｂの接合部の一節点
１１１６：部材Ｂの接合部の一節点
１１１７：部材Ｂの接合部の一節点
１１１８：部材Ｂの接合部の一節点
１２００：形状データ入力工程
１２０１：樹脂物性データ入力工程
１２０２：成形条件入力工程
１２０３：射出成形工程解析工程
１２０４：充填工程解析工程
１２０５：保圧・冷却工程解析工程
１２０６：収縮率算出工程
１２０７：そり変形量解析工程
１２０８：配向解析工程
１２０９：出力工程
１３０１：接合するための加圧方向
１３０２：接合前の溶着部の隙間
１３０３：溶着部のオフセット量
１４０１：部材Ａの溶着フランジ
１４０２：部材Ｂの溶着フランジ
１４０３：部材Ａと部材Ｂの一接触領域
１４０４：部材Ａと部材Ｂの一接触領域
１４０５：部材Ａと部材Ｂの一接触領域
１４１０：部材Ａのフランジに加圧力が加えられている範囲
１４１１：部材Ｂのフランジに加圧力が加えられている範囲
１５０１：各解析ステップにおける加圧力の増分を決定する加圧力設定工程
１５０２：固定状態確認工程
１５０３：節点固定解除工程
１５０４：最終ステップが終了したかどうかを判定する工程
１５０５：節点距離と第二の固定基準とを比較する固定基準比較工程
【図１ａ】
2008261846.tif 000003
【図１ｂ】
2008261846.tif 000004
【図１ｃ】
2008261846.tif 000005
【図２ａ】
2008261846.tif 000006
【図２ｂ】
2008261846.tif 000007
【図３ａ】
2008261846.tif 000008
【図３ｂ】
2008261846.tif 000009
【図４ａ】
2008261846.tif 000010
【図４ｂ】
2008261846.tif 000011
【図４ｃ】
2008261846.tif 000012
【図４ｄ】
2008261846.tif 000013
【図４ｅ】
2008261846.tif 000014
【図５ａ】
2008261846.tif 000015
【図５ｂ】
2008261846.tif 000016
【図５ｃ】
2008261846.tif 000017
【図５ｄ】
2008261846.tif 000018
【図５ｅ】
2008261846.tif 000019
【図６】
2008261846.tif 000020
【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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