(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成され、要素情報及び節点情報を有する構造体全体モデルに、解析条件及び境界条件を設定して全体解析モデルを生成する全体解析モデル生成手段と、
該全体解析モデル生成手段で生成された全体解析モデルについて衝突解析を行って、前記要素毎及び／又は節点毎に解析データを取得する衝突解析手段と、
前記全体解析モデル生成手段での前記全体解析モデルと同一形状で、要素情報及び節点情報が前記全体解析モデルの要素情報及び／又は節点情報と対応付けられている構造体評価モデルの要素及び／又は節点に、前記衝突解析手段により取得した解析データをマッピング（写像）する解析データマッピング手段と、
前記構造体評価モデルにマッピングされた前記解析データの値が予め定めた閾値以上である要素及び／又は節点を前記構造体評価モデルから抽出し、該抽出した要素及び／又は節点を含む領域に基づいて構造体部分モデルを生成する構造体部分モデル生成手段と、
前記構造体部分モデル生成手段により生成された前記構造体部分モデルに、前記衝突解析手段による衝突解析に対応した解析条件及び境界条件を設定して部分解析モデルを生成する部分解析モデル生成手段とを備えたことを特徴とする構造体の部分解析モデル生成装置。
【請求項２】
前記構造体部分モデル生成手段は、前記抽出した要素及び／又は節点を有する部品全体により構成された構造体部分モデルを生成することを特徴とする請求項１記載の構造体の部分解析モデル生成装置。
【請求項３】
前記構造体部分モデル生成手段は、前記抽出した要素及び／又は節点から成る領域を設定し、該領域の境界を補間して構造体部分モデルを生成し、
前記部分解析モデル生成手段は、前記構造体部分モデル生成手段で生成された構造体部分モデルに、前記衝突解析手段による衝突解析に対応した解析条件を設定し、かつ、前記補間された境界に境界条件を設定することにより部分解析モデルを生成することを特徴とする請求項１記載の構造体の部分解析モデル生成装置。
【請求項４】
以下の各ステップをコンピュータが行うものであって、
要素（メッシュ）でモデル化された複数の部品から構成され、要素情報及び節点情報を有する構造体全体モデルに解析条件及び境界条件を設定して全体解析モデルを生成する全体解析モデル生成ステップと、
前記全体解析モデル生成ステップで生成された全体解析モデルについて衝突解析を行って、前記要素毎及び／又は節点毎に解析データを取得する衝突解析ステップと、
前記全体解析モデル生成ステップにおける前記構造体全体モデルと同一形状で、かつ要素情報及び節点情報が前記構造体全体モデルの要素情報及び／又は節点情報と対応付けられた構造体評価モデルに、前記衝突解析ステップにおいて取得した解析データをマッピング（写像）する解析データマッピングステップと、
前記解析データマッピングステップにおいて前記構造体評価モデルにマッピングされた解析データが予め定めた閾値以上である要素及び／又は節点を抽出し、該抽出した要素及び／又は節点を含む領域に基づいて衝突解析の対象とする構造体部分モデルを生成する構造体部分モデル生成ステップと、
前記構造体部分モデル生成ステップにおいて生成された前記構造体部分モデルに、前記衝突解析ステップにおける衝突解析に対応する解析条件及び境界条件を設定して部分解析モデルを生成する部分解析モデル生成ステップとを備えたことを特徴とする構造体の部分解析モデルの生成方法。
【請求項５】
前記構造体部分モデル生成ステップは、前記抽出した要素及び／又は節点を有する部品全体により構成された構造体部分モデルを生成することを特徴とする請求項４記載の構造体の部分解析モデル生成方法。
【請求項６】
前記構造体部分モデル生成ステップは、前記抽出した要素及び／又は節点から成る領域を設定し、該領域の境界を補間して構造体部分モデルを生成し、
前記部分解析モデル生成ステップは、前記構造体部分モデル生成手段で生成された構造体部分モデルに、前記衝突解析手段による衝突解析に対応した解析条件を設定し、かつ、前記補間された境界に境界条件を設定することにより部分解析モデルを生成することを特徴とする請求項４記載の構造体の部分解析モデル生成方法。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか一項に記載の構造体の部分解析モデル生成方法により生成された部分解析モデルを用いて構造体の衝突解析をコンピュータにより行うものであって、
前記部分解析モデルに設定された解析条件を変更して衝突解析を行うことを特徴とする構造体の衝突解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車車両の衝突解析に用いる構造体の部分解析モデル生成装置及び方法、該構造体の部分解析モデル生成方法により生成された部分解析モデルを用いた構造体の衝突解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、計算機シミュレーションによる自動車車両の衝突解析は、車両全体のフルカーモデルを用いて行われているが、フルカーモデルに含まれる部品数が多いため、多大な計算時間を必要とする。
近年、自動車車両に対して各種の衝突安全基準が追加されており、これらの衝突安全基準を満たすための対策案を検討するフィージビリティ・スタディ（ＦＳ）を行うことが望まれている。しかしながら、フルカーモデルを用いた計算機シミュレーションによりＦＳ検討を行うことは前述のとおり多大な計算時間を必要とするため、効率が悪い。
そこで、特許文献１に開示されている技術のように、自動車車両の一部分を取り出して解析を行うことが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４９３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている技術は、車両の一部である車両用耐衝突補強材のみを解析対象の範囲とするものであるが、車両全体での変形状態は考慮していないため、解析精度は低い。また、解析対象とする車両の範囲についても明確な基準は無く、解析対象とする範囲の取り方によっては解析精度に差異が生じる。すなわち、仮に、車両の一部の範囲を解析対象として得られた結果がフルカーモデルを用いて得られた結果と差異が小さく、十分な解析精度が得られたとしても、解析対象とする車両や衝突形態を変更することによって解析対象とする範囲の取り方が変更され、これにより解析精度が低下する場合がある。
【０００５】
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、構造体全体を対象とした場合と同程度の解析精度を常に有する構造体の部分解析モデル生成装置及び方法を提供することを目的とする。また、該構造体部分解析モデル生成装置又は方法により生成された部分解析モデルを用いることにより、衝突解析に要する計算時間を短縮することができる構造体の衝突解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る構造体の部分解析モデル生成装置は、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成され、要素情報及び節点情報を有する構造体全体モデルに、解析条件及び境界条件を設定して全体解析モデルを生成する全体解析モデル生成手段と、該全体解析モデル生成手段で生成された全体解析モデルについて衝突解析を行って、前記要素毎及び／又は節点毎に解析データを取得する衝突解析手段と、前記全体解析モデル生成手段での前記全体解析モデルと同一形状で、要素情報及び節点情報が前記全体解析モデルの要素情報及び／又は節点情報と対応付けられている構造体評価モデルの要素及び／又は節点に、前記衝突解析手段により取得した解析データをマッピング（写像）する解析データマッピング手段と、前記構造体評価モデルにマッピングされた前記解析データの値が予め定めた閾値以上である要素及び／又は節点を前記構造体評価モデルから抽出し、該抽出した要素及び／又は節点を含む領域に基づいて構造体部分モデルを生成する構造体部分モデル生成手段と、前記構造体部分モデル生成手段により生成された前記構造体部分モデルに、前記衝突解析手段による衝突解析に対応した解析条件及び境界条件を設定して部分解析モデルを生成する部分解析モデル生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記構造体部分モデル生成手段は、前記抽出した要素及び／又は節点を有する部品全体により構成された構造体部分モデルを生成することを特徴とするものである。
【０００８】
（３）上記（１）に記載のものにおいて、前記構造体部分モデル生成手段は、前記抽出した要素及び／又は節点から成る領域を設定し、該領域の境界を補間して構造体部分モデルを生成し、前記部分解析モデル生成手段は、前記構造体部分モデル生成手段で生成された構造体部分モデルに、前記衝突解析手段による衝突解析に対応した解析条件を設定し、かつ、前記補間された境界に境界条件を設定することにより部分解析モデルを生成することを特徴とするものである。
【０００９】
（４）本発明に係る構造体の部分解析モデル生成方法は、以下の各ステップをコンピュータが行うものであって、要素（メッシュ）でモデル化された複数の部品から構成され、要素情報及び節点情報を有する構造体全体モデルに解析条件及び境界条件を設定して全体解析モデルを生成する全体解析モデル生成ステップと、前記全体解析モデル生成ステップで生成された全体解析モデルについて衝突解析を行って、前記要素毎及び／又は節点毎に解析データを取得する衝突解析ステップと、前記全体解析モデル生成ステップにおける前記構造体全体モデルと同一形状で、かつ要素情報及び節点情報が前記構造体全体モデルの要素情報及び／又は節点情報と対応付けられた構造体評価モデルに、前記衝突解析ステップにおいて取得した解析データをマッピング（写像）する解析データマッピングステップと、前記解析データマッピングステップにおいて前記構造体評価モデルにマッピングされた解析データが予め定めた閾値以上である要素及び／又は節点を抽出し、該抽出した要素及び／又は節点を含む領域に基づいて衝突解析の対象とする構造体部分モデルを生成する構造体部分モデル生成ステップと、前記構造体部分モデル生成ステップにおいて生成された前記構造体部分モデルに、前記衝突解析ステップにおける衝突解析に対応する解析条件及び境界条件を設定して部分解析モデルを生成する部分解析モデル生成ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
（５）上記（４）に記載のものにおいて、前記構造体部分モデル生成ステップは、前記抽出した要素及び／又は節点を有する部品全体により構成された構造体部分モデルを生成することを特徴とするものである。
【００１１】
（６）上記（４）に記載のものにおいて、前記構造体部分モデル生成ステップは、前記抽出した要素及び／又は節点から成る領域を設定し、該領域の境界を補間して構造体部分モデルを生成し、前記部分解析モデル生成ステップは、前記構造体部分モデル生成手段で生成された構造体部分モデルに、前記衝突解析手段による衝突解析に対応した解析条件を設定し、かつ、前記補間された境界に境界条件を設定することにより部分解析モデルを生成することを特徴とするものである。
【００１２】
（７）本発明に係る構造体の衝突解析方法は、上記（４）乃至（６）のいずれかに記載の構造体の部分解析モデル生成方法により生成された部分解析モデルを用いて構造体の衝突解析をコンピュータにより行うものであって、前記部分解析モデルに設定された解析条件を変更して衝突解析を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成され、要素情報及び節点情報を有する構造体全体モデルに、解析条件及び境界条件を設定して全体解析モデルを生成する全体解析モデル生成手段と、該全体解析モデル生成手段で生成された全体解析モデルについて衝突解析を行って、前記要素毎及び／又は節点毎に解析データを取得する衝突解析手段と、前記全体解析モデル生成手段での前記構造体全体モデルと同一形状で、要素情報及び節点情報が前記全体解析モデルの要素情報及び／又は節点情報と対応付けられている構造体評価モデルに、前記衝突解析手段により取得した解析データをマッピング（写像）する解析データマッピング手段と、前記構造体評価モデルにマッピングされた前記解析データの値が予め定めた閾値以上である要素及び／又は節点を前記構造体評価モデルから抽出し、該抽出した要素及び／又は節点を含む領域に基づいて構造体部分モデルを生成する構造体部分モデル生成手段と、前記構造体部分モデル生成手段により生成された前記構造体部分モデルに、前記衝突解析手段による衝突解析に対応した解析条件及び境界条件を設定して部分解析モデルを生成する部分解析モデル生成手段とを備えたことにより、構造体全体を対象とした解析モデルと同程度の解析精度を有する部分解析モデルを一意的な基準で生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る構造体の部分解析モデル生成装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る構造体の全体解析モデルを説明する説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る全体解析モデルによる衝突解析結果の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る解析データマッピング手段により得られた変位のコンター図の一例である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る構造体部分モデル生成手段により抽出された要素を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る構造体部分モデル生成手段により生成された構造体部分モデルを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１及び実施の形態２に係る構造体の部分解析モデルを説明する説明図である（その１）。
【図８】本発明の実施の形態１及び実施の形態２に係る構造体の部分解析モデルを説明する説明図である（その２）。
【図９】本発明の実施の形態１に係る構造体の部分解析モデル生成方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】実施例において比較例に用いた部分解析モデルを説明する説明図である。
【図１１】実施例において本発明例と比較例の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係る構造体の部分解析モデル生成方法は、本発明に係る構造体の部分解析モデル生成装置１（以下、単に「部分解析モデル生成装置」という）を用いて行うものである。そこでまずは、部分解析モデル生成装置１について図１〜図８を参照して以下に説明する。
なお、本発明の実施の形態１に係る構造体の部分解析モデル生成装置１及び方法は、自動車の衝突解析に適用するものである。
【００１６】
本実施の形態１に係る部分解析モデル生成装置１は、PC（パーソナルコンピュータ）等のコンピュータによって構成され、表示装置３、入力装置５、主記憶装置７、補助記憶装置９及び演算処理部１１を有している。
演算処理部１１には、表示装置３、入力装置５、主記憶装置７及び補助記憶装置９が接続され、演算処理部１１の指令によって各機能を行う。
以下、部分解析モデル生成装置１の各構成及び機能を詳細に説明する。
【００１７】
表示装置３は、解析結果等の表示に用いられ、モニター等で構成される。
入力装置５は、操作者による解析条件や境界条件の入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。
主記憶装置７は、RAM等で構成され、演算処理部１１で使用するデータの一時保存や演算等に用いられる。
補助記憶装置９は、ハードディスクやSSD（Solid  State  Drive）等で構成され、解析に用いるプログラムや解析データ等のファイルの保存・記憶等に用いられる。
【００１８】
演算処理部１１は、コンピュータのCPU（中央演算処理装置）によって構成され、以下に説明する各手段は、CPUが所定のプログラムを実行することにより実現される。
演算処理部１１内には、全体解析モデル生成手段１３と、衝突解析手段１５と、解析データマッピング手段１７と、構造体部分モデル生成手段１９と、部分解析モデル生成手段２１とが備えられている。
以下、演算処理部１１の各手段について詳細に説明する。
【００１９】
＜全体解析モデル生成手段＞
全体解析モデル生成手段１３は、要素（メッシュ）と節点でモデル化された複数の部品から構成され、要素情報及び節点情報を有する構造体全体モデルに、解析条件及び境界条件を設定して全体解析モデルを生成するものである。
【００２０】
構造体全体モデルは３次元CADデータ等の形状データに基づいて構造体を要素（メッシュ）分割して生成したものであり、複数の要素で構成され、要素情報及び節点情報と、前記構造体を構成する部品の部品情報を有するものである。
要素情報としては、要素の型、要素を構成している節点番号等がある。また、節点情報としては、節点の座標値等がある。また、要素分割により生成する要素の配置や数は、任意に設定すれば良い。
部品情報としては、各部品の材料や部品同士の組み合わせ等がある。
【００２１】
前記構造体全体モデルに設定する解析条件としては、初期条件、材料特性（材料の種類）、衝突形態や接触条件等がある。
自動車車両の衝突解析で対象とする衝突形態としては、例えば、前面フルラップ衝突、前面オフセット衝突、前面微小ラップ衝突、側面衝突やルーフクラッシュ等があり、各衝突形態に応じて構造体全体モデルに衝突させる衝突物モデルを設定する。
また、前記構造体全体モデルに設定する境界条件としては、変位拘束条件や速度条件等がある。
【００２２】
図２に、全体解析モデル４１の一例として、自動車車両のルーフクラッシュを対象としたものを示す。なお、図２をはじめ、本明細書中の全体解析モデル４１や構造体全体モデル４３等は、要素を省略して図示している。
【００２３】
構造体全体モデル４３は、センターピラーやサイドシル等の複数の部品モデルで構成されている。例えば、センターピラーを表す部品モデルは、車両側面（図２中に点線枠で囲んだ部分）に配置されている。
さらに、図２に示す全体解析モデル４１は、衝突形態としてルーフクラッシュに対応する解析条件として、構造体全体モデル４３のルーフの上方に剛体壁４５が設定されている。
【００２４】
＜衝突解析手段＞
衝突解析手段１５は、全体解析モデル生成手段１３で生成する全体解析モデルについて衝突解析を行って、要素毎及び／又は節点毎に解析データを取得するものである。
衝突解析は、市販の有限要素法（FEM）解析システムを用いて行うことができる。また、衝突解析手段１５が要素毎及び／又は節点毎に取得する解析データとしては、変位、歪、応力、内部エネルギー密度等がある。
【００２５】
衝突解析手段１５により衝突解析を行って得られた結果の一例として、変位のコンター図を図３に示す。
図３に示すように、図２に示す剛体壁４５が構造体全体モデル４３のルーフに押しこまれることにより、構造体全体モデル４３のルーフを中心に変形している。
【００２６】
＜解析データマッピング手段＞
解析データマッピング手段１７は、全体解析モデル生成手段１３で生成する全体解析モデルと同一形状で、要素情報及び節点情報が前記全体解析モデルの要素情報及び／又は節点情報と対応付けられている構造体評価モデルの要素及び／又は節点に、衝突解析手段１５により取得した解析データをマッピング（写像）するものである。
【００２７】
図４に、解析データマッピング手段１７による解析データのマッピングの一例として、図３に示す変位を構造体評価モデル５３にマッピングした時のコンター図を示す。
衝突解析手段１５により取得された変位を構造体評価モデル５３上にマッピングすることで、変位の大きい部品や部位を容易に確認することができる。
【００２８】
解析データマッピング手段１７による解析データのマッピングにおいて、衝突解析手段１５による衝突解析において要素の切り直しを行わない場合、全体解析モデル４１の要素情報及び節点情報と構造体評価モデル５３の要素情報及び節点情報との対応付けは、例えば要素番号及び節点番号によりされている。
【００２９】
また、解析データマッピング手段１７は、衝突解析手段１５による衝突解析においてコースニング等の要素の切り直しを行った場合においても、要素の切り直し前後の要素情報及び節点情報に基づいて、全体解析モデル４１の要素情報及び節点情報と構造体評価モデル５３の要素情報及び節点情報との対応付けを行い、衝突解析手段１５により取得された要素毎及び／又は節点毎の解析データを構造体評価モデル５３にマッピング（写像）することができる。
【００３０】
解析データマッピング手段１７によりマッピングされる解析データとしては、図４に示した変位の他、応力、歪、内部エネルギー密度等でもよい。
また、変位を構造体評価モデル５３上にマッピングする際には、例えば、各要素を構成する節点の変位の平均値、最大値あるいは最小値を求め、これらのいずれかを選択して対応する各要素にマッピングしても良く、又は、各節点の変位をそのまま構造体評価モデル５３にマッピングしても良い。
【００３１】
＜構造体部分モデル生成手段＞
構造体部分モデル生成手段１９は、構造体評価モデル５３にマッピングされた前記解析データの値が予め定めた閾値以上である要素及び／又は節点を前記構造体評価モデルから抽出し（図５参照）、該抽出した要素及び／又は節点を含む領域に基づいて図６に示すような構造体部分モデル６３を生成するものである。
【００３２】
図５において、変位が予め定めた閾値以上である要素として、自動車の車両側面の他、フロントバンパーに相当する領域が抽出されている。しかしながら、該フロントバンパーに相当する領域は、ルーフクラッシュにおける衝突部位（ルーフ）とは部品が連続して繋がっていない。
【００３３】
そこで、構造体部分モデル生成手段１９は、まず衝突部位と連続して部品が繋がっていない領域の前記要素及び／又は節点を削除する。
【００３４】
そして、残された前記要素及び／又は節点を含む領域に対し、構造体評価モデル５３全体において、（Ａ）前記抽出した要素及び／又は節点を含む領域の境界を該抽出した要素及び／又は節点を有する部品の端部まで拡大し、前記抽出した要素及び／又は節点を有する部品全体により構成された構造体部分モデル６３を生成する（図６、図７参照）。
若しくは、構造体評価モデル５３全体において、（Ｂ）前記抽出した要素及び／又は節点からなる領域を設定し、該領域の境界を例えばスプライン関数等により滑らかに補間して、図８に示す構造体部分モデル７３を生成しても良い。
【００３５】
例えば、図７に示すフロントピラー下部６７は、上記（Ａ）の処理により、前記抽出した要素及び／又は節点からなる領域を部品端部まで拡大して生成されているため（図７中の部位Ｐ参照）、構造体評価モデル５３におけるフロントピラー下部６７全体が構造体部分モデル６３に含まれている。
【００３６】
一方、図８に示すフロントピラー下部７７は、上記（Ｂ）の処理により、前記抽出した要素及び／又は節点からなる領域の境界を補間して生成されているため、図７に示すフロントピラー下部６７と同一部品であるものの形状に差異が見られ（図８中の部位Ｑ参照）、構造体評価モデル５３におけるフロントピラー下部７７の一部が構造体部分モデル７３に含まれている。
【００３７】
さらには、構造体部分モデル生成手段１９は、上記（Ａ）又は（Ｂ）のいずれかの処理を構造体評価モデル５３の部品毎に指定して構造体部分モデルを生成するものであっても良い。
【００３８】
又、上記（Ａ）又は（Ｂ）のどちらの処理を用いるかについては、例えば、前記抽出した要素及び／又は節点を含む領域を部品の端部まで拡大した時の面積が、前記抽出した要素及び／又は節点を含む領域の面積の２倍以上である場合には、上記（Ｂ）の処理を行うものとしてもよい。
【００３９】
＜部分解析モデル生成手段＞
部分解析モデル生成手段２１は、図７に示すように、構造体部分モデル生成手段１９により生成された構造体部分モデル６３に、衝突解析手段１５による衝突解析に対応した解析条件及び境界条件を設定して部分解析モデル６１を生成するものである。
【００４０】
構造体部分モデル６３に設定する解析条件としては、全体解析モデル４１と同様、初期条件、材料特性（材料の種類）、衝突形態や接触条件等がある。図７においては、衝突形態がルーフクラッシュであるため、衝突物モデルとして剛体壁６５を設定することにより部分解析モデル６１が生成されている。
【００４１】
部分解析モデル６１に設定される境界条件に関しても、全体解析モデル４１と同様に、変位拘束条件や速度条件等がある。
変位拘束条件は、全体解析モデル４１による衝突解析の結果において変位が0の要素及び／又は節点に設定される。
一方、速度条件は、全体解析モデル４１による衝突解析の結果における加速度情報に基づいて、要素及び／又は節点に設定される。
【００４２】
図８に、構造体部分モデル７３に解析条件及び境界条件を設定して生成した部分解析モデル７１を示す。
【００４３】
図７及び図８に示す部分解析モデル６１及び７１はルーフクラッシュを対象としており、解析対象である構造体部分モデル６３及び構造体部分モデル７３の上方に衝突物モデルとして剛体壁６５及び剛体壁７５が設定されている。また、境界条件としては変位拘束条件を付与する剛体要素を設定している。
【００４４】
図７又は図８に示すルーフクラッシュのように構造体が静止した状態での衝突形態に対しては、部分解析モデル６１又は７１の境界条件として変位拘束条件のみを設定すれば良い。
【００４５】
これに対し、前面フルラップ衝突等のように構造体が運動している衝突形態に対しては、一定速度で移動する移動座標系において、該移動座標系における変位を拘束する変位拘束条件と、前記構造体の運動速度を表す速度条件の双方を部分解析モデル６１又は７１の境界条件として設定すれば良い。
【００４６】
次に、上記のように構成された本実施の形態に係る部分解析モデル生成装置１を用いた構造体の部分解析モデル生成方法の一例を、部分解析モデル生成装置１の動作とともに説明する。
本実施の形態に係る構造体の部分解析モデル生成方法は、全体解析モデル生成ステップＳ１と、衝突解析ステップＳ３と、解析データマッピングステップＳ５と、構造体部分モデル生成ステップＳ７と、部分解析モデル生成ステップＳ９とを備え、各ステップをコンピュータが実行する。
以下に、上記各ステップについて図９に基づいて詳細に説明する。
【００４７】
＜全体解析モデル生成ステップ＞
まず、全体解析モデル生成手段１３を用いて、要素（メッシュ）でモデル化された複数の部品から構成され、要素情報、節点情報及び部品情報を有する構造体全体モデルに、衝突解析の解析条件及び境界条件を設定して全体解析モデル４１を生成する（Ｓ１、図２参照）。
【００４８】
＜衝突解析ステップ＞
次に、衝突解析手段１５を用いて、全体解析モデル４１について衝突解析を行い、要素毎及び／又は節点毎に解析データを取得する（Ｓ３、図３参照）。
【００４９】
＜解析データマッピングステップ＞
次に、解析データマッピング手段１７を用いて、衝突解析ステップＳ３での衝突前の全体解析モデル４１と同一形状で、要素情報及び／又は節点情報が全体解析モデルの要素情報及び／又は節点情報と対応付けられている構造体評価モデル５３に、衝突解析手段１５により取得した解析データをマッピングする（Ｓ５、図４参照）
【００５０】
＜構造体部分モデル生成ステップ＞
次に、構造体部分モデル生成手段１９が、解析データマッピングステップＳ５において構造体評価モデル５３にマッピングされた解析データが予め定めた閾値以上である要素及び／又は節点を抽出し（図５参照）、該抽出した要素及び／又は節点を含む領域に基づいて衝突解析の対象とする構造体部分モデル６３を生成する（Ｓ７、図６参照）。
【００５１】
図５に示すフロントバンパーに相当する部位のように、衝突部位から部品が連続して繋がっていない前記抽出した要素及び／又は節点については、構造体部分モデル生成手段１９が削除して構造体部分モデル６３を生成するが、削除する要素及び／節点を操作者が指定することができる。
【００５２】
そして、構造体部分モデル生成手段１９により構造体部分モデルを生成する際には、前述したように（Ａ）構造体評価モデル５３を構成する部品毎に、前記抽出した要素及び／又は節点を含む領域の境界を該抽出した要素及び／又は節点を有する前記部品の端部まで拡大、又は、（Ｂ）構造体評価モデル５３において、前記抽出した要素及び／又は節点の境界をスプライン関数等により滑らかに補間、のいずれかの処理が行われるが、構造体部分モデル生成ステップＳ７においては、操作者が、構造体部分モデル生成手段１９が生成した構造体部分モデルを修正しても良い。
【００５３】
さらに、構造体部分モデル生成ステップＳ７においては、操作者が、構造体評価モデル５３の全体若しくは構成する部品毎に、前記抽出した要素及び／又は節点を含む領域を部品の端部まで拡大、又は、前記抽出した要素及び／又は節点を含む領域の境界を滑らかに補間する位置を指定しても良い。
【００５４】
＜部分解析モデル生成ステップ＞
次に、部分解析モデル生成手段２１が、構造体部分モデル生成ステップＳ７において生成された構造体部分モデル６３又は７３に、衝突解析ステップＳ３における衝突解析に対応する解析条件及び境界条件を設定して部分解析モデル６１又は７１を生成する（Ｓ９、図７及び図８参照）。
【００５５】
以上より、本実施の形態１に係る構造体の部分解析モデル生成装置１又は方法により、構造体全体を対象とした衝突解析と同程度の解析精度を有し、又、衝突解析に要する計算時間が短縮される部分解析モデルを作成することができる。さらに、本実施の形態１に係る構造体の部分解析モデル生成装置１又は方法は、対象とする構造体が異なる場合においても一意的な基準に従って部分解析モデルを作成するため、異なる構造体に対しても解析精度が低下することなく一定の解析精度を有する部分解析モデルを作成することができる。
【００５６】
なお、衝突形態として前面フルラップ衝突等のように車両が直線的に等速度運動して衝突するような場合については、一定速度で移動する移動座標系上に構造体全体モデルを配置し、該移動座標系上における解析条件及び境界条件を適宜設定することにより、全体解析モデルを生成することができる。
この場合、前記移動座標系上に生成した全体解析モデルについて衝突解析を行って変位を解析データとして取得する際には、前記移動座標系上における相対変位を取得すれば良い。
【００５７】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る構造体の衝突解析方法は、コンピュータにより、本発明の実施の形態１に係る構造体の部分解析モデルの生成方法により生成された部分解析モデルを用いた構造体の衝突解析について、前記部分解析モデルに設定された解析条件を変更して衝突解析を行うものである。
【００５８】
本実施の形態２において変更する前記解析条件としては、例えば、各部品の材料の種類及び／又は材料の組み合わせが挙げられる。
【００５９】
前記部分解析モデルに設定された解析条件を変更して衝突解析を行うことにより、構造体全体を対象とした衝突解析を行う場合に比べて、より少ない計算時間で数多くの条件について衝突解析を行うことができ、構造体の開発・設計に際してのＦＳ検討を効率的に実施することが可能となる。
【実施例】
【００６０】
本発明の効果を確認するため、上記実施の形態１に示した手順に則って生成した部分解析モデルを用いて構造体の衝突解析を行ったので、以下、これについて説明する。
【００６１】
本実施例では、図２に示すルーフクラッシュを対象とした。
まず、自動車車両の構造体全体モデル４３に対し、解析条件として構造体全体モデル４３のルーフ部を押し込む剛体壁４５を配置するとともに、境界条件を設定して全体解析モデル４１を生成した。
【００６２】
次に、全体解析モデル４１について衝突解析を行い、図３に示す変位を解析データとして取得した。
解析データとして取得した変位を構造体評価モデル５３上にマッピングし（図４）、変位が閾値以上である要素を抽出した（図５）。
そして、抽出した要素に基づいて、図６に示す構造体部分モデル６３を生成した。
生成した構造体部分モデル６３に対して、解析条件として構造体部分モデル６３のルーフを押し込む剛体壁６５を配置するとともに、境界条件として変位を拘束する剛体要素を図７に示すように設定し、部分解析モデル６１を生成した。
【００６３】
本発明例として、上記の手順に従って生成した部分解析モデル６１について衝突解析を行い、ルーフ強度の評価を行うために、衝突過程において剛体壁６５に作用する剛体壁反力を求めた。
【００６４】
比較例として、構造体全体を対象とした解析例として、全体解析モデル４１を用いて衝突解析を行った結果（比較例１）及び図１０に示す解析モデル９１を用いて衝突解析を行った結果（比較例２）について検討した。
【００６５】
なお、比較例２で用いる解析モデル９１は従来技術の例であり、構造体全体モデル４３からセンターピラーとサイドシルを取り出して生成した構造体部分モデル９３に、解析条件として剛体壁９５を設定するとともに、全体解析モデル４１を用いた衝突解析における衝突時の変形を考慮した境界条件を設定したものである。
【００６６】
本発明例、比較例１及び比較例２のいずれにおいても、衝突条件として押し込み速度（剛体壁の垂直方向速度）5km/h、ロール角度（全体解析モデルの水平面と剛体壁のなす角度）25°とした。
【００６７】
図１１に、剛体壁の垂直方向剛体壁ストロークと剛体壁反力の関係の解析結果を示す。
本発明例は、構造体全体を対象とした比較例１と概ね一致する結果が得られ、従来技術である比較例２よりも解析精度が良好であった。さらに、本発明例において衝突解析に要する計算時間は比較例１に比べて約1/10に短縮することができた。
【００６８】
以上より、本発明に係る構造体の部分解析モデル生成装置及び方法を用いて生成した構造体の部分解析モデルを用いて衝突解析を行うことにより、構造体全体を対象とした衝突解析と同程度の解析精度を有するとともに、計算時間を大幅に短縮することができた。
【符号の説明】
【００６９】
１  部分解析モデル生成装置
３  表示装置
５  入力装置
７  主記憶装置
９  補助記憶装置
１１  演算処理部
１３  全体解析モデル生成手段
１５  衝突解析手段
１７  解析データマッピング手段
１９  構造体部分モデル生成手段
２１  部分解析モデル生成手段
４１  全体解析モデル
４３  構造体全体モデル
４５  剛体壁
５３  構造体評価モデル
６１  部分解析モデル
６３  構造体部分モデル
６５  剛体壁
６７  フロントピラー下部
７１  部分解析モデル
７３  構造体部分モデル
７５  剛体壁
７７  フロントピラー下部
９１  解析モデル（比較例２）
９３  構造体部分モデル（比較例２）
９５  剛体壁（比較例２）
【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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