(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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点又は接合部により接合する自動車の車体モデルについて、コンピュータが以下の各プロセスを行い、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位置を求める最適化解析を行う車体の接合位置の最適化解析方法であって、
前記部品組みを接合する候補となる位置に接合候補を設定する接合候補設定プロセスと、
前記各部品組みに設定された前記接合候補の中から、部品組みごとに必ず接合する４つ以上の固定接合点又は固定接合部を選出する固定接合選出プロセスと、
前記最適化解析の対象とせずに前記各部品組みについて選出した前記固定接合点又は固定接合部と、前記最適化解析の対象とする最適接合候補とを前記車体モデルに設定し、前記各部品組みについて選出した前記固定接合点又は固定接合部を除いて、前記車体モデルにおける前記部品組みを接合する最適な接合点又は接合部を求める最適化解析を行う接合最適化解析プロセスと、を含み、
前記固定接合選出プロセスは、
前記接合候補が設定された車体モデルについて静解析又は動解析を行い、該静解析又は動解析の結果に基づいて、前記部品組みごとに前記接合候補の中から第１の固定接合点又は固定接合部を選出する第１の固定接合選出ステップと、
前記部品組みにおいて、前記第１の固定接合点又は固定接合部から最も距離が遠い接合候補を第２の固定接合点又は固定接合部として選出する第２の固定接合選出ステップと、
前記第１の固定接合点又は固定接合部と前記第２の固定接合点又は固定接合部とを結んだ直線上における中点から最も距離が遠い接合候補を第３の固定接合点又は固定接合部として選出する第３の固定接合選出ステップと、
前記第１の固定接合点又は固定接合部と前記第２の固定接合点又は固定接合部とを除いた前記接合候補の中から前記第３の固定接合点又は固定接合部と最も距離が遠い接合候補を第４の固定接合点又は固定接合部として選出する第４の固定接合選出ステップと、を有す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】
前記固定接合選出プロセスの前記第１の固定接合選出ステップは、ひずみエネルギーが最も大きい接合候補を第１の固定接合点又は固定接合部として選出す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】
前記固定接合選出プロセスの前記第１の固定接合選出ステップは、引張応力とせん断応力の合力が最も大きい接合候補を第１の固定接合点又は固定接合部として選出す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４】
前記固定接合選出プロセスは、前記接合候補の中心を代表点とし、前記各部品組みにおける前記接合候補について総当たりで前記距離を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車体の接合位置の最適化解析方法。
【請求項５】
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点又は接合部により接合する自動車の車体モデルについて、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位置を求める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、
前記部品組みを接合する候補となる位置に接合候補を設定する接合候補設定ユニットと、
前記各部品組みについて、該各部品組みに設定された前記接合候補の中から、部品組みごとに必ず接合する４つ以上の固定接合点又は固定接合部を選出する固定接合選出ユニットと、
前記最適化解析の対象とせずに前記各部品組みについて選出した前記固定接合点又は固定接合部と、前記最適化解析の対象とする最適接合候補とを前記車体モデルに設定し、前記各部品組みについて選出した前記固定接合点又は固定接合部を除いて、前記車体モデルにおける前記部品組みを接合する最適な接合点又は接合部を求める最適化解析を行う接合最適化解析ユニットと、を含み、
前記固定接合選出ユニットは、
前記接合候補が設定された車体モデルについて静解析又は動解析を行い、該静解析又は動解析の結果に基づいて、前記部品組みごとに前記接合候補の中から第１の固定接合点又は固定接合部を選出する第１の固定接合選出部と、
前記部品組みにおいて、前記第１の固定接合点又は固定接合部から最も距離が遠い接合候補を第２の固定接合点又は固定接合部として選出する第２の固定接合選出部と、
前記第１の固定接合点又は固定接合部と前記第２の固定接合点又は固定接合部とを結んだ直線上における中点から最も距離が遠い接合候補を第３の固定接合点又は固定接合部として選出する第３の固定接合選出部と、
前記第１の固定接合点又は固定接合部と前記第２の固定接合点又は固定接合部とを除いた前記接合候補の中から前記第３の固定接合点又は固定接合部と最も距離が遠い接合候補を第４の固定接合点又は固定接合部として選出する第４の固定接合選出部と、を有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６】
前記固定接合選出ユニットの前記第１の固定接合選出部は、ひずみエネルギーが最も大きい接合候補を第１の固定接合点又は固定接合部として選出することを特徴とする請求項５記載の車体の接合位置の最適化解析方法。
【請求項７】
前記固定接合選出ユニットの前記第１の固定接合選出部は、引張応力とせん断応力の合力が最も大きい接合候補を第１の固定接合点又は固定接合部として選出することを特徴とする請求項５記載の車体の接合位置の最適化解析方法。
【請求項８】
前記固定接合選出ユニットは、前記接合候補の中心を代表点とし、前記各部品組みにおける前記接合候補について総当たりで前記距離を算出することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に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、車体の接合位置の最適化解析方法及び装置に関し、特に、自動車の車体の振動特性に係る動的剛性を向上させるための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】
構造体の剛性の指標には静的剛性と動的剛性とがある。
静的剛性は、フックの法則に従い、構造体の質量とは無関係にばね定数が増加すれば向上する。
これに対し、動的剛性は、加振点からの周期的な荷重の入力により構造体の形状が周期的に変化しその振動特性が関係する。例えば、１自由度系の振動における動的剛性は、構造体の剛性K（多自由度系の振動の場合は剛性マトリクスに相当）と構造体の質量Mとを用いてω＝（K／M）0.5で表される振動数ωにより評価され、剛性Kを増すことで振動数ωが高くなれば、動的剛性は向上する。
【０００３】
しかしながら、構造体の剛性Kが増加しても質量Mが増加すれば振動数ωが高くならない場合も多々あり、このような場合には動的剛性は向上しない。そのため、動的剛性を向上させるには、構造体を軽量化（質量Mを低減）して剛性Kを向上させることが必要である。しかしながら、一般的に質量Mが増加すれば剛性Kも増加するため、剛性Kを増加させることと軽量化することとは相反する場合が多くて、双方を同時に達成することは非常に難しい。それゆえ、従来は、構造体の振動特性を適正化して動的剛性を向上するには試行錯誤的な対応が行われていた。
【０００４】
近年、特に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による解析（以下、「CAE解析」という。）は欠かせない技術となっている。
このCAE解析では、数理最適化、板厚最適化、形状最適化、トポロジー最適化等の最適化技術を用いることによって構造体の剛性向上や軽量化が図られることが知られており、例えば、エンジンブロック等の鋳物の構造最適化によく用いられている。
【０００５】
最適化技術の中で、特にトポロジー最適化が着目されつつある。
トポロジー最適化は、ある程度の大きさの設計空間を構造体に設け、当該設計空間に立体要素を組み込み、与えられた条件を満たし、かつ必要最小限の立体要素の部分を残すことで当該条件を満たす最適形状とするという方法である。そのため、トポロジー最適化は、設計空間をなす立体要素に直接拘束を行い、直接荷重を加えるという方法が用いられる。
【０００６】
このようなトポロジー最適化に関する技術として、複雑な構造体のコンポーネントのトポロジー最適化方法が特許文献１に開示されている。
さらに、車体のような構造体における複数の部品について、溶接等により接合する接合量をできるだけ少なくしつつ車体全体の剛性を向上させることを目的として、車体を構成する複数部品の接合に用いられる点接合または連続接合の最適な位置をトポロジー最適化により求める方法が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２５０８１８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２の方法は、車体の静的剛性を向上させるために最適化解析を行うものであり、当該最適化解析では、車体の構造体モデルにおける複数の部品同士を部品組みとして必ず接合する固定接合点を１つ以上設定するものであった。しかしながら、特許文献２に開示された最適化解析は車体の動的剛性の向上を目的とするものでなく、車体に周期的な荷重が入力して振動している車体をターゲットとして車体の接合位置を直接最適化するものではない。また、求めた接合位置は静的な剛性には有効であるが、車体の動的剛性を向上するには必ずしも最適な接合位置ではなかった。
【０００９】
車体の動的剛性を向上させるために最適な接合位置を求めるためには、振動している車体の動的な挙動を扱う動解析を行うことを要する。そこで、特許文献２の方法と同様に、複数の部品を部品組みとして接合した車体モデルを用い、まず、図８に示すように部品組み５１のフランジ部５３における接合点５５の中から１つの固定接合点５７を選出した。さらに、各部品組みに１つの固定接合点を設定して車体モデルの動解析を行った。
しかし、動解析を行うと、部品組みを構成する部品にばたつきが生じて振動が増幅し、部品が大きくずれたり、一部の部品組みがばらばらになり、適切に動解析を行うことができないという問題があった。
【００１０】
このように、動解析において部品のばたつき等が生じることを防ぐために、車体モデルに予め設定された部品組みの接合点を全部残したままで動解析を行い、当該接合点に追加して接合する最適な接合点を求める方法を適用することも考えられる。しかしながら、このような追加接合点を求める方法では、最適化解析の対象となる追加する接合点又は接合部の個数や位置が限られて、車体全体の接合量を目標どおり十分減らすことができない等、動的剛性の向上と軽量化の双方を達成することが困難であるという問題があった。
【００１１】
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、車体の振動特性に係る動的剛性を向上させるための動解析において、部品組みのばたつきやずれやばらばらになることを防ぎ、動的剛性と車体の軽量化を両立しつつ、該車体の部品組みを接合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】
【００１２】
発明者は、上記課題を解決する方法を鋭意検討した。
まず、特許文献２に記載された方法では1つの固定接合点を選択したため、部品組みにばたつきを生じてずれたりばらばらになったため、固定接合点を増やして４つ以上の固定接合点を設定することとした。すなわち、２つの固定接合点では部品組みの片側フランジや部品の一方の端部に偏りが生じ、部品組みがばたつきを生じてずれたりばらばらになりやすい。また、３つの固定接合点においても、部品の一方の端部に２つ、他方の端部に１つの固定接合点を設定することになり、偏りが生じて部品組みのばたつきが生じやすい。
そこで、偏りが少ないと考えられる４つ以上の固定接合点を設定することとした。
その上で、部品同士を確実に固定しておくため、接合点のひずみエネルギーに着目し、図９（ａ）に示すように、複数の部品が接合された部品組み５１のフランジ部５３に接合点５５が予め設定された車体モデルについて剛性解析などの静解析を行い、部品組み５１について接合点５５の中からひずみエネルギーが大きい順に４つ以上の固定接合点５７を選出した。
【００１３】
しかしながら、ひずみエネルギーが大きい順に４つ以上の固定接合点を設定する当該方法においても、４つの固定接合点を例にとると、選出された４つの固定接合点５７は、図９（ｂ）に示すように、部品組み５１を接合する部位であるフランジ部５３の長手方向中央付近に偏って選出されたり（図９（ｂ）（i））、一方のフランジ部５３に偏って選出される部品組みがあった（図９（ｂ）（ii）、（iii））。
そして、このように固定接合点５７が偏って設定された車体モデルについて動解析を行うと、前述したように、部品組みを接合する部品にばたつきが生じてばらばらになり、部品組みを接合する部位から部品が大きくずれたり、一部の部品組みがばらばらになる等の問題が生じた。
【００１４】
そこで発明者は、このような動解析における部品のばたつき等を解決する方法を鋭意検討した。その結果、各部品組みにおいて４つ以上の固定接合点を設定するとともに、これら４つ以上の固定接合点同士のそれぞれの距離について、可能な限り遠くなるように選出することを着想するに至った。
そして、このように４つ以上の固定接合点同士のそれぞれの距離が遠くなるように設定した車体モデルであれば、部品組みにおける接合する部位から部品がずれてしまうことなく動解析を行うことができるという知見を得た。
【００１５】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
【００１６】
（１）本発明に係る車体の接合位置の最適化解析方法は、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点又は接合部により接合する自動車の車体モデルについて、コンピュータが以下の各プロセスを行い、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位置を求めるものであって、
前記部品組みを接合する候補となる位置に接合候補を設定する接合候補設定プロセスと、
前記各部品組みに設定された前記接合候補の中から、部品組みごとに必ず接合する４つ以上の固定接合点又は固定接合部を選出する固定接合選出プロセスと、
前記最適化解析の対象とせずに前記各部品組みについて選出した前記固定接合点又は固定接合部と、前記最適化解析の対象とする最適接合候補とを前記車体モデルに設定し、前記各部品組みについて選出した前記固定接合点又は固定接合部を除いて、前記車体モデルにおける前記部品組みを接合する最適な接合点又は接合部を求める最適化解析を行う接合最適化解析プロセスと、を含み、
前記固定接合選出プロセスは、
前記接合候補が設定された車体モデルについて静解析又は動解析を行い、該静解析又は動解析の結果に基づいて、前記部品組みごとに前記接合候補の中から第１の固定接合点又は固定接合部を選出する第１の固定接合選出ステップと、
前記部品組みにおいて、前記第１の固定接合点又は固定接合部から最も距離が遠い接合候補を第２の固定接合点又は固定接合部として選出する第２の固定接合選出ステップと、
前記第１の固定接合点又は固定接合部と前記第２の固定接合点又は固定接合部とを結んだ直線上における中点から最も距離が遠い接合候補を第３の固定接合点又は固定接合部として選出する第３の固定接合選出ステップと、
前記第１の固定接合点又は固定接合部と前記第２の固定接合点又は固定接合部とを除いた前記接合候補の中から前記第３の固定接合点又は固定接合部と最も距離が遠い接合候補を第４の固定接合点又は固定接合部として選出する第４の固定接合選出ステップと、を有することを特徴とするものである。
【００１７】
（２）上記（１）に記載のものにおいて、
前記固定接合選出プロセスの前記第１の固定接合選出ステップは、ひずみエネルギーが最も大きい接合候補を第１の固定接合点又は固定接合部として選出することを特徴とするものである。
【００１８】
（３）上記（１）に記載のものにおいて、
前記固定接合選出プロセスの前記第１の固定接合選出ステップは、引張応力とせん断応力の合力が最も大きい接合候補を第１の固定接合点又は固定接合部として選出することを特徴とするものである。
【００１９】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、
前記固定接合選出プロセスは、前記接合候補の中心を代表点とし、前記各部品組みにおける前記接合候補について総当たりで前記距離を算出することを特徴とするものである。
【００２０】
（５）本発明に係る車体の接合位置の最適化解析装置は、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点又は接合部により接合する自動車の車体モデルについて、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位置を求める最適化解析を行うものであって、
前記部品組みを接合する候補となる位置に接合候補を設定する接合候補設定ユニットと、
前記各部品組みについて、該各部品組みに設定された前記接合候補の中から、部品組みごとに必ず接合する４つ以上の固定接合点又は固定接合部を選出する固定接合選出ユニットと、
前記最適化解析の対象とせずに前記各部品組みについて選出した前記固定接合点又は固定接合部と、前記最適化解析の対象とする最適接合候補とを前記車体モデルに設定し、前記各部品組みについて選出した前記固定接合点又は固定接合部を除いて、前記車体モデルにおける前記部品組みを接合する最適な接合点又は接合部を求める最適化解析を行う接合最適化解析ユニットと、を含み、
前記固定接合選出ユニットは、
前記接合候補が設定された車体モデルについて静解析又は動解析を行い、該静解析又は動解析の結果に基づいて、前記部品組みごとに前記接合候補の中から第１の固定接合点又は固定接合部を選出する第１の固定接合選出部と、
前記部品組みにおいて、前記第１の固定接合点又は固定接合部から最も距離が遠い接合候補を第２の固定接合点又は固定接合部として選出する第２の固定接合選出部と、
前記第１の固定接合点又は固定接合部と前記第２の固定接合点又は固定接合部とを結んだ直線上における中点から最も距離が遠い接合候補を第３の固定接合点又は固定接合部として選出する第３の固定接合選出部と、
前記第１の固定接合点又は固定接合部と前記第２の固定接合点又は固定接合部とを除いた前記接合候補の中から前記第３の固定接合点又は固定接合部と最も距離が遠い接合候補を第４の固定接合点又は固定接合部として選出する第４の固定接合選出部と、を有することを特徴とするものである。
【００２１】
（６）上記（５）に記載のものにおいて、
前記固定接合選出ユニットの前記第１の固定接合選出部は、ひずみエネルギーが最も大きい接合候補を第１の固定接合点又は固定接合部として選出することを特徴とするものである。
【００２２】
（７）上記（５）に記載のものにおいて、
前記固定接合選出ユニットの前記第１の固定接合選出部は、引張応力とせん断応力の合力が最も大きい接合候補を第１の固定接合点又は固定接合部として選出することを特徴とするものである。
【００２３】
（８）上記（５）乃至（７）のいずれかに記載のものにおいて、
前記固定接合選出ユニットは、前記接合候補の中心を代表点とし、前記各部品組みにおける前記接合候補について総当たりで前記距離を算出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、複数の部品車体モデルにおける部品組みの最適な接合位置を求めるものであって、部品組みを接合する候補となる位置に接合候補を設定し、各部品組みについて、接合候補同士の距離に基づいて４つ以上の固定接合点又は固定接合部を選出し、前記最適化解析の対象とせずに選出した固定接合点又は固定接合部と、最適化解析の対象となる最適接合候補と、を車体モデルに設定して部品組みを接合する最適な接合点又は接合部を求める最適化解析を行うことにより、各部品組みに４つ以上の固定接合点又は固定接合部が適正に設定されるため、接合位置の最適化解析のための動解析において部品同士のばたつきや部品のずれやばらばらになることを抑えることができ、車体の動的剛性を向上、あるいは動的剛性を維持または向上したまま車体を軽量化するために最適な接合位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る４つの固定接合点または固定接合部を選出する場合を例とする車体の接合位置の最適化解析装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態で解析対象とする車体モデルと、該車体にモデルに設定された接合候補を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の例として、車体モデルにおける部品組みを必ず接合する第１の固定接合点〜第４の固定接合点を選出する処理を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る４つの固定接合点または固定接合部を選出する場合を例とす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図である。
【図５】実施例において、接合位置の最適化解析のための動解析に用いた最適化解析モデルを示す図である（（ａ）比較例１、（ｂ）比較例２、（ｃ）発明例１）。
【図６】実施例において、接合位置の最適化解析のための動解析において変形中の最適化解析モデルを示す図である（（ａ）比較例１、（ｂ）比較例２、（ｃ）発明例１）。
【図７】実施例において、接合位置の最適化解析のための動解析において変形した後の最適化解析モデルを示す図である（（ａ）比較例１、（ｂ）比較例２、（ｃ）発明例１）。
【図８】従来技術により、各部品組みに１つの固定接合点が選出された場合の一例を示す図である。
【図９】本発明を適用せずに、各部品組みについて４つの固定接合点が選出された場合の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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〜図４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モデルについて説明する。なお、接合点とはスポット溶接点のことであり、接合部とはレーザー溶接やアーク溶接等により連続溶接された部位のことであるが、以下の説明では主として接合点の場合を例に挙げて説明する。もっとも本発明は、接合部の場合にも適用できるものである。
【００２７】
＜車体モデル＞
本発明で用いる車体モデルは、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点又は接合部により接合するものである。複数の部品とは、車体骨格部品やシャシー部品等である。
【００２８】
車体モデル３７の一例を、図２に示す。車体モデル３７における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、これらの各部品を部品組みとしてスポット溶接により接合される位置に固定接合点を設定する。
【００２９】
車体モデル３７は荷重が作用して生じる変形挙動や振動挙動等を解析するものであるため、車体モデル３７における各部品は、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。
そして、車体モデル３７を構成する各部品の材料特性や要素情報、さらには、各部品組みに関する情報は、後述する車体モデルファイル２３（図１参照）に格納されている。
【００３０】
＜車体の接合位置の最適化解析装置＞
【００３１】
本実施の形態に係る最適化解析装置１（以下、単に「最適化解析装置１」という。）は、車体モデル３７について、各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位置を求める最適化解析を行うものであり、図１に示すように、PC（パーソナルコンピュータ）等によって構成され、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。
【００３２】
以下、図２に示す車体モデル３７を用いて、車体モデル３７における部品組みを接合する固定接合点と追加の最適な接合点を求める例に基づいて、本実施の形態に係る最適化解析装置１の各構成要素の機能を説明する。
【００３３】
≪表示装置≫
表示装置３は、解析結果等の表示に用いられ、液晶モニター等で構成される。
【００３４】
≪入力装置≫
入力装置５は、車体モデルファイル２３の表示指示や操作者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。
【００３５】
≪記憶装置≫
記憶装置７は、車体モデルファイル２３等の各種ファイルの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。
【００３６】
≪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が使用するデータの一時保存や演算に用いられ、RAM（Random Access Memory）等で構成される。
【００３７】
≪演算処理部≫
演算処理部１１は、図１に示すように、接合候補設定ユニット１３と、固定接合選出ユニット１７と、接合最適化解析ユニット１９と、を備え、PC等の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の各部の機能を説明する。
【００３８】
（接合候補設定ユニット）
接合候補設定ユニット１３は、車体モデル３７における各部品組みを接合する候補となる位置に接合候補を設定するものである。
【００３９】
接合候補設定ユニット１３による具体的な処理の一例は、以下のとおりである。
図２に示すように、車体モデル３７を構成する複数の部品が接合されてなる部品組み（図示なし）に所定の間隔で接合候補３５を密に生成する。
【００４０】
（固定接合選出ユニット）
固定接合選出ユニット１７は、車体モデル３７の各部品組みについて、各部品組みに設定された接合候補の中から、部品組みごとに必ず接合する４つ以上の固定接合点又は固定接合部を選出するものである。図１は、４つの固定接合点または固定接合部の場合を示す。第１の固定接合選出部１７ａと、第２の固定接合選出部１７ｂと、第３の固定接合選出部１７ｃと、第４の固定接合選出部１７ｄと、を有する。５つ以上の固定接合点または固定接合部を選出する場合は、さらに第５の固定接合選出部等を演算処理部に加えればよい。
【００４１】
固定接合選出ユニット１７により選出される固定接合点又は固定接合部は、後述する接合位置の最適化解析の対象とはせずに各部品組みを必ず接合する接合点又は接合部のことである。そして、最適化解析の前処理として、第１の固定接合選出部１７ａ〜第４の固定接合選出部１７ｄにより、各部品組みについて４つの固定接合点又は固定接合部を選出することで、接合位置の最適化解析を適切に行うことができる。
【００４２】
以下、図３に示す部品組み３９を例として、接合候補４１の中から第１の固定接合点４３ａ、第２の固定接合点４３ｂ、第３の固定接合点４３ｃ及び第４の固定接合点４３ｄを選出する処理について説明する。なお、５つ以上の固定接合点を求める場合は、第１から第４の固定接合点全てから最も離れた接合候補を選出するとよい。また、第１から第４の固定接合点に重ならない接合候補を選出し、その中から、以下に説明する第１から第４の固定接合点と同様に求めてもよい。
【００４３】
［第１の固定接合選出部］
第１の固定接合選出部１７ａは、各部品組み３９に接合候補４１が設定された車体モデル３７について静解析又は動解析を行い、該静解析又は動解析の結果に基づいて、各部品組み３９における接合候補４１の中から第１の固定接合点４３ａを選出するものである。
【００４４】
静解析とは、構造体モデルの所定位置に一定の荷重が作用する荷重条件を与えたときに当該構造体モデルに生じる変位や荷重等を求めるものである。本実施の形態では、静解析として、例えば、構造体モデルに静的な荷重を作用させる荷重条件を与える単純構造解析（剛性解析等）や、後述するトポロジー最適化を適用することができる。
【００４５】
例えば、単純構造解析の結果に基づいて第１の固定接合点４３ａを選出する場合にあっては、まず、各部品組み３９における接合候補４１の各々について応力、ひずみ、ひずみエネルギー、荷重等を算出する。次いで、これらの算出した値に基づいて、各部品組み３９における接合候補４１を順位づけし、順位が最も高い接合候補４１を当該部品組み３９における第１の固定接合点４３ａとして選出する。
【００４６】
例えば、ひずみエネルギーに基づく場合にあっては、各部品組みにおいてひずみエネルギーが最も大きい接合候補４１を第１の固定接合点４３ａとして選出すればよい。
また、応力に基づく場合あっては、各部品組みにおいて引張応力とせん断応力の合力が最も大きい接合候補４１を第１の固定接合点４３ａとして選出すればよい。
そして、ひずみエネルギー又は応力（引張応力とせん断応力の合力）等のいずれであっても、第１の固定接合選出部１７ａは、第１の固定接合点４３ａを適切に選出することができる。
【００４７】
また、トポロジー最適化の結果に基づいて第１の固定接合点４３ａを選出してもよい。例えば、個々の接合候補４１に設計変数（例えば、密度）を設定してトポロジー最適化を実施し、各接合候補４１について求めた設計変数の値に基づいて、各部品組み３９における接合候補４１の順位づけ及び第１の固定接合点４３ａの選出を行えばよい。
【００４８】
一方、動解析とは、構造体モデルに周期的な荷重が作用したときの振動特性を求めるものであり、周波数応答解析、固有値解析、過渡応答解析、等が挙げられる。
【００４９】
そして、第１の固定接合点４３ａを求めるための動解析として、例えば、周波数応答解析を行う場合においても、前述した単純構造解析の場合と同様に、接合候補４１の各々について応力、ひずみ、ひずみエネルギー、荷重等を算出し、算出した値に基づいて第１の固定接合点４３ａを選出する。
【００５０】
もっとも、周波数応答解析により算出される各接合候補４１におけるひずみエネルギー等の値は周期的に変動する値であるため、接合候補の順位づけは、たとえば、ひずみエネルギー等のピーク値に基づいて行えばよい。
【００５１】
［第２の固定接合選出部］
第２の固定接合選出部１７ｂは、各部品組み３９について、接合候補４１の中から第１の固定接合点４３ａと最も距離が遠い接合候補４１を第２の固定接合点４３ｂとして選出する。
【００５２】
［第３の固定接合選出部］
第３の固定接合選出部１７ｃは、各部品組み３９について、第１の固定接合点４３ａと第２の固定接合点４３ｂとを除いた接合候補４１の中から、第１の固定接合点４３ａと第２の固定接合点４３ｂとを結んだ直線の中点Ｍから最も距離が遠い接合候補４１を第３の固定接合点４３ｃとして選出するものである。
【００５３】
［第４の固定接合選出部］
第４の固定接合選出部１７ｄは、各部品組み３９について、第１の固定接合点４３ａと第２の固定接合点４３ｂとを除いた接合候補４１の中から、第３の固定接合点４３ｃと最も距離が遠い接合候補４１を第４の固定接合点４３ｄとして選出するものである。
【００５４】
なお、第２の固定接合選出部１７ｂ、第３の固定接合選出部１７ｃ及び第４の固定接合選出部１７ｄは、各部品組み３９における接合候補４１について総当たりで距離を算出することが好ましい。距離の算出においては、例えば、接合候補４１として設定された要素や第１〜第３の固定接合点４３ａ〜４３ｃとして選出された要素の節点座標から求められる中心点の座標値を用いればよい。
【００５５】
また、第３の固定接合選出部１７ｃによる第３の固定接合点４３ｃの選出においても、第１の固定接合点４３ａ及び第２の固定接合点４３ｂそれぞれの代表点の座標を用いて中点Ｍの座標を算出すればよい。
【００５６】
さらに、第５の固定接合選出点を選出する場合は、第１〜第４の固定接合点全てから最も離れた接合候補を選出するとよい。例えば、第１〜第４の固定接合点からの距離を算出して総当たりで最も離れた接合候補を選出してもよいし、第１〜第４の固定接合点の中点を求めて該中点から最も離れた接合候補を選出してもよい。あるいは、上述した第１の固定接合点を選出した場合と同様に、前記第１から第４の固定接合点を除く接合候補４１の中から、静解析又は動解析の結果に基づいて、第５の固定接合点を選出するとよい。
【００５７】
また、第６の固定接合点を選出する場合は、上述した第２の固定接合点を選出した場合と同様に、前記第１から第５の固定接合点を除く接合候補の中から、第５の固定接合点と最も距離が遠い接合候補を第６の固定接合点として選出するとよい。
【００５８】
なお、第６以上の固定接合点を選出して接合点を固定すると、残された最適化する接合候補の数が著しく減少して、接合点または接合部の最適化を行い接合する接合量をできるだけ少なくしつつ車体全体の剛性を向上させる効果が薄らぐため、第５の固定接合点の選出までに留めておくのが本来の目的を達成するために有効である。
【００５９】
（接合最適化解析ユニット）
接合最適化解析ユニット１９は、固定接合選出ユニット１７により各部品組みについて選出した第１の固定接合点〜第４の固定接合点と最適化解析の対象となる最適接合候補とを車体モデルに設定した最適化解析モデル（図示なし）を生成し、該最適化解析モデルにおける部品組みを接合する最適な接合点又は接合部を求める最適化解析を行うものである。
【００６０】
本実施の形態において、接合最適化解析ユニット１９は、図１に示すように、周波数応答解析部１９ａと、荷重条件決定部１９ｂと、最適化解析モデル生成部１９ｃと、最適化解析条件設定部１９ｄと、最適化解析部１９ｅと、を有する。
【００６１】
［周波数応答解析部］
周波数応答解析部１９ａは、各部品組みに第１の固定接合点から第４の固定接合点を設定した固定接合設定車体モデル（図示なし）に所定の加振条件を与えて周波数応答解析を行い、固定接合設定車体モデルに生じる振動モード及び該振動モードにおける変形形態を求めるものである。
【００６２】
周波数応答解析とは、動解析の一種であり、構造体に定常的な正弦波荷重が入力する加振条件を与えたときの当該構造体の変位等の応答を表す振動モード及び該振動モードにおける変形形態を求める解析手法である。そして、周波数応答解析における加振条件としては、例えば、固定接合設定車体モデルの左右のリアサスペンション取付部に車体上方向に正弦波荷重を入力するものがある。
【００６３】
［荷重条件決定部］
荷重条件決定部１９ｂは、周波数応答解析部１９ａにより求めた振動モードにおける変形形態に対応した固定接合設定車体モデルに与える荷重条件を決定するものである。そして、振動モードにおける変形形態は、例えば、固定接合設定車体モデルの変位総和が最大となる時点での固定接合設定車体モデルの変形とすればよい。
【００６４】
［最適化解析モデル生成部］
最適化解析モデル生成部１９ｃは、第１の固定接合点〜第４の固定接合点と最適化解析の対象となる最適接合候補とを車体モデルに設定して最適化解析モデルを生成するものである。
【００６５】
本実施の形態において、最適化解析モデル生成部１９ｃは、車体モデル３７に設定された接合候補３５を最適接合候補として設定する。ただし、固定接合選出ユニット１７により選出された第１の固定接合点〜第４の固定接合点（場合によっては第５の固定接合点まで）は、最適接合候補から除外する。
【００６６】
［最適化解析条件設定部］
最適化解析条件設定部１９ｄは、最適化解析モデル生成部１９ｃにより生成された最適化解析モデルにおける最適接合候補を最適化の対象とする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る。
【００６７】
最適化解析条件としては、目的条件と制約条件の２種類を設定する。
目的条件は、最適化解析の目的に応じて設定される最適化解析条件であり、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、等がある。目的条件は、一つだけ設定する。
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、最適化解析モデルが所定の剛性を有するようにする、等がある。制約条件は、複数設定することができる。
【００６８】
［最適化解析部］
最適化解析部１９ｅは、荷重条件決定部１９ｂにより決定した荷重条件を最適化解析モデルに与えて最適化解析を行い、最適化解析条件設定部１９ｄにより設定された最適化解析条件を満たす最適接合候補を、各部品組みを接合する最適な接合点又は接合部として求めるものである。
【００６９】
なお、最適化解析部１９ｅによる最適化解析には、トポロジー最適化を適用することができる。
そして、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、式（１）で表されるように離散化することが好ましい。
【００７０】
【数１】
0006958675.tif 000002
【００７１】
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、ペナルティ係数は4以上であることが好ましい。
【００７２】
なお、最適化解析部１９ｅは、トポロジー最適化による最適化処理を行うものであってもよいし、他の計算方式による最適化処理を行うものであってもよい。そして、最適化解析部１９ｅとしては、例えば市販されている有限要素法を用いた最適化解析ソフトを用いることができる。
【００７３】
また、最適化解析部１９ｅによる最適化解析においては、慣性リリーフ法により自動車の走行時に作用する慣性力を考慮するとよい。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。
【００７４】
＜車体の接合位置の最適化解析方法＞
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（以下、単に、「最適化解析方法」という。）は、自動車の車体モデル３７（図２）について、各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位置を求める最適化解析を行うものであり、図４に第４の固定接合選出ステップまでの例を示すように、接合候補設定プロセスＰ１と、固定接合選出プロセスＰ５と、接合最適化解析プロセスＰ７と、を含むのものである。
以下、これらの各プロセスについて説明する。なお、各プロセス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（図１）が行うものである。
【００７５】
≪接合候補設定プロセス≫
接合候補設定プロセスＰ１は、車体モデル３７における各部品組みを接合する候補となる位置に接合候補を設定するものであり、図１に示す最適化解析装置１においては接合候補設定ユニット１３が行う。
【００７６】
≪固定接合選出プロセス≫
固定接合選出プロセスＰ５は、車体モデル３７の各部品組みについて、各部品組みに設定された接合候補の中から、部品組みごとに必ず接合する４つ以上の固定接合点又は固定接合部を選出するものであり、図１に示す最適化解析装置１においては固定接合選出ユニット１７が行う。
【００７７】
そして、固定接合選出プロセスＰ５は、図４に示すように、第１の固定接合選出ステップＳ５ａと、第２の固定接合選出ステップＳ５ｂと、第３の固定接合選出ステップＳ５ｃと、第４の固定接合選出ステップＳ５ｄと、を有する。なお、第５以降の固定接合選出ステップを有してもよい。
【００７８】
（第１の固定接合選出ステップ）
第１の固定接合選出ステップＳ５ａは、車体モデル３７について静解析又は動解析を行い、該静解析又は動解析の結果に基づいて、図３に示すように、各部品組み３９における接合候補４１の中から第１の固定接合点４３ａを選出するものであり、図１に示す最適化解析装置１においては第１の固定接合選出部１７ａが行う。
【００７９】
第１の固定接合選出ステップＳ５ａにおいて、静解析としては、例えば、単純構造解析やトポロジー最適化等を適用することができ、動解析としては、例えば、周波数応答解析等を適用することができる。
【００８０】
例えば、静解析として単純構造解析を行う場合、まず、各部品組み３９における接合候補４１の各々について応力、ひずみ、ひずみエネルギー、荷重等を算出する。次いで、これらの算出した値の大きさに基づいて、各部品組み３９における接合候補４１を順位づけし、順位が最も高い接合候補４１を当該部品組み３９における第１の固定接合点４３ａとして選出する（図３参照）。
【００８１】
一方、動解析として周波数応答解析を行う場合、単純構造解析と同様に、接合候補４１の各々について応力、ひずみ、ひずみエネルギー、荷重等のピーク値を求め、該求めた値に基づいて、各部品組み３９における接合候補４１を順位付けして第１の固定接合点４３ａを選出する（図３参照）。
【００８２】
（第２の固定接合選出ステップ）
第２の固定接合選出ステップＳ５ｂは、図３に示すように、各部品組み３９について、接合候補４１の中から第１の固定接合点４３ａと最も距離が遠い接合候補４１を第２の固定接合点４３ｂとして選出するものであり、図１に示す最適化解析装置１においては第２の固定接合選出部１７ｂが行う。
【００８３】
（第３の固定接合選出ステップ）
第３の固定接合選出ステップＳ５ｃは、図３に示すように、各部品組み３９について、第１の固定接合点４３ａと第２の固定接合点４３ｂとを除いた接合候補４１の中から、第１の固定接合点４３ａと第２の固定接合点４３ｂとを結んだ直線の中点Ｍから最も距離が遠い接合候補４１を第３の固定接合点４３ｃとして選出するものであり、図１に示す最適化解析装置１においては第３の固定接合選出部１７ｃが行う。
【００８４】
（第４の固定接合選出ステップ）
第４の固定接合選出ステップＳ５ｄは、図３に示すように、各部品組み３９について、第１の固定接合点４３ａと第２の固定接合点４３ｂとを除いた接合候補４１の中から、第３の固定接合点４３ｃと最も距離が遠い接合候補４１を第４の固定接合点４３ｄとして選出するものであり、図１に示す最適化解析装置１においては第４の固定接合選出部１７ｄが行う。
【００８５】
さらに、第５の固定接合選出部を選出する場合は、第１〜第４の固定接合点全てから最も離れた接合候補を選出するとよい。例えば、第１〜第４の固定接合点からの距離を算出して総当たりで最も離れた接合候補を選出してもよいし、第１〜第４の固定接合点の中点を求めて該中点から最も離れた接合候補を選出してもよい。あるいは、上述した第１の固定接合選出ステップＳ５ａと同様に、前記第１から第４の固定接合点を除く接合候補４１の中から、静解析又は動解析の結果に基づいて、第５の固定接合点を選出するとよい。
【００８６】
また、第６の固定接合点を選出する場合は、上述した第２の固定接合選出ステップＳ５ｂと同様に、前記第１から第５の固定接合点を除く接合候補の中から、第５の固定接合点と最も距離が遠い接合候補を第６の固定接合点として選出するとよい。
【００８７】
なお、第６以上の固定接合点を選出して接合点を固定すると、残された最適化する接合候補の数が著しく減少して、接合点または接合部の最適化を行うことにより接合する接合量をできるだけ少なくしつつ車体全体の剛性を向上させる効果が薄らぐため、第５の固定接合点の選出までに留めておくのが本来の目的を達成するために有効である。
【００８８】
なお、第２の固定接合選出ステップＳ５ｂ、第３の固定接合選出ステップＳ５ｃ及び第４の固定接合選出ステップＳ５ｄ等は、各部品組み３９における接合候補４１について総当たりで距離を算出することが好ましい。
【００８９】
≪接合最適化解析プロセス≫
接合最適化解析プロセスＰ７は、固定接合選出プロセスＰ５において各部品組みについて選出した第１の固定接合点〜第４の固定接合点と、最適化解析の対象となる最適接合候補とを車体モデルに設定した最適化解析モデル（図示なし）を生成し、該最適化解析モデルにおける部品組みを接合する最適な接合点又は接合部を求める最適化解析を行うものであり、図１に示す最適化解析装置１においては接合最適化解析ユニット１９が行う。
【００９０】
本実施の形態において、接合最適化解析プロセスＰ７は、図４に示すように、周波数応答解析ステップＳ７ａと、荷重条件決定ステップＳ７ｂと、最適化解析モデル生成ステップＳ７ｃと、最適化解析条件設定ステップＳ７ｄと、最適化解析ステップＳ７ｅと、を有する。
【００９１】
（周波数応答解析ステップ）
周波数応答解析ステップＳ７ａは、各部品組みに第１の固定接合点〜第４の固定接合点を設定した固定接合設定車体モデル（図示なし）に所定の加振条件を与えて周波数応答解析を行い、固定接合設定車体モデルに生じる振動モード及び該振動モードにおける変形形態を求めるものであり、図１に示す最適化解析装置１においては周波数応答解析部１９ａが行う。
【００９２】
（荷重条件決定ステップ）
荷重条件決定ステップＳ７ｂは、周波数応答解析ステップＳ７ａにおいて求めた振動モードにおける変形形態に対応した固定接合設定車体モデルに与える荷重条件を決定するものであり、図１に示す最適化解析装置１においては荷重条件決定部１９ｂが行う。
荷重条件決定ステップＳ７ｂにおいて荷重条件を決定するにあたって、振動モードにおける変形形態は、例えば、固定接合設定車体モデルの変位総和が最大となる時点での固定接合設定車体モデルの変形とすればよい。
【００９３】
（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Ｓ７ｃは、第１の固定接合点〜第４の固定接合点と、最適化解析の対象となる最適接合候補とを車体モデルに設定した最適化解析モデル（図示なし）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１９ｃが行う。
【００９４】
そして、最適化解析モデル生成ステップＳ７ｃは、車体モデル３７に設定された接合候補３５を最適接合候補として設定する。ただし、固定接合選出プロセスＰ５において選出された第１の固定接合点〜第４の固定接合点（場合によっては第５の固定接合点まで）は最適接合候補から除外する。
【００９５】
（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Ｓ７ｄは、最適化解析モデル生成ステップＳ７ｃにおいて生成した最適化解析モデルにおける最適接合候補を最適化の対象とする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、図１に示す最適化解析装置１においては最適化解析条件設定部１９ｄが行う。
【００９６】
最適化解析条件としては、目的条件と制約条件の２種類を設定する。
目的条件は、最適化解析の目的に応じて設定される最適化解析条件であり、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、等がある。目的条件は、一つだけ設定する。
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、最適化解析モデルが所定の剛性を有するようにする、等がある。制約条件は、複数設定することができる。
【００９７】
（最適化解析ステップ）
最適化解析ステップＳ７ｅは、荷重条件決定ステップＳ７ｂにおいて決定した荷重条件を最適化解析モデルに与えて最適化解析を行い、最適化解析条件設定ステップＳ７ｄにおいて設定した最適化解析条件を満たす最適接合候補を、各部品組みを接合する最適な接合点又は接合部として求めるものである。
【００９８】
最適化解析ステップＳ７ｅ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。
そして、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、前述した式（１）で表されるように離散化することが好ましい。
【００９９】
なお、最適化解析ステップＳ７ｅは、トポロジー最適化により最適化処理を行ってもよいし、他の計算方式により最適化処理を行ってもよい。そして、最適化解析ステップＳ７ｅにおける最適化処理は、例えば市販されている有限要素法を用いた最適化解析ソフトを用いて行うことができる。
【０１００】
さらに、最適化解析ステップＳ７ｅにおける最適化解析には、最適化解析モデルに作用する慣性力を慣性リリーフ法により考慮するとよい。
【０１０１】
以上、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によれば、接合位置の最適化解析のための動解析においても各部品組みに適正に４つ以上の固定接合点又は固定接合部が設定されるため、動解析における部品同士のばたつきやずれやばらばらになることを抑えることができ、車体の動的剛性を向上あるいは動的剛性を維持したまま車体を軽量化するために最適な接合位置を求めることができる。
【０１０２】
また、上記の説明は、図３に示すように、各部品組み３９について第１の固定接合点４３ａ〜第４の固定接合点４３ｄを選出して最適化解析を行うものであったが、本発明は、５点以上の固定接合点を選出して最適化解析を行うものであってもよい。
【０１０３】
第５の固定接合点を選出する場合は、第１〜第４の固定接合点全てから最も離れた接合候補を選出してもよい。あるいは、前記第１から第４の固定接合点を除く接合候補の中から、静解析又は動解析の結果に基づいて、第５の固定接合点を選出するとよい。
さらに、第５の固定接合点は、例えば、第３の固定接合点と第４の固定接合点を結んだ直線上における中点を求め、既に選出された固定接合点を除外した接合候補の中から当該中点から最も距離が遠い接合候補を第５の固定接合点として選出すればよい。あるいは、第１〜第４の固定接合点からの距離を算出して総当たりで最も離れた接合候補を選出してもよい。第６以降の固定接合点についても、第５の固定接合点と同様の手順を繰り返すことで選出することができる。
【０１０４】
なお、第６以上の固定接合点を選出して接合点を固定すると、残された最適化する接合候補の数が著しく減少して、接合点または接合部の最適化を行い接合する接合量をできるだけ少なくしつつ車体全体の剛性を向上させる効果が薄らぐため、第５の固定接合点の選出までに留めておくのが本来の目的を達成するために有効である。
【０１０５】
なお、上記の説明では、所定の間隔で接合候補３５を自動的に所定間隔で生成する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば操作者が入力装置５を使って手入力で接合候補３５を生成するものであってもよい。
【０１０６】
また、上記の説明は、スポット溶接により接合された固定接合点を車体モデル３７に生成するものであったが、本発明は、レーザー溶接やアーク溶接等により連続接合された固定接合部を車体モデル３７に生成するものであってもよい。
【０１０７】
そして、このような車体モデルを用いて、各部品組みについて固定接合部を選出する場合にあっては、各接合部を構成する１つ又は複数の平面要素又は立体要素の節点座標を用いて当該接合部の代表点を求め、他の接合候補や既に選出された固定接合点又は固定接合部との距離を算出することができる。
【０１０８】
さらに、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は、最適化解析における荷重条件を決定するにあたり、動解析である周波数応答解析を行うにより固定接合設定車体モデルに生じた振動モードにおける変形形態を求めるものであった。もっとも、本発明は、動解析として周波数応答解析の代わりに固有値解析を適用し、固定接合設定車体モデルに生じた振動モードにおける変形形態を求めてもよい。
【０１０９】
固有値解析とは、構造体が持っている振動的な特性である固有振動数や固有モード（振動モード）を求める解析手法である。そして、固有値解析では、あくまで振動特性を求めるものであるため、加振条件を要せずに振動モードにおける変形形態を求めることができる。
【実施例】
【０１１０】
本発明の効果を確認する解析を行ったので、以下、これについて説明する。
本実施例では、複数の部品を部品組みとして接合点により接合する車体モデル３７（図２）を用い、動的剛性を向上させるために接合する最適な接合点を最適化解析により求めた。
【０１１１】
まず、車体モデル３７の各部品組みについて、以下の方法により４つ又は５つの固定接合点を選出した。
図２に示すように接合候補３５を設定した車体モデル３７について動解析を行い、各接合候補３５についてひずみエネルギーのピーク値を算出した。本実施例では、固定接合点を選出するための動解析として周波数応答解析を適用した。
【０１１２】
そして、各部品組みについて、ひずみエネルギーのピーク値が最も大きい接合候補３５を第１の固定接合点として選出した。第１の固定接合点の選出後、各部品組みについて、第２の固定接合点〜第４の固定接合点又は第５の固定接合点を、実施の形態で述べた手順に従って順に選出した。第２の固定接合点〜第４の固定接合点又は第５の固定接合点の選出においては、各部品組みの接合候補について総当たりで距離を算出した。
【０１１３】
次に、各部品組みについて選出した４つ以上の固定接合点を用いて、各部品組みを接合する接合位置の最適化解析を行った。
【０１１４】
最適化解析を行うにあたり、まず、固定接合点を設定した固定接合設定車体モデルの動解析を行い、固定接合設定車体モデルに生じる振動モードにおける変形形態を求めた。本実施例では、振動モードにおける変形形態を求めるための動解析として固有値解析を行った。
【０１１５】
そして、振動モードにおける変形形態に対応した固定接合設定車体モデルに与える荷重条件を決定した。ここでは、振動モードの一つであるねじれモードとなる変形形態に対応した荷重条件を決定した。
【０１１６】
続いて、車体モデル３７の接合候補を所定間隔（10mm）で密に生成し最適接合候補とした。
【０１１７】
そして、固定接合点と最適接合候補を車体モデルに設定した最適化解析モデルを生成し、接合位置の最適化解析を行った。
最適化解析においては、トポロジー最適化を適用し、最適化解析条件である目的条件と制約条件のそれぞれを最適化解析モデルに設定した。本実施例では、目的条件はコンプライアンスの最小化（剛性の最大化）とし、制約条件は残存させる接合候補の割合（個数）とした。
【０１１８】
さらに、最適化解析モデルに動解析を行って求めた荷重条件を与えて最適化解析を行い、最適化解析条件を満たす最適接合候補を最適な接合点として求めた。
また、最適化解析においては、最適な接合点の個数は3949個とした。
【０１１９】
本実施例では、上記の方法に従って各部品組みについて４つ又は５つの固定接合点を選出し、該選出した４つ又は５つの固定接合点を設定した最適化解析により最適な接合点を求めたものを発明例とし、以下に示すように、動解析における車体モデルの変形と、最適化解析により求めた最適な接合点を設定した最適化解析モデルの振動特性を求めた。なお、発明例１は、４つの固定接合点を選出及び設定したものであり、発明例２は、５つの固定接合点を選出及び設定したものである。
【０１２０】
さらに、比較対象として、特許文献２に記載された方法に従い、接合点を接合候補とした車体モデルの静解析（単純構造解析）を行い、各部品組みの接合候補について求めたひずみエネルギーの大きさのみに基づいて１つ又は４つの固定接合点を選出したものを比較例とした。そして、比較例においても、発明例と同様、動解析による車体モデルの変形と、振動特性を求めた。
【０１２１】
図５〜図７に、固定接合点を設定した固定接合設定車体モデル４５を用いて動解析（固有値解析）を行い、固定接合設定車体モデル４５に生じる変形形態を求めた結果を示す。図５は変形が開始する前、図６は変形している途中、図７は変形が終った後の固定接合設定車体モデル４５の形状を示すものである。
【０１２２】
比較例１（図５（ａ）、図６（ａ）及び図７（ａ））は、各部品組みに１つの固定接合点が設定されたものであり、変形が進行するにつれて部品にばたつきが生じ、変形の途中からフロアパネル（図中の破線楕円で囲んだ部位）が下方にはずれてしまった。
比較例２（図５（ｂ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ））は、ひずみエネルギーの大きい順のみに基づいて各部品組みについて４つの固定接合点を選出したものであり、４つの固定接合点が部品の一方に偏ってしまったために、変形が進行するにつれて部品にばたつきが生じ、変形が終わった時点で一部の部品が部品組みを接合する部位からずれてしまった（図中の点線楕円で囲んだ箇所）。
【０１２３】
発明例１（図５（ｃ）、図６（ｃ）及び図７（ｃ））においては、各部品組みに４つの固定接合点が設定されたものであるが、部品のばたつきが生じることなく、ずれることもなく、また、部品がばらばらになることもなく、固定接合設定車体モデル４５にねじれ変形が生じた。
【０１２４】
次に、発明例、比較例のそれぞれについて最適化解析により求めた最適な接合点を設定した最適化解析モデルの固有値解析を行い、ねじれモードとなる振動モードの周波数を求めた。ねじれモードの周波数を求めた結果を表１に示す。
【０１２５】
【表１】
0006958675.tif 000003
【０１２６】
表１に示すように、各部品組みに１つの固定接合点を設定した比較例１における周波数（30.07Hz）に対し、各部品組みにひずみエネルギーのみから選出した４つ又は５つの固定接合点を設定した比較例２、発明例１及び発明例２における周波数は、比較例における周波数よりも高くなり動的剛性が向上した。
【０１２７】
しかしながら、ひずみエネルギーのみから選出した４つの固定接合点を設定した比較例２においては、図５（ｂ）〜図７（ｂ）に示すように、４つの固定接合点を設定した固定接合設定車体モデルの動解析において一部の部品にばたつきが生じ支障をきたした。
【０１２８】
一方、発明例１及び発明例２は、動解析において部品のばたつきが生じることもなく、ずれることもなく、ばらばらになることもなく、振動モードの周波数を適切に求めることができた。さらに、発明例１及び発明例２においては、比較例に比べてねじれの振動モードとなる周波数が高くなったことから、動的剛性が向上した。
【符号の説明】
【０１２９】
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  接合候補設定ユニット
１７  固定接合選出ユニット
１７ａ  第１の固定接合選出部
１７ｂ  第２の固定接合選出部
１７ｃ  第３の固定接合選出部
１７ｄ  第４の固定接合選出部
１９  接合最適化解析ユニット
１９ａ  周波数応答解析部
１９ｂ  荷重条件決定部
１９ｃ  最適化解析モデル生成部
１９ｄ  最適化解析条件設定部
１９ｅ  最適化解析部
２３  車体モデルファイル
３５  接合候補
３７  車体モデル
３９  部品組み
４１  接合候補
４３  固定接合点
４３ａ  第１の固定接合点
４３ｂ  第２の固定接合点
４３ｃ  第３の固定接合点
４３ｄ  第４の固定接合点
４５  固定接合設定車体モデル
５１  部品組み
５３  フランジ部
５５  接合点
５７  固定接合点
【要約】
【課題】車体モデルにおける各部品組みについて４つ以上の固定接合点を選出して、各部品組みを接合する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、車体モデル３７における部品組みの最適な接合位置を求めるものであって、部品組みを接合する候補となる位置に接合候補を設定し（Ｐ１）、各部品組みについて、接合候補同士の距離に基づいて少なくとも４つ以上の固定接合点又は固定接合部を選出し（Ｐ５）、選出した固定接合点又は固定接合部と最適化解析の対象となる最適接合候補とを車体モデル３７に設定して部品組みを接合する最適な接合又は接合部を求める最適化解析を行う（Ｐ７）ものである。
【選択図】  図４【図１】
0006958675.tif 000004
【図２】
0006958675.tif 000005
【図３】
0006958675.tif 000006
【図４】
0006958675.tif 000007
【図５】
0006958675.tif 000008
【図６】
0006958675.tif 000009
【図７】
0006958675.tif 000010
【図８】
0006958675.tif 000011
【図９】
0006958675.tif 000012