车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序与流程

1.本发明涉及车身(automotive body)的接合位置(joining positions)的优化解析方法(optimized analysis method)、装置以及程序，尤其涉及求出提高汽车(automobile)的车身的刚性(stiffness)和对该车身中的部件组(parts assembly)进行接合(joining)的接合点(joining point)的疲劳寿命(fatigue life)的所述接合点的最佳的位置的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序。


背景技术：

2.近年来，尤其在汽车产业中，起因于环境问题的车身的轻量化(weight reduction)不断发展，基于计算机辅助工程学(computer aided engineering)的解析(以下，称为“cae解析”)成为车身的设计中不可或缺的技术。在该cae解析中，已知通过使用数理优化(mathematical optimization)、板厚优化(sheet thickness optimization)、形状优化(shape optimization)、拓扑优化(topology optimization)等优化技术，能够实现刚性的提高、轻量化。
3.已知车身那样的结构体(structural body)是通过焊接(welding)等将多个部件(part)作为部件组进行接合而形成的，并且如果使作为部件组而接合的部位中的接合量增加(例如，如果使基于点焊(spot welding)的接合点增加)，则会提高车身整体的刚性和接合点的疲劳寿命。然而，从车身的制造成本的观点来看，期望尽量减少接合量。
4.因此，为了抑制车身的制造成本，同时提高车身的刚性和接合点的疲劳寿命，作为求出将部件彼此接合的接合位置(点焊点等焊接位置)的方法，存在根据经验、直觉等来决定接合位置的方法、根据应力解析(stress analysis)将应力较大的部位设为接合位置的方法。
5.然而，在根据经验、直觉来决定接合位置的方法中，由于不是求出使刚性和疲劳寿命的双方提高所需的接合点的位置，所以还存在将刚性和疲劳寿命的提高所不需要的位置设为接合点的情况，反复进行试错，从成本方面来看，不得不说效率差。
6.此外，在根据应力解析在应力较大的接合位置的周围增加接合点的方法中，与通过该方法求出接合位置之前相比，虽然刚性、疲劳寿命有所变化，但是还经常存在仅接合位置附近的刚性、疲劳寿命提高，而其他部位的刚性、疲劳寿命相对地降低的情况，在对车身整体进行评价时，通过该方法求出的接合位置不一定最佳。
7.此外，在通过上述方法求出基于点焊的接合点的位置的情况下，若相邻的接合点彼此的位置过近，则导致电流(焊接电流(welding current))流向先焊接的相邻的接合点(分流(current shunt))，而接下来进行点焊的接合点不流过足够的电流，导致焊接不良。
8.因此，在专利文献1中公开了通过优化技术来求出基于点焊的接合点的最佳的位置的方法。
9.现有技术文献
10.专利文献
11.专利文献1：日本特开2013-025593号公报


技术实现要素：

12.发明要解决的课题
13.然而，在专利文献1中公开的方法的目的在于，在使接合点的点数最小化的同时提高刚性，而完全没有考虑基于点焊的接合点的疲劳寿命的提高。因此，期望求出能够在提高车身的刚性和接合点的疲劳寿命的同时使接合点的点数最小化的接合点的最佳的位置的技术。
14.而且，在汽车的行驶中，振幅、方向等在时间上不固定而是复杂地变动的变动载荷会输入至车身。因此，期望在复杂的变动载荷输入至车身的情况下，求出能够提高车身的刚性和接合点的疲劳寿命的接合点的最佳的位置的技术。
15.本发明是为了解决上述的课题而完成的，目的在于提供在变动载荷输入至汽车的车身的情况下，求出提高车身的刚性和对该车身中的部件组进行接合的接合点的疲劳寿命，同时使接合点的点数最小化的所述接合点的最佳的位置的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序。
16.用于解决课题的手段
17.本发明所涉及的车身的接合位置的优化解析方法，针对具有由梁要素(beam element)、平面要素(二维要素(two-dimensional element))和/或立体要素(三维要素(three-dimensional element))构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型(automotive body model)的全部或一部分，由计算机执行以下的各步骤，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析方法包含：解析对象模型设定步骤，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型(analysis object model)；优化解析模型生成步骤，对所述解析对象模型，密集(densely)地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选(joining candidate)点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定步骤，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷(变幅载荷(variable amplitude load))分为多个不同的振动模式(vibration pattern)的载荷条件(loading condition)，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定步骤，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命(target fatigue life)；优化解析条件设定步骤，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数(number of cycles to failure)，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定步骤而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度(线性累积损伤(liner cumulative damage))，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数(目标(objectives))或制约条件(制约(constraints))；以及优化解析步骤，将在所述变动载
荷条件设定步骤中设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，求出以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的最佳配置。
18.所述优化解析步骤是进行基于密度法(densimetry)的拓扑优化的步骤，在该拓扑优化中将惩罚系数(penalty coefficient)设定为4以上而进行离散化(discretization)即可。
19.本发明所涉及的车身的接合位置的优化解析方法，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，由计算机执行以下的各步骤，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析方法包含：解析对象模型设定步骤，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成步骤，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定步骤，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定步骤，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定步骤，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定步骤而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；优化解析步骤，将在所述变动载荷条件设定步骤中设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，保留以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的临时的最佳配置；选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤，从通过所述优化解析保留为临时的最佳配置的所述接合候选点中选出给定点数的接合候选点，并代替所述初始接合点而将该选出的所述接合候选点设定于所述解析对象模型中，生成选出接合候选点设定解析对象模型；选出接合候选点性能计算步骤，对所述选出接合候选点设定解析对象模型赋予在所述变动载荷条件设定步骤中设定的所述变动载荷条件中的各所述振动模式的载荷条件以及约束条件来进行应力解析，使用该应力解析的结果，计算所述选出的接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命以及所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性；判定步骤，判定所述选出接合候选点设定解析对象模型中的所述接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命和所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性是否满足超过被设定了所述初始接合点的所述解析对象模型的给定的性能；以及最佳接合点决定步骤，在该判定步骤中被判定为满足所述给定的性能的情况
下，将所述选出的接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置，在所述判定步骤中被判定为不满足所述给定的性能的情况下，对在所述优化解析条件设定步骤中设定的与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、或与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件进行变更，并重复进行所述优化解析步骤、所述选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤、所述选出接合候选点性能计算步骤、和所述判定步骤，直到满足该给定的性能为止，在满足所述给定的性能时将选出的所述接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置。
20.本发明所涉及的车身的接合位置的优化解析装置，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析装置具备：解析对象模型设定部，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成部，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定部，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定部，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定部，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定部而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；以及优化解析部，将通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，求出以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的最佳配置。
21.所述优化解析部进行基于密度法的拓扑优化，在该拓扑优化中，将惩罚系数设定为4以上而进行离散化即可。
22.本发明所涉及的车身的接合位置的优化解析装置，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析装置具备：解析对象模型设定部，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成部，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定部，设定将赋予所述
优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定部，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定部，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定部而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与在优化解析中保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；优化解析部，将通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，保留以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的临时的最佳配置；选出接合候选点设定解析对象模型生成部，从通过所述优化解析保留为临时的最佳配置的所述接合候选点中选出给定点数的接合候选点，并代替所述初始接合点而将该选出的所述接合候选点设定于所述解析对象模型中，生成选出接合候选点设定解析对象模型；选出接合候选点性能计算部，对所述选出接合候选点设定解析对象模型赋予通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件中的各所述振动模式的载荷条件以及约束条件来进行应力解析，使用该应力解析的结果，计算所述选出的接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命以及所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性；判定部，判定所述选出接合候选点设定解析对象模型中的所述接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命和所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性是否满足超过被设定了所述初始接合点的所述解析对象模型的给定的性能；以及最佳接合点决定部，在通过该判定部而被判定为满足所述给定的性能的情况下，将所述选出的接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置，在通过所述判定部而被判定为不满足所述给定的性能的情况下，对通过所述优化解析条件设定部而被设定的与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、或与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件进行变更，并重复进行基于所述优化解析部、所述选出接合候选点设定解析对象模型生成部、所述选出接合候选点性能计算部、和所述判定部的处理，直到满足该给定的性能为止，在满足所述给定的性能时将选出的所述接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置。
23.本发明所涉及的车身的接合位置的优化解析程序，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析程序具有使计算机作为以下的各部而执行的功能：解析对象模型设定部，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成部，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模
型；变动载荷条件设定部，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定部，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定部，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定部而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；以及优化解析部，将通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，求出以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的最佳配置。
24.所述优化解析部进行基于密度法的拓扑优化，在该拓扑优化中，将惩罚系数设定为4以上而进行离散化即可。
25.本发明所涉及的车身的接合位置的优化解析程序，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析程序具有使计算机作为以下的各部而执行的功能：解析对象模型设定部，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成部，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定部，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定部，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定部，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定部而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与在优化解析中保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；优化解析部，将通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，保留以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的临时的最佳配置；选出接合候选点设定解析对象模型生成部，从通过所述优化解析保留为临时的最佳配置的所述接合候选点中选出给定点
数的接合候选点，并代替所述初始接合点而将该选出的所述接合候选点设定于所述解析对象模型中，生成选出接合候选点设定解析对象模型；选出接合候选点性能计算部，对所述选出接合候选点设定解析对象模型赋予通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件中的各所述振动模式的载荷条件以及约束条件来进行应力解析，使用该应力解析的结果，计算所述选出的接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命以及所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性；判定部，判定所述选出接合候选点设定解析对象模型中的所述接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命和所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性是否满足超过被设定了所述初始接合点的所述解析对象模型的给定的性能；以及最佳接合点决定部，在通过该判定部而被判定为满足所述给定的性能的情况下，将所述选出的接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置，在通过所述判定部而被判定为不满足所述给定的性能的情况下，对通过所述优化解析条件设定部而被设定的与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、或与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件进行变更，并重复进行基于所述优化解析部、所述选出接合候选点设定解析对象模型生成部、所述选出接合候选点性能计算部、和所述判定部的处理，直到满足该给定的性能为止，在满足所述给定的性能时将选出的所述接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置。
26.发明效果
27.在本发明中，将汽车车身模型的全部或一部分设为解析对象模型，生成针对该解析对象模型而设定了对部件组进行接合的接合候选点的优化解析模型，设定与作为优化对象的接合候选点的点数、接合候选点的疲劳寿命、优化解析模型的刚性、接合点的点数相关的优化解析条件(目标函数或制约条件)并进行针对接合候选点的优化解析，由此在如实际的汽车行驶中那样，在时间上载荷不固定的变动载荷输入至车身的情况下，能够求出能够以接合候选点的点数最小化、解析对象模型的刚性提高、接合部件组的接合点的疲劳寿命的提高中的任一个为目的而达成的接合点的最佳位置。由此，能够实现车身结构中的点焊位置的最佳的配置、点焊的疲劳寿命的提高、车身的刚性提高，能够实现焊接成本的降低和车身的高刚性化、轻量化。
附图说明
28.图1是本发明的实施方式1所涉及的车身的接合位置的优化解析装置的框图(block diagram)。
29.图2是示出在本发明的实施方式1中作为解析对象模型的底板部模型(底板结构件模型(floor structure member model))、和赋予该底板部模型的第一振动模式的载荷条件(绕fr轴的力矩(moment))以及约束条件(constraint condition)的一例的图。
30.图3是说明在本发明的实施方式1中作为解析对象模型的一例而预先设定于底板部模型的初始接合点的图((a)立体图，(b)初始接合点的间隔)。
31.图4是示出在本发明的实施方式1中赋予作为解析对象模型的底板部模型的第二振动模式的载荷条件(绕rl轴的力矩)以及约束条件的一例的图。
32.图5是示出在本发明的实施方式1中将预先设定于解析对象模型的初始接合点和对该解析对象模型密集地追加的追加接合点设定为接合候选点的优化解析模型的一例的
图((a)优化解析模型，(b)设定于优化解析模型的接合候选点)。
33.图6是示出在本发明的实施方式1中设定的变动载荷条件的一例的图。
34.图7是说明在本实施方式1中在变动载荷条件下的疲劳寿命的计算中使用的s-n线图(s-n曲线(s-n curve))的图。
35.图8是示出在本发明的实施方式1中变动载荷条件下的初始接合点的疲劳寿命和最短的下位3点的疲劳寿命(最短疲劳寿命)的初始接合点的位置的结果的一例的图。
36.图9是示出在本发明的实施方式1中的初始接合点的疲劳寿命的计算中，将初始接合点模型化后的点焊部(welding portion)的一例的图((a)俯视图，(b)立体图)。
37.图10是示出在本发明的实施方式1以及实施例1中，将底板部模型设为解析对象，通过设定了与刚性和疲劳寿命相关的优化解析条件的优化解析求出的接合点的最佳配置的一例的图((a)立体图，(b)虚线框的放大图)。
38.图11是示出本发明的实施方式1所涉及的车身的接合位置的优化解析方法中的处理流程的流程图。
39.图12是本发明的实施方式2所涉及的车身的接合位置的优化解析装置的框图。
40.图13是示出本发明的实施方式2所涉及的车身的接合位置的优化解析方法中的处理流程的流程图。
41.图14是示出在实施例1中，作为解析对象的车身模型的一部分即底板部模型的图((a)整体图，(b)评价刚性的刚性评价点附近的放大图)。
42.图15是示出在实施例1中，将底板部模型设为解析对象，通过设定了与刚性相关的优化解析条件的优化解析求出的接合点的最佳配置的图。
43.图16是示出在实施例1中，被设定了通过优化解析求出的接合点的最佳配置的底板部模型的刚性提高率(improvement rate of stiffness)的图表。
44.图17是示出在实施例1中以仅被设定了初始接合点的底板部模型中的初始接合点的最短疲劳寿命为基准而被设定了接合点的最佳配置的底板部模型中的接合点的最短疲劳寿命的倍率的图表。
45.图18是说明在实施例2中作为解析对象的车身模型、和在接合点的优化解析中赋予的变动载荷条件的图((a)第一振动模式的载荷条件以及约束条件，(b)第二振动模式的载荷条件以及约束条件)。
46.图19是示出设定了在实施例2中针对变更了优化解析条件的目标函数和制约条件的组合的条件1～条件3的每一个而通过优化解析求出的接合点的车身模型的(a)最短疲劳寿命倍率(minimum fatigue life ratio)、(b)刚性提高率、以及(c)接合点数的结果的图表。
具体实施方式
47.在对本发明的实施方式1以及实施方式2所涉及的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序进行说明之前，对在本发明中作为对象的车身模型进行说明。另外，在本技术的说明书以及说明书附图中，分别用x方向、y方向以及z方向表示车身前后方向、车身左右方向以及车身上下方向。此外，在本说明书以及说明书附图中，通过对具有实质上相同的功能、结构的要素标注相同的附图标记，从而省略重复说明。
48.《车身模型以及解析对象模型》
49.在本发明中，作为对象的车身模型由车身骨架部件(body's flame parts)、底盘部件(chassis component)等这样的多个部件模型构成，这些部件模型使用梁要素、平面要素和/或立体要素而被模型化。
50.一般而言，车身骨架部件、底盘部件等主要由板厚较薄的金属板形成，因此，构成车身模型的部件模型也可以仅由平面要素构成。
51.进一步地，车身模型具有将多个部件模型作为部件组进行接合的初始接合点。初始接合点是使用梁要素、立体要素对将多个汽车部件作为部件组进行接合的点焊点进行模型化后的接合点。
52.例如，在由平面要素构成的两个部件模型通过用梁要素进行模型化的初始接合点而接合的情况下，两个部件模型的平面要素双方结合了梁要素。
53.此外，在初始接合点用立体要素而被模型化的情况下，为了使作用于初始接合点的平移力(translational force)分配至部件模型，部件模型的平面要素和初始接合点的立体要素通过刚体要素(rigid body element)而被结合。
54.本发明对变动载荷作用于作为车身模型的整体或一部分的解析对象模型(后述)而产生的变形进行解析，因此，车身模型中的各部件模型作为弹性体(elastic body)或粘弹性体(viscoelastic body)或弹塑性体而被模型化。而且，构成车身模型的各部件模型的材料特性(material property)、要素信息(element information)，进而，与各部件组中的初始接合点等相关的信息被存储在车身模型文件101(参照图1、图12)中。
55.[实施方式1]
[0056]
《车身的接合位置的优化解析装置》
[0057]
以下对本发明的实施方式1所涉及的车身的接合位置的优化解析装置(以下，简称为“优化解析装置”)的结构进行说明。
[0058]
优化解析装置是将车身模型的全部或一部分设为解析对象模型，并进行如下的优化解析的装置，所述优化解析针对该解析对象模型求出以车身模型的刚性的提高、对车身模型中的部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合点的最佳配置。
[0059]
图1示出本实施方式1所涉及的优化解析装置1的结构的一例。如图1所示，优化解析装置1由pc(个人电脑)等构成，具有显示装置(display device)3、输入装置(input device)5、存储装置(memory storage)7、作业用数据存储器(working data memory)9以及运算处理部(运算处理单元(arithmetic processing unit))11。显示装置3、输入装置5、存储装置7以及作业用数据存储器9与运算处理部11连接，根据来自运算处理部11的指令而执行各自的功能。以下，对本实施方式1所涉及的优化解析装置1的各结构要素的功能进行说明。
[0060]
《显示装置》
[0061]
显示装置3用于车身模型、解析对象模型、进而解析结果等的显示，由液晶监视器(lcd monitor)等构成。
[0062]
《输入装置》
[0063]
输入装置5用于车身模型文件101(图1)的读出、车身模型、解析对象模型的显示等
基于操作者的指示的输入等，由键盘、鼠标等构成。
[0064]
《存储装置》
[0065]
存储装置7用于车身模型文件101(图1)等各种文件、解析结果的保存等，由硬盘等构成。
[0066]
《作业用数据存储器》
[0067]
作业用数据存储器9用于运算处理部11所使用的数据的临时保存、运算，由ram(随机存取存储器(random access memory))等构成。
[0068]
《运算处理部》
[0069]
如图1所示，运算处理部11具有解析对象模型设定部13、优化解析模型生成部15、变动载荷条件设定部17、目标疲劳寿命设定部19、优化解析条件设定部21、以及优化解析部23，由pc等的cpu(中央运算处理装置)构成。这些各部通过由cpu执行给定程序而发挥功能。以下，对运算处理部11的各部的功能进行说明。
[0070]
(解析对象模型设定部)
[0071]
解析对象模型设定部13从车身模型文件101获取车身模型，将获取到的车身模型的整体或一部分设定为解析对象模型。
[0072]
以下，叙述基于解析对象模型设定部13的处理的一例。首先，操作者通过输入装置5指示从车身模型文件101读出车身模型，由此，车身模型从存储装置7中被读出。接着，根据操作者的指示，在显示装置3上显示车身模型。然后，根据操作者的指示，在显示装置3上显示的车身模型中，指定作为优化解析对象的部位。解析对象模型设定部13将该被指定的部位设定为解析对象模型。
[0073]
图2示出将对作为车身的一部分的底板部进行简化而模型化的底板部模型111设定为解析对象模型的例子。
[0074]
底板部模型111构成为具有底板面板(floor panel)模型113、通道(底板通道件(floor tunnel member))模型115、固定件内侧(locker inner)模型117、固定件外侧(locker outer)模型119、前底板横梁(前底板横梁件(front floor cross member))模型121、以及后底板横梁(后底板横梁件(rear floor cross member))模型123作为部件模型。另外，固定件内侧模型117和固定件外侧模型119均是将在车身前后方向上相连的三个构件结合而成的。
[0075]
而且，如图3所示，在这些部件模型中，以给定的间隔p预先设定有对部件组进行接合的初始接合点131。初始接合点131例如通过对构成部件组的多个部件模型的平面要素等节点(node)进行结合的梁要素而被模型化。
[0076]
此外，通过后述的变动载荷条件设定部17来设定赋予底板部模型111的变动载荷条件以及约束条件，因此，如图2以及图4所示，通过刚体要素将底板部模型111中的底板面板模型113和通道模型115的前端面以及后端面分别进行结合，生成前端面部125以及后端面部127。这里，将前端面部125的重心(center of gravity)设为载荷输入点a，通过刚体要素与前端面部125结合，将后端面部127的重心设为约束点(constraint point)b。而且，将通过载荷输入点a的车身前后方向(图2中的x方向)的轴设为fr轴，将车身左右方向(图4中的y方向)的轴设为rl轴。
[0077]
(优化解析模型生成部)
[0078]
优化解析模型生成部15针对解析对象模型密集地设定成为对部件组进行接合的最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点而生成优化解析模型。
[0079]
在图5中，作为一例，示出在底板部模型111设定接合候选点155而生成的优化解析模型151。
[0080]
如上述的图3所示，在底板部模型111中，在由多个部件接合而成的部件组上，以给定的间隔p预先设定有初始接合点131。
[0081]
如图5所示，优化解析模型生成部15在各部件组上的初始接合点131彼此之间以给定的间隔p(＜p)密集地设定追加接合点153。然后，将预先设定在底板部模型111的初始接合点131和追加接合点153的双方设定为接合候选点155，生成优化解析模型151。
[0082]
另外，作为通过优化解析模型生成部15来设定接合候选点的步骤，以在相邻的接合点之间不产生接合时的电流的分流等的实际上能够增加追加接合点的间隔来使得最密集等、根据在解析对象模型中作为部件组而被接合的部位的大小来设定追加接合点即可。
[0083]
此外，关于追加接合点，与上述的初始接合点同样地，既可以通过梁要素进行模型化，也可以通过立体要素进行模型化。
[0084]
以下，在本实施方式1中，如图5所示，对在底板部模型111中设定追加接合点153而生成的优化解析模型151进行说明。
[0085]
(变动载荷条件设定部)
[0086]
变动载荷条件设定部17设定将赋予优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将该各振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列(sequence)的变动载荷条件。
[0087]
变动载荷是指，将输入至解析对象模型的载荷的大小、位置以及方向中的一个或多个分为不同的振动模式，并将各振动模式分别组合给定的循环数，模拟了在实际的汽车行驶时输入至车身的在时间上变动的变动载荷。而且，变动载荷条件在后述的初始接合点、接合候选点的疲劳寿命的计算中赋予。
[0088]
另外，变动载荷条件设定部17也可以设定将变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷并将它们组合的变动载荷条件、和对每个变动载荷条件的解析对象模型进行约束的约束条件。
[0089]
在本实施方式1中，将变动载荷条件设为针对底板部模型111的载荷输入点a，输入如图2所示绕fr轴扭转那样的载荷(力矩)的第一振动模式的载荷条件、和输入如图4所示绕rl轴扭转那样的载荷(力矩)的第二振动模式的载荷条件。
[0090]
而且，关于变动载荷条件，如图6所示，将1个循环的第一振动模式的载荷条件和20个循环的第二振动模式的载荷条件进行组合而设为1个序列的变动载荷条件。这里，图6所示的图表是为了示出1个序列的变动载荷条件下的第一振动模式的载荷条件和第二振动模式的载荷条件各自的循环数，示意性地表示将第一振动模式的载荷条件和第二振动模式的载荷条件各自的载荷的大小设为振幅(amplitude)的交变的变动载荷的图表。
[0091]
另外，关于在图6中作为一例而示出的变动载荷条件，与第一振动模式的载荷条件以及第二振动模式的载荷条件对应的载荷的振幅分别为0.7kn
·
m以及1.4kn。
[0092]
此外，在本实施方式1中，如图2以及图4所示，在约束条件中，将底板部模型111的约束点b设为完全约束(complete restraint)。
[0093]
(目标疲劳寿命设定部)
[0094]
目标疲劳寿命设定部19根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命。
[0095]
作为所述优化解析模型的目标疲劳寿命，也可以对解析对象模型赋予通过变动载荷条件设定部17设定的在变动载荷条件下的振动模式的载荷条件来另行进行应力解析，并使用该应力解析的结果，计算在解析对象模型的初始接合点的变动载荷条件下直到断裂(fracture)(疲劳破坏(fatigue failure))为止的序列次数作为疲劳寿命，并基于计算出的初始接合点的疲劳寿命来设定目标疲劳寿命。或者，也可以根据以往的经验法则将给定的序列次数设为所述优化解析模型的目标疲劳寿命。
[0096]
一般而言，输入至实际的汽车车身的载荷在时间上不固定，因此，能够视为在初始接合点上也会随机产生各种振幅的应力的应力状态。为了对这样的应力状态下的初始接合点的疲劳寿命进行评价，使用累积疲劳损伤法则(线性累积损伤法则(linear cumulative damage rule))。
[0097]
在累积疲劳损伤法则中，首先，将随机产生各种振幅的应力的状态视为σ1、σ2、σ3
……
σm等不同的振幅的应力被单独重复的状态。接着，设为单独产生了各应力振幅(stress amplitude)σ1、σ2、σ3、
……
σm，并从如图7所示的s-n线图中读取各应力振幅下的直到断裂(疲劳破坏)为止的重复次数(断裂重复数)n1、n2、n3
……
nm。将这些应力振幅分别被重复n1、n2、n3
……
nm次时的损伤度(damage degree)视为n1/n1、n2/n2、n3/n3
……
nm/nm。
[0098]
在累积疲劳损伤法则中，如式(1)所示，求出在各个应力振幅下的损伤度的总和即累积损伤度dm。然后，在累积损伤度dm≥1时，产生疲劳破坏。另外，在承受不规则的重复变动载荷的变动载荷条件下，也可以使用雨流计数法(rainflow counting method)，来决定各应力振幅σ1、σ2、σ3、
……
σm以及重复次数n1、n2、n3
……
nm。
[0099]
[数学式1]
[0100][0101]
通过目标疲劳寿命设定部19来计算变动载荷条件下的初始接合点的目标累积损伤度的具体步骤如下。
[0102]
首先，将对变动载荷条件中的各振动模式的载荷条件的每一个进行应力解析而求出的作用于各初始接合点的应力设为在变动载荷条件下产生于初始接合点的不同的应力振幅σ1、σ2、σ3
……
σm。
[0103]
接着，目标疲劳寿命设定部19根据s-n线图(图7)求出在各应力振幅单独产生于初始接合点131时直到初始接合点131断裂为止的重复次数(断裂重复数)n1、n2、n3、
……
nm。
[0104]
接下来，将各应力振幅下的直到断裂为止的重复次数(断裂重复数)n1、n2、n3、
……
nm、和变动载荷条件的1个序列中的各振动模式的载荷条件的循环数n1、n2、n3、
……
nm代入到式(1)中，计算1个序列中的累积损伤度dm。进一步地，根据式(2)计算使变动载荷条件的1个序列连续重复k次(k个序列)时的累积损伤度dm。
[0105]
[数学式2]
[0106][0107]
然后，计算累积损伤度dm成为1以上时的序列次数k，作为变动载荷条件下的初始接合点的疲劳寿命。
[0108]
目标疲劳寿命设定部19基于这样计算出的各初始接合点131的疲劳寿命来设定目标疲劳寿命。目标疲劳寿命是通过优化解析而保留的接合候选点(后述)应该满足的疲劳寿命。在本实施方式1中，将目标疲劳寿命至少设为通过目标疲劳寿命设定部19而计算出的各初始接合点中的最短的疲劳寿命(最短疲劳寿命(minimum fatigue life))以上的较长的疲劳寿命。
[0109]
图8示出在使用对底板部模型111赋予了图6所示的变动载荷条件以及约束条件的应力解析的结果而求出的初始接合点131的疲劳寿命中的最短的下位3点的初始接合点的位置和其疲劳寿命的结果的一例。
[0110]
图8所示的初始接合点131的疲劳寿命是在如下的变动载荷条件下计算的，即，将作为第一振动模式的载荷条件(图2)而绕fr轴的0.7kn
·
m的力矩以交变方式为1个循环、和作为第二振动模式的载荷条件(图4)而绕rl轴的1.4kn
·
m的力矩以交变方式为20个循环组合而设为1个序列。关于计算初始接合点131的目标疲劳寿命的具体的步骤，在后述的实施例1中进行说明。
[0111]
如图8所示，关于针对底板部模型111的各初始接合点131而求出的疲劳寿命，底板面板模型113与固定件内侧模型117接合的部位c处的初始接合点131的疲劳寿命最短，为18800序列，其次，底板面板模型113与后底板横梁模型123接合的部位d的初始接合点131的疲劳寿命为22900序列，通道模型115与后底板横梁模型123接合的部位e的初始接合点131的疲劳寿命为24900序列。根据该结果，目标疲劳寿命设定部19将部位c处的初始接合点131的疲劳寿命以上的较长的疲劳寿命设定为目标疲劳寿命。
[0112]
另外，在通过目标疲劳寿命设定部19计算初始接合点的疲劳寿命时，如图9中例示的点焊部141那样，基于实际的点焊点的熔核直径(nugget diameter)，设定部件模型143中的梁要素145所结合的部位(中心部147以及周边部149)，并重新切割为蜘蛛网状的平面要素，使用周边部149中的平面要素的应力值即可。
[0113]
进一步地，在基于目标疲劳寿命设定部19的疲劳寿命的计算中，使用市售的疲劳寿命预测解析软件即可。例如，在使用市售的疲劳寿命预测解析软件来计算通过梁要素而被模型化的初始接合点的疲劳寿命的情况下，能够通过将初始接合点的应力等条件输入至疲劳寿命预测解析软件中，从而计算初始接合点的疲劳寿命。作为初始接合点的应力，能够使用梁要素所结合的各部件模型的平面要素的应力值、或根据作用于梁要素的两端的力和力矩而求出的标称结构应力(nominal structure stress)。
[0114]
此外，s-n线图有时也会根据载荷的负荷状态例如即使是相同的应力振幅、平均应力是压缩应力(compressive stress)还是拉伸应力(tensile stress)等而发生变化，但参照疲劳寿命预测解析软件的值、实验值即可。或者，在使用标称结构应力来计算疲劳寿命的情况下，也可以使用包含不同的负荷状态的一条s-n线图。进一步地，如图7所示，s-n线图也可以应用在低应力侧在疲劳限度(fatigue limit)以下时不进行断裂判定的迈因纳法则
(miner's rule)、即使在疲劳限度以下也作为损伤(damage)而进行计数的修正迈因纳法则(modified miner's rule)等各种法则来表示。
[0115]
(优化解析条件设定部)
[0116]
优化解析条件设定部21为了进行以优化解析模型为优化的对象的优化解析，按通过变动载荷条件设定部17设定的各振动模式的载荷条件的每一个，求出各接合候选点的断裂重复数，并求出各振动模式的载荷条件的循环数与断裂重复数之比的、通过目标疲劳寿命设定部19被设定的变动载荷条件的序列次数的总和作为所述各接合候选点的累积损伤度dm，将与通过优化解析而保留的接合候选点的累积损伤度相关的条件、与优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件。
[0117]
优化解析条件有目标函数和制约条件这两种。目标函数根据优化解析的目的而仅被设定一个。在本实施方式1中，将与优化解析模型的刚性相关的条件设定为目标函数。
[0118]
作为与刚性相关的条件，例如，将解析对象模型中的给定的位置设为刚性评价点，并将该刚性评价点的位移(displacement)或应变(strain)设为指标即可。而且，在变动载荷条件中，例如将对各振动模式的载荷条件下的刚性评价点p的位移进行相加而得的值的最小化、或各振动模式的载荷条件下的刚性评价点p的位移的最小化设为与刚性相关的条件即可。
[0119]
制约条件是在进行优化解析的基础上施加的制约，根据需要设定多个。
[0120]
在本实施方式1中，将接合候选点的疲劳寿命大于通过目标疲劳寿命设定部19而被设定的目标疲劳寿命这一条件设定为制约条件即可。与上述的初始接合点在变动载荷条件下的断裂重复数同样地，接合候选点的断裂重复数能够使用图7所示的s-n线图来计算。
[0121]
另外，关于与疲劳寿命相关的条件，不限于直接赋予通过目标疲劳寿命设定部19而被设定的目标疲劳寿命作为制约条件，也可以赋予设为如下的制约条件，即，变动载荷条件下的接合候选点的通过目标疲劳寿命设定部19被设定为目标疲劳寿命的序列次数的累积损伤度dm不产生疲劳破坏的累积损伤度dm＜1。
[0122]
这里，关于接合候选点的累积损伤度dm，例如可以使用作为接合候选点而模型化的梁要素所结合的部件模型的平面要素的应力、根据作用于梁要素的两端的力和力矩计算的标称结构应力等，与上述的初始接合点的累积损伤度dm同样地，使用图7所示的s-n线图以及式(2)来计算。
[0123]
进一步地，关于与接合候选点的点数相关的条件，能够将保留的接合候选点的点数设定为给定的值。在本实施方式1中，设定了如下的制约条件，即，将保留的接合候选点的点数设为与初始接合点的点数相同。
[0124]
另外，关于与接合候选点的点数相关的优化解析条件，例如在后述的基于优化解析部23的优化解析中在拓扑优化中应用密度法的情况下，也可以赋予基于作为接合候选点而模型化的要素(梁要素、立体要素等)的密度(density)而计算的接合候选点的体积(volume)作为制约条件。
[0125]
(优化解析部)
[0126]
优化解析部23将通过变动载荷条件设定部17设定的变动载荷条件赋予优化解析模型，在优化解析条件下进行优化解析，求出以接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解
析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合候选点的配置作为所述接合点的最佳配置。
[0127]
作为基于优化解析部23的优化解析，能够应用拓扑优化。在拓扑优化中使用密度法的情况下，针对作为接合候选点而模型化的要素(梁要素、立体要素等)，赋予取0至1的值的被标准化(normalization)的虚拟的密度作为设计变量(design variable)，计算满足优化解析条件的密度的值。
[0128]
而且，如果计算出的密度的值为1，则是完全存在接合候选点的状态，如果是0，则是不存在接合候选点的状态，如果是其中间值，则基于接合候选点的部件组的接合成为中间的状态。
[0129]
因此，在拓扑优化中应用密度法的中间密度较多的情况下，如式(3)所示，优选使用惩罚系数而进行离散化。另外，km是对要素的刚性矩阵(stiffness matrix)施加了惩罚(penalty)的刚性矩阵，k是要素的刚性矩阵，ρ是标准化(normalization)后的密度，p是惩罚系数。
[0130]
[数学式3]
[0131]km
(ρ)＝p
pk……
(3)
[0132]
其中，
[0133]km
对要素的刚性矩阵施加了惩罚的刚性矩阵
[0134]
k:要素的刚性矩阵
[0135]
ρ标准化后的密度
[0136]
p惩罚系数
[0137]
在离散化中经常使用的惩罚系数为2以上，但在本发明所涉及的接合位置的优化解析中，惩罚系数优选为4以上。进一步地，更优选为，在平面要素、立体要素中，惩罚系数为4以上，在梁要素中，惩罚系数为20以上。
[0138]
另外，优化解析部23既可以如上述那样进行基于拓扑优化的优化解析，也可以进行基于其他计算方式的优化解析。
[0139]
图10示出通过优化解析部23在拓扑优化中应用密度法进行优化解析而求出的接合点157的最佳配置的一例。另外，关于在本实施方式1中求出的接合点的最佳配置的作用效果，将在后述的实施例1中叙述。
[0140]
《车身的接合位置的优化解析方法》
[0141]
在本发明的实施方式1所涉及的车身的接合位置的优化解析方法(以下，简称为“优化解析方法”)中，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，由计算机执行以下的各步骤，进行求出以车身模型的刚性提高、对车身模型中的部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合点的最佳配置的优化解析，如图11所示，包含解析对象模型设定步骤s1、优化解析模型生成步骤s3、变动载荷条件设定步骤s5、目标疲劳寿命设定步骤s7、优化解析条件设定步骤s9、以及优化解析步骤s11。以下，对这些各步骤进行说明。另外，设为以下的各步骤由通过计算机构成的优化解析装置1(图1)进行。
[0142]
《解析对象模型设定步骤》
[0143]
在解析对象模型设定步骤s1中，将车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型。
[0144]
在本实施方式1中，在解析对象模型设定步骤s1中，解析对象模型设定部13将作为车身模型的一部分的底板部模型111设定为解析对象模型。
[0145]
《优化解析模型生成步骤》
[0146]
在优化解析模型生成步骤s3中，对解析对象模型密集地设定成为最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，而生成优化解析模型。
[0147]
在本实施方式1中，在优化解析模型生成步骤s3中，优化解析模型生成部15以在相邻的接合点之间不产生接合时的电流的分流等的能够增加实际的追加接合点153的给定间隔p(p＜p、p：初始接合点彼此之间的间隔)，在被预先设定于底板部模型111的初始接合点131之间密集地生成追加接合点153，并将初始接合点131和追加接合点153的双方设定为接合候选点155。
[0148]
《变动载荷条件设定步骤》
[0149]
在变动载荷条件设定步骤s5中，设定将赋予优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将该各振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件。
[0150]
在本实施方式1中，在变动载荷条件设定步骤s5中，优化解析装置1的变动载荷条件设定部17设定将图2所示的第一振动模式的载荷条件1个循环和图4所示的第二振动模式的载荷条件20个循环进行组合而设为1个序列的变动载荷条件(参照图6)，进一步地，如图2以及图4所示，设定对约束点b进行约束的约束条件。
[0151]
《目标疲劳寿命设定步骤》
[0152]
在目标疲劳寿命设定步骤s7中，根据在变动载荷条件设定步骤s5中设定的变动载荷条件的序列次数来设定优化解析模型的目标疲劳寿命。作为优化解析模型的目标疲劳寿命，也可以对解析对象模型赋予在变动载荷条件设定步骤s5中设定的变动载荷条件中的振动模式的载荷条件来另行进行应力解析，并使用该应力解析的结果，计算成为解析对象模型的初始接合点在变动载荷条件下的疲劳寿命的变动载荷条件的序列次数，基于计算出的成为初始接合点的疲劳寿命的变动载荷条件的序列次数来设定成为目标疲劳寿命的变动载荷条件的序列次数，也可以根据以往的经验法则将给定的变动载荷条件的序列次数设为目标疲劳寿命。
[0153]
这里，目标疲劳寿命是作为优化的对象的接合候选点应该满足的疲劳寿命，至少将成为在目标疲劳寿命设定步骤s7中计算出的各初始接合点的最短的疲劳寿命(最短疲劳寿命)的变动载荷条件的序列次数以上的较长的变动载荷条件的序列次数设定为目标疲劳寿命。
[0154]
《优化解析条件设定步骤》
[0155]
在优化解析条件设定步骤s9中，为了进行以优化解析模型作为优化对象的优化解析，按在变动载荷条件设定步骤s5中对变动载荷进行划分后的不同的多个各振动模式的载荷条件的每一个，求出各接合候选点的断裂重复数，并求出各振动模式的载荷条件的循环数与断裂重复数之比的、通过目标疲劳寿命设定步骤s7而被设定的变动载荷条件的序列次数的总和作为各接合候选点的累积损伤度dm，并将与通过优化解析而保留的接合候选点的
累积损伤度相关的条件、与优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件。
[0156]
在本实施方式1中，在优化解析条件设定步骤s9中，优化解析条件设定部21将优化解析模型的刚性最大化(刚性评价点p的位移的最小化)设为目标函数，将接合候选点155的疲劳寿命大于目标疲劳寿命这一制约条件、和使保留的接合候选点的点数与初始接合点的点数相同这一制约条件设定为优化解析条件。
[0157]
作为与刚性相关的条件，例如，将解析对象模型中的给定的位置设为刚性评价点，并以该刚性评价点的位移或应变为指标即可。而且，在变动载荷条件中，例如，将变动载荷分为各振动模式，将对各振动模式的载荷条件下的刚性评价点p的位移进行相加而得的值的最小化、或变动载荷条件下的刚性评价点p的位移的最小化设为与刚性相关的条件即可。
[0158]
此外，作为与疲劳寿命相关的条件，不限于直接赋予在目标疲劳寿命设定步骤s7中设定的目标疲劳寿命作为制约条件，例如，也可以赋予使接合候选点的累积损伤度dm为与目标疲劳寿命相当的累积损伤度以下的制约条件。
[0159]
《优化解析步骤》
[0160]
在优化解析步骤s11中，对优化解析模型赋予在变动载荷条件设定步骤s5中设定的变动载荷条件，在优化解析条件下进行优化解析，求出以接合候选点的累积损伤度降低、优化解析模型的刚性提高、保留的接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合候选点的配置作为所述接合点的最佳配置。
[0161]
在本实施方式1中，在优化解析步骤s11中，优化解析部23将在底板部模型111中设定的接合候选点作为优化的对象进行优化解析，如图10所示，求出满足优化解析条件的接合候选点155的配置作为接合点157的最佳配置。
[0162]
《车身接合位置优化解析程序》
[0163]
在本发明的实施方式1中，能够构成为使由计算机构成的车身的接合位置的优化解析装置1的各部发挥功能的车身的接合位置的优化解析程序。即，在本发明的实施方式1所涉及的车身的接合位置的优化解析程序中，将车身模型的全部或一部分设为解析对象模型，并对该解析对象模型进行求出以车身模型的刚性提高、对车身模型中的部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合点的最佳配置的优化解析，具有使计算机作为如在图1中作为一例示出的那样的解析对象模型设定部13、优化解析模型生成部15、变动载荷条件设定部17、目标疲劳寿命设定部19、优化解析条件设定部21、以及优化解析部23而执行的功能。
[0164]
以上，根据本实施方式1所涉及的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序，将汽车车身模型的全部或一部分设为解析对象模型，生成针对该解析对象模型而设定了对部件组进行接合的接合候选点的优化解析模型，设定与作为优化对象的接合候选点的保留的点数、疲劳寿命以及优化解析模型的刚性相关的优化解析条件(目标函数或制约条件)并进行针对接合候选点的优化解析，由此在将振幅、方向等在时间上变动的变动载荷输入至车身的情况下，能够求出以接合候选点的点数的最小化、解析对象模型的刚性提高、对部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高的任一个为目的而达成的接合点的最佳配置。
[0165]
[实施方式2]
[0166]
上述本发明的实施方式1在优化解析中应用基于密度法的拓扑优化，求出满足优
化解析条件的接合候选点。关于在拓扑优化中接合候选点是被保留还是消失，基于接合候选点的密度的值来判断。
[0167]
如上所述，基于密度法的拓扑优化中的密度是取0至1的值的被标准化的虚拟的密度，如果密度的值为1，则表示接合候选点完全保留的状态，如果是0，则表示接合候选点消失的状态，如果是0至1之间的中间值，则表示接合候选点的保留和消失的中间状态。
[0168]
因此，如上所述，在拓扑优化中应用密度法的中间密度多的情况下，如式(1)所示，优选使用惩罚系数进行离散化。
[0169]
而且，在拓扑优化中赋予惩罚系数而进行了离散化的情况下，将通过优化解析而保留的给定的点数的接合候选点的配置设定为接合点的最佳配置的解析对象模型中的接合点的疲劳寿命和解析对象模型的刚性均满足疲劳寿命以及刚性的目标性能。
[0170]
然而，在拓扑优化中没有赋予惩罚系数而进行了离散化的情况下，优化解析后的优化解析模型中保留有中间密度的接合候选点。而且，为了基于优化解析的结果求出给定点数的接合点的最佳配置，例如，选出某个阈值以上的密度的接合候选点的配置作为接合点的最佳配置，而不选出小于阈值的中间密度的值的接合候选点的配置作为接合点的最佳配置。
[0171]
若在解析对象模型中重新设定这样求出的接合点的最佳配置并计算解析对象模型的疲劳寿命，则有时会产生以下问题，即，应力集中于特定的接合点而低于目标疲劳寿命，或者解析对象模型的刚性降低，疲劳寿命和/或刚性不满足给定的性能。
[0172]
因此，为了解决上述问题而进行了深入的研究，结果发现：判定代替初始接合点而设定了选出的接合候选点的配置的解析对象模型的疲劳寿命和刚性是否满足给定的性能，在判定为不满足的情况下，通过对优化解析条件(例如，密度的阈值)进行变更并再次进行优化解析，从而能够求出针对刚性和疲劳寿命满足给定的性能的接合点的最佳配置。
[0173]
本实施方式2所涉及的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序是基于上述见解而完成的，对其具体结构进行说明。另外，关于与本实施方式2所涉及的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序相同的结构要素，省略重复的说明。
[0174]
《车身的接合位置的优化解析装置》
[0175]
以下，对本发明的实施方式2所涉及的车身的接合位置的优化解析装置的结构进行说明。
[0176]
优化解析装置31是将车身模型的全部或一部分设为解析对象模型，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以车身模型的刚性提高、对车身模型中的部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合点的最佳配置的优化解析的装置，并由pc(个人电脑)等构成，如图12所示，具有显示装置3、输入装置5、存储装置7、作业用数据存储器9以及运算处理部33。而且，显示装置3、输入装置5、存储装置7以及作业用数据存储器9与运算处理部33连接，根据来自运算处理部33的指令执行各自的功能。
[0177]
《运算处理部》
[0178]
如图12所示，运算处理部33包含解析对象模型设定部13、优化解析模型生成部15、变动载荷条件设定部17、目标疲劳寿命设定部19、优化解析条件设定部21、以及优化解析部
34，进一步地，具有选出接合候选点设定解析对象模型生成部35、选出接合候选点性能计算部37、判定部39、以及最佳接合点决定部41，由pc等的cpu(中央运算处理装置)构成。这些各部通过由cpu执行给定的程序而发挥功能。
[0179]
关于运算处理部33中的解析对象模型设定部13、优化解析模型生成部15、变动载荷条件设定部17、目标疲劳寿命设定部19、以及优化解析条件设定部21，由于是与上述的本实施方式1同样的功能，因此，以下，对优化解析部34、选出接合候选点设定解析对象模型生成部35、选出接合候选点性能计算部37、判定部39、以及最佳接合点决定部41的功能进行说明。
[0180]
(优化解析部)
[0181]
优化解析部34对优化解析模型赋予通过变动载荷条件设定部17设定的变动载荷条件，在优化解析条件下进行优化解析，将以接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合候选点的配置保留为所述接合点的临时的最佳配置。
[0182]
作为基于优化解析部34的优化解析，与上述的实施方式1的优化解析部23同样地，能够应用拓扑优化。
[0183]
(选出接合候选点设定解析对象模型生成部)
[0184]
选出接合候选点设定解析对象模型生成部35从通过优化解析部34中的优化解析而作为临时的最佳配置而保留的接合候选点中选出给定点数的接合候选点，在解析对象模型中设定选出的接合候选点来代替初始接合点，并生成选出接合候选点设定解析对象模型。
[0185]
在基于密度法的拓扑优化中，计算作为接合候选点而被模型化的要素(例如，梁要素等)的密度，因此，选出接合候选点设定解析对象模型生成部35例如从要素的密度为给定的阈值以上的接合候选点中选出给定的点数并在解析对象模型中进行设定即可。
[0186]
(选出接合候选点性能计算部)
[0187]
选出接合候选点性能计算部37对选出接合候选点设定解析对象模型赋予通过变动载荷条件设定部17设定的变动载荷条件中的各振动模式的载荷条件以及约束条件并进行应力解析，使用应力解析的结果，计算选出的接合候选点在变动载荷条件下的疲劳寿命和选出接合候选点设定解析对象模型的刚性。
[0188]
关于在选出接合候选点设定解析对象模型中被设定的接合候选点在变动载荷条件下的疲劳寿命，与上述的目标疲劳寿命设定部19同样地，使用通过选出接合候选点设定解析对象模型的应力解析求出的接合候选点的应力，基于累积疲劳损伤法则来计算累积损伤度dm(参照式(2))即可，能够通过市售的疲劳寿命预测解析软件求出。
[0189]
而且，作为在累积损伤度dm的计算中使用的接合候选点的应力，例如，能够使用作为接合候选点而模型化的梁要素所结合的部件模型的平面要素的应力、根据作用于梁要素的两端的力和力矩计算出的标称结构应力等。
[0190]
此外，选出接合候选点设定解析对象模型的刚性例如能够将给定的位置设为刚性评价点并将其位移或应变设为指标，将变动载荷条件下的刚性评价点的位移、变动载荷分为各振动模式，将对各振动模式的载荷条件下的刚性评价点的位移进行相加而得的值设为指标即可。
[0191]
(判定部)
[0192]
判定部39判定选出接合候选点设定解析对象模型中的接合候选点在变动载荷条件下的疲劳寿命和选出接合候选点设定解析对象模型的刚性是否满足超过被设定了初始接合点的解析对象模型的给定的性能。
[0193]
将疲劳寿命所涉及的给定的性能例如设为通过目标疲劳寿命设定部19而被设定的目标疲劳寿命的给定的范围内即可。
[0194]
(最佳接合点决定部)
[0195]
最佳接合点决定部41在通过判定部39而被判定为满足给定的性能的情况下，将通过选出接合候选点设定解析对象模型生成部35选出的接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置，在通过判定部39而被判定为不满足给定的性能的情况下，对通过优化解析条件设定部21而被设定的与通过优化解析而保留的接合候选点的累积损伤度相关的条件、与优化解析模型的刚性相关的条件、或与通过优化解析而保留的接合候选点的点数相关的条件进行变更，重复进行基于优化解析部34、选出接合候选点设定解析对象模型生成部35、选出接合候选点性能计算部37、以及判定部39的处理，直到满足给定的性能为止，在满足给定的性能时将选出的接合候选点的配置决定为接合点的最佳配置。
[0196]
在通过判定部39没有判定为刚性和疲劳寿命满足给定的性能的情况下，最佳接合点决定部41通过优化解析条件设定部21例如对选出接合候选点的阈值等优化解析条件进行变更，以使增加在优化解析中保留的接合候选点的点数即可。
[0197]
另外，在优化解析条件设定部21中对与接合候选点的累积损伤度相关的条件、与优化解析模型的刚性相关的条件、或与保留的接合候选点的点数相关的条件进行变更时，既可以对任意一个条件进行变更，也可以同时对两个或三个条件进行变更。
[0198]
《车身的接合位置的优化解析方法》
[0199]
在本发明的实施方式2所涉及的车身的接合位置的优化解析方法中，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，由计算机执行以下的各步骤，进行求出以车身模型的刚性提高、对车身模型中的部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合点的最佳配置的优化解析，如图13所示，包含解析对象模型设定步骤s1、优化解析模型生成步骤s3、变动载荷条件设定步骤s5、目标疲劳寿命设定步骤s7、优化解析条件设定步骤s9、优化解析步骤s12、选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤s13、选出接合候选点性能计算步骤s15、判定步骤s17、以及最佳接合点决定步骤s19。
[0200]
关于上述各步骤中的解析对象模型设定步骤s1、优化解析模型生成步骤s3、变动载荷条件设定步骤s5、目标疲劳寿命设定步骤s7、以及优化解析条件设定步骤s9，由于与上述的本实施方式1相同，因此，以下，对优化解析步骤s12、选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤s13、选出接合候选点性能计算步骤s15、判定步骤s17、以及最佳接合点决定步骤s19进行说明。另外，由优化解析装置31(图12)进行本实施方式2所涉及的优化解析方法的各步骤，该优化解析装置31由计算机构成。
[0201]
《优化解析步骤》
[0202]
在优化解析步骤s12中，对优化解析模型赋予在变动载荷条件设定步骤s5中设定
的变动载荷条件，在优化解析条件下进行优化解析，将以接合候选点的累积损伤度降低、优化解析模型的刚性提高、保留的接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合候选点的配置保留为所述接合点的临时的最佳配置。
[0203]
在本实施方式2中，在优化解析步骤s12中，优化解析部34将在底板部模型111中被设定的接合候选点作为优化的对象而进行优化解析，如图10所示，将满足优化解析条件的接合候选点155的配置保留为接合点157的临时的最佳配置。
[0204]
《选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤》
[0205]
在选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤s13中，从通过优化解析步骤s12中的优化解析而作为临时的最佳配置而保留的接合候选点中选出给定点数的接合候选点，在解析对象模型中设定选出的接合候选点来代替初始接合点，并生成选出接合候选点设定解析对象模型。在本实施方式2中，由选出接合候选点设定解析对象模型生成部35进行选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤s13。
[0206]
《选出接合候选点性能计算步骤》
[0207]
在选出接合候选点性能计算步骤s15中，对选出接合候选点设定解析对象模型赋予在变动载荷条件设定步骤s5中设定的变动载荷条件中的各振动模式的载荷条件以及约束条件并进行应力解析，使用应力解析的结果，计算选出的接合候选点在变动载荷条件下的疲劳寿命和选出接合候选点设定解析对象模型的刚性。在本实施方式2中，由选出接合候选点性能计算部37进行选出接合候选点性能计算步骤s15。
[0208]
《判定步骤》
[0209]
在判定步骤s17中，判定选出接合候选点设定解析对象模型中的接合候选点在变动载荷条件下的疲劳寿命和选出接合候选点设定解析对象模型的刚性是否满足超过被设定了初始接合点的解析对象模型的给定的性能。在本实施方式2中，由判定部39进行判定步骤s17。
[0210]
如上所述，将疲劳寿命所涉及的给定的性能例如设为通过目标疲劳寿命设定部19而被设定的目标疲劳寿命的给定范围内即可。
[0211]
《最佳接合点决定步骤》
[0212]
在最佳接合点决定步骤s19中，在判定步骤s17中被判定为满足给定的性能的情况下，将在选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤s13中选出的接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置，在判定步骤s17中被判定为不满足给定的性能的情况下，对在优化解析条件设定步骤s9中设定的与通过优化解析而保留的接合候选点的累积损伤度相关的条件、与优化解析模型的刚性相关的条件、或与通过优化解析而保留的接合候选点的点数相关的条件进行变更，重复进行优化解析步骤s12、选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤s13、选出接合候选点性能计算步骤s15、以及判定步骤s17，直到满足给定的性能为止，在满足给定的性能时，将选出的接合候选点的配置决定为接合点的最佳配置。在判定步骤s17中，有时不满足给定的性能是因为存在大量的中间密度的接合候选点，对将它们汇总后的性能进行了判定。在本实施方式2中，由最佳接合点决定部41进行最佳接合点决定步骤s19。
[0213]
另外，在优化解析条件设定步骤s9中，对与接合候选点的累积损伤度相关的条件、与优化解析模型的刚性相关的条件、或与保留的接合候选点的点数相关的条件进行变更
时，既可以对任意一个条件进行变更，也可以同时对两个或三个条件进行变更。
[0214]
《车身的接合位置的优化解析程序》
[0215]
在本发明的实施方式2中，能够构成为使由计算机构成的车身的接合位置的优化解析装置31的各部发挥功能的车身的接合位置的优化解析程序。即，在本发明的实施方式2所涉及的车身的接合位置的优化解析程序中，将车身模型的全部或一部分设为解析对象模型，并针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以车身模型的刚性提高、对车身模型中的部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的接合点的最佳配置的优化解析，具有使计算机作为如在图12中作为一例示出的那样的包含解析对象模型设定部13、优化解析模型生成部15、变动载荷条件设定部17、目标疲劳寿命设定部19、优化解析条件设定部21、以及优化解析部34并进而包含选出接合候选点设定解析对象模型生成部35、选出接合候选点性能计算部37、判定部39、以及最佳接合点决定部41在内的各部而执行的功能。
[0216]
以上，在本实施方式2所涉及的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序中，即使在基于密度法的拓扑优化中不进行离散化的情况下，也能够将如实际的汽车行驶中那样在时间上变动的载荷输入至车身的情况为对象，适当地决定以接合候选点的点数的最小化、解析对象模型的刚性提高、对部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高中的任一个为目的而达成的接合点的最佳配置。
[0217]
另外，在上述的说明中，获取对车身整体进行模型化后的车身模型，将作为车身模型的一部分的底板部模型设为解析对象模型。当然，本发明既可以将车身模型的整体作为解析对象模型，也可以将车身模型中的除了底板部模型以外的部位作为解析对象模型。此外，也可以获取作为车身模型的一部分的车身部分模型，并将该获取到的车身部分模型作为解析对象模型。
[0218]
此外，在上述的说明中，列举了在底板部模型111中预先以60mm的间隔被设定了352点的初始接合点131的情况为例，但初始接合点131的间隔以及点数不限于此。
[0219]
进而，初始接合点131是针对由操作者或其他手段在底板部模型111中预先设定的情况的接合点。当然，在本发明中，也可以通过解析对象模型设定部，或者在解析对象模型设定步骤中，由操作者新设定初始接合点，或在已经被设定了初始接合点的解析对象模型中进一步追加并设定初始接合点。
[0220]
另外，本实施方式1设想针对底板部模型111作用绕fr(从前方向后方的)轴以及绕rl轴扭转那样的固定载荷(力矩)的情况，并设定图2以及图4所示的载荷条件以及约束条件，但本发明设想作为解析对象的车身的部位、作用于实际的车身的变动载荷，来适当设定变动载荷条件和约束条件即可。
[0221]
此外，在本实施方式1以及实施方式2的例子中，接合候选点的疲劳寿命的目标性能是基于在解析对象模型中被设定的初始接合点的最短的疲劳寿命(最短疲劳寿命)而设定的。
[0222]
当然，在本发明中，计算对进行优化解析前的初始接合点131密集地设定(图5)了追加接合点153的优化解析模型中的接合候选点155的疲劳寿命，决定该计算出的接合候选点的疲劳寿命中的最短疲劳寿命，设定优化解析中的目标疲劳寿命以使满足以下的关系即
可。(初始接合点的最短疲劳寿命)≤(接合候选点的目标疲劳寿命)≤(密集地设定了优化解析前的接合点的接合候选点的最短疲劳寿命)。
[0223]
进一步地，在上述的说明中，将初始接合点和追加接合点的双方设为接合候选点而进行了优化解析，但也可以仅将追加接合点作为接合候选点，而不将初始接合点作为优化解析的对象，并求出对初始接合点追加的接合点的最佳配置。
[0224]
此外，在上述的例子的说明中，设定了将接合候选点的点数设为与初始接合点的点数相同的优化解析条件，但也可以设定将与初始接合点不同的点数设为接合候选点的点数优化解析条件。
[0225]
进一步地，若将初始接合点设定为接合候选点而进行优化解析，则存在如下情况，即，在优化解析中作为部件组而接合的接合候选点消失，部件组变得散乱，无法进行优化解析。在这样的情况下，在各部件组上至少设定一个不作为优化解析的对象的固定接合点(fixed joining point)即可。
[0226]
这里，关于固定接合点，例如，既可以从初始接合点中任意地选择，也可以设定成为固定接合点的候选的固定接合候选点而另行进行解析对象模型的应力解析或优化解析，并基于其结果从固定接合候选点中选出固定接合点。
[0227]
此外，在上述的说明中，将接合候选点的疲劳寿命或优化解析模型的刚性设为目标函数，但也可以将接合候选点的点数设为目标函数，并将疲劳寿命和刚性设为制约条件。
[0228]
实施例1
[0229]
由于进行了对本发明的效果进行确认的解析，因此，对其进行说明。在解析中，如图14所示，将对车身的底板部进行了模型化的底板部模型111作为对象，通过优化解析求出将构成底板部模型111的部件模型作为部件组进行接合的接合点的最佳配置。
[0230]
如在实施方式1中叙述的那样，底板部模型111构成为具有底板面板模型113、通道模型115、固定件内侧模型117、固定件外侧模型119、前底板横梁模型121、以及后底板横梁模型123作为部件模型。这些各部件模型通过平面要素而被模型化。
[0231]
进一步地，底板部模型111被预先设定有将部件模型作为部件组而进行接合的初始接合点131。初始接合点131通过对部件模型的平面要素的节点进行结合的梁要素而被模型化，初始接合点的点数为352点，初始接合点131彼此的间隔p为60mm。
[0232]
在实施例1中，首先，基于图6所示的变动载荷条件下的初始接合点131的疲劳寿命，设定了目标疲劳寿命。
[0233]
图6所示的变动载荷条件将作为第一振动模式的载荷条件(图2)的绕fr轴的0.7kn
·
m的力矩以交变的方式输入1个循环、接着作为第二振动模式的载荷条件(图4)的绕rl轴的1.4kn
·
m的力矩以交变的方式输入20个循环的组合设为了1个序列。
[0234]
接着，按第一振动模式的载荷条件(图2)以及第二振动模式的载荷条件(图4)的每一个而进行底板部模型111的应力解析，求出了在各振动模式的载荷条件下产生于初始接合点131的应力。
[0235]
接下来，根据s-n线图(图7)求出在变动载荷条件下产生于初始接合点131的不同的应力振幅σ1以及σ2单独产生于初始接合点131时直到初始接合点131断裂为止的重复次数n1以及n2。
[0236]
然后，将各应力振幅下的直到断裂为止的重复次数n1以及n2、和1个序列的变动载
荷条件下的第一振动模式的载荷条件以及第二振动模式的载荷条件的循环数n1(＝1个循环)以及n2(＝20个循环)代入到式(1)，求出了1个序列中的累积损伤度dm。
[0237]
进而，计算使用式(2)而计算的累积损伤度dm成为1以上时的序列次数k作为变动载荷条件下的初始接合点131的疲劳寿命，基于各初始接合点的疲劳寿命中的最短的疲劳寿命设定了目标疲劳寿命。
[0238]
在设定了目标疲劳寿命之后，进行了底板部模型111中的接合点的最佳配置的优化解析。在优化解析中，首先，如图5所示，在底板部模型111中的初始接合点131之间以间隔p＝20mm设定追加接合点153，生成了将初始接合点131和追加接合点153作为接合候选点155来密集地设定的优化解析模型151。
[0239]
接着，赋予图2以及图4所示的各载荷条件和约束条件并进行优化解析，求出了满足优化解析条件的接合候选点155。在优化解析中，应用基于密度法的拓扑优化，在拓扑优化中将惩罚系数设定为20而进行了离散化。
[0240]
在实施例1中，将设定了与优化解析模型151的刚性相关的目标函数、与通过优化解析而保留的接合候选点155的累积损伤度dm(疲劳寿命)相关的制约条件、以及与通过优化解析而保留的接合候选点155的点数相关的制约条件作为优化解析条件的例子作为了发明例。
[0241]
关于与刚性相关的目标函数，将第一振动模式的载荷条件和第二振动模式的载荷条件各自下的刚性评价点p(参照图14(b))的位移设为对被设定了初始接合点131的底板部模型111进行应力解析时的刚性评价点p的位移以下。
[0242]
此外，关于与疲劳寿命相关的制约条件，与上述的初始接合点131同样地，计算了变动载荷条件下的接合候选点155的累积损伤度dm。而且，设为根据各接合候选点155的累积损伤度dm计算出的疲劳寿命大于目标疲劳寿命。
[0243]
进而，关于与接合候选点155的点数相关的制约条件，设为了如下的条件，即，将通过优化解析而保留的接合候选点的点数设为初始接合点131的点数。
[0244]
另外，在实施例1中，作为比较对象，将不赋予与累积损伤度dm(疲劳寿命)相关的制约条件而赋予将优化解析模型的刚性作为目标函数且仅将接合候选点的点数作为制约条件的优化解析条件的例子作为了比较例。这里，比较例中的与刚性相关的条件和与接合候选点的点数相关的条件与发明例相同。
[0245]
在图10示出发明例中的保留的接合候选点155的结果，在图15示出比较例中的保留的接合候选点155的结果。若比较图10与图15可知，主要在实线椭圆包围的部位处，在发明例与比较例中，接合候选点155的配置的特征不同。
[0246]
进而，将通过优化解析而保留的接合候选点155的配置设为接合点157的最佳配置，如图10以及图15所示，针对设定了最佳配置的接合点157的最佳接合点底板部模型161，计算了刚性和接合点157的疲劳寿命。
[0247]
在刚性和疲劳寿命的计算中，首先，对最佳接合点底板部模型161赋予图2所示的第一振动模式的载荷条件以及图4所示的第二振动模式的载荷条件、和约束条件而进行了应力解析。
[0248]
关于最佳接合点底板部模型161的刚性，将通过第一振动模式的载荷条件以及第二振动模式的载荷条件各自下的应力解析求出的刚性评价点p(参照图14(b))的位移分别
设为了指标。
[0249]
关于接合点157的疲劳寿命，将使用通过最佳接合点底板部模型161的应力解析求出的接合点157的应力而计算出的疲劳寿命中的最短疲劳寿命设为了指标。另外，在接合点157的疲劳寿命的计算中，将接合点157的熔核直径设为5mm，将作为接合点157而模型化的梁要素所结合的部件模型的平面要素重新切割为蜘蛛网状(参照图9)。
[0250]
进而，针对被设定了初始接合点131的底板部模型111(图14)、和密集地设定了进行优化解析前的初始接合点131和追加接合点153的优化解析模型151，也求出刚性和最短疲劳寿命，并分别作为基准例、参考例。
[0251]
在图16示出发明例、参考例以及比较例的刚性提高率的结果，在图17示出发明例、参考例以及比较例的最短疲劳寿命倍率的结果。另外，发明例和比较例中的刚性提高率以基准例的底板部模型111中的刚性评价点p的位移为基准而求出，最短疲劳寿命倍率设为了基准例的底板部模型111中的初始接合点131的最短疲劳寿命之比。此外，在图16中，黑色的条形图表示第一振动模式的载荷条件下的刚性提高率，灰色的条形图表示第二振动模式的载荷条件下的刚性提高率的结果。
[0252]
发明例以及比较例的刚性提高率均为正的值，与基准例相比，刚性提高，此外，最短疲劳寿命也提高了。关于刚性提高率，其结果如图16所示，在发明例中为1.8％，稍微低于比较例中的2.0％，但与基准例相比刚性提高。进而，关于最短疲劳寿命，其结果如图17所示，发明例中的最短疲劳寿命倍率为2.4，此外，也大于比较例中的最短疲劳寿命倍率(＝1.1)，接近参考例中的最短疲劳寿命倍率(＝3.6)。
[0253]
实施例2
[0254]
上述的实施例1以车身的一部分(底板部)为对象，针对将刚性作为目标函数而进行接合点的优化解析的情况，但在实施例2中，以图18所示的汽车车身的整体(整车(整车模型(full vehicle model)))的车身模型201为对象，将与通过优化解析而保留的接合候选点的累积损伤度(疲劳寿命)相关的条件、与优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件，并进行了车身模型中的接合点的优化解析。
[0255]
车身模型201构成为具有将车身骨架部件、车身面板部件(automobile panel part)通过平面要素而模型化的多个部件模型，并被预先设定了将部件模型作为部件组而进行接合的初始接合点。初始接合点的点数为4983点，通过对部件模型的平面要素的节点进行结合的梁要素而被模型化。
[0256]
首先，在车身模型201中的初始接合点之间以最小打点间隔20mm设定追加接合点，并密集地设定初始接合点和追加接合点作为接合候选点，生成了优化解析模型211(图18(a)(i)以及图18(b)(i))。另外，由于在车身模型201中按部件模型的每个部件组而初始接合点的打点间隔不同，因此，在车身模型201中设定的追加接合点的打点间隔不一定固定，但将追加接合点设定为尽量均等且不低于最小打点间隔20mm。
[0257]
在实施例2中，首先，设定了将图18(a)所示的第一振动模式的载荷条件、和图18(b)所示的第二振动模式的载荷条件组合的变动载荷条件。
[0258]
如图18(a)所示，关于第一振动模式的载荷条件，将优化解析模型211中的左右的前悬架(front suspension)安装位置设为载荷输入点(图18(a)(i)中的a)，在车身上下方
向(z方向)上输入
±
2000n的交变的扭转载荷(torsional load)，关于约束条件，将优化解析模型211的左右的侧梁(side sill)203的后方部设为约束点(图18(a)(i)中的b)进行完全约束。
[0259]
如图18(b)所示，关于第二振动模式的载荷条件，将优化解析模型211的左右的侧梁203的后方部207设为载荷输入点(图18(b)(i)中的a)，在车身宽度方向(y方向)上输入
±
1000n的交变的横向弯曲载荷(lateral bending load)，关于约束条件，将车身模型201的左右的前悬架安装位置设为约束点(图18(b)(i)中的b1)进行完全约束，并将后侧副框架(sub-frame)和车身的左右的安装位置设为约束点(图18(b)(i)中的b2)，对平移移动(translation)进行约束。
[0260]
而且，关于变动载荷条件，将输入第一振动模式的载荷条件1个循环(图18(a))、接着输入第二振动模式的载荷条件30个循环(图18(b))的组合设为了1个序列。
[0261]
接着，按第一振动模式的载荷条件以及约束条件(图18(a))和第二振动模式的载荷条件以及约束条件(图18(b))的每一个而进行车身模型201的应力解析，求出了在各振动模式的载荷条件下在初始接合点产生的应力。在初始接合点中产生的应力的计算中，如图9中例示的点焊部141那样，基于实际的点焊点的熔核直径，设定部件模型143中的梁要素145所结合的部位，重新切割为蜘蛛网状的平面要素，并使用了周边部149中的平面要素的应力值。
[0262]
接下来，根据s-n线图(图7)求出了在变动载荷条件下在初始接合点产生的不同的应力振幅σ1以及σ2单独在初始接合点产生时直到初始接合点断裂为止的重复次数n1以及n2。
[0263]
然后，将各应力振幅下的直到断裂为止的重复次数n1以及n2、和1个序列的变动载荷条件下的第一振动模式的载荷条件的循环数n1(＝1个循环)以及第二振动模式的载荷条件的循环数n2(＝30个循环)代入到式(1)，求出了1个序列中的累积损伤度dm。
[0264]
进而，计算使用式(2)而计算的累积损伤度dm成为1以上时的序列数k作为变动载荷条件下的初始接合点的疲劳寿命，基于各初始接合点的疲劳寿命中的最短的疲劳寿命设定了目标疲劳寿命。
[0265]
然后，对优化解析模型211赋予将图18(a)所示的第一振动模式的载荷条件以及约束条件和图18(b)所示的第二振动模式的载荷条件以及约束条件组合的变动载荷条件并进行优化解析，求出了满足优化解析条件的接合候选点。在优化解析中，应用基于密度法的拓扑优化，在拓扑优化中将惩罚系数设定为20而进行了离散化。
[0266]
在实施例2中，将优化解析条件的目标函数和制约条件设为表1所示的组合，作为发明例21、发明例22以及发明例23。
[0267]
[表1]
[0268]
(表1)
[0269][0270]
在发明例21中，将与通过优化解析而保留的接合候选点的疲劳寿命相关的目标函数、与优化解析模型211的刚性相关的制约条件、以及与通过优化解析而保留的接合候选点的点数相关的制约条件设定为优化解析条件。关于与疲劳寿命相关的目标函数，设为如下的条件，即，使根据接合候选点的累积损伤度dm计算出的疲劳寿命大于目标疲劳寿命且成为最大。此外，关于与刚性相关的制约条件，设为如下的条件，即，对优化解析模型211赋予了第一振动模式的载荷条件以及第二振动模式的载荷条件的应力解析中的左右的载荷输入点a的位移的平均值为赋予与原车身模型201相同的载荷条件并进行了应力解析时的左右的载荷输入点a中的位移的平均值以下。进一步地，关于与接合候选点的点数相关的制约条件，设为如下的条件，即，设为原车身模型201的初始接合点的点数(＝4983点)。
[0271]
在发明例22中，将与优化解析模型211的刚性相关的目标函数、与通过优化解析而保留的接合候选点的疲劳寿命相关的制约条件、以及与通过优化解析而保留的接合候选点的点数相关的制约条件设定为优化解析条件。关于与刚性相关的目标函数，设为如下的条件，即，对优化解析模型211赋予第一振动模式的载荷条件以及第二振动模式的载荷条件并进行了应力解析时的优化解析模型211的应变能量(strain energy)的总和成为最小。此外，关于与疲劳寿命相关的制约条件，设为如下的条件，即，根据接合候选点的累积损伤度dm计算出的疲劳寿命大于目标疲劳寿命且成为最大。进一步地，关于与接合候选点的点数相关的制约条件，设为如下的条件，即，设为原车身模型201的初始接合点的点数(＝4983点)。
[0272]
在发明例23中，将与通过优化解析而保留的接合候选点的点数相关的目标函数、与通过优化解析而保留的接合候选点的疲劳寿命相关的制约条件、以及与优化解析模型211的刚性相关的制约条件设定为优化解析条件。关于与接合候选点的点数相关的目标函数，设为如下的条件，即，使接合候选点的点数最小化。另外，不影响刚性性能、疲劳寿命的接合候选点不作为优化解析的对象。此外，关于与疲劳寿命相关的制约条件，设为如下的条件，即，根据接合候选点的累积损伤度dm计算出的疲劳寿命大于目标疲劳寿命且成为最大。进一步地，关于与刚性相关的制约条件，设为如下的条件，即，对优化解析模型211赋予了第一振动模式的载荷条件以及第二振动模式的载荷条件的应力解析中的左右的载荷输入点a的位移的平均值为原车身模型201的其以下。
[0273]
进而，将通过优化解析而保留的接合候选点的配置设为接合点的最佳配置，如图18所示，针对设定了最佳配置的接合点的最佳接合点车身模型221，计算了刚性和接合点的疲劳寿命。在刚性和疲劳寿命的计算中，对最佳接合点车身模型221赋予图18(a)所示的第一振动模式的载荷条件以及约束条件、和图18(b)所示的第二振动模式的载荷条件以及约束条件并进行了应力解析。
[0274]
在图19示出发明例21、发明例22以及发明例23中的最短疲劳寿命倍率(图19(a))、
刚性提高率(图19(b))以及保留的接合候选点的点数(图19(c))的结果。进一步地，在表2总结并示出图19中示出的结果。
[0275]
[表2]
[0276]
(表2)
[0277][0278]
在图19以及表2中，将最佳接合点车身模型221的最短疲劳寿命倍率设为与原车身模型201中的初始接合点的最短疲劳寿命之比。最佳接合点车身模型221的刚性提高率以原车身模型201中的刚性评价点(载荷输入点a)的位移为基准而求出，此外，在图19(b)中，黑色的条形图示出第一振动模式的载荷条件(扭转载荷)下的刚性提高率，灰色的条形图示出第二振动模式的载荷条件(横向弯曲载荷)下的刚性提高率的结果。
[0279]
得到如下结果，即，发明例21、发明例22以及发明例23的最佳接合点车身模型221的最短疲劳寿命倍率均提高，将目标条件设为疲劳寿命的发明例21的最短疲劳寿命倍率最高，为4.1倍。
[0280]
此外，发明例21、发明例22以及发明例23的最佳接合点车身模型221的刚性提高率均为正的值，刚性均大于原车身模型201。得到如下结果，即，尤其在将目标条件设为了刚性的发明例22中，在第一振动模式的载荷条件(扭转载荷)下，为6.3％，在第二振动模式的载荷条件(横向弯曲载荷)下，为8.3％，刚性提高率均高于发明例21以及发明例23。
[0281]
进一步地，关于最佳接合点车身模型221的接合点的点数，虽然发明例21以及发明例22与原车身模型201相同，为4893点，但在将目标条件设为了接合候选点的点数的发明例23中，与原车身模型相比，减少了359点(-7.3％)。
[0282]
产业上的可利用性
[0283]
根据本发明，能够提供在对汽车车身输入变动载荷的情况下，能够求出提高车身的刚性和对该车身中的部件组进行接合的接合点的疲劳寿命，并且对接合点的点数进行最小化的所述接合点的最佳位置的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序。
[0284]
附图标记说明
[0285]
1 优化解析装置
[0286]
3 显示装置
[0287]
5 输入装置
[0288]
7 存储装置
[0289]
9 作业用数据存储器
[0290]
11 运算处理部
[0291]
13 解析对象模型设定部
[0292]
15 优化解析模型生成部
[0293]
17 变动载荷条件设定部
[0294]
19 目标疲劳寿命设定部
[0295]
21 优化解析条件设定部
[0296]
23 优化解析部
[0297]
31 优化解析装置
[0298]
33 运算处理部
[0299]
34 优化解析部
[0300]
35 选出接合候选点设定解析对象模型生成部
[0301]
37 选出接合候选点性能计算部
[0302]
39 判定部
[0303]
41 最佳接合点决定部
[0304]
101 车身模型文件
[0305]
111 底板部模型
[0306]
113 底板面板模型
[0307]
115 通道模型
[0308]
117 固定件内侧模型
[0309]
119 固定件外侧模型
[0310]
121 前底板横梁模型
[0311]
123 后底板横梁模型
[0312]
125 前端面部
[0313]
127 后端面部
[0314]
131 初始接合点
[0315]
141 点焊部
[0316]
143 部件模型
[0317]
145 梁要素
[0318]
147 中心部
[0319]
149 周边部
[0320]
151 优化解析模型
[0321]
153 追加接合点
[0322]
155 接合候选点
[0323]
157 接合点
[0324]
161 最佳接合点底板部模型
[0325]
201 车身模型
[0326]
203 侧梁
[0327]
211 优化解析模型
[0328]
221 最佳接合点车身模型

技术特征：
1.一种车身的接合位置的优化解析方法，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，由计算机执行以下的各步骤，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析方法包含：解析对象模型设定步骤，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成步骤，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定步骤，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定步骤，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定步骤，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定步骤而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；以及优化解析步骤，将在所述变动载荷条件设定步骤中设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，求出以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的最佳配置。2.如权利要求1所述的车身的接合位置的优化解析方法，其中，所述优化解析步骤是进行基于密度法的拓扑优化的步骤，在该拓扑优化中将惩罚系数设定为4以上而进行离散化。3.一种车身的接合位置的优化解析方法，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，由计算机执行以下的各步骤，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析方法包含：解析对象模型设定步骤，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成步骤，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定步骤，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变
动载荷条件；目标疲劳寿命设定步骤，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定步骤，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定步骤而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；优化解析步骤，将在所述变动载荷条件设定步骤中设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，保留以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的临时的最佳配置；选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤，从通过所述优化解析保留为临时的最佳配置的所述接合候选点中选出给定点数的接合候选点，并代替所述初始接合点而将该选出的所述接合候选点设定于所述解析对象模型中，生成选出接合候选点设定解析对象模型；选出接合候选点性能计算步骤，对所述选出接合候选点设定解析对象模型赋予在所述变动载荷条件设定步骤中设定的所述变动载荷条件中的各所述振动模式的载荷条件以及约束条件来进行应力解析，使用该应力解析的结果，计算所述选出的接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命以及所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性；判定步骤，判定所述选出接合候选点设定解析对象模型中的所述接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命和所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性是否满足超过被设定了所述初始接合点的所述解析对象模型的给定的性能；以及最佳接合点决定步骤，在该判定步骤中被判定为满足所述给定的性能的情况下，将所述选出的接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置，在所述判定步骤中被判定为不满足所述给定的性能的情况下，对在所述优化解析条件设定步骤中设定的与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、或与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件进行变更，并重复进行所述优化解析步骤、所述选出接合候选点设定解析对象模型生成步骤、所述选出接合候选点性能计算步骤、和所述判定步骤，直到满足该给定的性能为止，在满足所述给定的性能时将选出的所述接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置。4.一种车身的接合位置的优化解析装置，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析装置具备：解析对象模型设定部，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；
优化解析模型生成部，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定部，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定部，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定部，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定部而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；以及优化解析部，将通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，求出以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的最佳配置。5.如权利要求4所述的车身的接合位置的优化解析装置，其中，所述优化解析部进行基于密度法的拓扑优化，在该拓扑优化中将惩罚系数设定为4以上而进行离散化。6.一种车身的接合位置的优化解析装置，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析装置具备：解析对象模型设定部，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成部，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定部，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定部，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定部，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定部而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，
并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与在优化解析中保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；优化解析部，将通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，保留以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的临时的最佳配置；选出接合候选点设定解析对象模型生成部，从通过所述优化解析保留为临时的最佳配置的所述接合候选点中选出给定点数的接合候选点，并代替所述初始接合点而将该选出的所述接合候选点设定于所述解析对象模型中，生成选出接合候选点设定解析对象模型；选出接合候选点性能计算部，对所述选出接合候选点设定解析对象模型赋予通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件中的各所述振动模式的载荷条件以及约束条件来进行应力解析，使用该应力解析的结果，计算所述选出的接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命以及所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性；判定部，判定所述选出接合候选点设定解析对象模型中的所述接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命和所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性是否满足超过被设定了所述初始接合点的所述解析对象模型的给定的性能；以及最佳接合点决定部，在通过该判定部而被判定为满足所述给定的性能的情况下，将所述选出的接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置，在通过所述判定部而被判定为不满足所述给定的性能的情况下，对通过所述优化解析条件设定部而被设定的与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、或与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件进行变更，并重复进行基于所述优化解析部、所述选出接合候选点设定解析对象模型生成部、所述选出接合候选点性能计算部、和所述判定部的处理，直到满足该给定的性能为止，在满足所述给定的性能时将选出的所述接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置。7.一种车身的接合位置的优化解析程序，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析程序具有使计算机作为以下的各部而执行的功能：解析对象模型设定部，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成部，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定部，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定部，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；
优化解析条件设定部，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定部而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；以及优化解析部，将通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，求出以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的最佳配置。8.如权利要求7所述的车身的接合位置的优化解析程序，其中，所述优化解析部进行基于密度法的拓扑优化，在该拓扑优化中将惩罚系数设定为4以上而进行离散化。9.一种车身的接合位置的优化解析程序，针对具有由梁要素、平面要素和/或立体要素构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型的全部或一部分，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析程序具有使计算机作为以下的各部而执行的功能：解析对象模型设定部，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型；优化解析模型生成部，对所述解析对象模型，密集地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定部，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷分为多个不同的振动模式的载荷条件，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定部，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命；优化解析条件设定部，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定部而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与在优化解析中保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数或制约条件；优化解析部，将通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，保留以所述接合候选点的累积损伤度降低、所述优化解析模型的刚性提高、所述保留的所述接合候选点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合候选点的配置作为所述接合点的临时的最佳配置；
选出接合候选点设定解析对象模型生成部，从通过所述优化解析保留为临时的最佳配置的所述接合候选点中选出给定点数的接合候选点，并代替所述初始接合点而将该选出的所述接合候选点设定于所述解析对象模型中，生成选出接合候选点设定解析对象模型；选出接合候选点性能计算部，对所述选出接合候选点设定解析对象模型赋予通过所述变动载荷条件设定部而被设定的所述变动载荷条件中的各所述振动模式的载荷条件以及约束条件来进行应力解析，使用该应力解析的结果，计算所述选出的接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命以及所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性；判定部，判定所述选出接合候选点设定解析对象模型中的所述接合候选点在所述变动载荷条件下的疲劳寿命和所述选出接合候选点设定解析对象模型的刚性是否满足超过被设定了所述初始接合点的所述解析对象模型的给定的性能；以及最佳接合点决定部，在通过该判定部而被判定为满足所述给定的性能的情况下，将所述选出的接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置，在通过所述判定部而被判定为不满足所述给定的性能的情况下，对通过所述优化解析条件设定部而被设定的与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、或与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件进行变更，并重复进行基于所述优化解析部、所述选出接合候选点设定解析对象模型生成部、所述选出接合候选点性能计算部、和所述判定部的处理，直到满足该给定的性能为止，在满足所述给定的性能时将选出的所述接合候选点的配置决定为所述接合点的最佳配置。

技术总结
本发明所涉及的车身的接合位置的优化解析方法是将车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型(S1)，针对解析对象模型，密集地设定接合候选点而生成优化解析模型(151)(S3)，设定变动载荷条件(S5)，将给定的目标疲劳寿命的倒数设定为目标累积损伤度(S7)，将优化解析模型(151)的刚性的提高、接合候选点(155)的疲劳寿命的倒数即累积损伤度的降低、以及接合候选点(155)的点数的最小化设定为优化解析条件(S9)，将变动载荷条件赋予优化解析模型(151)而进行优化解析，求出达成优化解析条件的接合点(157)的最佳配置(S13)的方法。点(157)的最佳配置(S13)的方法。点(157)的最佳配置(S13)的方法。


技术研发人员：时田裕一 盐崎毅
受保护的技术使用者：杰富意钢铁株式会社
技术研发日：2021.11.01
技术公布日：2023/9/16