KR20170033346A - 구조체 설계 지원 장치, 구조체 설계 지원 방법, 프로그램 및 기록 매체 - Google Patents

구조체 설계 지원 장치, 구조체 설계 지원 방법, 프로그램 및 기록 매체 Download PDF

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KR20170033346A
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Abstract

구조체 설계 지원 장치는, 복수의 부품으로 구성되는 구조체에 마련된 평가점의, 제1 상태에 있어서의 위치, 제2 상태에 있어서의 위치, 및 상기 복수의 부품 중 어느 것에 속할지를 나타내는 평가점 정보를 취득하는 평가점 정보 취득부와, 상기 평가점 정보 취득부가 취득한 상기 평가점 정보를 이용하여, 제1 부품에 속하는 제1 평가점과, 상기 제1 평가점이 속하는 상기 제1 부품과는 상이한 제2 부품에 속하는 제2 평가점과의 위치 관계의, 상기 제1 상태와, 상기 제2 상태 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 평가값을 산출하는 평가값 산출부를 구비한다.

Description

구조체 설계 지원 장치, 구조체 설계 지원 방법, 프로그램 및 기록 매체{STRUCTURE DESIGN SUPPORT DEVICE, STRUCTURE DESIGN SUPPORT METHOD, PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 구조체 설계 지원 장치, 구조체 설계 지원 방법, 프로그램 및 기록 매체에 관한 것이다.
본원은, 2014년 8월 21일에 일본에 출원된 특허출원 제2014-168284호, 및 2015년 6월 30일에 일본에 출원된 특허출원 제2015-131114호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터 각종 구조체의 설계 단계에 있어서, 구조체의 평가, 해석을 행하기 위한 구조체 설계 지원 장치가 각종 제안되고 있다. 구조체 설계 지원 장치로서는, 일반적으로는 컴퓨터가 이용되고 있으며, 컴퓨터에 구조체의 평가, 해석을 행하게 하기 위한 프로그램이나, 그 프로그램을 실장한 시스템이 제안되고 있다. 이와 같은 구조체 설계 지원 장치에서는, 설계 대상으로 되는 구조체의 전체 혹은 구조체를 구성하는 각 부품을 소영역(요소)으로 분할하여 표현한 모델을 구축하고, 이 모델을 이용하여 외력의 인가에 대한 응답을 시뮬레이션하고, 얻어진 결과를 이용하여, 설계를 행하고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2에는, 구조체를 구성하는 각 부품의 외력의 인가에 의한 변형 모드를 해석하는 구조 해석의 기술이 기재되어 있다. 구체적으로는, 취득된 구조체의 3차원 형상 데이터 등을 기초로, 구조체의 전체 혹은 구조체를 구성하는 각 부품을 유한 요소(메시)라고 불리는 유한의 영역으로 이산화하는 유한 요소 분할을 행한다. 그리고, 유한요소법을 이용한 구조 해석을 행하고, 그 해석 결과(외력의 인가에 의한 각 부품의 변위나 변형 양식)를 출력한다. 설계자는, 상기 해석 결과로부터, 초기 단계의 구조체 형상에 수정을 가해 가며, 최적의 구조체의 형상을 설계한다.
일본 특허 제5440415호 공보 일본 특허공개 제2013-92835호 공보
구조 해석의 결과에 기초하여 설계 변경을 행할(구조체 형상에 수정을 가해 갈) 때에는, 예를 들어 구조체의 강성을 강하게 하는 등의 목적에 따라서, 적절한 대책을 실시하는 것이 요구된다. 그러나, 특허문헌 1, 특허문헌 2에 기재된 기술에 있어서는, 외력의 인가에 의한 각 부품의 변위나 변형 양식의 정보밖에 얻을 수 없기 때문에, 목적에 따른 설계 변경의 정보로서는 불충분하다. 실제로는, 최적의 구조체의 형상에 도달하기 위해서는, 설계자가 경험에 기초한 시행착오에 의해, 변경해야 할 부분을 검출할 필요가 있었다.
또한, 특허문헌 1, 특허문헌 2에 기재된 해석 방법에서는, 외력의 인가에 의한 각 부품의 변위나 변형 양식의 정보밖에 얻을 수 없기 때문에, 예를 들어 타부품과의 접합 강화에 의한 성능 향상의 가능성을 평가할 수 없다는 문제가 있었다. 구조 해석에 있어서, 본래는, 설계 변경에 의해 질량당 성능 향상의 가능성이 큰 부분의 평가값이 높아져야 한다. 타부품과의 접합 강화는, 지금까지 기능하지 않은 부품을 작동시키는 등, 고효율의 설계 변경으로 될 가능성이 있다. 즉, 구조 해석에 있어서, 타부품과의 접합 강화에 의한 성능 향상의 가능성을 포함한 평가값을 사용하는 것이 중요하다. 그를 위해서는, 외력의 인가에 의한 다른 부품과의 상대적인 위치 관계의 변화에 착안하는 것이 필요해진다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 구조체의 설계 단계에 있어서의 구조 해석이나 충돌 해석 등을, 설계자의 시행착오에 의존하지 않고 보다 용이하게 행할 수 있는 구조체 설계 지원 장치, 구조체 설계 지원 방법, 프로그램, 및 기록 매체의 제공을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 구조 해석의 목적과는 무관계한 노이즈를 설계자의 시행착오에 의존하지 않고 제거할 수 있는 구조체 설계 지원 장치, 구조체 설계 지원 방법, 프로그램 및 기록 매체의 제공도 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 의하면, 구조체 설계 지원 장치는, 복수의 부품으로 구성되는 구조체에 마련된 평가점의, 제1 상태에 있어서의 위치, 제2 상태에 있어서의 위치, 및 상기 복수의 부품 중 어느 것에 속할지를 나타내는 평가점 정보를 취득하는 평가점 정보 취득부와, 상기 평가점 정보 취득부가 취득한 상기 평가점 정보를 이용하여, 제1 부품에 속하는 제1 평가점과, 상기 제1 평가점이 속하는 상기 제1 부품과는 상이한 제2 부품에 속하는 제2 평가점과의 위치 관계의, 상기 제1 상태와, 상기 제2 상태의 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 평가값을 산출하는 평가값 산출부를 구비한다.
본 발명의 제2 형태에 의하면, 제1 형태의 구조체 설계 지원 장치에 있어서, 상기 제1 평가점에 관한 상기 평가값이, 상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 거리의, 상기 제1 상태와 상기 제2 상태와의 사이에서의 변화의 크기를 나타내도 된다.
본 발명의 제3 형태에 의하면, 제2 형태의 구조체 설계 지원 장치에 있어서, 상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 상기 거리가, 미리 설정된 임계값 이하여도 된다.
본 발명의 제4 형태에 의하면, 제2 형태 또는 제3 형태의 구조체 설계 지원 장치에 있어서, 상기 제2 평가점은, 미리 결정된 부품에 속하는 평가점이어도 된다.
본 발명의 제5 형태에 의하면, 제2 형태 내지 제4 형태 중 어느 하나의 구조체 설계 지원 장치에 있어서, 상기 평가값 산출부가, 상기 평가점이 속하는 부품과는 상이한 복수의 부품 중, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 특정과, 상기 평가점이 속하는 부품의 위치를 기준으로 했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 방향의 특정을 행하여도 된다.
본 발명의 제6 형태에 의하면, 제5 형태의 구조체 설계 지원 장치에 있어서, 상기 평가값 산출부가, 상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 변화했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품이 변위하는 방향을 특정해도 된다.
본 발명의 제7 형태에 의하면, 제1 형태 내지 제6 형태 중 어느 하나의 구조체 설계 지원 장치에 있어서, 상기 평가값 산출부가 산출한 상기 평가값을 표시하는 평가 결과 표시부를 더 구비하고, 상기 평가 결과 표시부는, 상기 평가값에 대응하는 상기 평가점이 속하는 상기 부품의 명칭을 표시하는 구성을 채용해도 된다.
본 발명의 제8 형태에 의하면, 제1 형태 내지 제7 형태 중 어느 하나의 구조체 설계 지원 장치에 있어서, 상기 구조체 설계 지원 장치가, 상기 평가값을 산출하는 프로세스를 반복해서 실시하여도 된다.
본 발명의 제9 형태에 의하면, 구조체 설계 지원 방법은, 복수의 부품으로 구성되는 구조체에 마련된 평가점의, 제1 상태에 있어서의 위치, 제2 상태에 있어서의 위치, 및 상기 복수의 부품 중 어느 것에 속할지를 나타내는 평가점 정보를 취득하는 제1 과정과, 상기 제1 과정에서 취득한 상기 평가점 정보를 이용하여, 제1 부품에 속하는 제1 평가점과, 상기 제1 평가점이 속하는 상기 제1 부품과는 상이한 제2 부품에 속하는 제2 평가점과의 위치 관계의, 상기 제1 상태와, 상기 제2 상태 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 평가값을 산출하는 제2 과정을 갖는다.
본 발명의 제10 형태에 의하면, 제9 형태의 구조체 설계 지원 방법에 있어서, 상기 제1 평가점에 관한 상기 평가값이, 상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 거리의, 상기 제1 상태와 상기 제2 상태와의 사이에서의 변화의 크기를 나타내도 된다.
본 발명의 제11 형태에 의하면, 제10 형태의 구조체 설계 지원 방법에 있어서, 상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 상기 거리가, 미리 설정된 임계값 이하여도 된다.
본 발명의 제12 형태에 의하면, 제10 형태 또는 제11 형태의 구조체 설계 지원 방법에 있어서, 상기 제2 평가점이, 미리 결정된 부품에 속하는 평가점이어도 된다.
본 발명의 제13 형태에 의하면, 제10 형태 내지 제12 형태 중 어느 하나의 구조체 설계 지원 방법에 있어서, 상기 제2 과정에서, 상기 평가점이 속하는 부품과는 상이한 복수의 부품 중, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 특정과, 상기 평가점이 속하는 부품의 위치를 기준으로 했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 방향의 특정을 행하여도 된다.
본 발명의 제14 형태에 의하면, 제13 형태의 구조체 설계 지원 방법에 있어서, 상기 제2 과정에서, 상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 변화했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품이 변위하는 방향을 특정해도 된다.
본 발명의 제15 형태에 의하면, 제9 형태 내지 제14 형태 중 어느 하나의 구조체 설계 지원 방법에 있어서, 산출한 상기 평가값을 표시함과 함께 상기 평가값에 대응하는 상기 평가점이 속하는 상기 부품의 명칭을 표시하는 제3 과정을 더 구비해도 된다.
본 발명의 제16 형태에 의하면, 제9 형태 내지 제15 형태 중 어느 하나의 구조체 설계 지원 방법에 있어서, 상기 제2 과정에 의해, 상기 평가값을 산출하는 프로세스를 반복해서 실시하여도 된다.
본 발명의 제17 형태에 의하면, 프로그램은, 컴퓨터를, 복수의 부품으로 구성되는 구조체에 마련된 평가점의, 제1 상태에 있어서의 위치, 제2 상태에 있어서의 위치, 및 상기 복수의 부품 중 어느 것에 속할지를 나타내는 평가점 정보를 취득하는 평가점 정보 취득부와, 상기 평가점 정보 취득부가 취득한 상기 평가점 정보를 이용하여, 제1 부품에 속하는 제1 평가점과, 상기 제1 평가점이 속하는 상기 제1 부품과는 상이한 제2 부품에 속하는 제2 평가점과의 위치 관계의, 상기 제1 상태와, 상기 제2 상태 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 평가값을 산출하는 평가값 산출부로서 기능시킨다.
본 발명의 제18 형태에 의하면, 제17 형태의 프로그램에 있어서, 상기 제1 평가점에 관한 상기 평가값은, 상기 제1 평가점과 상기 제2 상기 평가점과의 거리의, 상기 제1 상태와 상기 제2 상태와의 사이에서의 변화의 크기를 나타내도 된다.
본 발명의 제19 형태에 의하면, 제18 형태의 프로그램에 있어서, 상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 상기 거리가, 미리 설정된 임계값 이하여도 된다.
본 발명의 제20 형태에 의하면, 제18 형태 또는 제19 형태의 프로그램에 있어서, 상기 제2 평가점이, 미리 결정된 부품에 속하는 평가점이어도 된다.
본 발명의 제21 형태에 의하면, 제18 형태 내지 제20 형태 중 어느 하나의 프로그램에 있어서, 상기 평가값 산출부가, 상기 평가점이 속하는 부품과는 상이한 복수의 부품 중, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 특정과, 상기 평가점이 속하는 부품의 위치를 기준으로 했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 방향의 특정을 행하여도 된다.
본 발명의 제22 형태에 의하면, 제21 형태의 프로그램에 있어서, 상기 평가값 산출부가, 상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 변화했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 변위하는 방향을 특정해도 된다.
본 발명의 제23 형태에 의하면, 제17 형태 내지 제22 형태 중 어느 하나의 프로그램에 있어서, 또한, 산출한 상기 평가값을 표시함과 함께 상기 부품의 명칭을 표시하는 평가 결과 표시부로서, 상기 컴퓨터를 기능시켜도 된다.
본 발명의 제24 형태에 의하면, 제17 형태 내지 제23 형태 중 어느 하나의 프로그램에 있어서, 상기 평가값을 산출하는 프로세스를 상기 컴퓨터에 반복해서 실시시켜도 된다.
본 발명의 제25 형태에 의하면, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 제17 형태 내지 제24 형태 중 어느 하나에 기재된 프로그램을 기록한다.
본 발명의 각 형태에 의하면, 구조체의 설계 단계에 있어서의 구조 해석이나 충돌 해석을, 설계자의 시행착오에 의존하지 않고 보다 용이하게 행할 수 있다. 예를 들어, 구조체의 설계 단계에 있어서, 구조체의 강성을 높이는 등의 원하는 목적에 따른 변경해야 할 부분을, 보다 용이하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 각 형태에 의하면, 구조체의 설계 단계에 있어서의 구조 해석에 있어서, 해석의 목적과는 무관계한 노이즈를, 설계자의 시행착오에 의존하지 않고 제거할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 구조체 설계 지원 장치(10)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 2는, 상기 실시 형태에 있어서의 평가점 정보의 일례를 나타내는 표이다.
도 3은, 상기 실시 형태에 있어서의 평가값 산출부(13)의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 4는, 상기 실시 형태에 있어서의 식 (2)의 「j는, F0i , j≤α를 만족하는 j」를 설명하는 도면이다.
도 5는, 실시예 1에 있어서의 구조체 A의 외관도(그의 1)이다.
도 6은, 상기 실시예에 있어서의 구조체 A의 외관도(그의 2)이다.
도 7은, 상기 실시예에 있어서의 구조체 A의 단면도이다.
도 8은, 상기 실시예에 있어서의 제2 상태를 설명하는 도면이다.
도 9는, 상기 실시예에 대한 비교예로서, 제2 상태에 있을 때의 변형 에너지 밀도를 농담으로 플롯한 도면(그의 1)이다.
도 10은, 상기 실시예에 대한 비교예로서, 제2 상태에 있을 때의 변형 에너지 밀도를 농담으로 플롯한 도면(그의 2)이다.
도 11은, 상기 실시예에 있어서의 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 표시예를 나타내는 도면(그의 1)이다.
도 12는, 상기 실시예에 있어서의 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 표시예를 나타내는 도면(그의 2)이다.
도 13은, 상기 실시예에 있어서의 부분 PA, PB, PC, PD에 대책을 실시했을 때의 강성 향상률을 나타내는 표이다.
도 14는, 실시예 2에 있어서의 제2 상태를 설명하는 도면이다.
도 15는, 상기 실시예에 대한 비교예로서, 제2 상태에 있을 때의 변형 에너지 밀도를 농담으로, 플롯한 도면이다.
도 16은, 상기 실시예에 있어서의 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 표시예를 나타내는 도면이다.
도 17은, 상기 실시예에 대한 비교예로서, 변형 에너지 밀도에 기초하여 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 18은, 상기 실시예에 있어서의 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 해석 결과에 기초하여 판 두께를 2배로 하는 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래이프다.
도 19는, 상기 실시예에 있어서의 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 해석 결과에 기초하여 접합을 강화하는 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 20a는, 보강재에 의해 2개의 부품을 보강한 예를 나타내는 모식도이다.
도 20b는, 보강재에 의해 2개의 부품을 보강한 예를 나타내는 모식도이다.
도 20c는, 보강재에 의해 2개의 부품을 보강한 예를 나타내는 모식도이다.
도 21은, 실시예 3에 있어서의 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 해석 결과 에 기초하여 접합을 강화하는 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 22는, 실시예 4에 있어서의 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 해석 결과에 기초하여 접합을 강화하는 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 23은, 동 실시 형태에 있어서의 반복 평가의 플로우를 나타내는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에 있어서는, 구조체의 설계 단계에 있어서의 구조 해석의 목적의 일례로서, 구조체의 강성을 향상시키는 것을 목적으로서 설명하고 있다. 그러나, 구조체의 설계 단계에 있어서의 구조 해석의 목적으로서는, 구조체의 강성의 향상에 한하지 않고, 경량화를 위해서 구조체의 강성을 저하시키는 것이나, 구조체의 충돌 해석 등, 니즈에 부합한 구조체의 해석을 행할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 구조체 설계 지원 장치(10)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다. 구조체 설계 지원 장치(10)는, 복수의 부품으로 이루어지는 구조체의 강성을 평가한다. 이 구조체는, 예를 들어 용접, 코오킹, 볼트 등에 의해 접합된, 복수의 부품으로 조립되어 있다. 구조체 설계 지원 장치(10)는, 평가점 정보 취득부(11), 평가점 정보 기억부(12), 평가값 산출부(13), 평가 결과 표시부(14)를 포함한다.
평가점 정보 취득부(11)는, 평가 대상으로 되는 구조체에 마련된 평가점의, 제1 상태에 있어서의 위치, 제2 상태에 있어서의 위치, 및 구조체를 구성하는 어느 쪽의 부품에 속할지를 나타내는 평가점 정보를 취득한다. 예를 들어, 제1 상태는, 구조체에 하중이 가해지지 않은 상태이며, 제2 상태는, 구조체에 상정되는 최대의 하중이 가해져 있는 상태이다. 또한, 예를 들어 평가점은, 각 상태에 있어서의 구조체의 변형을 유한요소법으로 해석했을 때의 유한요소법에 있어서의 요소의 정점(절점)이며, 평가점 정보는, 구조체를 유한요소법으로 해석함으로써 산출된다. 또한, 평가점 정보는, 이것으로 한정되지 않고, 예를 들어 유한요소법 이외의 수치 시뮬레이션에 의해 산출된 것이어도 되고, 각 상태에 있어서의 구조체를 촬상하고, 구조체의 표면에 마킹된 관측점의 위치를, 촬상한 화상으로부터 검출함으로써 얻어진 것이어도 된다.
평가점 정보 기억부(12)는, 평가점 정보 취득부(11)가 취득한 평가점 정보를 기억한다. 평가값 산출부(13)는, 평가점 정보 기억부(12)가 기억하고 있는 평가점 정보를 이용하여, 평가점 각각의 평가값을 산출한다. 여기서, 평가점의 평가값은, 그 평가점이 속하는 부품과는 상이한 부품과의 위치 관계의, 제1 상태와, 제2 상태의 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 값이다. 평가값 산출부(13)에 의한 평가값의 산출 방법의 상세는, 후술한다.
평가 결과 표시부(14)는, 평가값 산출부(13)가 산출한 평가값을 농담으로 나타낸 구조체의 3차원 화상을 생성하고, 표시한다. 또한, 평가값을 농담이 아니라, 컬러로 나타내도 된다. 또한, 생성한 3차원 화상을 나타내는 화상 데이터, 또는 화상 신호를 출력해도 되고, 평가값을 출력해도 된다.
도 2는, 평가점 정보의 예를 나타내는 표이다. 도 2에 도시한 예에서는, 제1 상태는, 구조체에 하중이 가해지지 않은 비하중 상태이며, 제2 상태는, 구조체에 상정하는 최대의 하중이 가해지고 있는 최대 하중 상태이다. 도 2에 도시한 예에서는, 평가점 정보는, 평가점 각각에 대하여, 그 평가점의 평가점 ID와, 그 평가점이 속하는 부품의 부품 ID와, 비하중 상태의 X 좌표, Y 좌표, Z 좌표와, 최대 하중 상태의 X 좌표, Y 좌표, Z 좌표를 포함한다.
도 2에서는, 첫 번째의 평가점에 관한 평가점 정보는, 평가점 ID 「0001」과, 부품 ID 「001」과, 비하중 상태의 X 좌표 「0.000」, Y 좌표 「0.000」, Z 좌표 「0.000」과, 최대 하중 상태의 X 좌표 「0.000」, Y 좌표 「0.000」, Z 좌표 「0.000」을 포함한다. 마찬가지로, 두 번째의 평가점에 관한 평가점 정보는, 평가점 ID 「0002」와, 부품 ID 「001」과, 비하중 상태의 X 좌표 「0.000」, Y 좌표 「0.000」, Z 좌표 「0.100」과, 최대 하중 상태의 X 좌표 「0.000」, Y 좌표 「0.002」, Z 좌표 「0.105」를 포함한다.
도 3은, 평가값 산출부(13)의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 3에서는, 제1 상태가, 구조체에 하중이 가해지지 않은 비하중 상태이며, 제2 상태가, 구조체에 상정하는 최대의 하중이 가해지고 있는 최대 하중 상태인 경우를 예로 들어 설명한다. 평가값 산출부(13)는, 평가점 정보 기억부(12)가 기억하고 있는 평가점 정보에 포함되는 평가점 각각에 대하여, 스텝 S2부터 S10의 처리를 행한다(스텝 S1 내지 S11). 스텝 S2에서는, 평가값 산출부(13)는, 평가점 정보 기억부(12)로부터, 대상의 평가점 i의, 비하중 상태의 위치(X 좌표, Y 좌표, Z 좌표)와 최대 하중 상태의 위치를 판독한다. 이어서, 평가값 산출부(13)는, 다른 부품(대상의 평가점이 속하는 부품 이외의 부품)의 평가점 각각에 대하여, 스텝 S4부터 S8의 처리를 행한다(스텝 S3 내지 S9).
스텝 S4에서는, 평가값 산출부(13)는, 평가점 정보 기억부(12)로부터, 다른 부품의 평가점 j의, 비하중 상태의 위치와 최대 하중 상태의 위치를 판독한다. 이어서, 평가값 산출부(13)는, 스텝 S2, S4에서 판독한 위치를 사용하여, 대상의 평가점 i와, 다른 부품의 평가점 j와의 비하중 상태에서의 거리 F0i , j를 산출한다(스텝 S5). 예를 들어, 비하중 상태에서의 대상의 평가점 i의 X 좌표가 Xi이며, Y 좌표가 Yi이며, Z 좌표가 Zi이며, 비하중 상태에서의 다른 부품의 평가점 j의 X 좌표가 Xj이며, Y 좌표가 Yj이며, Z 좌표가 Zj일 때는, 거리 F0i , j는, 하기의 식 (1)에 의해 산출된다.
(식 1)
Figure pct00001
평가값 산출부(13)는, 스텝 S5에서 산출한 거리 F0i , j가, 미리 설정한 임계값 α 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S6). 임계값 α 이하가 아니라고 판정했을 때는(스텝 S6: 아니오), 처리는 스텝 S9로 진행된다. 즉, 평가값 산출부(13)는, 다른 부품의 평가점에 미처리의 것이 있으면, 스텝 S3으로 되돌아가서, 다음의 다른 부품의 평가점에 대한 처리를 행한다. 다른 부품의 평가점에 미처리의 것이 없으면, 스텝 S3부터 S9의 루프를 종료하고, 스텝 S10의 처리를 행한다.
한편, 스텝 S6에서, 임계값 α 이하라고 판정했을 때는(스텝 S6: 예), 평가값 산출부(13)는, 스텝 S2, S4에서 판독한 위치를 사용하여, 대상의 평가점 i와, 다른 부품의 평가점 j와의 최대 하중 상태에서의 거리 F1i , j를 산출한다(스텝 S7). 평가값 산출부(13)는, 거리 F0i , j로부터 거리 F1i , j로의 변화율 dFi , j=(F1i , j-F0i , j)/F0i, j를 산출한다(스텝 S8). 이어서, 처리는 스텝 S9로 진행된다. 즉, 평가값 산출부(13)는, 다른 부품의 평가점에 미처리의 것이 있으면, 스텝 S4로 되돌아가서, 다음의 다른 부품의 평가점에 대한 처리를 행한다. 다른 부품의 평가점에 미처리의 것이 없으면, 스텝 S3부터 S9의 루프를 종료하고, 스텝 S10의 처리를 행한다.
스텝 S10에서는, 평가값 산출부(13)는, 대상의 평가점에 대하여 산출한 거리의 변화율 dFi , j의 절댓값의, 다른 부품의 평가점 j에 관한 평균값을 평가값 Ei로서 산출한다. 바꾸어 말하면, 평가값 Ei는, 하기의 식 (2)에 의해 산출된다.
(식 2)
Figure pct00002
단, j는, F0i , j≤α를 만족하는 j이며, n은, F0i , j≤α를 만족하는 j의 개수이다. 즉, n은, 임계값 α에 기초하여 정해지는 값이다.
또한, 식 (2)로 나타내는 평가값 Ei를 사용함으로써 각 부품 간의 위치 정보로부터 강체적인 병진, 회전 운동의 성분을 제거할 수 있기 때문에, 해석의 목적과는 무관계한 노이즈의 제거가 가능해진다.
다음으로, 처리는 스텝 S11로 진행된다. 즉, 평가값 산출부(13)는, 평가점에 미처리의 것이 있으면, 스텝 S1로 되돌아가서, 다음의 평가점에 대한 처리를 행한다. 평가점에 미처리의 것이 없으면, 스텝 S1부터 S11의 루프를, 즉 처리를 종료한다.
도 4는, 도 3의 스텝 S6, 즉 식 (2)에 있어서의 「j는, F0i , j≤α를 만족하는 j」를 설명하는 도면이다. 도 4는, 구조체를 구성하는 부품 A1과, 부품 B1을 포함하는 단면이다. 부품 A1에는, 평가점 a1부터 a7이 마련되어 있으며, 부품 B1에는, 평가점 b1부터 b6이 마련되어 있다. 도 4는, 평가 대상인 평가점 a4의 평가값을 산출할 때를 설명하는 도면이다. 파선으로 나타낸 원 C는, 평가점 a4를 중심으로 하는 반경 α의 구의 단면이다. 반경 α의 구(원 C)가 평가 영역에 해당되며, 반경 α의 구(원 C)의 내부에 어떤 점이 평가값 Ei를 산출할 때 사용하는 평가점으로 된다. 이때, 평가값 산출부(13)는, 평가점 a4가 속하는 부품 이외의 부품(도 4에서는, 부품 B1)에 속하는 평가점(도 4에서는, 평가점 b1부터 b6) 중 거리 F0i, j가 α 이하인 평가점 b3, b4에 관하여, 식 (2)의 우변(즉, 거리 F1i , j와 거리 F0i , j의 차를, 거리 F0i , j로 나눈 값의 절댓값의 평균값)을 연산함으로써, 평가값 Ei를 산출한다.
또한, 임계값 α의 값은, 대상 부품, 유한요소법의 메시, 설계의 페이즈 등에 따른 변수로 한다. 임계값 α는, 미리 설정되어 있어도 되고, 구조체 설계 지원 장치(10)를 조작하는 오퍼레이터에 의해 설정되어도 된다. 임계값 α의 값은, 구조의 변경이 가능한 크기에 따른 값으로 되어 있는 것이 바람직하다. 평가값 산출부(13)는, 구조의 변경이 가능한 크기에 따른 임계값 α를 미리 기억하고 있으며, 구조의 변경이 가능한 크기를 오퍼레이터가 지정하면, 그 기억에 따라서, 오퍼레이터가 지정한 크기에 따른 임계값 α를 결정하도록 해도 된다. 또한, 이하에 설명하는 실시예에서는, 임계값(평가 영역의 구의 반경) α를 100㎜로 하고 있다.
또한, 평가 영역은, 구조 변경이 가능한 범위로 하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 구나 육면체 등의 기하학적 범위를 지정해도 되고, 복수 부품만을 선택하여, 그 부품 간을 평가 영역으로 해도 된다. 또한, 상기의 조합이어도 된다. 단, 평가 영역에 들어가는 해석점의 수를 확보하기 위해서, 대략 해석점 간의 거리에 대하여 4배 이상의 직경을 갖는 구보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 설계의 단계에 의해 취할 수 있는 구조 변경의 크기가 상이하기 때문에, 평가 영역의 크기를 거기에 맞춤으로써 다양한 설계 단계에서 활용할 수 있다고 생각된다.
또한, 평가값 Ei는, 식 (2)에 의해 산출되는 것으로 하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 거리로서, 특정한 축방향의 거리를 사용하도록 해도 된다. 또한 , 예를 들어 이하의 식 (3)이나 식 (4)에 의해 산출하여도 된다.
(식 3)
Figure pct00003
(식 4)
Figure pct00004
식 (3)에서는, 각 점 간의 평가값을 멱승(m승)하고 있다. 이에 의해, 약부(弱部)를 보다 강조한 값을 취하는 것이 가능하다고 기대할 수 있다. 식 (4)에서는, 각 점 간의 평가값에 변형 전의 거리나 거리 변화를 사용한 보정 계수를 곱하고 있다. 이에 의해, 구조상의 약부를 보다 정확하게 탐색할 수 있다고 기대할 수 있다.
또한, 평가값 Ei를 산출할 때 「j는, F0i , j≤α를 만족하는 j」로 하였지만, 이 대신에, 「평가점 j는, 미리 결정된 부품에 속하는 평가점 j」라는 조건을 사용해도 된다. 또한, 「j는, F0i , j≤α를 만족하는 j」와, 「평가점 j는, 미리 결정된 부품에 속하는 평가점 j」라는 양 조건을 만족한다는 조건을 사용해도 되고, 양 조건 중 어느 하나를 만족한다는 조건을 사용해도 된다. 또한, 이들 조건에 있어서, 미리 정해진 부품은, 1개여도 되고, 복수개여도 되고, 대상의 평가점 i마다 미리 정해져 있어도 되고, 대상의 평가점 i가 속하는 부품마다 미리 정해져 있어도 된다.
또한, 이하의 실시예에서는, 조건을 만족하는 모든 평가점 j에 대하여 계산하고 있지만, 평가점 j의 수를 한정해서 계산하여도 된다. 예를 들어, 평가점 부근의 유한요소법의 메시의 미세함에 따라서 평가점 j의 수를 한정하는 것이 생각된다. 또한, 평가점 부근의 유한요소법의 메시의 미세함에 따라서, 평가 영역의 크기나 형태를 바꾸어도 된다.
이와 같이, 구조체 설계 지원 장치(10)는, 평가점의, 그 평가점이 속하는 부품과는 상이한 부품과의 위치 관계의, 제1 상태와, 제2 상태 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 평가값을 산출한다.
이에 의해, 상태가 바뀔 때, 주변의 부품과의 위치 관계가 바뀌어버리는 부품이 검출된다. 상태가 바뀔 때, 주변의 부품과의 위치 관계가 바뀌어버리는 부품은, 주변의 부품과의 접합이 약하고, 접합이 약하기 때문에 구조체의 강성을 내려버리고 있는 것이 추정된다. 그로 인해, 이 접합을 강화함으로써, 구조체의 강성이 높아지는 것을 기대할 수 있다. 또한, 접합의 강화는, 스폿 용접을 증가시키거나, 작은 강판을 추가해서 접합하거나 함으로써 행할 수 있기 때문에, 판 두께를 증가시키는 등의 부품의 강화보다도 증가하는 중량이 적은 경우가 많다. 따라서, 구조체의 중량 증가를 억제하면서 강성을 높이기 위해 적합한 부분을, 보다 용이하게 검출할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 이하의 처리를 더 행하여도 된다.
평가값 Ei를 구할 때, 대상의 평가점 i와 다른 부품의 평가점 j에 대하여, 제1 상태로부터 제2 상태로의 변화율 dFi , j(j=1 내지 n)을 적산하지만, 복수의 평가점 j(j=1 내지 n) 중 dFi , j가 최대로 되는 평가점 m을 추출한다. 그리고, 제1 상태에 있어서의 평가점 i를 기점으로 한 경우의 평가점 m의 방향을 특정하고, 이 방향 및 변화율 dFi , m의 크기로 이루어지는 벡터를 평가값으로 한다. 이들 평가는 모두, 도 1의 평가값 산출부에 있어서 이루어진다. 도 3의 흐름도에 있어서, 스텝 S10에 있어서의 평가값 Ei의 산출과 동시에 행한다. 평가값으로서 구한 벡터는, 평가점 i를 포함하는 부품에 대하여, 구조체의 강성을 저하시키는 부품이 어느 방향에 존재하는지를 나타내는 지표로 된다. 이 결과를, 평가 표시부(14)에 표시시킨다.
즉, 평가 표시부(14)는, 평가값인 벡터를 표시하는 기능을 갖는다. 또한, 평가 표시부(14)는, 대상의 부재명을 표시시키는 기능 등을 갖고 있어도 된다.
이에 의해, 상태가 바뀔 때, 주변의 부품과의 위치 관계가 바뀌어버리는 부품이 보다 정밀하게 특정된다. 상태가 바뀔 때, 주변의 부품과의 위치 관계가 바뀌어버리는 부품은, 주변의 부품과의 접합이 약하고, 접합이 약하기 때문에 구조체의 강성을 내려버리고 있을 가능성이 있다. 그로 인해, 이 접합을 강화함으로써, 구조체의 강성이 보다 높아지는 것을 기대할 수 있다. 또한, 접합의 강화는, 스폿 용접을 증가시키거나, 작은 부재를 추가해서 접합하거나 함으로써 행할 수 있기 때문에, 판 두께를 증가시키는 등의 부품의 강화보다도 증가하는 중량이 적은 경우가 많다. 따라서, 구조체의 중량 증가를 억제하면서, 보다 강성을 높이기 위해 적합한 부분을, 용이하게 검출할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 평가점 j(j=1 내지 n) 중 dFi , j가 최대로 되는 평가점 m을 추출한 후, 제1 상태에 있어서의 평가점 i를 기점으로 한 경우의 평가점 m의 방향과, 제2 상태에 있어서의 평가점 i를 기점으로 한 경우의 평가점 m의 방향을 특정한다. 또한, 제1 상태에 있어서의 평가점 i에 대한 평가점 m의 방향과, 제2 상태에 있어서의 평가점 i에 대한 평가점 m의 방향과의 차분을 구한다. 이 차분으로부터 구해지는 방향은, 제1 상태로부터 제2 상태로 변화했을 때의, 평가점 i를 포함하는 부품에 대한 평가점 m을 포함하는 부품의 변위 방향으로 된다. 이 결과를, 평가 표시부(14)에 표시시킨다.
이 변위 방향을 특정함으로써, 평가점 i를 포함하는 부품과 평가점 m을 포함하는 부품을 보강재를 사용해서 접합할 때의 최적의 방법을 결정할 수 있다. 보강재를 사용해서 2개의 부품을 보강하는 경우, 보강재와, 각 부품을 접합할 필요가 있다. 이때, 각 부품과 보강재와의 접합면의 길이 방향이, 제1 상태로부터 제2 상태로 변화했을 때의 평가점 i를 포함하는 부품에 대한 평가점 m을 포함하는 부품의 변위 방향과 평행해지도록, 보강재의 접합 형태를 선택하면 된다. 이 결과를 함께, 평가 표시부(14)에 표시시켜도 된다.
구체적으로는, 도 20a에 도시한 바와 같이, 서로 평행하게 배치한 한 쌍의 판 형상의 부품이 있고, 제1 상태로부터 제2 상태로 변화한 경우에, 상측의 부품의 변위 방향이, 도면 중 화살표 A로 나타내는 방향인 것으로 한다. 이 경우에 있어서, 이들 2개의 부품을 판 형상의 보강재로 보강하기 위해서는, 예를 들어 도 20b에 도시한 바와 같이, 보강재(100)와 각 부품과의 접합부의 길이 방향이 변위 방향 A와 평행해지도록 접합하는 방법과, 도 20c에 도시한 바와 같이, 보강재(100)와 각 부품과의 접합부의 길이 방향이 변위 방향 A와 직행하도록 접합하는 방법이 생각된다. 도 20b 및 도 20c는 모두, 보강재의 폭 방향 단부와, 판 형상의 부품을 맞댐 용접하는 경우를 예시하고 있다. 이 경우, 도 20b에 도시한 바와 같이, 보강재(100)와 각 부품과의 접합부(용접부)의 길이 방향이 변위 방향 A와 평행해지도록 접합하는 것이, 2개의 부품을 포함하는 구조체의 강성을 높이는 점에서 유효해진다.
또한, 본 평가 방법을 실시하고, 대책 개소를 구하여, 그곳에 대한 대책을 실시한다고 하는 프로세스를 반복해서 실시함으로써, 더 좋은 구조를 설계할 수 있다. 반복 실시함으로써, 초기 단계에서는 하중이 전달되지 않는 개소도 작동하기 시작해, 숨겨져 있는 대책을 실시해야 할 개소를 찾아낼 수 있다.
또한, 어떤 단계의 평가에 기초하여 부재를 추가/변경하고, 부재를 추가/변경 전의 구조체와 부재를 추가/변경 후의 구조체를 비교해서 평가할 수 있다. 예를 들어, 최적 결합재, 최적 판 두께, 타부품에 대한 악영향이 없을지 등을 전후에서 비교할 수 있다. 비교하는 프로세스를 반복해서 실시함으로써, 더 좋은 구조를 설계할 수 있다.
도 23은, 본 실시예에 있어서의 반복 평가의 플로우를 나타내는 흐름도이다. 우선, 스텝 S21에 있어서, 도 3의 스텝 S1 내지 S11의 프로세스를 실시한다. 이에 의해, 이 시점에 있어서의 대책 개소가 특정된다.
다음으로, 스텝 S22에 있어서, 강성 향상 대책을 실시한다. 강성 향상 대책으로서, 판 두께 변경이나 타부품과의 결합 강화 등이 생각된다. 바람직하게는 타부품과의 결합의 강화를 실시한다. 더 바람직하게는 이하의 실시예 3 또는 4의 방법으로 실시하는 것이 좋다.
다음으로, 스텝 S23에 있어서, 루프 계속 판정을 실시한다. 루프 계속 판정은, 대책에 의한 「강성값의 향상량/질량의 상승량」을 기초로 판정하는 것이 좋다. 「강성값의 향상량/질량의 상승량」이 어떤 임계값 이하로 되었을 때, 루프를 빠져나간다(반복 평가의 종료)고 판정한다. 또한, 강성값이 임계값 이상이 되었을 때나 대책에 의한 강성값의 향상량이 임계값 이하로 되었을 때, 루프를 빠져나간다(반복 평가의 종료)고 판정해도 된다. 루프를 빠져나간다고 판정되지 않는 경우에는, 스텝 S21로 되돌아가서, 다시 대책 개소를 특정한다.
이상 설명한 본 실시예의 각 스텝은, 구조체 설계 지원 장치(10)가 자동적으로 행하도록 구성되어 있어도 된다.
(실시예 1)
실시예 1에서는, 도 5 내지 도 7에 도시한 구조체 A에 대하여, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의해 해석한 예를 나타낸다. 도 5, 도 6은, 구조체 A의 외관도이며, 도 7은, 구조체 A의 단면 P에 있어서의 단면도이다. 구조체 A는, 단면이 햇형이 되도록 프레스된 판 두께 1㎜로 동일 형상의 강판 A11, A12를 길이 방향(X축 방향)으로 배열한 것에, 강판 A11, A12와 동일한 폭으로, 길이가 2/3의 강판 A21, 22, 23을, 배판으로서, 강판 A11, A12의 가장자리 부분에서 스폿 용접(도 7의 M1, M2 등)한 것이다.
본 실시예에서는, 제1 상태는, 구조체 A에 어떠한 것도 하중이 가해지지 않은 비하중 상태이며, 제2 상태는, 구조체 A의 길이 방향의 축 주위의 비틀림 모멘트가 걸려 있는 상태이다. 도 8은, 제2 상태를 설명하는 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 제2 상태에서는, 강판 A11측의 일단부에, 1000Nmm의 비틀림 모멘트를 걸어, 강판 A12측의 일단부를 고정하고 있다.
도 9, 도 10은, 비교예로서, 제2 상태에 있을 때의 변형 에너지 밀도를 농담으로 플롯한 도면이다. 변형 에너지 밀도가 클수록, 짙어지게 되어 있다. 변형 에너지 밀도는, 강판 A22의, 강판 A11 또는 강판 A12의 스폿 용접 중, 강판 A11과 강판 A12의 절취선에 가까운 개소에 집중되어 있다는 사실을 알 수 있다.
한편, 도 11, 도 12는, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 표시예를 나타내는 도면이다. 도 11, 도 12의 표시예는, 제1 상태가 비하중 상태이며, 제2 상태가 도 8에 도시한 하중 상태일 때의 구조체 A에 대한 해석을 구조체 설계 지원 장치(10)가 행하고, 표시했을 때의 표시예이다. 도 11, 12에 도시한 바와 같이, 강판 A11, A12가 서로 접하는 부분의 평가값 Ei가 큰 값으로 되어 있다.
도 13은, 도 11, 도 12에 있어서의 부분 PA, PB, PC, PD에, 각각 이하와 같은 대책을 실시했을 때의 강성 향상률을 나타내는 표이다. 부분 PA의 경우에는, 햇형의 상면에 있어서, 강판 A11과 강판 A12를 접합하는 강판을 추가하는 대책을 실시하고 있다. 부분 PB의 경우에는, 스폿 용접을 행하는 개소를, 4점 추가하는 대책을 실시하고 있다. 부분 PC의 경우에는, 강판 A21과 강판 A22를 접합하는 강판과, 강판 A22와 강판 A23을 접합하는 강판을 추가하는 대책을 실시하고 있다. 또한, 부분 PD의 경우에는, 강판 A22의 판 두께를 2배로 하는 대책을 실시하고 있다.
부분 PA, PB에 대한 대책은, 도 11, 도 12에 있어서, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 평가값 Ei가 큰 값으로 되어 있는 부분의 접합을 강화하는 대책이다. 한편, 부분 PC에 대한 대책은, 부분 PA에 대한 대책의 비교예이며, 구조로서는 부분 PA와 닮아 있지만, 평가값 Ei는 특히 큰 값으로 되지 않는 부분의 접합을 강화하는 대책이다. 또한, 부분 PC에 대한 대책은, 종래의 대책 방법이며, 도 9, 도 10에 도시한 변형 에너지 밀도가 특히 큰 부분에 대책을 실시하고 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 부분 PA, PB에 대한 대책에서는, 강성 향상률이, 각각 11.7배, 4.8배이며, 강성이 크게 향상되는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예로 한 부분 PC에 대한 대책에서는, 강성 향상률이, 1.0배이며, 효과가 얻어지지 않는다는 사실을 알 수 있다. 또한, 대책 종래의 대책 방법인 부분 PD에 대한 대책에서는, 강성 향상률은, 3.8배이며, 강성은 향상되어 있지만, 부분 PA, PB에 대한 대책 정도의 효과는 얻어지지 않았다.
이와 같이, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 평가값 Ei가 큰 값으로 되어 있는 부분의 주변 부품과의 접합을 강화함으로써, 강성을 효율적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 부분 PA에 대한 대책에서는, 부분 PA에 강판을 추가할 뿐이기 때문에, 증가하는 중량은 작다. 또한, 부분 PB에 대한 대책에서는 스폿 용접을 4점 증가시킬 뿐이기 때문에, 증가하는 중량은 매우 작다. 따라서, 구조체 설계 지원 장치(10)는, 구조체의 중량 증가를 억제하면서 강성을 높이기 위해 적합한 부분을, 보다 용이하게 검출할 수 있다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 구조체의 일례로서 차체에 대하여, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의해 해석한 예를 나타낸다. 본 실시예에서는, 제1 상태는, 차체 B에 어떠한 것도 하중이 가해지지 않은 비하중 상태이다. 제2 상태는, 커브를 그리고 있을 때를 상정한 하중 상태이다. 도 14에, 실시예 2에 있어서의 제2 상태를 나타낸다. 본 실시예에 있어서의 제2 상태는, 프론트 스트럿에, 차 길이 방향의 축 주위의 비틀림이 걸려, 리어 댐퍼 마운트를 고정하고 있는 상태이다.
도 15는, 비교예로서, 제2 상태에 있을 때의 변형 에너지 밀도를 농담으로 플롯한 도면이다. 변형 에너지 밀도가 클수록, 짙어지게 되어 있다. 변형 에너지 밀도는, A 필러와, C 필러의 일부분에 집중하고 있다.
도 16은, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 표시예를 나타내는 도면이다. 도 16의 표시예는, 제1 상태가 비하중 상태이며, 제2 상태가 도 14에 도시한 하중 상태일 때의 차체 B에 대한 해석을 구조체 설계 지원 장치(10)가 행하고, 표시했을 때의 표시예이다. 도 16에 도시한 바와 같이, C 필러에서, 도 15에 있어서 변형 에너지 밀도가 큰 부분보다도 더 후방부에서 평가값 Ei가 큰 값으로 되어 있다.
도 17은, 변형 에너지 밀도에 기초하여 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래프이다. 도 18은, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 해석 결과에 기초하여 판 두께를 2배로 하는 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래프이다. 도 17에 있어서, 횡축은, 변형 에너지 밀도가 높은 쪽부터의 순위이다. 도 18에 있어서, 횡축은, 평가값 Ei의 높은 쪽부터의 순위이다. 효과는, 그 순위의 부분의 판 두께를 2배로 했을 때의 강성의 향상량(%)을, 판 두께를 2배로 함으로써 증가한 질량(㎏)으로 나눈 값(%/㎏)이다.
본 실시예에 대한 비교예인 도 17에 비하여, 도 18에서는, 대부분의 순위에서, 보다 큰 효과가 얻어지고 있다.
또한, 도 19는, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 해석 결과에 기초하여 접합을 강화하는 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래프이다. 도 19에 있어서, 횡축은, 평가값 Ei가 높은 쪽부터의 순위이다. 효과는, 그 순위의 부분 접합을 강화했을 때의 강성의 향상량(%)을, 접합을 강화함으로써 증가한 질량(㎏)으로 나눈 값(%/㎏)이다. 도 19를, 도 17과 비교하면, 거의 모든 순위에 있어서, 보다 큰 효과가 얻어지고 있다. 특히, 순위 1위에서는, 약 3배, 순위 2위에서는, 약 2배의 효과가 얻어지고 있다.
이와 같이, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 평가값 Ei가 큰 값으로 되어 있는 부분을 강화함으로써, 강성을 효율적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 평가값 Ei가 큰 값으로 되어 있는 부분의 강화 방법을, 접합의 강화로 함으로써, 보다 강성을 효율적으로 향상시킬 수 있다. 즉, 구조체 설계 지원 장치(10)는, 구조체의 중량 증가를 억제하면서 강성을 높이기 위해서 적합한 부분을, 보다 용이하게 검출할 수 있다.
(실시예 3)
실시예 3에서는, 실시예 2와 마찬가지로, 구조체의 일례로서 차체에 대하여, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의해 해석한 예를 나타낸다. 본 실시예에서는, 실시예 2에 있어서 평가값 Ei를 사용한 평가에 더하여, Ei의 산출에 사용한 변화율 dFi , j(j=1 내지 n) 중 dFi , j의 최대로 되는 평가점 m을 추출하고, 평가점 i를 기점으로 한 경우의 평가점 m의 방향을 특정하였다. 그리고, 이 평가점m이 존재하는 방향에 위치하는 부품을 추출하고, 이 부품과 평가점 i를 포함하는 부품을, 판 두께 1㎜, 폭 20㎜의 강판에 의해 결합하는 대책을 실시하였다. 그 결과를 도 21에 나타낸다. 도 21은, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 해석 결과에 기초하여 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래프이다. 본 실시예의 결과를 나타내는 도 21과, 실시예 2의 결과를 나타내는 도 19를 비교한 경우, 본 실시예에서는, 대부분의 순위에서, 보다 큰 효과가 얻어지고 있다는 사실을 알게 되었다. 특히, 순위 3위 및 9위에서는 약 2배, 순위 8위 및 15위에서는 약 3배, 순위 12위 및 16위에서는 약 4배의 효과가 얻어지고 있다.
(실시예 4)
실시예 4에서는, 실시예 2와 마찬가지로, 구조체의 일례로서 차체에 대하여, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의해 해석한 예를 나타낸다. 본 실시예에서는, 실시예 2에 있어서 평가값 Ei를 사용한 평가에 더하여, Ei의 산출에 사용한 변화율 dFi , j(j=1 내지 n) 중 dFi , j가 최대로 되는 평가점 m을 추출하고, 평가점 i를 기점으로 한 경우의 평가점 m의 방향을 특정하였다. 또한, 하중을 부하하는 전후에서, 평가점 i를 포함하는 부품에 대한 평가점 m을 포함하는 부품의 상대적인 변위 방향을 특정하였다. 그리고, 평가점 m을 포함하는 부품과 평가점 i를 포함하는 부품을, 판 두께 1㎜, 폭 20㎜의 강판에 의해 결합할 때 각 부품과 강판과의 접합부의 길이 방향이, 먼저 특정한 변위 방향과 평행해지도록 접합하였다. 그 결과를 도 22에 나타낸다. 도 22는, 구조체 설계 지원 장치(10)에 의한 해석 결과에 기초하여 대책을 실시했을 때의 효과를 나타내는 그래프이다.
본 실시예의 결과를 나타내는 도 22와, 실시예 2의 결과를 나타내는 도 19와 비교한 경우, 본 실시예에서는, 대부분의 순위에서, 보다 큰 효과가 얻어지고 있다는 사실을 알게 되었다. 특히, 순위 3위, 11위 및 13위에서는 약 2배, 순위 8위, 9위 및 15위에서는 약 3배, 순위 19위에서는 약 4배, 순위 12위 및 16위에서는 약 4배의 효과가 얻어지고 있다.
또한, 본 실시예의 결과를 나타내는 도 22와, 실시예 3의 결과를 나타내는 도 21과 비교한 경우에서도, 본 실시예에서는, 대부분의 순위에서, 보다 큰 효과가 얻어지고 있다는 사실을 알게 되었다. 특히, 순위 11위 및 순위 13위에서는 약 2배, 순위 19위에서는 약 4배의 효과가 얻어지고 있다.
또한, 도 1에 있어서의 구조체 설계 지원 장치(10)의 기능을 실현하기 위한 프로그램을 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록하여, 이 기록 매체에 기록된 프로그램을 컴퓨터 시스템에 판독시키고, 실행함으로써 구조체 설계 지원 장치(10)를 실현하여도 된다. 또한, 여기에서 말하는 「컴퓨터 시스템」은, OS나 주변 기기 등의 하드웨어를 포함하도록 한다.
또한, 「컴퓨터 시스템」은, WWW 시스템을 이용하고 있는 경우이면, 홈페이지 제공 환경(혹은 표시 환경)도 포함하도록 한다.
또한, 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 플렉시블 디스크, 광자기 디스크, ROM, CD-ROM 등의 가반형 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드디스크 등의 기억 장치를 의미한다. 또한 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신 회선을 통하여 프로그램을 송신하는 경우의 통신선, 단시간 동안 동적으로 프로그램을 유지하는 것, 그 경우의 서버나 클라이언트로 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리와 같이, 일정 시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함하도록 한다. 또한 상기 프로그램은, 전술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 되고, 또한 전술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것이어도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 상세히 설명해 왔지만, 구체적인 구성은 이 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.
본 발명의 각 형태는, 각종 구조체의 설계 단계에 있어서, 구조체의 평가, 해석을 행하기 위한 구조체 설계 지원 장치, 구조체 설계 지원 방법, 프로그램 및 기록 매체에 널리 적용할 수 있다. 본 발명의 각 형태에 의해, 구조체의 설계 단계에 있어서의 구조 해석을, 설계자의 시행착오에 의존하지 않고 보다 용이하게 행할 수 있는 구조체 설계 지원 장치, 구조체 설계 지원 방법, 프로그램 및 기록 매체의 실현이 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 각 형태에 의하면, 구조체의 설계 단계에 있어서의 구조 해석에 있어서, 해석의 목적과는 무관계한 노이즈를, 설계자의 시행착오에 의존하지 않고 제거할 수 있는 구조체 설계 지원 장치, 구조체 설계 지원 방법, 프로그램 및 기록 매체의 실현이 가능해진다.
10: 구조체 설계 지원 장치
11: 평가점 정보 취득부
12: 평가점 정보 기억부
13: 평가점 산출부
14: 평가 결과 표시부

Claims (25)

  1. 복수의 부품으로 구성되는 구조체에 마련된 평가점의,
    제1 상태에 있어서의 위치,
    제2 상태에 있어서의 위치, 및
    상기 복수의 부품 중 어느 것에 속할지
    를 나타내는 평가점 정보를 취득하는 평가점 정보 취득부와,
    상기 평가점 정보 취득부가 취득한 상기 평가점 정보를 이용하여, 제1 부품에 속하는 제1 평가점과, 상기 제1 평가점이 속하는 상기 제1 부품과는 상이한 제2 부품에 속하는 제2 평가점과의 위치 관계의, 상기 제1 상태와, 상기 제2 상태 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 평가값을 산출하는 평가값 산출부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평가점에 관한 상기 평가값은, 상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 거리의, 상기 제1 상태와 상기 제2 상태와의 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 상기 거리가, 미리 설정된 임계값 이하인 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 평가점은, 미리 결정된 부품에 속하는 평가점인 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가값 산출부가,
    상기 평가점이 속하는 부품과는 상이한 복수의 부품 중, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 특정과,
    상기 평가점이 속하는 부품의 위치를 기준으로 했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 방향의 특정
    을 행하는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 평가값 산출부가,
    상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 변화했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품이 변위하는 방향을 특정하는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가값 산출부가 산출한 상기 평가값을 표시하는 평가 결과 표시부를 더 구비하고,
    상기 평가 결과 표시부는, 상기 평가값에 대응하는 상기 평가점이 속하는 상기 부품의 명칭을 표시하는
    것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조체 설계 지원 장치는, 상기 평가값을 산출하는 프로세스를 반복해서 실시하는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 장치.
  9. 복수의 부품으로 구성되는 구조체에 마련된 평가점의,
    제1 상태에 있어서의 위치,
    제2 상태에 있어서의 위치, 및
    상기 복수의 부품 중 어느 것에 속할지
    를 나타내는 평가점 정보를 취득하는 제1 과정과,
    상기 제1 과정에서 취득한 상기 평가점 정보를 이용하여, 제1 부품에 속하는 제1 평가점과, 상기 제1 평가점이 속하는 상기 제1 부품과는 상이한 제2 부품에 속하는 제2 평가점과의 위치 관계의, 상기 제1 상태와, 상기 제2 상태 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 평가값을 산출하는 제2 과정
    을 갖는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 평가점에 관한 상기 평가값은, 상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 거리의, 상기 제1 상태와 상기 제2 상태와의 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 상기 거리가, 미리 설정된 임계값 이하인 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제2 평가점은, 미리 결정된 부품에 속하는 평가점인 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 과정에서,
    상기 평가점이 속하는 부품과는 상이한 복수의 부품 중, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 특정과,
    상기 평가점이 속하는 부품의 위치를 기준으로 했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 방향의 특정
    을 행하는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 과정에서,
    상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 변화했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품이 변위하는 방향을 특정하는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    산출한 상기 평가값을 표시함과 함께 상기 평가값에 대응하는 상기 평가점이 속하는 상기 부품의 명칭을 표시하는 제3 과정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 방법.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 과정에 의해, 상기 평가값을 산출하는 프로세스를 반복해서 실시하는 것을 특징으로 하는, 구조체 설계 지원 방법.
  17. 컴퓨터를,
    복수의 부품으로 구성되는 구조체에 마련된 평가점의,
    제1 상태에 있어서의 위치,
    제2 상태에 있어서의 위치, 및
    상기 복수의 부품 중 어느 것에 속할지
    를 나타내는 평가점 정보를 취득하는 평가점 정보 취득부와,
    상기 평가점 정보 취득부가 취득한 상기 평가점 정보를 이용하여, 제1 부품에 속하는 제1 평가점과, 상기 제1 평가점이 속하는 상기 제1 부품과는 상이한 제2 부품에 속하는 제2 평가점과의 위치 관계의, 상기 제1 상태와, 상기 제2 상태 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 평가값을 산출하는 평가값 산출부
    로서 기능시키는 것을 특징으로 하는, 프로그램.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 평가점에 관한 상기 평가값은, 상기 제1 평가점과 상기 제2 상기 평가점과의 거리의, 상기 제1 상태와 상기 제2 상태와의 사이에서의 변화의 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는, 프로그램.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 평가점과 상기 제2 평가점과의 상기 거리가, 미리 설정된 임계값 이하인 것을 특징으로 하는, 프로그램.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 제2 평가점은, 미리 결정된 부품에 속하는 평가점인 것을 특징으로 하는, 프로그램.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가값 산출부가,
    상기 평가점이 속하는 부품과는 상이한 복수의 부품 중, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 특정과,
    상기 평가점이 속하는 부품의 위치를 기준으로 했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 방향의 특정
    을 행하는 것을 특징으로 하는, 프로그램.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 평가값 산출부가,
    상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 변화했을 때, 상기 평가값이 최대로 되는 평가점이 속하는 부품의 변위하는 방향을 특정하는
    것을 특징으로 하는, 프로그램.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    또한, 산출한 상기 평가값을 표시함과 함께 상기 부품의 명칭을 표시하는 평가 결과 표시부로서, 상기 컴퓨터를 기능시키는 것을 특징으로 하는, 프로그램.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가값을 산출하는 프로세스를 상기 컴퓨터에 반복해서 실시시키는 것을 특징으로 하는, 프로그램.
  25. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 기재된 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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