WO2014097378A1 - スポット溶接部の解析方法、スポット溶接部の解析プログラム、記録媒体およびスポット溶接部の解析装置 - Google Patents

スポット溶接部の解析方法、スポット溶接部の解析プログラム、記録媒体およびスポット溶接部の解析装置 Download PDF

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WO2014097378A1
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bar element
target
spot
determined
distance
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俊之 丹羽
俊二 樋渡
上西　朗弘
智史 広瀬
裕介 釜田
祥 白井
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新日鐵住金株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]

Definitions

  • the present invention relates to a spot welded portion analysis method, a spot welded portion analysis program, a recording medium, and a spot welded portion analysis apparatus.
  • it is suitable for use in a fracture analysis of an analysis object having a large number of spot welds such as a car body.
  • a front side member is a main structural member that absorbs impact energy in a full lap collision or offset collision of an automobile.
  • the front side member has a closed cross section formed by spot welding after forming the member by press molding or the like.
  • the impact energy is absorbed by buckling the front side member.
  • the present applicant has applied for a fracture analysis method that improves the fracture analysis method and can determine which of the fracture modes of load-type fracture, moment-type fracture, and nugget fracture occurs (see Patent Document 4).
  • this fracture analysis method the thickness t, tensile strength TS, elongation El, chemical composition, nugget diameter d of the welded part, adjacent welded part, edge or ridge line are measured using a computer. Based on the effective width B and the cross-sectional height H of the spot welded portion determined by the distance, the fracture limit values of the respective fracture modes of load-type fracture, moment-type fracture, and nugget fracture are obtained. Then, when the state quantity of the spot weld reaches the fracture limit value of any fracture mode, it is evaluated that the fracture occurs in the fracture mode.
  • Patent Document 4 has the advantage of high analysis accuracy in a collision simulation, but inputs necessary information such as the thickness t and effective width B of each steel plate for all spot welds. There is a problem that preparation takes time. Since the number of spot welds in an automobile body is usually several thousand, it takes a long time to input necessary information to all spot welds.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to accurately determine a spot welded portion in which at least three parts are overlapped and spot-welded among a large number of spot welded portions. . Another object of the present invention is to set the effective width B appropriately.
  • the spot welded portion analysis method of the present invention includes a step of acquiring a bar element as a spot welded portion, a step of extracting other bar elements around the target bar element of interest among the acquired bar elements, Of the extracted bar elements, determining whether there is a bar element sharing the same end point as the target bar element; and if there is a bar element sharing the same end point as the target bar element A step of determining that the target bar element and the bar element sharing the same end point as the target bar element are three-layer spot welds when determined, and the same end point as the target bar element When it is determined that there is no bar element that shares the same, it is determined whether or not there is a bar element whose distance between the extracted bar element and the target bar element is within a predetermined distance, Predetermined A step of determining that the bar element of interest and the extracted bar element are not a three-layer spot weld when it is determined that there is no bar element within the distance.
  • the spot welded portion analysis program of the present invention includes a step of acquiring a bar element as a spot welded portion, a step of extracting other bar elements around the target bar element of interest among the acquired bar elements, Of the extracted bar elements, determining whether there is a bar element sharing the same end point as the target bar element; and if there is a bar element sharing the same end point as the target bar element A step of determining that the target bar element and the bar element sharing the same end point as the target bar element are three-layer spot welds when determined, and the same end point as the target bar element When it is determined that there is no bar element sharing the same, it is determined whether there is a bar element having a distance between the extracted bar element and the target bar element within a predetermined distance.
  • the recording medium of the present invention includes a step of acquiring a bar element as a spot weld, a step of extracting other bar elements around a target bar element of interest among the acquired bar elements, and the extracted A step of determining whether or not there is a bar element sharing the same end point as the target bar element, and a determination is made that there is a bar element sharing the same end point as the target bar element And determining that the target bar element and the bar element sharing the same end point as the target bar element are three-layer spot welds, and a bar sharing the same end point as the target bar element When it is determined that there is no element, it is determined whether or not there is a bar element whose distance between the extracted bar element and the target bar element is within a predetermined distance, and within the predetermined distance Bar When it is determined that there is no element, it is determined whether or not there is a bar element whose distance between the extracted bar element and the target bar element is within a predetermined distance, and within the predetermined distance Bar When it is determined that there is
  • the spot welded part analysis apparatus of the present invention extracts a bar element acquiring part that acquires a bar element as a spot welded part, and other bar elements around the noticed bar element of interest among the acquired bar elements.
  • the bar element sharing the same end point as the target bar element and the bar element sharing the same end point as the target bar element are determined to be a spot welded portion, If it is determined that there is no bar element sharing the same end point as the bar element, is there a bar element whose distance between the extracted bar element and the target bar element is within a predetermined distance? And when it is determined that there is no bar element within a predetermined distance, the welding determination unit determines that the target bar element and the extracted bar element are not a three-layer spot welded part. It is characterized by having.
  • the preparation setting work can be shortened and the accuracy of the fracture analysis can be improved.
  • an appropriate effective width can be set. Therefore, the preparation setting work can be shortened and the accuracy of the fracture analysis can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of an analysis apparatus 10 (hereinafter referred to as an analysis apparatus 10) for a spot welded portion.
  • the analysis device 10 includes a welding determination unit 40, an effective width setting unit 50, and a fracture analysis unit 30.
  • the welding determination unit 40 determines whether the spot welded part in the model is a two-layer spot welded part or a three-layered spot welded part before the fracture analyzing part 30 performs the fracture analysis of the spot welded part. To do.
  • the fracture analysis unit 30 can improve the accuracy of the fracture analysis by performing a fracture analysis using the information determined by the welding determination unit 40.
  • the welding determination unit 40 includes a bar element acquisition unit 11, a bar element change unit 12, a bar element extraction unit 13, a sharing determination unit 14, a distance determination unit 15, a selection unit 16, an identical component determination unit 17, and a welding determination unit 18. ing. In addition, the process performed by each part of the welding determination unit 40 is later mentioned with reference to the flowchart of FIG.
  • the effective width setting unit 50 sets the effective width of the spot welded part in the model before the fracture analyzing unit 30 performs the fracture analysis of the spot welded part.
  • the fracture analysis unit 30 can improve the accuracy of the fracture analysis by performing a fracture analysis using the effective width set by the effective width setting unit 50.
  • the effective width setting unit 50 includes a shell element acquisition unit 21, a shell element change unit 22, a shell element determination unit 23, a line segment registration unit 24, an angle calculation unit 25, an inter-spot distance calculation unit 26, an inter-edge distance calculation unit 27, and a ridge line A distance calculation unit 28 and an effective width setting unit 29 are provided. The processing performed in each part of the effective width setting unit 50 will be described later with reference to the flowchart of FIG.
  • the analysis device 10 is connected to a storage unit 60, an input unit 70, and an output unit 80.
  • the storage unit 60 stores model information and a database of elements constituting the model.
  • the input unit 70 inputs instructions and information to the analysis apparatus 10 according to the operation of the operator.
  • the output unit 80 outputs an analysis result obtained by the analysis device 10. Note that the storage unit 60, the input unit 70, and the output unit 80 may be included in the analysis apparatus 10.
  • the fracture analysis unit 30 performs a fracture analysis on a computer using a finite element method. Therefore, the spot weld is modeled in advance by an operator using a bar element (sometimes referred to as a beam element), a shell element, a solid element, or the like.
  • the fracture analysis unit 30 performs a fracture analysis by applying a load or moment value loaded as a vector state quantity to each element.
  • the connection portion of the steel plate A and the steel plate B is modeled by the bar element a and the end points A and B.
  • the steel plate A and the steel plate B are modeled by shell elements.
  • the fracture analysis unit 30 performs a fracture analysis by calculating the stress and shearing force acting on the modeled bar element a and the end points A and B, and determining whether or not the fracture limit value is exceeded.
  • the effective width B and the cross-sectional height H determined by the distance from the ridge line are input to the computer as necessary information.
  • the fracture analysis is performed after apparently adjusting to a two-layer model.
  • the steel plate B and the steel plate C are regarded as one element, the value of the plate thickness of the steel plate A, and the plate thickness of the steel plate B and the steel plate C.
  • the value obtained by adding is input.
  • the steel plate A and the steel plate B are regarded as one element, and the thickness value of the steel plate C and the thickness of the steel plate A and the steel plate B are determined.
  • Each added value is input. Since such adjustment is necessary, it is necessary to construct an algorithm for accurately determining, on a computer, a three-layer spot welded portion from a large number of spot welded portions existing in the analysis target.
  • FIGS. 3A to 3F when the operator models the three-layer and two-layer spot welds with a computer, the model is as shown in the examples of FIGS. 3A to 3F.
  • the model in FIG. 3A is an example that is accurately modeled as a three-layer spot weld.
  • the model in FIG. 3C is actually a three-layer spot weld because the coordinates of the end points on the steel plate B of the bar element a do not match the coordinates of the end points on the steel plate B of the bar element b. Nevertheless, it is an example modeled like a two-layer spot welded portion.
  • the three-layer spot welded part may be modeled in the form of the model of FIG. 3C for modeling software or artificial reasons.
  • FIG. 3B is a model in which a three-layer spot welded portion and a two-layer spot welded portion are adjacent to each other.
  • the analysis apparatus 10 of the present embodiment is configured to determine not only FIG. 3A but also the model of FIG. 3B and the model of FIG. 3C as a three-layer spot welded portion according to a flowchart shown in FIG.
  • the model of FIG. 3D is an example that is accurately modeled as a two-layer spot weld.
  • the model shown in FIG. 3E is similar to the model shown in FIG. 3C, but has two intermediate steel plates, and bar element a and bar element d are spot-welded with two separate steel plates. It is.
  • the model of FIG. 3F is a model in which two steel bars having a common bar element a and bar element d are spot-welded in two layers. Although the model of FIG. 3E and the model of FIG. 3F are two-layer spot welds, they may be mistaken for a three-layer spot weld.
  • the analysis apparatus 10 of the present embodiment is configured to be able to determine the model of FIG. 3E and the model of FIG. 3F as a two-layer spot weld by a flowchart shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a vehicle body modeled as an analysis object, a front side member before deformation, and a front side member after deformation.
  • Information of each modeled shell element is stored in the storage unit 60.
  • the shell element information includes the identification number (part number) of the part to which each shell element belongs and the coordinates (x, y, z) of the nodes of each shell element.
  • information on each modeled bar element is stored in the storage unit 60 as information on each spot weld.
  • the bar element information includes the identification number (element number) of each bar element, the coordinates (x, y, z) of the end point of the bar element, and the representative point of the bar element.
  • FIG. 5 to FIG. 8 are diagrams illustrating an example of a database of information on each modeled element.
  • the databases shown in FIGS. 5 to 8 are stored in the storage unit 60.
  • FIG. 5 shows a parts database, which is created and configured by an operator, for example.
  • FIG. 6 is a database of shell element information.
  • FIG. 7 is a database of node information and end point information.
  • FIG. 8 is a database of bar element information.
  • the database shown in FIGS. 6 to 8 is constructed by using software from model CAD data, for example.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a model obtained by modeling a part of the analysis target. There are as many parts databases as the number of parts of the model shown in FIG.
  • the part includes, for example, a steel plate.
  • the part database includes an identification number (part number) assigned to each part and base material information of the part.
  • the base material information includes base material number and cross-section information number information.
  • a database of cross-section information is configured in association with each cross-section information number.
  • the cross-section information includes the thickness t of the component. Therefore, the analysis apparatus 10 can obtain the thickness t of the component by referring to the component database.
  • the section information includes information other than the sheet thickness t, ELFORM: element type, SHRF: shear area coefficient, NIP: number of integration points in the sheet thickness direction in the section, PROPT: print output option, QR / IRID: Element integration method, ICOMP: Material axis angle definition flag, SETYP: 2D solid element type, NLOC: 3D shell element reference plane position, MAREA: Mass per unit area of non-structure part, IDOF: Plate thickness Field continuous / discontinuous flag, EDGSET: Node set information is also included.
  • a database (not shown) of base material information associated with the base material number is configured. Therefore, the analysis apparatus 10 can acquire the base material information (for example, chemical component) of the part by referring to the base material information database.
  • the shell element information database shown in FIG. 6 includes information on the identification number (element number) assigned to each shell element, the part number to which each shell element belongs, and the node identification number (node number) of each shell element. It is.
  • FIG. 6 is an example of a database of shell elements in which a part is a square mesh. Therefore, one shell element has four nodes (n1 to n4). When the component is a triangular mesh, one shell element has three nodes (n1 to n3). Information on the coordinates (x, y, z) of the nodes (n1 to n4) is stored in the node information database in FIG. 7 in association with the node numbers.
  • the bar element information database shown in FIG. 8 includes identification numbers (element numbers) assigned to each bar element, identification numbers (end point numbers) of both end points (n1, n2) of each bar element, and identification numbers of representative points. (Representative point number) information is included. Information on the coordinates (x, y, z) of the end points (n1, n2) is stored in the end point information database shown in FIG. 7 in association with the end point numbers.
  • the representative point is, for example, a central point in the length direction of the bar element.
  • the representative point can be a coordinate calculated from the coordinates (x, y, z) of both end points of the bar element.
  • the information on the coordinates (x, y, z) of the representative point is stored in a representative point information database (not shown) having the same configuration as the end point information database of FIG.
  • step S100 the bar element acquisition unit 11 acquires information on bar elements existing in the analysis target. Specifically, the bar element acquisition unit 11 acquires bar element information from the bar element information database (FIG. 8). In step S101, the bar element acquisition unit 11 acquires the end point of the bar element for each part.
  • the bar element acquisition unit 11 acquires the end point number of the bar element from the bar element information database (FIG. 8), and acquires the coordinates of the end point number from the end point information database (FIG. 7).
  • the bar element acquisition unit 11 acquires a shell element including the acquired coordinates from the shell element information database (FIG. 6) and the node information database (FIG. 7).
  • the bar element acquisition unit 11 acquires the part number of the part to which the shell element belongs from the shell element database (FIG. 6).
  • the bar element acquisition unit 11 can acquire the end point of the bar element for each part by performing this process for each end point of the bar element.
  • the bar element acquisition unit 11 stores, in a database (not shown), information in which a bar element and an end point (including an end point number and coordinates) of the bar element are associated with each part.
  • step S102 the bar element changing unit 12 determines one attention bar element to be noticed from the acquired bar elements.
  • the bar element extraction unit 13 extracts other bar elements around the target bar element.
  • the bar element extraction unit 13 extracts other bar elements having end points within a predetermined distance A from the end points of the target bar element.
  • the bar element extraction unit 13 acquires the coordinates of the end point of the target bar element from the bar element information database (FIG. 8) and the end point information database (FIG. 7).
  • the bar element extraction unit 13 extracts an end point number having a coordinate not more than a predetermined distance from the acquired end point coordinates from the end point information database (FIG. 7).
  • the bar element extraction unit 13 extracts other bar elements around the target bar element by extracting the element number having the extracted end point number from the bar element information database (FIG. 8). For example, if the target bar element is a bar element a, the bar element b is extracted as another bar element in the models of FIGS. 3A and 3C. In the case of the model in FIG. 3B, the bar element b and the bar element c are extracted. In the case of the models of FIGS. 3E and 3F, the bar element d is extracted. On the other hand, in the model of FIG. 3D, other bar elements are not extracted.
  • the welding determination unit 18 can determine a target bar element from which other bar elements are not extracted as a two-layer spot welded part. In step S102, the bar element extraction unit 13 may extract another bar element having a representative point within a predetermined distance from the representative point of the target bar element.
  • the sharing determination unit 14 determines whether there is a bar element that shares the same end point as the target bar element in the extracted other bar elements. Specifically, the sharing determination unit 14 refers to the bar element information database (FIG. 8) and compares the end point number of the target bar element with the end point number of another bar element to share the same end point. It is determined whether or not. If bar elements with different element numbers have end points with the same end number, these bar elements share the same end point. For example, if the target bar element is a bar element a, in the model of FIGS. 3A and 3B, since the bar element a and the bar element b share the end point on the part B, the bar element sharing the same end point is It is determined that it exists.
  • step S105 it is determined that there is no bar element that shares the same end point. If there is no bar element sharing the same end point, the process proceeds to step S105, and if there is a bar element sharing the same end point, the process proceeds to step S104.
  • step S104 the welding determination unit 18 determines that the target bar element and the bar element sharing the same end point as the target bar element are a three-layer spot welded part obtained by spot-welding three parts.
  • the model of FIGS. 3A and 3B is a three-layer spot welded portion from among a large number of spot welded portions of the analysis object.
  • the distance determination unit 15 determines whether or not there is a bar element whose distance to the target bar element (distance between elements) is within a predetermined distance B among the other bar elements extracted in step S102.
  • the predetermined distance is a distance shorter than the predetermined distance A described above, and is, for example, a plate thickness, a nugget diameter, or the like.
  • the distance determination unit 15 calculates the distance between the end point of the target bar element and the end point of another bar element using the bar element information database (FIG. 8) and the end point information database (FIG. 7). It is determined whether there is a distance equal to or less than the thickness of the part.
  • the plate thickness is the thickness of the part (steel plate B) including the end point of the target bar element a that is closest to the bar element b. It is.
  • the plate thickness is the plate thickness of the part (steel plate B) that includes the end point of the target bar element a that is closest to the bar element d.
  • the plate thickness is the plate thickness of a part (steel plate A or plate B) including the end point of the target bar element a that is closest to the bar element d.
  • the distance determination unit 15 specifies a part including the end point of the target bar element based on the information in which the bar element and the end point of the bar element are associated with each part, and determines the plate thickness of the specified part in the part database ( FIG. 5).
  • the distance between the representative point of the target bar element and the representative point of another bar element may be used as the distance between the elements in step S105.
  • step S105 if there is another bar element within the predetermined distance B, the process proceeds to step S108.
  • the model in which the distance between the elements is equal to or less than the predetermined distance B proceeds to the process of step S108.
  • step S106 the welding determination unit 18 determines that the target bar element and the other bar elements extracted in step S102 are separate spot welds and not a three-layer spot weld.
  • the bar element changing unit 12 changes the target bar element, so that the processes after step S102 are performed again.
  • step S108 when there are a plurality of bar elements in which the distance between the elements is determined to be equal to or less than the predetermined distance B in step S105, the selection unit 16 has the shortest distance between the elements among the plurality of bar elements. Is selected as the target bar element. In addition, when there is one bar element determined that the distance between the elements is equal to or less than the predetermined distance B, the selection unit 16 selects the bar element as the target bar element.
  • step S109 the same part determination unit 17 determines whether or not the target bar element and the target bar element are welding at least one same part. Specifically, the same part determination unit 17 determines whether at least one of the parts including the end point of the target bar element and the parts including the end point of the target bar element are the same. The same part determination unit 17 acquires the part numbers of the parts including the end points of the target bar element and the target bar element by the same method as in step S101, and compares the acquired part numbers to thereby determine the target bar element and the target bar element. It can be determined whether the element welds at least the same part.
  • the process proceeds to step 110.
  • step S110 the welding determination unit 18 determines that the target bar element and the target bar element are separate spot welds, and that the target bar element is a two-layer spot weld. Therefore, for example, when the target bar element is the bar element a and the target bar element is the bar element d, in the model of FIG. 3E, the target bar element and the target bar element are spot welded portions that are spot-welded parts different from each other. It is determined that the bar element of interest is a two-layer spot weld. That is, it can be prevented that the model in FIG. 3E is mistakenly recognized as a three-layer spot welded portion.
  • step 109 for example, if the target bar element is the bar element a and the target bar element is the bar element b, it is determined that at least the same part (steel plate B) is welded in the model of FIG. 3C. . Further, if the target bar element is a bar element a and the target bar element is a bar element d, in the model of FIG. 3F, the target bar element and the target bar element are welded at least the same parts (steel plate A, steel plate B). Is determined. When the target bar element and the target bar element weld at least one identical part, the process proceeds to step 111.
  • step S111 the same part determination unit 17 determines whether or not the target bar element and the target bar element are welding the same parts. Specifically, the same part determination unit 17 determines whether or not each part including the end point of the target bar element and each part including the end point of the target bar element are the same. The same part determination unit 17 acquires the part numbers of the parts including the end points of the target bar element and the target bar element by the same method as in step S101, and compares the acquired part numbers to thereby determine the target bar element and the target bar element. It can be determined whether each element is welding the same part.
  • step S the welding determination unit 18 determines that the target bar element and the target bar element are a three-layer spot welded portion in which three parts are overlapped and spot-welded. Therefore, it is determined that the model in FIG. 3C is a three-layer spot welded portion. That is, it can prevent misidentifying that the model of FIG. 3C is a two-layer spot welded part.
  • step S111 for example, if the target bar element is the bar element a and the target bar element is the bar element d, in the model of FIG. 3F, the target bar element and the target bar element are the same parts (steel plate A and steel). It is determined that ⁇ B) is welded. If the target bar element and the target bar element are welding the same parts, the process proceeds to step 110.
  • step S110 the welding determination unit 18 determines that the target bar element and the target bar element are two-layer spot welded parts obtained by spot welding the same parts. Therefore, it is determined that the model of FIG. 3F is a two-layer spot weld.
  • step S112 the bar element changing unit 12 determines whether or not the processing has been completed for all bar elements. If the determination is not completed, the process returns to step S107, and the attention bar element is changed. On the other hand, when the determination is completed, the process proceeds to step S113, and the effective width setting unit 50 performs an effective width setting process. The process of step S113 will be described later with reference to the flowchart of FIG.
  • step S114 the fracture analysis unit 30 performs a fracture analysis of the spot weld.
  • the breakage analysis unit 30 apparently performs the breakage analysis after adjusting the model so that the three-layer spot welded portion determined in steps S100 to S112 is apparent.
  • the steel plate A, the steel plate B, and the steel plate C are overlapped in the fracture analysis of the connection portion of the steel plates A and B.
  • Fracture analysis is performed by adjusting so as to be a two-layer spot welded portion between steel plates.
  • the fracture analysis is performed by adjusting the steel plate A and the steel plate C so as to be a two-layer spot welded portion. Do. Processing in this way can improve the accuracy of fracture analysis.
  • the fracture analysis unit 30 is based on, for example, the fracture analysis method of Patent Document 4, and the thickness t, the tensile strength TS, the elongation El, the chemical composition, the nugget diameter d of the welded portion, and the adjacent welds. Based on the effective width B and the cross-sectional height H determined by the distance to the part, edge, or ridge line, the fracture limit values of the respective fracture modes of load type fracture, moment type fracture, and nugget internal fracture are obtained. When the state quantity of the spot weld reaches the fracture limit value of any of the fracture modes described above, the fracture analysis unit 30 evaluates that the fracture occurs in the fracture mode. At this time, the effective width setting unit 50 appropriately sets the effective width B in step S113, thereby improving the accuracy of the fracture analysis.
  • the effective width B will be described.
  • FIGS. 11A to 11C There are three elements shown in FIGS. 11A to 11C that can be the effective width B of the spot weld.
  • the distance to the spot weld closest to the spot weld ( Distance) L1 is a candidate for effective width B.
  • the distance to the nearest bar element existing on the same shell element is the spot-to-spot distance L1.
  • the distance (inter-edge distance) L2 to the nearest edge of the part (welded part of steel plate A and steel plate B) welded by the spot welded portion of interest is a candidate for the effective width B.
  • the reason why the distance L2 between the edges is doubled is that a value obtained by doubling the distance L2 between the edges can be assumed as the plate width (effective width) of the component.
  • the effective width B can be set to an appropriate value even when the spot welded portion is at a biased position on the part.
  • the edge means a line segment composed of two nodes belonging to only one shell element.
  • the spot welded part of interest and the distance (ridge-to-ridge distance) L3 to the nearest ridgeline on the part welded by the spot welded part are doubled.
  • the reason why the distance between the ridge lines L3 is doubled is that a value obtained by doubling the distance between the ridge lines L3 can be assumed as the flange width (effective width) of the component.
  • the effective width B can be set to an appropriate value even when the spot welded portion is at an uneven position on the part.
  • the ridge line means a side (line segment composed of two nodes) that is common to two shell elements and that has an angle ⁇ between the normal vectors of the shell elements equal to or greater than a threshold value.
  • the effective width setting unit 50 calculates the above-described three effective width candidates, and sets one of the calculated candidates as the effective width B. The process of step S113 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • step S200 the shell element acquisition unit 21 acquires information on shell elements existing in the analysis target. Specifically, the shell element acquisition unit 21 acquires shell element information from a shell element information database (FIG. 6).
  • step S201 the shell element changing unit 22 determines one focused shell element to be focused from among the acquired shell elements. Subsequently, the shell element determination unit 23 determines whether there is a shell element adjacent to the line segment of the target shell element. Specifically, the shell element determination unit 23 refers to the shell element information database (FIG. 6) to determine whether there is a shell element having the same two node numbers among the four node numbers of the shell element of interest. judge. If there are shell elements having the same two node numbers, it is determined that there is an adjacent shell element, and the process proceeds to step S203. On the other hand, if there is no shell element having the same two node numbers, it is determined that there is no adjacent shell element, and the process proceeds to step S202.
  • the shell element information database FIG. 6
  • step S202 the line segment registration unit 24 registers the line segment of the shell element of interest as a part edge in a database (not shown).
  • the angle calculation unit 25 calculates the angle ⁇ formed by the normal vector of the shell element adjacent to the target shell element. Specifically, the angle calculation unit 25 can calculate the angle ⁇ using a database of shell element information (FIG. 6). In step S204, the angle calculation unit 25 determines whether the angle ⁇ is equal to or greater than a threshold value.
  • the threshold value can be arbitrarily set within a range of 10 degrees to 15 degrees, and is preferably 10 degrees. If the threshold value is less than 10 degrees, the curved surface of the part may be mistaken as a ridgeline, and the extraction accuracy may be reduced. On the other hand, if the angle exceeds 15 degrees, the extraction of ridge lines may occur. If it is smaller than the threshold value, the process proceeds to step S206, and if it is equal to or greater than the threshold value, the process proceeds to step S205.
  • step S205 the line segment registration unit 24 registers a line segment connecting the target shell element and the adjacent shell element as a ridge line of the part (more specifically, a part of the ridge line of the part) in a database (not shown).
  • step S206 the shell element changing unit 22 determines whether or not the above-described processing has been completed for all acquired shell elements. If the process has not been completed, the process returns to step S201. If the process has been completed, the process proceeds to step S207.
  • step S207 the inter-spot distance calculation unit 26 determines one focused bar element to be focused in order from the bar elements. Subsequently, the inter-spot distance calculation unit 26 calculates the distance from the target bar element to the shortest bar element as the inter-spot distance L1. Specifically, the inter-spot distance calculation unit 26 extracts an adjacent bar element adjacent to the target bar element, for example, by the same process as in step S102 described above. For example, based on the information in which the bar element and the end point of the bar element are associated for each part in step S101, the spot-to-spot distance calculation unit 26 determines that the adjacent bar element existing on the part common to the target bar element is the adjacent bar element. It is determined whether or not there is.
  • the spot-to-spot distance calculation unit 26 uses, for example, attention based on the information that associates the bar element and the end point of the bar element for each part in step S101 The distance from the bar element to the adjacent bar element at the shortest distance is calculated.
  • the distance from the target bar element to the adjacent bar element is, for example, the distance between the end points on a common part. This distance is preferably a stroke distance along the surface of the component, but may be an absolute distance in a three-dimensional space.
  • step S207 the spot distance calculation unit 26 calculating the distance between spots L1 1 of one of the target bar element, calculates the distance between spots L1 2 of the next target bar elements.
  • the inter-spot distance calculation unit 26 calculates the inter-spot distances L1 1 , L1 2 ,..., L1 n of all bar elements.
  • the edge-to-edge distance calculation unit 27 determines one focused bar element to be focused in order from the bar elements. Subsequently, the edge distance calculation unit 27 calculates the distance from the target bar element to the shortest edge as an edge distance L2 1. Specifically, the inter-edge distance calculation unit 27 can set the shortest distance among the distances from the target bar element to each edge of the database registered in step S202 as the inter-edge distance L2.
  • the distance from the target bar element to the edge is, for example, the distance from the end point of the target bar element to the line segment of the shell element determined to be the edge. This distance is preferably a stroke distance along the surface of the shell element, but may be an absolute distance in a three-dimensional space.
  • step S208 the edge distance calculation unit 27 calculating the distance between the edges L2 1 of one of the target bar element, it calculates the distance between the edges L2 2 of the next target bar elements.
  • the edge distance calculator 27 calculates the edge distances L2 1 , L2 2 ,..., L2 n of all bar elements.
  • the inter-ridge distance calculation unit 28 determines one focused bar element to be focused in order from the bar elements. Subsequently, the ridge distance calculation unit 28 calculates the distance from the target bar element to the shortest edge line as the ridge line distance L3 1. Specifically, the inter-ridge distance calculation unit 28 can set the shortest distance among the distances from the target bar element to each ridge line of the database registered in step S205 as the inter-ridge distance L3.
  • the distance from the target bar element to the ridge line is, for example, the distance from the end point of the target bar element to the line segment of the shell element determined as the ridge line. This distance is preferably a stroke distance along the surface of the shell element, but may be an absolute distance in a three-dimensional space.
  • the ridge distance calculation unit 28 calculates the ridge distance L3 1 of one of the target bar elements, it calculates a ridge distance L3 2 of the next target bar elements.
  • the inter-ridge distance calculation unit 28 acquires information on the inter-ridge distances L3 1 , L3 2 ,..., L3 n of all bar elements.
  • the spot-to-spot distance L1 1 , the edge-to-edge distance L2 1 , and the edge-to-edge distance L3 1 are distances calculated for the same attention bar element.
  • step S210 the effective width setting unit 29 calculates, for each bar element, the value of the inter-spot distance L1 calculated in step S207, the value obtained by doubling the inter-edge distance L2 calculated in step S208, and the calculation in step S209. Compared with the value obtained by doubling the distance L3 between the ridge lines, the minimum value (shortest distance) is selected.
  • step S211 the effective width setting unit 29 sets the selected distance to the effective width B of the spot welded part modeled by the bar element.
  • the effective width setting unit 29 is a minimum value even if all or two of the values of the distance L1 between the spots, the value L2 between the edges L2, and the value L2 between the edges are doubled. If there is, the value is set to the effective width B.
  • the break analysis unit 30 reads input information as a preparation setting before performing break analysis.
  • the input information includes information on the three-layer spot welded portion determined in the flowchart of FIG. 10 and information on the effective width B set in the flowchart of FIG.
  • Table 1 shows the input items when spot welding steel plate A and steel plate B. As shown in Table 1, the input items used for determination differ depending on the break mode.
  • the break analysis unit 30 can perform break analysis for all the break modes by using the input items shown in the display 1, and the operator can know the break mode that has reached the break limit value earliest.
  • the rupture analysis unit 30 calculates the rupture limit value using the input items indicated by the circles in Table 1 according to each rupture mode of load-type rupture, moment-type rupture, and nugget rupture.
  • rupture mode is not limited, For example, it is preferable to use the following method.
  • a shear tensile test or a cross-shaped tensile test of a test piece having a spot weld is performed, and a ratio d / W between the nugget diameter d (mm) and the width W (mm) of the test piece is
  • the relationship between the stress concentration coefficient ⁇ according to the equation (1) is obtained in advance, and the fracture limit load Fs (N) of the spot welded portion by the shear tensile test is calculated according to the equation (2) for a material having an arbitrary tensile strength.
  • the method is preferred.
  • the effective width B set in step S211 is applied to the width W of the test piece.
  • ⁇ TS ⁇ W ⁇ t / F (1) here, TS: Tensile strength (MPa), t: Test piece thickness (mm), F: Breaking tension (N)
  • Fs TS ⁇ W ⁇ t / ⁇ (2)
  • a flange tensile test with a spot welded part is performed, the bending moment M (N ⁇ m) applied to the end of the spot welded part, and the thickness, width, and strength characteristics of the test material From the total plastic moment Mp (N ⁇ m) that is theoretically obtained from the above, the moment efficiency ⁇ according to the equation (3) is obtained in advance, and this moment efficiency ⁇ and the total plasticity for a material having an arbitrary thickness, width, and strength characteristics
  • a method of calculating the fracture limit moment Mlim (N ⁇ m) of the spot welded portion by the flange tensile test according to the equation (4) from the moment Mp ′ is preferable.
  • the effective width B set in step S211 is applied to the plate width of the test material.
  • ⁇ Mp / M (3)
  • Mlim Mp ′ / ⁇ (4)
  • Fs e ⁇ ⁇ (d / 2) 2 ⁇ (f ⁇ Ceq + g) (5)
  • d nugget diameter (mm)
  • Ceq weighted average of nugget part carbon equivalent in the thickness direction
  • e, f, g coefficient
  • the fracture analysis unit 30 calculates a state variable for each fracture mode based on the load / moment output of each element of the spot weld at each time.
  • the break analysis unit 30 compares the break limit value with the state variable for each break mode. When the state variable of any mode has reached the fracture limit value, the fracture analysis unit 30 subsequently determines that the fracture has occurred, and the allowable load according to the relative displacement (strain) of the elements of the spot welded portion thereafter. Decrease the value.
  • the fracture analysis unit 30 outputs detailed fracture information via the output unit 80 after completing the dynamic calculation of all processes.
  • the target bar element and the bar element sharing the same end point as the target bar element are three-layer spot welds.
  • the target bar element By determining, it is possible to automatically and accurately determine a spot welded portion in which at least three parts are spot welded from among a large number of spot welded portions.
  • the target bar element By determining that the element and the other bar element are not the three-layer spot welded portion, for example, it is possible to prevent misidentification that a two-layer spot welded portion is a three-layer spot welded portion. .
  • the accuracy of the break analysis can be improved by using the information of the three-layer spot welded portion for the break analysis. Furthermore, according to the present embodiment, the minimum value is automatically set as the effective width B of the spot welded portion among the value of the distance between spots, the value obtained by doubling the distance between edges, and the value obtained by doubling the distance between ridges. Set. By using the effective width B for the fracture analysis, the accuracy of the fracture analysis can be improved.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a hardware configuration of the analysis apparatus 10.
  • Reference numeral 1200 denotes a computer (PC), which includes a CPU 1201.
  • the CPU 1201 comprehensively controls each device connected to the system bus by executing device control software stored in the ROM 1202 or the hard disk (HD) 1211 or supplied by the flexible disk drive (FD) 1212.
  • the CPU 1201 executes the analysis program (program) stored in the ROM 1202 or the hard disk (HD) 1211, thereby realizing the functional configuration of the welding determination unit 40 and the effective width setting unit 50 of the analysis device 10 of the present embodiment.
  • the CPU 1201 executes the fracture analysis program (program) stored in the ROM 1202 or the hard disk (HD) 1211, thereby realizing the functional configuration of the fracture analysis unit 30 of the analysis apparatus 10 of the present embodiment.
  • the analysis program and the break analysis program are separate, but the break analysis program may be included in the analysis program.
  • a keyboard controller (KBC) 1205 controls the signal input from the keyboard (KB) 1209 to be input into the computer 1200.
  • Reference numeral 1206 denotes a display controller (CRTC), which controls display on the display device (CRT) 1210.
  • a disk controller (DKC) 1207 controls access to a hard disk (HD) 1211 and a flexible disk (FD) 1212 that store a boot program, a plurality of applications, an edit file, a user file, a network management program, and the like.
  • the boot program is a startup program that starts execution (operation) of hardware and software of a personal computer.
  • NIC network interface card
  • means for supplying the program to the computer for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM recording the program or a transmission medium such as the Internet for transmitting the program can also be applied as an embodiment of the present invention.
  • a program product such as a computer-readable recording medium that records the program can also be applied as an embodiment of the present invention.
  • Programs, recording media, transmission media, and program products are included in the scope of the present invention.
  • the recording medium for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory, a ROM, and the like can be used.
  • FIG. 14A is a model before deformation constituted by two-layer spot welds
  • FIG. 14B is a model after deformation.
  • the model conditions are: Steel type: JSC590Y, plate thickness: 1.0 mm, member length: 500 mm, cross section: 50 mm ⁇ 100 mm (excluding flange), upper surface: collision with a rigid wall of 500 kg at an initial speed of 10 m / s, lower surface: fixed did.
  • the spot welded portion had a nugget diameter of 4 mm, the number of spot welded portions: 10 (5 on one side), and a pitch of 60 mm.
  • LS-DYNA finite element analysis program
  • Example 1A after setting the effective width B calculated using the flowchart of FIG. 12 described above, the fracture analysis unit 30 analyzed the fracture of the spot welded portion.
  • FIG. 15A is a diagram in which the analysis result of Example 1A is output.
  • Comparative Example 1B after setting the effective width B to a predetermined default value (40 mm), the fracture analysis unit 30 analyzed the spot welded portion.
  • FIG. 15B is a diagram in which the analysis result of Comparative Example 1B is output.
  • 15A and 15B show the analysis results when the deformation from FIG. 14A to FIG. 14B progressed by 20%.
  • Example 1A shown in FIG. 15A breakage occurred at 8 of the 10 spot welds, which was the same as the actual number of breaks.
  • Comparative Example 1B shown in FIG. 15B breakage occurred in 6 of the 10 spot welds, which was different from the actual number of breaks.
  • FIG. 16A is a model before deformation constituted by three-layer spot welded portions
  • FIG. 16B is a model after deformation.
  • the model conditions are the same as those in the first embodiment.
  • Example 2A the three-layer spot welded portion is determined using the flowchart of FIG. 10, and after setting the effective width B calculated using the flowchart of FIG. Break analysis was performed.
  • FIG. 17A is a diagram in which the analysis result of Example 2A is output.
  • Example 2B the three-layer spot welded portion was determined using the flowchart of FIG. 10, but after setting the effective width B to a predetermined default value (40 mm), the fracture analysis unit 30 performed spot welding. The fracture analysis of was performed.
  • FIG. 17B is a diagram in which the analysis result of Example 2B is output.
  • FIG. 17C is a diagram in which an analysis result of Comparative Example 2C is output.
  • FIGS. 17A to 17C show analysis results when the deformation from FIG. 16A to FIG. 16B progresses by 20%.
  • the fracture analysis unit 30 apparently adjusted the plate thickness so as to be a two-layer spot weld when executing the fracture analysis of the spot weld.
  • the fracture analysis unit 30 includes a steel plate A, a steel plate B, and a steel plate C among the steel plates A, and a fracture analysis of a connection portion between the steel plate A and the steel plate B. It is executed with the value obtained by adding the thicknesses of the steel plate B and the steel plate C.
  • the fracture analysis unit 30 performs the fracture analysis of the connection portion between the steel plate C and the steel plate B with the value of the plate thickness of the steel plate C and the value obtained by adding the plate thicknesses of the steel plate A and the steel plate B.
  • the fracture analysis unit 30 applied the effective width B set as the shortest distance among the spot distance L1, the edge distance L2 ⁇ 2, and the edge distance L3 ⁇ 2.
  • Example 2A shown in FIG. 17A breakage occurred at 6 of the 10 spot welds, which was the same as the actual number of breaks.
  • Example 2B shown in FIG. 17B breakage occurred at 5 of the 10 spot welds, which was slightly different from the actual number of breaks.
  • Comparative Example 2C shown in FIG. 17C breakage occurred at three of the ten spot welds, which was significantly different from the actual number of breaks.
  • the preparation time can be greatly shortened.
  • the accuracy of the fracture analysis of the collision simulation can be improved.
  • the effect becomes more apparent as the number of spot welds increases to several hundreds or thousands.
  • the present invention can be used for fracture analysis such as collision simulation.

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Abstract

　スポット溶接部の解析方法は、スポット溶接部としてのバー要素を取得する工程と、取得したバー要素のうち注目する注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出する工程と、抽出されたバー要素のうち、注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する工程と、注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定された場合に、注目バー要素と、注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程と、注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定された場合に、抽出されたバー要素のうち注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があるか否かを判定し、所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合には、注目バー要素と前記抽出されたバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する工程と、を有する。

Description

スポット溶接部の解析方法、スポット溶接部の解析プログラム、記録媒体およびスポット溶接部の解析装置
　本発明は、スポット溶接部の解析方法、スポット溶接部の解析プログラム、記録媒体およびスポット溶接部の解析装置に関する。例えば自動車の車体などの多数のスポット溶接部を有する解析対象物を破断解析する場合に用いられて好適である。
　例えば自動車業界では、衝突時の乗員への傷害を低減できる車体構造にするために、構造部材により衝撃エネルギーを吸収させることが検討されている。自動車のフルラップ衝突やオフセット衝突での衝撃エネルギーを吸収させる主要な構造部材にフロントサイドメンバーがある。フロントサイドメンバーは、プレス成形などで部材を成形した後、スポット溶接により部材を閉断面化している。通常、このフロントサイドメンバーを座屈させることで、衝撃エネルギーを吸収させている。衝撃エネルギーの吸収を向上させるためには、座屈形態を安定化させ、途中で折れ曲りや破断をさせないことが重要である。
　構造部材の座屈形態を安定化させるためには、スポット溶接間隔、ナゲット径、溶接条件を最適化する必要がある。そのため、スポット溶接間隔、ナゲット径、溶接条件からスポット溶接部の破断限界を推定し、座屈形態が安定化する最適条件を見出す方法が検討されている（例えば特許文献１－３参照）。
特開２００５－１４８０５３号公報 特開２００５－３１５８５４号公報 特開２００７－３０４００５号公報 国際公開第２０１１／１２６０５７号パンフレット
　しかしながら、特許文献１－３に開示されている破断解析方法では、スポット溶接部の性質や負荷状態に応じて、荷重型破断、モーメント型破断、ナゲット内破断のいずれの破断モードが発生するかを判別できないため、衝突シミュレーションにおける解析精度が必ずしも高いとは言えなかった。
　そこで、本出願人は破断解析方法を改善し、荷重型破断、モーメント型破断、ナゲット内破断の何れの破断モードが発生するかを判別できる破断解析方法を出願している（特許文献４参照）。この破断解析方法では、コンピュータを用い、スポット溶接される鋼板のそれぞれの板厚ｔ、引張強さＴＳ、伸びＥｌ、化学成分、溶接部のナゲット径ｄ、隣接する溶接部、エッジ又は稜線との距離で決まるスポット溶接部の有効幅Ｂ、断面高さＨに基づいて、荷重型破断、モーメント型破断、ナゲット内破断のそれぞれの破断モードの破断限界値を求める。そして、スポット溶接部の状態量が何れかの破断モードの破断限界値に達したときに破断モードで破断すると評価するものである。
　特許文献４に開示された破断解析方法は、衝突シミュレーションにおける解析精度が高いという長所がある反面、全てのスポット溶接部に対して鋼板それぞれの板厚ｔ、有効幅Ｂなどの必要情報を入力しなければならず、準備設定に時間がかかるという問題点がある。自動車の車体にはスポット溶接部が、通常数千個にも及ぶために全てのスポット溶接部に対して必要情報を入力するには長時間を要してしまう。
　特に、特許文献４に開示された破断解析方法は、スポット溶接する鋼鈑が２枚であることを前提する解析アルゴリズムが構築されている。したがって、３枚以上の鋼鈑を重ねてスポット溶接したスポット溶接部の破断解析を精度良く行うことができない。すなわち、３枚重ねのモデルをそのまま破断解析できるプログラムは、未だ具現化されていないのが実情である。そのため、人手の作業により、車体のスポット溶接部の中から３枚の鋼板を重ねてスポット溶接したスポット溶接部を探し出し、破断解析前の準備設定の段階で見掛け上、２枚重ねとなるように入力情報を調整していた。例えば鋼板Ａ，鋼鈑Ｂ，鋼鈑Ｃを３枚重ねてスポット溶接したスポット溶接部では、鋼板Ａと鋼板Ｂの接続部分の破断解析には、鋼板Ａの板厚の値と、鋼板Ｂと鋼鈑Ｃの板厚を加算した値とを入力することによって見掛け上、２枚重ねのスポット溶接部となるように調整していた。このような準備設定の作業には、多大な労力が必要となる。
　すなわち、従来、種々の破断解析方法が提案されているが、実際に破断解析を行う場合には、例えば車体の部品やスポット溶接部などを座標として記述したＣＡＤデータが用いられる。破断解析を行う場合には、操作者はＣＡＤソフトを用いＣＡＤデータを図４に示すように空間内で認識できるモデルにした上、モデルを拡大したり切断したりすることで、一つのスポット溶接部に対する周囲の他のスポット溶接部の関係から３枚重ねのスポット溶接部であるか否かを人手により識別していた。しかしながら、スポット溶接部の総数が数千個以上ある場合や部品数が多い場合には、全てのスポット溶接部について３枚重ねのスポット溶接部に印を付けるのには数十日間を要してしまう。
　本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、多数のスポット溶接部の中から部品を少なくとも３枚重ねてスポット溶接したスポット溶接部を精度良く判定することを目的とする。また、本発明は、有効幅Ｂを適切に設定することを目的とする。
　本発明のスポット溶接部の解析方法は、スポット溶接部としてのバー要素を取得する工程と、前記取得したバー要素のうち注目する注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出する工程と、前記抽出されたバー要素のうち、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する工程と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定された場合に、前記注目バー要素と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定された場合に、前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があるか否かを判定し、所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合には、前記注目バー要素と前記抽出されたバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する工程と、を含むことを特徴とする。
　本発明のスポット溶接部の解析プログラムは、スポット溶接部としてのバー要素を取得する工程と、前記取得したバー要素のうち注目する注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出する工程と、前記抽出されたバー要素のうち、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する工程と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定された場合に、前記注目バー要素と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定された場合に、前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があるか否かを判定し、所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合には、前記注目バー要素と前記抽出されたバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
　本発明の記録媒体は、スポット溶接部としてのバー要素を取得する工程と、前記取得したバー要素のうち注目する注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出する工程と、前記抽出されたバー要素のうち、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する工程と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定された場合に、前記注目バー要素と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定された場合に、前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があるか否かを判定し、所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合には、前記注目バー要素と前記抽出されたバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する工程と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
　本発明のスポット溶接部の解析装置は、スポット溶接部としてのバー要素を取得するバー要素取得部と、前記取得したバー要素のうち注目する注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出するバー要素抽出部と、前記抽出されたバー要素のうち、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する共有判定部と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定された場合に、前記注目バー要素と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定し、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定された場合に、前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があるか否かを判定し、所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合には、前記注目バー要素と前記抽出されたバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する溶接判定部と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、多数のスポット溶接部の中から部品を少なくとも３枚重ねてスポット溶接したスポット溶接部を精度良く判定することができる。したがって、準備設定の作業を短縮させることができると共に、破断解析の精度を向上させることができる。
　また、本発明によれば、適切な有効幅を設定することができる。したがって、準備設定の作業を短縮させることができると共に、破断解析の精度を向上させることができる。
スポット溶接部の解析装置の機能構成を示す図である。 ２枚重ねのスポット溶接部を模式的に示す図である。 ３枚重ねのスポット溶接部を模式的に示す図である。 ３枚重ねのスポット溶接部を模式的に示す図である。 ３枚重ねのスポット溶接部を模式的に示す図である。 ３枚重ねのスポット溶接部を模式的に示す図である。 ２枚重ねのスポット溶接部を模式的に示す図である。 ２枚重ねのスポット溶接部を模式的に示す図である。 ２枚重ねのスポット溶接部を模式的に示す図である。 解析対象物としてモデル化された車体の一部を示す図である。 部品のデータベースの一例を示す図である。 シェル要素情報のデータベースの一例を示す図である。 節点情報および端点情報のデータベースの一例を示す図である。 バー要素情報のデータベースの一例を示す図である。 モデルの一例を示す図である。 ３枚重ねのスポット溶接部を判定する処理を示すフローチャートである。 スポット間距離Ｌ１を説明するための図である。 エッジ間距離Ｌ２を説明するための図である。 稜線間距離Ｌ３を説明するための図である。 有効幅Ｂの設定処理を示すフローチャートである。 スポット溶接部の解析装置の構成を示す図である。 第１の実施例の変形前のモデルを示す図である。 第１の実施例の変形後のモデルを示す図である。 実施例１Ａの解析結果を出力した図である。 比較例１Ｂの解析結果を出力した図である。 第２の実施例の変形前のモデルを示す図である。 第２の実施例の変形後のモデルを示す図である。 実施例２Ａの解析結果を出力した図である。 実施例２Ｂの解析結果を出力した図である。 比較例２Ｃの解析結果を出力した図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態のスポット溶接部の解析方法について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
　図１は、スポット溶接部の解析装置１０（以下、解析装置１０という）の機能構成を示す図である。解析装置１０は溶接判定ユニット４０、有効幅設定ユニット５０、破断解析部３０を有している。
　溶接判定ユニット４０は破断解析部３０がスポット溶接部の破断解析を行う前に、モデル中のスポット溶接部が２枚重ねのスポット溶接部であるか３枚重ねのスポット溶接部であるかを判定する。破断解析部３０は溶接判定ユニット４０で判定された情報を用いて破断解析することで破断解析の精度を向上させることができる。溶接判定ユニット４０はバー要素取得部１１、バー要素変更部１２、バー要素抽出部１３、共有判定部１４、距離判定部１５、選定部１６、同一部品判定部１７、溶接判定部１８を有している。なお、溶接判定ユニット４０の各部で行う処理は、図１０のフローチャートを参照して後述する。
　有効幅設定ユニット５０は破断解析部３０がスポット溶接部の破断解析を行う前に、モデル中のスポット溶接部の有効幅を設定する。破断解析部３０は有効幅設定ユニット５０で設定された有効幅を用いて破断解析することで破断解析の精度を向上させることができる。有効幅設定ユニット５０はシェル要素取得部２１、シェル要素変更部２２、シェル要素判定部２３、線分登録部２４、角度算出部２５、スポット間距離算出部２６、エッジ間距離算出部２７、稜線間距離算出部２８、有効幅設定部２９を有している。なお、有効幅設定ユニット５０の各部で行う処理は、図１２のフローチャートを参照して後述する。
　また、解析装置１０は記憶部６０、入力部７０、出力部８０が接続されている。記憶部６０はモデルの情報、モデルを構成する各要素のデータベースを記憶している。入力部７０は操作者の操作に応じて解析装置１０に指示や情報を入力する。出力部８０は解析装置１０による解析結果を出力する。なお、記憶部６０、入力部７０、出力部８０は解析装置１０に含まれていてもよい。
　まず、解析対象物のモデルについて説明する。破断解析部３０は有限要素法を用いてコンピュータ上で破断解析を行う。そのため、スポット溶接部はバー要素（ビーム要素と称されることもある）、シェル要素、ソリッド要素などを用いて操作者により予めモデル化される。破断解析部３０は各要素にベクトル状態量として負荷される荷重やモーメントの値を適用することで破断解析を行う。
　例えば部品として鋼板Ａと鋼板Ｂの２枚の板材を重ねてスポット溶接したスポット溶接部を想定する。この場合、図２Ａに模式的に示すように、鋼板Ａと鋼板Ｂの接続部分がバー要素ａと端点Ａ，Ｂとによってモデル化される。一方、鋼板Ａと鋼板Ｂは、シェル要素によってモデル化される。破断解析部３０はモデル化されたバー要素ａと端点Ａ，Ｂに働く応力やせん断力などを演算し、破断限界値を超えるか否かを判定することで破断解析を行う。
　そのため、特許文献４に開示された破断解析方法では、スポット溶接される鋼板それぞれの板厚ｔ、引張強さＴＳ、伸びＥｌ、化学成分、溶接部のナゲット径ｄ、隣接する溶接部、エッジ又は稜線との距離で決まる有効幅Ｂ、断面高さＨを必要な情報としてコンピュータに入力している。
　一方、鋼板Ａ、鋼板Ｂおよび鋼板Ｃの３枚の板材を重ねてスポット溶接したスポット溶接部を想定する。この場合、鋼板Ａと鋼板Ｂ、鋼板Ｂと鋼板Ｃを２枚重ねのときと同様にバー要素と端点とによってモデル化される。その結果、図２Ｂに模式的に示すように、鋼板Ａと鋼板Ｂを接続するバー要素ａと、鋼板Ｂと鋼板Ｃを接続するバー要素ｂを有し、鋼板Ｂ上の端点Ｂをバー要素ａとバー要素ｂが共有した構成にモデル化される。
　しかしながら、特許文献４に開示された破断解析方法では、３枚重ねのモデルのまま破断解析することができない。したがって、見掛け上、２枚重ねのモデルに調整した上で破断解析を行う。具体的には、鋼板Ａと鋼板Ｂを接続するバー要素ａに注目する場合、鋼板Ｂと鋼板Ｃを１つの要素とみなし、鋼板Ａの板厚の値と、鋼板Ｂと鋼板Ｃの板厚を加算した値とがそれぞれ入力される。一方、鋼板Ｃと鋼板Ｂを接続するバー要素ｂに注目した場合には、鋼板Ａと鋼板Ｂを１つの要素とみなし、鋼板Ｃの板厚の値と、鋼板Ａと鋼板Ｂの板厚を加算した値がそれぞれ入力される。このような調整が必要なため、解析対象物に多数存在するスポット溶接部の中から、３枚重ねのスポット溶接部をコンピュータ上で精度良く判定するためのアルゴリズムを構築する必要がある。
　但し、操作者が３枚重ねおよび２枚重ねのスポット溶接部をコンピュータでモデル化した場合、図３Ａ～図３Ｆの一例で示すようなモデルになる。
　図３Ａのモデルは、正確に３枚重ねのスポット溶接部にモデル化された例である。
　図３Ｃのモデルは、バー要素ａの鋼板Ｂ上の端点の座標とバー要素ｂの鋼板Ｂ上の端点の座標とを一致していないことにより、実際には３枚重ねのスポット溶接部であるにも関わらず、異なる２枚重ねのスポット溶接部のようにモデル化された例である。３枚重ねのスポット溶接部はモデリングするソフト上或いは人為上の理由により、図３Ｃのモデルのような形態にモデル化されることがある。
　図３Ｂのモデルは、３枚重ねのスポット溶接部と２枚重ねのスポット溶接部とが隣接している形態のモデルである。
　破断解析の精度を向上させるためには、図３Ａのモデル、図３Ｂのモデル、図３Ｃのモデルが３枚重ねのスポット溶接部であることを精度良く判定することが必要になる。しかし、図３Ｂのモデルと図３Ｃのモデルは、２枚重ねのスポット溶接部であると誤認される場合がある。本実施形態の解析装置１０は、後述する図１０に示すフローチャートにより図３Ａのみならず、図３Ｂのモデルおよび図３Ｃのモデルも３枚重ねのスポット溶接部として判定できるようにしている。
　一方、図３Ｄのモデルは、正確に２枚重ねのスポット溶接部にモデル化された例である。
　図３Ｅのモデルは、図３Ｃのモデルの形態に似ているが、中間の鋼板が２枚であり、バー要素ａとバー要素ｄが別々の鋼板をそれぞれ２枚重ねでスポット溶接しているモデルである。
　図３Ｆのモデルは、２つの隣接するバー要素ａとバー要素ｄが共通する鋼鈑を２枚重ねでスポット溶接しているモデルである。
　図３Ｅのモデルと図３Ｆのモデルは、２枚重ねのスポット溶接部であるにも関わらず、３枚重ねのスポット溶接部であると誤認される場合がある。本実施形態の解析装置１０は、後述する図１０に示すフローチャートにより図３Ｅのモデルおよび図３Ｆのモデルを２枚重ねのスポット溶接部として判定できるようにしている。
　例えば解析対象物が自動車の車体の場合、操作者はＣＡＤソフトを用いて例えば図４に模式的に示すようにモデル化する。図４は、解析対象物としてモデル化された車体、変形前のフロントサイドメンバー、変形後のフロントサイドメンバーを示す図である。
　モデル化された各シェル要素の情報は記憶部６０に記憶される。シェル要素の情報には各シェル要素が属する部品の識別番号（部品番号）および各シェル要素の節点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）が含まれる。
　また、各スポット溶接部の情報として、モデル化された各バー要素の情報が記憶部６０に記憶される。バー要素の情報には各バー要素の識別番号（要素番号）、バー要素の端点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）、バー要素の代表点が含まれる。
　図５～図８は、モデル化された各要素の情報のデータベースの一例を示す図である。図５～図８のデータベースは、記憶部６０に記憶されている。図５は、部品のデータベースであり、例えば操作者が作成して構成したものである。図６は、シェル要素情報のデータベースである。図７は、節点情報および端点情報のデータベースである。図８は、バー要素情報のデータベースである。図６～図８のデータベースは、例えばモデルのＣＡＤデータからソフトウェアを用いて構成したものである。また、図９は、解析対象物の一部をモデル化したモデルの一例を示す図である。
　図５に示す部品のデータベースは、モデルの部品数と同じ数だけ存在する。部品には例えば鋼鈑などが含まれる。
　部品のデータベースには、各部品に割り当てられた識別番号（部品番号）、部品の母材情報が含まれる。母材情報には、母材番号および断面情報番号の情報が含まれる。
　また、各断面情報番号に関連付けて断面情報のデータベースが構成されている。断面情報には、部品の板厚ｔが含まれる。したがって、解析装置１０は、部品のデータベースを参照することで、部品の板厚ｔを取得することができる。なお、本実施形態では使用しないが、断面情報には、板厚ｔ以外の情報として、ELFORM：要素タイプ、SHRF：せん断面積係数、NIP：断面内板厚方向積分点数、PROPT：プリント出力オプション、QR/IRID：要素積分方法、ICOMP：材料軸角度定義フラグ、SETYP：２次元ソリッド要素タイプ、NLOC：３次元シェル要素参照面位置、MAREA：非構造部の単位面積あたりの質量、IDOF：板厚フィールドの連続／不連続フラグ、EDGSET：節点セットの情報も含まれている。
　また、母材番号に関連付けられた母材情報のデータベース（不図示）が構成されている。したがって、解析装置１０は、母材情報のデータベースを参照することで部品の母材情報（例えば化学成分など）を取得することができる。
　図６に示すシェル要素情報のデータベースには、各シェル要素に割り当てられた識別番号（要素番号）、各シェル要素が属する部品番号、各シェル要素の節点の識別番号（節点番号）の情報が含まれる。図６は、部品を四角形のメッシュにしたシェル要素のデータベースの一例である。したがって、一つのシェル要素が４つの節点（ｎ１～ｎ４）を有している。部品を三角形のメッシュにした場合には、一つのシェル要素が３つの節点（ｎ１～ｎ３）を有する。節点（ｎ１～ｎ４）の座標（ｘ，ｙ，ｚ）の情報は、節点番号に関連付けて図７の節点情報のデータベースに格納されている。
　図８に示すバー要素情報のデータベースには、各バー要素に割り当てられた識別番号（要素番号）、各バー要素の両端点（ｎ１，ｎ２）の識別番号（端点番号）、代表点の識別番号（代表点番号）の情報が含まれる。両端点（ｎ１，ｎ２）の座標（ｘ，ｙ，ｚ）の情報は、端点番号に関連付けて図７に示す端点情報のデータベースに格納されている。代表点とは、例えばバー要素の長さ方向の中央点である。代表点はバー要素の両端点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）から算出される座標とすることができる。代表点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）の情報は、図７の端点情報のデータベースと同様な構成の、代表点情報のデータベース（不図示）に格納されている。
　（スポット溶接部の判定処理）
　続いて、図１０のフローチャートを参照しながら、２枚重ねのスポット溶接部および３枚重ねのスポット溶接部を判定する処理について説明する。この処理は、操作者による入力部７０を介した指示に応じて解析装置１０の溶接判定ユニット４０が実行する。なお、ここでは、鋼板を部品として説明する。
　まず、ステップＳ１００では、バー要素取得部１１は解析対象物に存在するバー要素の情報を取得する。具体的には、バー要素取得部１１はバー要素の情報をバー要素情報のデータベース（図８）から取得する。
　ステップＳ１０１では、バー要素取得部１１はバー要素の端点を部品毎に取得する。具体的には、バー要素取得部１１はバー要素の端点番号をバー要素情報のデータベース（図８）から取得し、端点番号の座標を端点情報のデータベース（図７）から取得する。バー要素取得部１１は取得した座標を含むシェル要素を、シェル要素情報のデータベース（図６）および節点情報のデータベース（図７）から取得する。バー要素取得部１１はシェル要素が属する部品の部品番号をシェル要素のデータベース（図６）から取得する。バー要素取得部１１はこの処理をバー要素の端点毎に行うことで、部品毎にバー要素の端点を取得することができる。バー要素取得部１１は部品毎にバー要素およびバー要素の端点（端点番号および座標を含む）が関連付けられた情報をデータベース（不図示）に格納する。
　ステップＳ１０２では、バー要素変更部１２は取得したバー要素の中から注目する一の注目バー要素を決定する。続いて、バー要素抽出部１３は注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出する。ここでは、バー要素抽出部１３は注目バー要素の端点から所定の距離Ａ以内に端点を有する他のバー要素を抽出する。具体的には、バー要素抽出部１３は注目バー要素の端点の座標をバー要素情報のデータベース（図８）および端点情報のデータベース（図７）から取得する。バー要素抽出部１３は取得した端点の座標から所定の距離以下の座標を有する端点番号を、端点情報のデータベース（図７）から抽出する。バー要素抽出部１３は抽出した端点番号を有する要素番号を、バー要素情報のデータベース（図８）から抽出することにより、注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出する。
　例えば注目バー要素をバー要素ａとすると、図３Ａおよび図３Ｃのモデルの場合、他のバー要素としてバー要素ｂが抽出される。また、図３Ｂのモデルの場合、バー要素ｂとバー要素ｃが抽出される。また、図３Ｅおよび図３Ｆのモデルの場合、バー要素ｄが抽出される。
　一方、図３Ｄのモデルの場合、他のバー要素は抽出されない。溶接判定部１８は他のバー要素が抽出されない注目バー要素を２枚重ねのスポット溶接部と判定することができる。
　なお、ステップＳ１０２においてバー要素抽出部１３は注目バー要素の代表点から所定の距離以内に代表点を有する他のバー要素を抽出してもよい。
　次に、ステップＳ１０３では、共有判定部１４は抽出した他のバー要素の中に、注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する。具体的には、共有判定部１４はバー要素情報のデータベース（図８）を参照して、注目バー要素の端点番号と他のバー要素の端点番号とを比較することで、同一の端点を共有しているか否かを判定する。異なる要素番号のバー要素が同じ端点番号の端点を有する場合には、これらのバー要素は同一の端点を共有する。
　例えば注目バー要素をバー要素ａとすると、図３Ａおよび図３Ｂのモデルの場合、バー要素ａとバー要素ｂが部品Ｂ上で端点を共有しているので、同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定される。一方、図３Ｃ、図３Ｅ、図３Ｆのモデルの場合、同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定される。
　同一の端点を共有するバー要素が存在しない場合にはステップＳ１０５に進み、同一の端点を共有するバー要素が存在する場合にはステップＳ１０４に進む。
　ステップＳ１０４では、溶接判定部１８は注目バー要素と、注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが部品を３枚重ねてスポット溶接した３枚重ねのスポット溶接部であると判定する。ここでは、解析対象物の多数のスポット溶接部の中から図３Ａおよび図３Ｂのモデルが３枚重ねのスポット溶接部であると判定される。
　ステップＳ１０５では、距離判定部１５はステップＳ１０２で抽出した他のバー要素の中に、注目バー要素との距離（要素間の距離）が所定の距離Ｂ以内のバー要素があるか否かを判定する。ここで、所定の距離とは上述した所定の距離Ａよりも短い距離であって、例えば板厚、ナゲット径などである。
　ここでは、距離判定部１５は注目バー要素の端点と他のバー要素の端点との距離をバー要素情報のデータベース（図８）および端点情報のデータベース（図７）を用いて算出し、算出した距離のうち部品の板厚以下のものがあるか否かを判定する。例えば注目バー要素をバー要素ａとすると、図３Ｃのモデルの場合、板厚とはバー要素ｂに最も近接している、注目バー要素ａの端点が含まれる部品（鋼鈑Ｂ）の板厚である。図３Ｅのモデルの場合、板厚とはバー要素ｄに最も近接している、注目バー要素ａの端点が含まれる部品（鋼鈑Ｂ）の板厚である。図３Ｆの場合、板厚とはバー要素ｄに最も近接している、注目バー要素ａの端点が含まれる部品（鋼鈑Ａまたは鋼鈑Ｂ）の板厚である。距離判定部１５はステップＳ１０１において部品毎にバー要素およびバー要素の端点が関連付けられた情報に基づいて注目バー要素の端点が含まれる部品を特定し、特定した部品の板厚を部品のデータベース（図５）から取得することができる。
　ここで、ステップＳ１０５のように所定の距離Ｂとして板厚またはナゲット径などを用いるのは、板厚以下またはナゲット径以下で別々にスポット溶接することは物理的に困難であり、板厚以下またはナゲット径以下の場合には３枚重ねのスポット溶接部と判定できる場合があるためである。なお、ステップＳ１０５の要素間の距離として、注目バー要素の代表点と他のバー要素の代表点との距離を用いてもよい。
　ステップＳ１０５において、所定の距離Ｂ以内に他のバー要素がある場合にはステップＳ１０８に進む。ここでは、図３Ｃ、図３Ｅ、図３Ｆのモデルのうち要素間の距離が所定距離Ｂ以下のモデルがステップＳ１０８の処理に進む。一方、所定の距離Ｂ以内に他のバー要素がない場合にはステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、溶接判定部１８は注目バー要素とステップＳ１０２で抽出した他のバー要素とが別々のスポット溶接部であり３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する。ここでは、図３Ｃ、図３Ｅ、図３Ｆのモデルのうち要素間の距離が所定距離Ｂよりも長いモデルが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定される。次に、ステップＳ１０７では、バー要素変更部１２は注目バー要素を変更することで、再びステップＳ１０２以降の処理が行われる。
　ステップＳ１０８では、選定部１６はステップＳ１０５において要素間の距離が所定の距離Ｂ以下であると判定されたバー要素が複数ある場合に、複数のバー要素のうち要素間の距離が最も短いバー要素を対象バー要素として選定する。なお、選定部１６は要素間の距離が所定の距離Ｂ以下であると判定されたバー要素が一つの場合は、そのバー要素を対象バー要素として選定する。
　ステップＳ１０９では、同一部品判定部１７は注目バー要素と対象バー要素とが少なくとも一つの同じ部品を溶接しているか否かを判定する。具体的には、同一部品判定部１７は注目バー要素の端点が含まれる各部品と対象バー要素の端点が含まれる各部品とのうち少なくとも一つが同じであるか否かを判定する。同一部品判定部１７は注目バー要素および対象バー要素の端点が含まれる部品の部品番号を、ステップＳ１０１と同様の方法により取得し、取得した部品番号を比較することで、注目バー要素と対象バー要素とが少なくとも同じ部品を溶接しているかを判定することができる。
　例えば注目バー要素をバー要素ａとし、対象バー要素をバー要素ｄとすると、図３Ｅのモデルの場合、同一の部品を溶接していないと判定される。注目バー要素と対象バー要素とが同一の部品を溶接しておらず、それぞれ異なる部品を溶接している場合にはステップ１１０に進む。
　ステップＳ１１０では、溶接判定部１８は注目バー要素と対象バー要素とが別々のスポット溶接部であり、注目バー要素が２枚重ねのスポット溶接部であると判定する。したがって、例えば注目バー要素をバー要素ａとし、対象バー要素をバー要素ｄとすると、図３Ｅのモデルの場合、注目バー要素と対象バー要素とがそれぞれ異なる部品をスポット溶接したスポット溶接部であり、注目バー要素が２枚重ねのスポット溶接部であると判定される。すなわち、図３Ｅのモデルが３枚重ねのスポット溶接部であると誤認されることを防止することができる。
　一方、ステップ１０９において、例えば注目バー要素をバー要素ａとし、対象バー要素をバー要素ｂとすると、図３Ｃのモデルの場合、少なくとも同一の部品（鋼板Ｂ）を溶接していると判定される。また、注目バー要素をバー要素ａとし、対象バー要素をバー要素ｄとすると、図３Ｆのモデルの場合、注目バー要素と対象バー要素は少なくとも同一の部品（鋼板Ａ、鋼鈑Ｂ）を溶接している判定される。注目バー要素と対象バー要素とが少なくとも一つの同一の部品を溶接している場合にはステップ１１１に進む。
　ステップＳ１１１では、同一部品判定部１７は対象バー要素と注目バー要素とがそれぞれ同じ部品を溶接しているか否かを判定する。具体的には、同一部品判定部１７は対象バー要素の端点がそれぞれ含まれる各部品と注目バー要素の端点がそれぞれ含まれる各部品とが両方とも同じであるか否かを判定する。同一部品判定部１７は注目バー要素および対象バー要素の端点が含まれる部品の部品番号を、ステップＳ１０１と同様の方法により取得し、取得した部品番号を比較することで、注目バー要素と対象バー要素とがそれぞれ同じ部品を溶接しているかを判定することができる。
　例えば注目バー要素をバー要素ａとし、対象バー要素をバー要素ｂとすると、図３Ｃのモデルの場合、同一の部品（鋼板Ｂ）を溶接しているものの、それぞれ同じ部品を溶接していないと判定される。注目バー要素と対象バー要素とがそれぞれ同一の部品を溶接していない場合にはステップ１０４に進む。
　ステップＳ１０４では、溶接判定部１８は注目バー要素と対象バー要素とが部品を３枚重ねてスポット溶接した３枚重ねのスポット溶接部であると判定する。したがって、図３Ｃのモデルが３枚重ねのスポット溶接部であると判定される。すなわち、図３Ｃのモデルが２枚重ねのスポット溶接部であると誤認されることを防止することができる。
　一方、ステップＳ１１１において、例えば注目バー要素をバー要素ａとし、対象バー要素をバー要素ｄとすると、図３Ｆのモデルの場合、注目バー要素と対象バー要素はそれぞれ同一の部品（鋼板Ａおよび鋼鈑Ｂ）を溶接していると判定される。注目バー要素と対象バー要素とがそれぞれ同一の部品を溶接している場合にはステップ１１０に進む。
　ステップＳ１１０では、溶接判定部１８は注目バー要素と対象バー要素とがそれぞれ同じ部品をスポット溶接した２枚重ねのスポット溶接部であると判定する。したがって、図３Ｆのモデルが２枚重ねのスポット溶接部であると判定される。
　その後、ステップＳ１１２では、バー要素変更部１２は全てのバー要素について処理が終了したか否かを判定する。判定が終了していない場合にはステップＳ１０７に戻り、注目バー要素を変更する。一方、判定が終了した場合にはステップＳ１１３に進み、有効幅設定ユニット５０が有効幅の設定処理を行う。ステップＳ１１３の処理は、図１２のフローチャートを参照して後述する。
　ステップＳ１１４では、破断解析部３０はスポット溶接部の破断解析を行う。ここでは、破断解析部３０はステップＳ１００～Ｓ１１２により判定された３枚重ねのスポット溶接部を見掛け上、２枚重ねのスポット溶接部になるようにモデルを調整した上で破断解析を行う。例えば鋼板Ａ，鋼鈑Ｂ，鋼鈑Ｃを３枚重ねてスポット溶接したスポット溶接部では、鋼板Ａと鋼板Ｂの接続部分の破断解析では、鋼板Ａと、鋼板Ｂと鋼鈑Ｃを重ねた鋼板との間で２枚重ねのスポット溶接部になるように調整して破断解析を行う。また、鋼板Ｂと鋼板Ｃの接続部分の破断解析では、鋼板Ａと鋼板Ｂを重ねた鋼板と、鋼鈑Ｃとの間で２枚重ねのスポット溶接部になるように調整して破断解析を行う。このように処理することで破断解析の精度を向上させることができる。
　なお、破断解析部３０は例えば特許文献４の破断解析方法に基づき、スポット溶接される鋼板それぞれの板厚ｔ、引張強さＴＳ、伸びＥｌ、化学成分、溶接部のナゲット径ｄ、隣接する溶接部、エッジ又は稜線との距離で決まる有効幅Ｂ、断面高さＨに基づいて、荷重型破断、モーメント型破断、ナゲット内破断のそれぞれの破断モードの破断限界値を求める。破断解析部３０はスポット溶接部の状態量が上述した何れかの破断モードの破断限界値に達したときに、該破断モードで破断すると評価する。
　その際、ステップＳ１１３において有効幅設定ユニット５０が有効幅Ｂを適切に設定することによって破断解析の精度を向上させることができる。以下、有効幅Ｂについて説明する。
　スポット溶接部の有効幅Ｂとなり得る要素としては、図１１Ａ～図１１Ｃの３つがある。
　第１に、同一の部品上に複数のスポット溶接部が存在する場合には、図１１Ａに模式的に示すように、注目しているスポット溶接部に最も近いスポット溶接部までの距離（スポット間距離）Ｌ１が有効幅Ｂの候補となる。シェル要素にモデル化した場合は、同一シェル要素上に存在する最も近いバー要素までの距離がスポット間距離Ｌ１となる。
　第２に、図１１Ｂに模式的に示すように、注目しているスポット溶接部によって溶接された部品（鋼板Ａと鋼鈑Ｂの溶接部品）の最も近いエッジまでの距離（エッジ間距離）Ｌ２を２倍にした値（＝Ｌ２×２）が、有効幅Ｂの候補となる。ここで、エッジ間距離Ｌ２を２倍にしたのは、エッジ間距離Ｌ２を２倍にした値が部品の板幅（有効幅）として想定することができるためである。このようにエッジ間距離Ｌ２を２倍にすることにより、スポット溶接部が部品上の偏った位置にあった場合にも、有効幅Ｂを適切な値に設定することができる。なお、エッジとは１つのシェル要素だけに属した２つの節点で構成される線分を意味する。
　第３に、図１１Ｃに模式的に示すように、注目しているスポット溶接部と、このスポット溶接部が溶接している部品上で最も近い稜線までの距離（稜線間距離）Ｌ３を２倍にした値（＝Ｌ３×２）が、有効幅Ｂの候補となる。ここで、稜線間距離Ｌ３を２倍にしたのは、稜線間距離Ｌ３を２倍にした値が部品のフランジ幅（有効幅）として想定することができるためである。このように稜線間距離Ｌ３を２倍にすることにより、スポット溶接部が部品上の偏った位置にあった場合にも、有効幅Ｂを適切な値に設定することができる。なお、稜線とは２つのシェル要素に共通で且つシェル要素の法線ベクトル同士のなす角θが閾値以上ある辺（２つの節点で構成される線分）を意味する。
　本実施形態のステップＳ１１３の有効幅の設定処理では、有効幅設定ユニット５０が上述した３つの有効幅の候補を算出し、算出した候補の一つを有効幅Ｂに設定する。ステップＳ１１３の処理について、図１２のフローチャートを参照しながら説明する。
（有効幅Ｂの設定処理）
　まず、ステップＳ２００では、シェル要素取得部２１は解析対象物に存在するシェル要素の情報を取得する。具体的には、シェル要素取得部２１はシェル要素の情報をシェル要素情報のデータベース（図６）から取得する。
　ステップＳ２０１では、シェル要素変更部２２は取得したシェル要素の中から注目する一の注目シェル要素を決定する。続いて、シェル要素判定部２３は注目シェル要素の線分に隣接するシェル要素が存在するか否かを判定する。具体的には、シェル要素判定部２３は注目シェル要素の４つの節点番号のうち２つの節点番号が同じであるシェル要素があるか否かをシェル要素情報のデータベース（図６）を参照して判定する。２つの節点番号が同じシェル要素がある場合には、隣接するシェル要素が存在すると判定されステップＳ２０３に進む。一方、２つの節点番号が同じシェル要素がない場合には、隣接するシェル要素が存在しないと判定されステップＳ２０２に進む。なお、１つの節点番号だけが同じシェル要素の場合、該シェル要素と注目シェル要素とは対角位置にあり、隣接するシェル要素ではないと判定される。
　ステップＳ２０２では、線分登録部２４は注目シェル要素の線分を部品のエッジとしてデータベース（不図示）に登録する。
　ステップＳ２０３では、角度算出部２５は注目シェル要素と隣接するシェル要素の法線ベクトルが成す角度θを算出する。具体的には、角度算出部２５は角度θをシェル要素情報のデータベース（図６）を用いて算出することができる。
　ステップＳ２０４では、角度算出部２５は角度θが閾値以上であるか否かを判定する。ここで、閾値は、１０度～１５度の範囲内で任意に設定することができ、１０度であることが好ましい。なお、閾値が１０度未満の場合には部品の曲面を稜線と誤認する場合があり、抽出の精度が低下する場合がある。一方、１５度を超えると稜線の抽出の漏れが生じる場合がある。閾値よりも小さい場合にはステップＳ２０６に進み、閾値以上の場合にはステップＳ２０５に進む。
　ステップＳ２０５では、線分登録部２４は注目シェル要素と隣接するシェル要素とを繋ぐ線分を部品の稜線（より具体的には部品の稜線の一部）としてデータベース（不図示）に登録する。
　ステップＳ２０６では、シェル要素変更部２２は取得した全てのシェル要素について上述した処理が終了したか否かを判定する。処理が終了していない場合にはステップＳ２０１に戻り、処理が終了した場合にはステップＳ２０７に進む。
　ステップＳ２０７では、スポット間距離算出部２６はバー要素の中から順番に、注目する一つの注目バー要素を決定する。続いて、スポット間距離算出部２６は注目バー要素から最短のバー要素までの距離をスポット間距離Ｌ１として算出する。具体的には、スポット間距離算出部２６は例えば上述したステップＳ１０２と同様な処理により、注目バー要素に隣接する隣接バー要素を抽出する。スポット間距離算出部２６は例えばステップＳ１０１において部品毎にバー要素およびバー要素の端点が関連付けられた情報に基づいて、隣接バー要素のうち注目バー要素と共通する部品上に存在する隣接バー要素があるか否かを判定する。スポット間距離算出部２６は注目バー要素と共通する部品上に存在する隣接バー要素がある場合に、例えばステップＳ１０１において部品毎にバー要素およびバー要素の端点が関連付けられた情報に基づいて、注目バー要素から最短距離にある隣接バー要素までの距離を算出する。ここで、注目バー要素から隣接バー要素までの距離は、例えば共通する部品上の端点同士の距離である。この距離は、部品の面上に沿った行程距離とするのが望ましいが、３次元空間での絶対距離であってもよい。
　ステップＳ２０７では、スポット間距離算出部２６は一つの注目バー要素のスポット間距離Ｌ１１を算出すると、次の注目バー要素のスポット間距離Ｌ１２を算出する。スポット間距離算出部２６は全てのバー要素のスポット間距離Ｌ１１，Ｌ１２，・・・，Ｌ１ｎを算出する。
　ステップＳ２０８では、エッジ間距離算出部２７はバー要素の中から順番に、注目する一つの注目バー要素を決定する。続いて、エッジ間距離算出部２７は注目バー要素から最短のエッジまでの距離をエッジ間距離Ｌ２１として算出する。具体的には、エッジ間距離算出部２７は注目バー要素から、ステップＳ２０２で登録されたデータベースの各エッジまでの距離のうち、最短の距離をエッジ間距離Ｌ２とすることができる。ここで、注目バー要素からエッジまでの距離は例えば注目バー要素の端点とエッジと判定されたシェル要素の線分までの距離である。この距離は、シェル要素の面上に沿った行程距離とするのが望ましいが、３次元空間での絶対距離であってもよい。
　ステップＳ２０８では、エッジ間距離算出部２７は一つの注目バー要素のエッジ間距離Ｌ２１を算出すると、次の注目バー要素のエッジ間距離Ｌ２２を算出する。エッジ間距離算出部２７は全てのバー要素のエッジ間距離Ｌ２１，Ｌ２２，・・・，Ｌ２ｎを算出する。
　ステップＳ２０９では、稜線間距離算出部２８はバー要素の中から順番に、注目する一つの注目バー要素を決定する。続いて、稜線間距離算出部２８は注目バー要素から最短の稜線までの距離を稜線間距離Ｌ３１として算出する。具体的には、稜線間距離算出部２８は注目バー要素から、ステップＳ２０５で登録されたデータベースの各稜線までの距離のうち、最短の距離を稜線間距離Ｌ３とすることができる。ここで、注目バー要素から稜線までの距離は例えば注目バー要素の端点と稜線と判定されたシェル要素の線分までの距離である。この距離は、シェル要素の面上に沿った行程距離とするのが望ましいが、３次元空間での絶対距離であってもよい。
　ステップＳ２０９では、稜線間距離算出部２８は一つの注目バー要素の稜線間距離Ｌ３１を算出すると、次の注目バー要素の稜線間距離Ｌ３２を算出する。稜線間距離算出部２８は全てのバー要素の稜線間距離Ｌ３１，Ｌ３２，・・・，Ｌ３ｎの情報を取得する。
　なお、スポット間距離Ｌ１１，エッジ間距離Ｌ２１，稜線間距離Ｌ３１，はそれぞれ同一の注目バー要素に対して算出された距離である。
　ステップＳ２１０では、有効幅設定部２９は各バー要素について、ステップＳ２０７で算出されたスポット間距離Ｌ１の値と、ステップＳ２０８で算出されたエッジ間距離Ｌ２を２倍した値と、ステップＳ２０９で算出された稜線間距離Ｌ３を２倍した値とを比較し、最小の値（最短の距離）を選択する。
　ステップＳ２１１では、有効幅設定部２９は選択した距離を、当該バー要素でモデル化されたスポット溶接部の有効幅Ｂに設定する。なお、有効幅設定部２９はスポット間距離Ｌ１の値、エッジ間距離Ｌ２を２倍した値、稜線間距離Ｌ３を２倍した値のうち全部または２つが同じ値であっても最小の値であれば、その値を有効幅Ｂに設定する。
　次に、破断解析部３０による破断解析の処理について説明する。
　以下の説明は、特許文献４の破断解析方法を一例に挙げているが、必ずしもこの破断解析方法に限定されるものではない。破断解析部３０は破断解析を行う前の準備設定として入力情報を読み込む。入力情報には、図１０のフローチャートで判定した３枚重ねのスポット溶接部の情報および図１２のフローチャートで設定した有効幅Ｂの情報が含まれる。
　ここで、鋼板Ａ，鋼鈑Ｂをスポット溶接する場合の入力項目を表１に示す。表１に示すように破断モードによって判定に用いられる入力項目が異なる。破断解析部３０は表示１に示す入力項目を用いることで全ての破断モードに対する破断解析を行うことができ、操作者は最も早く破断限界値に達した破断モードを知ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　破断解析部３０は荷重型破断、モーメント型破断、ナゲット内破断の各破断モードに応じて表１の○印に示す入力項目を用いて、破断限界値を算出する。なお、各破断モードにおける破断限界値の算定方法は限定されないが、例えば下記の方法を用いることが好ましい。
　まず、荷重型破断の場合は、スポット溶接部を有する試験片のせん断引張試験または十字形引張試験を行い、ナゲット径ｄ（ｍｍ）と試験片の幅Ｗ（ｍｍ）との比ｄ／Ｗと、（１）式による応力集中係数αの関係を予め求め、任意の引張強さを有する材料を対象として（２）式によりせん断引張試験によるスポット溶接部の破断限界荷重Ｆｓ（Ｎ）を算定する方法が好ましい。ここでは、試験片の幅ＷにステップＳ２１１で設定された有効幅Ｂが適用される。
　α＝ＴＳ・Ｗ・ｔ／Ｆ・・・（１）
　ここで、
　ＴＳ：引張強さ（ＭＰａ）、ｔ：試験片の厚さ（ｍｍ）、Ｆ：破断限界張力（Ｎ）
　Ｆｓ＝ＴＳ・Ｗ・ｔ／α・・・（２）
　また、モーメント型破断の場合は、スポット溶接部を有するフランジ引張試験を行い、スポット溶接部の端部に加えた曲げモーメントＭ（Ｎ・ｍ）と、試験材の板厚、板幅、強度特性から理論的に求まる全塑性モーメントＭｐ（Ｎ・ｍ）から、（３）式によるモーメント効率γを予め求め、このモーメント効率γと、任意の板厚、板幅、強度特性を有する材料に対する全塑性モーメントＭｐ´から（４）式によるフランジ引張試験によるスポット溶接部の破断限界モーメントＭｌｉｍ（Ｎ・ｍ）を算定する方法が好ましい。ここでは、試験材の板幅にステップＳ２１１で設定された有効幅Ｂが適用される。
　γ＝Ｍｐ／Ｍ・・・（３）
　Ｍｌｉｍ＝Ｍｐ´／γ・・・（４）
　また、ナゲット内破断の場合は、例えば、下記（５）式により、スポット溶接部の破断限界荷重Ｆｓ（Ｎ）を算定する方法が好ましい。
　Ｆｓ＝ｅ×π（ｄ／２）２×（ｆ×Ｃｅｑ＋ｇ）・・・ （５）
　ここで、ｄ：ナゲット径（ｍｍ）、Ｃｅｑ：ナゲット部炭素当量の厚み方向の重み付き平均、ｅ,ｆ,ｇ：係数
　破断解析部３０は各時刻毎にスポット溶接部の各要素の荷重・モーメント出力に基づく、破断モード毎の状態変数を計算する。
　破断解析部３０は破断モード毎に、破断限界値と状態変数とを比較する。何れかのモードの状態変数が破断限界値に達している場合、破断解析部３０は、以後、破断発生済みと判定し、その後のスポット溶接部の要素の相対変位（ひずみ）に応じて許容荷重値を低下させる。
　破断解析部３０は全プロセスの力学計算を終了した後、出力部８０を介して破断詳細情報を出力する。
　本実施形態によれば、注目バー要素の周囲にある他のバー要素のうち、注目バー要素と、注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とを３枚重ねのスポット溶接部であると判定することで、多数のスポット溶接部の中から、部品を少なくとも３枚重ねてスポット溶接したスポット溶接部を自動的に精度良く判定することができる。また、注目バー要素と同一の端点を共有する他のバー要素が存在しない場合で、さらに注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内の他のバー要素がない場合には、注目バー要素と他のバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定することで、例えば２枚重ねのスポット溶接部を３枚重ねのスポット溶接部であるとの誤認を防止することができる。３枚重ねのスポット溶接部の情報を破断解析に用いることで、破断解析の精度を向上させることができる。
　さらに、本実施形態によれば、スポット間距離の値、エッジ間距離を２倍した値、稜線間距離を２倍した値のうち、最小の値を自動的にスポット溶接部の有効幅Ｂとして設定する。有効幅Ｂを破断解析に用いることで、破断解析の精度を向上させることができる。
　従来、人手による作業では、３枚重ねのスポット溶接部の判定および有効幅Ｂの設定をスポット溶接部の１個当たり１０分間要していた。したがって、スポット溶接部の総数が５０００個あるモデルでは、延べ３５日間を要することとなる。一方、本実施形態のように、図１０および図１２のフローチャートを実現するプログラムを用いた場合、スポット溶接部の総数が５０００個あるモデルでも、数分間で完了し、準備設定の時間を大幅に短縮することができる。
　図１３は、解析装置１０のハードウェア構成の一例を示す模式図である。
　１２００はコンピュータ（ＰＣ）であり、ＣＰＵ１２０１を備えている。ＣＰＵ１２０１はＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、またはフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２により供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行することで、システムバスに接続される各デバイスを総括的に制御する。ＣＰＵ１２０１はＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された解析プログラム（プログラム）を実行することにより、本実施形態の解析装置１０の溶接判定ユニット４０および有効幅設定ユニット５０の機能構成が実現される。また、ＣＰＵ１２０１はＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された破断解析プログラム（プログラム）を実行することにより、本実施形態の解析装置１０の破断解析部３０の機能構成が実現される。なお、本実施形態では、解析プログラムと破断解析プログラムとが別々であるが、破断解析プログラムを解析プログラムに含めて構成してもよい。
　１２０３はＲＡＭであり、ＣＰＵ１２０１の主メモリ、ワークエリアなどとして機能する。１２０５はキーボードコントローラ（ＫＢＣ）であり、キーボード（ＫＢ）１２０９から入力される信号をコンピュータ１２００内に入力する制御をする。１２０６は表示コントローラ（ＣＲＴＣ）であり、表示装置（ＣＲＴ）１２１０上の表示を制御する。１２０７はディスクコントローラ（ＤＫＣ）であり、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイルそしてネットワーク管理プログラムなどを記憶するハードディスク（ＨＤ）１２１１およびフレキシブルディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、パソコンのハードやソフトの実行（動作）を開始する起動プログラムである。
　１２０８はネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）で、ＬＡＮ１２２０を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、あるいは他のＰＣと双方向のデータのやり取りを行う。
　また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばプログラムを記録したＣＤ－ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体またはプログラムを伝送するインターネットなどの伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。プログラム、記録媒体、伝送媒体およびプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性メモリ、ＲＯＭなどを用いることができる。
　次に、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
（第１の実施例）
　第１の実施例では、図１４Ａ、図１４Ｂに示すモデルの破断解析について説明する。図１４Ａは２枚重ねのスポット溶接部によって構成される変形前のモデルであり、図１４Ｂは変形後のモデルである。
　モデルの条件は、鋼種：ＪＳＣ５９０Ｙ、板厚１．０ｍｍ、部材長さ：５００ｍｍ、断面：５０ｍｍ×１００ｍｍ（フランジを除く）、上面：５００ｋｇの剛体壁を初速１０ｍ／ｓで衝突、下面：固定とした。スポット溶接部は、ナゲット径：４ｍｍ、スポット溶接部の数：１０個（片面５個）、ピッチ：６０ｍｍとした。破断解析プログラムは、ＬＳ－ＤＹＮＡ（有限要素解析プログラム）を用いた。
　実施例１Ａでは上述した図１２のフローチャートを用いて算出した有効幅Ｂを設定した上で、破断解析部３０がスポット溶接部の破断解析を行った。図１５Ａは、実施例１Ａの解析結果を出力した図である。
　比較例１Ｂでは有効幅Ｂとして予め定められたデフォルト値（４０ｍｍ）に設定した上で、破断解析部３０がスポット溶接部の破断解析を行った。図１５Ｂは、比較例１Ｂの解析結果を出力した図である。
　なお、図１５Ａおよび図１５Ｂは、図１４Ａから図１４Ｂへの変形が２０％進行したときの解析結果を示している。
　図１５Ａに示す実施例１Ａでは、１０個のスポット溶接部のうち８個で破断が発生し、実際に破断する数と同数であった。一方、図１５Ｂに示す比較例１Ｂでは、１０個のスポット溶接部のうち６個で破断が発生し、実際に破断する数と異なっていた。
　このように、図１２に示すフローチャートにより有効幅Ｂを設定することで、準備設定の時間を大幅に短縮できるのに加えて衝突シミュレーションの破断解析の精度を向上させることができる。特に、スポット溶接部の数が数百個、数千個に増えるに伴いその効果がより顕在化する。
（第２の実施例）
　第２の実施例では、図１６Ａ、図１６Ｂに示すモデルの破断解析について説明する。図１６Ａは３枚重ねのスポット溶接部によって構成される変形前のモデルであり、図１６Ｂは変形後のモデルである。モデルの条件は、第１の実施例の条件と同一である。
　実施例２Ａでは図１０のフローチャートを用いて３枚重ねのスポット溶接部を判定し、さらに図１２のフローチャートを用いて算出した有効幅Ｂを設定した上で、破断解析部３０がスポット溶接部の破断解析を行った。図１７Ａは、実施例２Ａの解析結果を出力した図である。
　実施例２Ｂでは図１０のフローチャートを用いて３枚重ねのスポット溶接部を判定したが、有効幅Ｂとして予め定められたデフォルト値（４０ｍｍ）に設定した上で、破断解析部３０がスポット溶接部の破断解析を行った。図１７Ｂは、実施例２Ｂの解析結果を出力した図である。
　比較例２Ｃでは３枚重ねのスポット溶接部を判定せず、有効幅Ｂとして予め定められたデフォルト値（４０ｍｍ）に設定した上で、破断解析部３０がスポット溶接部の破断解析を行った。図１７Ｃは、比較例２Ｃの解析結果を出力した図である。
　なお、図１７Ａ～図１７Ｃは、図１６Ａから図１６Ｂへの変形が２０％進行したときの解析結果を示している。
　したがって、実施例２Ａおよび実施例２Ｂでは、破断解析部３０はスポット溶接部の破断解析を実行する際に見掛け上、２枚重ねのスポット溶接部になるように板厚を調整した。具体的には、破断解析部３０は３枚の鋼板Ａ，鋼鈑Ｂ，鋼鈑Ｃのうち、鋼板Ａと鋼板Ｂとの接続部分の破断解析には、鋼板Ａの板厚の値と、鋼板Ｂと鋼鈑Ｃの板厚を加算した値とで実行する。また、破断解析部３０は鋼板Ｃと鋼板Ｂの接続部分の破断解析は、鋼板Ｃの板厚の値と、鋼板Ａと鋼鈑Ｂの板厚を加算した値とで実行する。
　また、実施例２Ａでは、破断解析部３０はスポット間距離Ｌ１、エッジ間距離Ｌ２×２、稜線間距離Ｌ３×２のうち最も短い距離として設定された有効幅Ｂを適用した。
　図１７Ａに示す実施例２Ａでは、１０個のスポット溶接部のうち６個で破断が発生し、実際に破断する数と同数であった。また、図１７Ｂに示す実施例２Ｂでは、１０個のスポット溶接部のうち５個で破断が発生し、実際に破断する数とは僅かに異なっていた。一方、図１７Ｃに示す比較例２Ｃでは、１０個のスポット溶接部のうち３個で破断が発生し、実際に破断する数とは大きく異なっていた。
　このように、図１０に示すフローチャートにより３枚重ねのスポット溶接部を判定し、さらに図１２に示すフローチャートにより有効幅Ｂを設定することで、準備設定の時間を大幅に短縮できるのに加えて衝突シミュレーションの破断解析の精度を向上させることができる。特に、スポット溶接部の数が数百個、数千個に増えるに伴いその効果がより顕在化する。
　以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
　本発明は、例えば衝突シミュレーションなどの破断解析に用いることができる。

Claims (9)

  1. 　スポット溶接部としてのバー要素を取得する工程と、
    　前記取得したバー要素のうち注目する注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出する工程と、
    　前記抽出されたバー要素のうち、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する工程と、
    　前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定された場合に、前記注目バー要素と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程と、
    　前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定された場合に、前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があるか否かを判定し、所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合には、前記注目バー要素と前記抽出されたバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する工程と、を含むことを特徴とするスポット溶接部の解析方法。
  2. 　前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があると判定された場合に、前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素と要素間の距離が最も短いバー要素を対象バー要素に選定する工程と、
    　前記注目バー要素と前記対象バー要素とが少なくとも一つの同じ部品を溶接しているか否かを判定する工程と、
    　前記注目バー要素と前記対象バー要素とが少なくとも一つの同じ部品を溶接していると判定された場合に、前記注目バー要素と前記対象バー要素とがそれぞれ同じ部品を溶接しているか否かを判定する工程と、
    　前記注目バー要素と前記対象バー要素とがそれぞれ同じ部品を溶接していないと判定された場合に、前記注目バー要素と前記対象バー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接部の解析方法。
  3. 　前記注目バー要素と前記対象バー要素とが少なくとも一つの同じ部品を溶接していないと判定された場合に、前記注目バー要素と前記対象バー要素とがそれぞれ異なる部品をスポット溶接した２枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程を有することを特徴とする請求項２に記載のスポット溶接部の解析方法。
  4. 　前記注目バー要素と前記対象バー要素とがそれぞれ同じ部品を溶接していると判定された場合には、前記注目バー要素と前記対象バー要素とはそれぞれ同じ部品をスポット溶接した２枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程を有することを特徴とする請求項２または３に記載のスポット溶接部の解析方法。
  5. 　前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合に、前記注目バー要素を前記抽出されたバー要素に変更する工程を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスポット溶接部の解析方法。
  6. 　前記取得したバー要素のうち注目する注目バー要素から最短のバー要素までの距離をスポット間距離として算出する工程と、
    　前記注目バー要素から最短のエッジまでの距離をエッジ間距離として算出する工程と、
    　前記注目バー要素から最短の稜線までの距離を稜線間距離として算出する工程と、
    　前記スポット間距離の値、前記エッジ間距離を２倍した値、前記稜線間距離を２倍した値のうち最小の値を、スポット溶接部の有効幅Ｂに設定する工程を有することを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載のスポット溶接部の解析方法。
  7. 　スポット溶接部としてのバー要素を取得する工程と、
    　前記取得したバー要素のうち注目する注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出する工程と、
    　前記抽出されたバー要素のうち、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する工程と、
    　前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定された場合に、前記注目バー要素と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程と、
    　前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定された場合に、前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があるか否かを判定し、所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合には、前記注目バー要素と前記抽出されたバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とするスポット溶接部の解析プログラム。
  8. 　スポット溶接部としてのバー要素を取得する工程と、
    　前記取得したバー要素のうち注目する注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出する工程と、
    　前記抽出されたバー要素のうち、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する工程と、
    　前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定された場合に、前記注目バー要素と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定する工程と、
    　前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定された場合に、前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があるか否かを判定し、所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合には、前記注目バー要素と前記抽出されたバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する工程と、をコンピュータに実行させるためのスポット溶接部の解析プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  9. 　スポット溶接部としてのバー要素を取得するバー要素取得部と、
    　前記取得したバー要素のうち注目する注目バー要素の周囲にある他のバー要素を抽出するバー要素抽出部と、
    　前記抽出されたバー要素のうち、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在するか否かを判定する共有判定部と、
    　前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在すると判定された場合に、前記注目バー要素と、前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部であると判定し、
    　前記注目バー要素と同一の端点を共有するバー要素が存在しないと判定された場合に、前記抽出されたバー要素のうち前記注目バー要素との要素間の距離が所定の距離以内のバー要素があるか否かを判定し、所定の距離以内のバー要素がないと判定された場合には、前記注目バー要素と前記抽出されたバー要素とが３枚重ねのスポット溶接部ではないと判定する溶接判定部と、を有することを特徴とするスポット溶接部の解析装置。
     
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