本發(fā)明涉及車身(automotive?body)的接合位置(joining?positions)的最優(yōu)化解析方法(optimization?analysis?method)、裝置和程序、及車身的制造方法。特別是,本發(fā)明涉及求出接合線的最優(yōu)位置的車身的接合位置的最優(yōu)化解析方法、裝置和程序、及車身的制造方法,所述接合線的最優(yōu)位置使汽車的車身的剛性(stiffness)和將該車身中的部件組合件(parts?assembly)接合(bonding?and?joining)的接合線(weld?line)附近的疲勞壽命(fatigue?life)提高。
背景技術(shù):
1、近年來,特別是在汽車產(chǎn)業(yè)中,起因于環(huán)境問題的車身的輕量化(weightreduction)不斷發(fā)展,在車身的設(shè)計(jì)中基于計(jì)算機(jī)輔助工程(computer?aidedengineering)的解析(以下,稱為“cae解析”)成為不可或缺的技術(shù)。已知在該cae解析中,通過使用數(shù)理最優(yōu)化(mathematical?optimization)、板厚最優(yōu)化(sheet?thicknessoptimization)、形狀最優(yōu)化(shape?optimization)、拓?fù)渥顑?yōu)化(topologyoptimization)等最優(yōu)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)剛性的提高、輕量化。
2、已知車身那樣的構(gòu)造體通過將多個(gè)部件作為部件組合件利用焊接(welding)等進(jìn)行接合而形成,若增加作為部件組合件而接合的部位處的接合量(例如,若增加基于電弧焊(electric?arc?welding)、激光焊(laser?welding)的連續(xù)接合線),則作為車身整體的剛性提高。如果剛性提高,則部件整體的產(chǎn)生應(yīng)力(stress)也被抑制,部件的疲勞壽命是要改善的方向。但是,相反地,也存在由于局部的應(yīng)力增加而疲勞壽命降低的情形。而且,從車身的制造成本的觀點(diǎn)出發(fā),期望盡可能減少接合量。另外,還要求相對(duì)于多個(gè)輸入條件同時(shí)提高疲勞性能(fatigue?performance)那樣的最優(yōu)的焊接位置的配置。
3、因此,為了在抑制車身的制造成本的同時(shí)提高車身的剛性和疲勞壽命,提出了求出將部件彼此接合的接合位置(激光、電弧等的連續(xù)接合焊接位置(continuously?joinedwelding?position))的方法。作為該方法,有通過經(jīng)驗(yàn)或直覺等來決定接合位置的方法、通過應(yīng)力解析(stress?analysis)在應(yīng)力大的部位增加接合位置來進(jìn)行應(yīng)對(duì)的方法。另外,在對(duì)應(yīng)于多個(gè)性能的情況下,也存在通過對(duì)為了滿足某一個(gè)性能而配置的焊接位置進(jìn)行其他性能評(píng)價(jià)并進(jìn)行確認(rèn)這樣的試錯(cuò)來決定的情況。
4、然而,通過經(jīng)驗(yàn)或直覺等來決定接合位置的方法并不能求出使剛性和疲勞壽命這兩者提高所需的接合線的位置。因此,也存在將剛性和疲勞壽命的提高所不需要的位置作為接合線的情況,反復(fù)進(jìn)行試錯(cuò),從成本的方面出發(fā)也不得不說效率差。
5、另外,在通過應(yīng)力解析在應(yīng)力大的部位增加接合位置的方法中,與通過該方法求出接合位置之前相比,可見剛性、疲勞壽命發(fā)生變化,但由于該部位的變形被抑制,相反地,局部的應(yīng)力增加的情況也較多。因此,通過該方法求出的接合位置不一定是最優(yōu)的,結(jié)果成為試錯(cuò)設(shè)計(jì),效率差。
6、與此相對(duì),在專利文獻(xiàn)1中,公開了構(gòu)成由平面單元(two-dimensional?element)和/或立體單元(three-dimensional?element)構(gòu)成的構(gòu)造體(structural?body)模型的多個(gè)部件的接合所使用的點(diǎn)焊(spot?welding)等點(diǎn)接合(point?joining)、激光焊、電弧焊或焊接粘接接合等連續(xù)接合(continuous?joining)的接合位置的最優(yōu)化解析方法和裝置。另外,在專利文獻(xiàn)2中,公開了構(gòu)造體模型的連續(xù)接合適用部位確定裝置和方法,在具備構(gòu)成部件的平面單元和/或立體單元的構(gòu)造體模型中,不需要繁雜的作業(yè)而容易地確定適于連續(xù)接合的部位。
7、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
8、專利文獻(xiàn)
9、專利文獻(xiàn)1:日本特開2013-025593號(hào)公報(bào)
10、專利文獻(xiàn)2:日本特開2016-71770號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、發(fā)明所要解決的課題
2、在汽車的行駛過程中,振幅(amplitude)、方向等在時(shí)間上不恒定而復(fù)雜地變動(dòng)的變動(dòng)載荷(variable?amplitude?load)輸入到車身。因此,期望如下技術(shù):求出能夠在復(fù)雜的變動(dòng)載荷輸入到車身的情況下,提高車身的剛性和連續(xù)接合線附近的疲勞壽命的接合線的最優(yōu)的長度、配置。在汽車的底盤/行走部件(chassis?component?or?suspension?part)中,大多為通過電弧焊將部件彼此接合的構(gòu)造體。然而,已知即使部件的母材(base?metal)強(qiáng)度提高,由于電弧焊止端部(weld?toe)的缺口形狀(notch?geometry)的影響,電弧焊接部周圍的疲勞強(qiáng)度也不會(huì)提高。因此,今后,對(duì)于底盤/行走部件,也期待高張力材料(high-tensile?steel?sheet)的應(yīng)用擴(kuò)大,其中,電弧焊接合配置的最優(yōu)化(optimization)變得重要。
3、但是,在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)中,作為用于進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算(optimization?calculation)的解析條件,設(shè)定使材料體積率(volume?ratio?ofmaterial)和剛性最大、使位移最小且使應(yīng)力最小等,并求出點(diǎn)接合或連續(xù)接合的最優(yōu)位置,對(duì)于點(diǎn)接合或連續(xù)接合的疲勞壽命的提高未作任何考慮。另外,專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)主要以通過點(diǎn)焊進(jìn)行接合的汽車車身為對(duì)象,將具有規(guī)定值以下的點(diǎn)接合間隔的點(diǎn)接合單元確定為適于連續(xù)接合的部位,還存在無法應(yīng)用于通過電弧焊等將部件彼此連續(xù)接合的汽車的底盤/行走部件的問題。
4、本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的,其目的在于提供一種車身的接合位置的最優(yōu)化解析方法、裝置和程序、及車身的制造方法,求出在對(duì)汽車的車身輸入單純或變動(dòng)的載荷的情況下,使車身的剛性和將該車身中的部件組合件接合的連續(xù)接合線(continuous?weldline)的疲勞壽命提高并且使接合線的長度最小化的接合線的最優(yōu)的配置。
5、用于解決課題的技術(shù)方案
6、本發(fā)明的第一方式所涉及的車身的接合位置的最優(yōu)化解析方法對(duì)于具有包含梁單元(beam?element)、平面單元和/或立體單元的多個(gè)部件模型且具有將多個(gè)所述部件模型作為部件組合件進(jìn)行接合的初始接合線的汽車的車身模型(automotive?body?model)的全部或一部分,由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下的各步驟來進(jìn)行最優(yōu)化解析(optimization?analysis),該最優(yōu)化解析(optimization?analysis)求出以所述車身模型的剛性提高、將所述車身模型中的所述部件組合件接合的接合線附近的疲勞壽命的提高、所述接合線的長度的最小化中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合線的最優(yōu)配置,其中,所述車身的接合位置的最優(yōu)化解析方法包括:解析對(duì)象模型設(shè)定步驟,將所述車身模型的全部或一部分設(shè)定為解析對(duì)象模型(analysis?object?model);最優(yōu)化解析模型生成步驟,生成最優(yōu)化解析模型,所述最優(yōu)化解析模型通過對(duì)所述解析對(duì)象模型設(shè)定成為所述最優(yōu)配置的接合線的候選的全部接合候選線(candidate?for?weld?line)而得到;變動(dòng)載荷條件設(shè)定步驟,設(shè)定變動(dòng)載荷條件,所述變動(dòng)載荷條件將向所述最優(yōu)化解析模型賦予的變動(dòng)載荷分為多個(gè)不同的振動(dòng)模式(vibration?pattern)的載荷條件(loading?condition),并將所述各振動(dòng)模式的載荷條件組合規(guī)定的循環(huán)數(shù)而作為一個(gè)序列;目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定步驟,以所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)來設(shè)定所述最優(yōu)化解析模型的目標(biāo)疲勞壽命(target?fatigue?life);最優(yōu)化解析條件設(shè)定步驟,為了進(jìn)行將所述最優(yōu)化解析模型作為最優(yōu)化的對(duì)象的最優(yōu)化解析,按照所述各振動(dòng)模式的載荷條件求出所述各接合候選線附近的斷裂反復(fù)數(shù)(number?of?cycles?tofailure),并求出所述各振動(dòng)模式的載荷條件的所述循環(huán)數(shù)與所述斷裂反復(fù)數(shù)之比的、由所述目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定步驟設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)量的總和作為所述各接合候選線的累積損傷度(linear?cumulative?damage),將與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的累積損傷度相關(guān)的條件、與所述最優(yōu)化解析模型的剛性相關(guān)的條件和與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的長度相關(guān)的條件設(shè)定為作為最優(yōu)化解析條件的目標(biāo)函數(shù)(objectives)或制約條件(constraints);及最優(yōu)化解析步驟,將在所述變動(dòng)載荷條件設(shè)定步驟中所設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件向所述最優(yōu)化解析模型賦予,在所述最優(yōu)化解析條件下進(jìn)行最優(yōu)化解析,求出將所述接合候選線的累積損傷度降低、所述最優(yōu)化解析模型的剛性提高、所述殘留的所述接合候選線的長度的最小化中的任一個(gè)作為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合候選線的配置作為所述接合線的最優(yōu)配置。
7、優(yōu)選為,所述最優(yōu)化解析步驟進(jìn)行基于密度法(densimetry)的拓?fù)渥顑?yōu)化,在該拓?fù)渥顑?yōu)化中將懲罰系數(shù)(penalty?coefficient)設(shè)定為4以上而進(jìn)行離散化(discretization)。
8、本發(fā)明的第二方式所涉及的車身的接合位置的最優(yōu)化解析方法對(duì)于具有包含梁單元、平面單元和/或立體單元的多個(gè)部件模型且具有將多個(gè)所述部件模型作為部件組合件進(jìn)行接合的初始接合線的汽車的車身模型的全部或一部分,由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下的各步驟來進(jìn)行最優(yōu)化解析,該最優(yōu)化解析求出以所述車身模型的剛性提高、將所述車身模型中的所述部件組合件接合的接合線附近的疲勞壽命的提高、所述接合線的長度的最小化中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合線的最優(yōu)配置,其中,所述車身的接合位置的最優(yōu)化解析方法包括:解析對(duì)象模型設(shè)定步驟,將所述車身模型的全部或一部分設(shè)定為解析對(duì)象模型;最優(yōu)化解析模型生成步驟,生成最優(yōu)化解析模型,所述最優(yōu)化解析模型通過對(duì)所述解析對(duì)象模型設(shè)定成為所述最優(yōu)配置的接合線的候選的全部接合候選線而得到;變動(dòng)載荷條件設(shè)定步驟,設(shè)定變動(dòng)載荷條件,所述變動(dòng)載荷條件將向所述最優(yōu)化解析模型賦予的變動(dòng)載荷分為多個(gè)不同的振動(dòng)模式的載荷條件,并將所述各振動(dòng)模式的載荷條件組合規(guī)定的循環(huán)數(shù)而作為一個(gè)序列;目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定步驟,以所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)設(shè)定所述最優(yōu)化解析模型的目標(biāo)疲勞壽命;最優(yōu)化解析條件設(shè)定步驟,為了進(jìn)行將所述最優(yōu)化解析模型作為最優(yōu)化的對(duì)象的最優(yōu)化解析,按照所述各振動(dòng)模式的載荷條件求出所述各接合候選線附近的斷裂反復(fù)數(shù),并求出所述各振動(dòng)模式的載荷條件的所述循環(huán)數(shù)與所述斷裂反復(fù)數(shù)之比的、由所述目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定步驟設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)量的總和作為所述各接合候選線的累積損傷度,將與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的累積損傷度相關(guān)的條件、與所述最優(yōu)化解析模型的剛性相關(guān)的條件和與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的長度相關(guān)的條件設(shè)定為作為最優(yōu)化解析條件的目標(biāo)函數(shù)或制約條件;最優(yōu)化解析步驟,將在所述變動(dòng)載荷條件設(shè)定步驟中所設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件向所述最優(yōu)化解析模型賦予,在所述最優(yōu)化解析條件下進(jìn)行最優(yōu)化解析,并使以所述接合候選線的累積損傷度降低、所述最優(yōu)化解析模型的剛性提高、所述殘留的所述接合候選線長度的最小化中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合候選線的配置作為所述接合線的臨時(shí)的最優(yōu)配置而殘留;選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型生成步驟,從通過所述最優(yōu)化解析而作為臨時(shí)的最優(yōu)配置所殘留的所述接合候選線之中選出規(guī)定長度的接合候選線,并在所述解析對(duì)象模型中代替所述初始接合線而設(shè)定所述選出的所述接合候選線,從而生成選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型;選出接合候選線性能計(jì)算步驟,對(duì)所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型賦予在所述變動(dòng)載荷條件設(shè)定步驟中所設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件下的所述各振動(dòng)模式的載荷條件和限制條件來進(jìn)行應(yīng)力解析,并使用該應(yīng)力解析的結(jié)果,計(jì)算所述選出的接合候選線附近的所述變動(dòng)載荷條件下的疲勞壽命和所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型的剛性;判定步驟,判定所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型中的所述接合候選線附近的所述變動(dòng)載荷條件下的疲勞壽命和所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型的剛性是否滿足超過設(shè)定有所述初始接合線的所述解析對(duì)象模型的規(guī)定的性能;及最優(yōu)接合線決定步驟,在所述判定步驟中判定為滿足所述規(guī)定的性能的情況下,將所述選出的接合候選線的配置決定為所述接合線的最優(yōu)配置,在所述判定步驟中判定為不滿足所述規(guī)定的性能的情況下,變更在所述最優(yōu)化解析條件設(shè)定步驟中設(shè)定的與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的累積損傷度相關(guān)的條件、與所述最優(yōu)化解析模型的剛性相關(guān)的條件、或與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的長度相關(guān)的條件,反復(fù)進(jìn)行所述最優(yōu)化解析步驟、所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型生成步驟、所述選出接合候選線性能計(jì)算步驟和所述判定步驟,直到滿足所述規(guī)定的性能為止,并將在滿足所述規(guī)定的性能時(shí)選出的所述接合候選線的配置決定為所述接合線的最優(yōu)配置。
9、本發(fā)明的第一方式所涉及的車身的接合位置的最優(yōu)化解析裝置對(duì)于具有包含梁單元、平面單元和/或立體單元的多個(gè)部件模型且具有將多個(gè)所述部件模型作為部件組合件進(jìn)行接合的初始接合線的汽車的車身模型的全部或一部分,進(jìn)行最優(yōu)化解析,該最優(yōu)化解析求出以所述車身模型的剛性提高、將所述車身模型中的所述部件組合件接合的接合線附近的疲勞壽命的提高、所述接合線的長度的最小化中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合線的最優(yōu)配置,其中,所述車身的接合位置的最優(yōu)化解析裝置具備:解析對(duì)象模型設(shè)定部,將所述車身模型的全部或一部分設(shè)定為解析對(duì)象模型;最優(yōu)化解析模型生成部,生成最優(yōu)化解析模型,所述最優(yōu)化解析模型通過對(duì)所述解析對(duì)象模型設(shè)定成為所述最優(yōu)配置的接合線的候選的全部接合候選線而得到;變動(dòng)載荷條件設(shè)定部,設(shè)定變動(dòng)載荷條件,所述變動(dòng)載荷條件將向所述最優(yōu)化解析模型賦予的變動(dòng)載荷分為多個(gè)不同的振動(dòng)模式的載荷條件,并將所述各振動(dòng)模式的載荷條件組合規(guī)定的循環(huán)數(shù)而作為一個(gè)序列;目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定部,以所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)設(shè)定所述最優(yōu)化解析模型的目標(biāo)疲勞壽命;最優(yōu)化解析條件設(shè)定部,為了進(jìn)行將所述最優(yōu)化解析模型作為最優(yōu)化的對(duì)象的最優(yōu)化解析,按照所述各振動(dòng)模式的載荷條件求出所述各接合候選線附近的斷裂反復(fù)數(shù),并求出所述各振動(dòng)模式的載荷條件的所述循環(huán)數(shù)與所述斷裂反復(fù)數(shù)之比的、由所述目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)量的總和作為所述各接合候選線的累積損傷度,將與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的累積損傷度相關(guān)的條件、與所述最優(yōu)化解析模型的剛性相關(guān)的條件和與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的長度相關(guān)的條件設(shè)定為作為最優(yōu)化解析條件的目標(biāo)函數(shù)或制約條件;及最優(yōu)化解析部,將由所述變動(dòng)載荷條件設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件向所述最優(yōu)化解析模型賦予,在所述最優(yōu)化解析條件下進(jìn)行最優(yōu)化解析,求出將所述接合候選線的累積損傷度降低、所述最優(yōu)化解析模型的剛性提高、所述殘留的所述接合候選線的長度的最小化中的任一個(gè)作為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合候選線的配置作為所述接合線的最優(yōu)配置。
10、優(yōu)選為,所述最優(yōu)化解析部進(jìn)行基于密度法的拓?fù)渥顑?yōu)化,在該拓?fù)渥顑?yōu)化中將懲罰系數(shù)設(shè)定為4以上而進(jìn)行離散化。
11、本發(fā)明的第二方式所涉及的車身的接合位置的最優(yōu)化解析裝置對(duì)于具有包含梁單元、平面單元和/或立體單元的多個(gè)部件模型且具有將多個(gè)所述部件模型作為部件組合件進(jìn)行接合的初始接合線的汽車的車身模型的全部或一部分,進(jìn)行最優(yōu)化解析,該最優(yōu)化解析求出以所述車身模型的剛性提高、將所述車身模型中的所述部件組合件接合的接合線附近的疲勞壽命的提高、所述接合線的長度的最小化中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合線的最優(yōu)配置,其中,所述車身的接合位置的最優(yōu)化解析裝置具備:解析對(duì)象模型設(shè)定部,將所述車身模型的全部或一部分設(shè)定為解析對(duì)象模型;最優(yōu)化解析模型生成部,生成最優(yōu)化解析模型,所述最優(yōu)化解析模型通過對(duì)所述解析對(duì)象模型設(shè)定成為所述最優(yōu)配置的接合線的候選的全部接合候選線而得到;變動(dòng)載荷條件設(shè)定部,設(shè)定變動(dòng)載荷條件,所述變動(dòng)載荷條件將向所述最優(yōu)化解析模型賦予的變動(dòng)載荷分為多個(gè)不同的振動(dòng)模式的載荷條件,并將所述各振動(dòng)模式的載荷條件組合規(guī)定的循環(huán)數(shù)而作為一個(gè)序列;目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定部,以所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)設(shè)定所述最優(yōu)化解析模型的目標(biāo)疲勞壽命;最優(yōu)化解析條件設(shè)定部,為了進(jìn)行將所述最優(yōu)化解析模型作為最優(yōu)化的對(duì)象的最優(yōu)化解析,按照所述各振動(dòng)模式的載荷條件求出所述各接合候選線附近的斷裂反復(fù)數(shù),并求出所述各振動(dòng)模式的載荷條件的所述循環(huán)數(shù)與所述斷裂反復(fù)數(shù)之比的、由所述目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)量的總和作為所述各接合候選線的累積損傷度,將與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的累積損傷度相關(guān)的條件、與所述最優(yōu)化解析模型的剛性相關(guān)的條件和與在最優(yōu)化解析中殘留的所述接合候選線的長度相關(guān)的條件設(shè)定為作為最優(yōu)化解析條件的目標(biāo)函數(shù)或制約條件;最優(yōu)化解析部,將由所述變動(dòng)載荷條件設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件向所述最優(yōu)化解析模型賦予,在所述最優(yōu)化解析條件下進(jìn)行最優(yōu)化解析,并使以所述接合候選線附近的累積損傷度降低、所述最優(yōu)化解析模型的剛性提高、所述殘留的所述接合候選線的長度的最小化中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合候選線的配置作為所述接合線的臨時(shí)的最優(yōu)配置而殘留;選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型生成部,從通過所述最優(yōu)化解析而作為臨時(shí)的最優(yōu)配置所殘留的所述接合候選線之中選出規(guī)定長度的接合候選線,并在所述解析對(duì)象模型中代替所述初始接合線而設(shè)定所述選出的所述接合候選線,從而生成選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型;選出接合候選線性能計(jì)算部,對(duì)所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型賦予由所述變動(dòng)載荷條件設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件下的所述各振動(dòng)模式的載荷條件和限制條件(constraint?condition)來進(jìn)行應(yīng)力解析,并使用該應(yīng)力解析的結(jié)果計(jì)算所述選出的接合候選線附近的所述變動(dòng)載荷條件下的疲勞壽命和所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型的剛性;判定部,判定所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型中的所述接合候選線附近的所述變動(dòng)載荷條件下的疲勞壽命和所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型的剛性是否滿足超過設(shè)定有所述初始接合線的所述解析對(duì)象模型的規(guī)定的性能;及最優(yōu)接合線決定部,在由所述判定部判定為滿足所述規(guī)定的性能的情況下,將所述選出的接合候選線的配置決定為所述接合線的最優(yōu)配置,在由所述判定部判定為不滿足所述規(guī)定的性能的情況下,變更由所述最優(yōu)化解析條件設(shè)定部設(shè)定的與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的累積損傷度相關(guān)的條件、與所述最優(yōu)化解析模型的剛性相關(guān)的條件、或與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的長度相關(guān)的條件,反復(fù)進(jìn)行由所述最優(yōu)化解析部、所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型生成部、所述選出接合候選線性能計(jì)算部和所述判定部進(jìn)行的處理,直到滿足所述規(guī)定的性能為止,并將在滿足所述規(guī)定的性能時(shí)選出的所述接合候選線的配置決定為所述接合線的最優(yōu)配置。
12、本發(fā)明的第一方式所涉及的車身的接合位置的最優(yōu)化解析程序?qū)τ诰哂邪簡卧?、平面單元?或立體單元的多個(gè)部件模型且具有將多個(gè)所述部件模型作為部件組合件進(jìn)行接合的初始接合線的汽車的車身模型的全部或一部分,進(jìn)行最優(yōu)化解析,該最優(yōu)化解析求出以所述車身模型的剛性提高、將所述車身模型中的所述部件組合件接合的接合線附近的疲勞壽命的提高、所述接合線的長度的最小化中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合線的最優(yōu)配置,其中,使計(jì)算機(jī)作為以下各部發(fā)揮作用:解析對(duì)象模型設(shè)定部,將所述車身模型的全部或一部分設(shè)定為解析對(duì)象模型;最優(yōu)化解析模型生成部,生成最優(yōu)化解析模型,所述最優(yōu)化解析模型通過對(duì)所述解析對(duì)象模型設(shè)定成為所述最優(yōu)配置的接合線的候選的全部接合候選線而得到;變動(dòng)載荷條件設(shè)定部,設(shè)定變動(dòng)載荷條件,所述變動(dòng)載荷條件將向所述最優(yōu)化解析模型賦予的變動(dòng)載荷分為多個(gè)不同的振動(dòng)模式的載荷條件,并將所述各振動(dòng)模式的載荷條件組合規(guī)定的循環(huán)數(shù)而作為一個(gè)序列;目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定部,以所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)設(shè)定所述最優(yōu)化解析模型的目標(biāo)疲勞壽命;最優(yōu)化解析條件設(shè)定部,為了進(jìn)行將所述最優(yōu)化解析模型作為最優(yōu)化的對(duì)象的最優(yōu)化解析,按照所述各振動(dòng)模式的載荷條件求出所述各接合候選線附近的斷裂反復(fù)數(shù),并求出所述各振動(dòng)模式的載荷條件的所述循環(huán)數(shù)與所述斷裂反復(fù)數(shù)之比的、由所述目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)量的總和作為所述各接合候選線的累積損傷度,將與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的累積損傷度相關(guān)的條件、與所述最優(yōu)化解析模型的剛性相關(guān)的條件和與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的長度相關(guān)的條件設(shè)定為作為最優(yōu)化解析條件的目標(biāo)函數(shù)或制約條件;及最優(yōu)化解析部,將由所述變動(dòng)載荷條件設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件向所述最優(yōu)化解析模型賦予,在所述最優(yōu)化解析條件下進(jìn)行最優(yōu)化解析,求出將所述接合候選線的累積損傷度降低、所述最優(yōu)化解析模型的剛性提高、所述殘留的所述接合候選線的長度的最小化中的任一個(gè)作為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合候選線的配置作為所述接合線的最優(yōu)配置。
13、優(yōu)選為,所述最優(yōu)化解析部進(jìn)行基于密度法的拓?fù)渥顑?yōu)化,在該拓?fù)渥顑?yōu)化中將懲罰系數(shù)設(shè)定為4以上而進(jìn)行離散化。
14、本發(fā)明的第二方式所涉及的車身的接合位置的最優(yōu)化解析程序?qū)τ诰哂邪簡卧⑵矫鎲卧?或立體單元的多個(gè)部件模型且具有將多個(gè)所述部件模型作為部件組合件進(jìn)行接合的初始接合線的汽車的車身模型的全部或一部分,進(jìn)行最優(yōu)化解析,該最優(yōu)化解析求出以所述車身模型的剛性提高、將所述車身模型中的所述部件組合件接合的接合線附近的疲勞壽命的提高、所述接合線的長度的最小化中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合線的最優(yōu)配置,其中,使計(jì)算機(jī)作為以下各部發(fā)揮作用:解析對(duì)象模型設(shè)定部,將所述車身模型的全部或一部分設(shè)定為解析對(duì)象模型;最優(yōu)化解析模型生成部,生成最優(yōu)化解析模型,所述最優(yōu)化解析模型通過對(duì)所述解析對(duì)象模型設(shè)定成為所述最優(yōu)配置的接合線的候選的全部接合候選線而得到;變動(dòng)載荷條件設(shè)定部,設(shè)定變動(dòng)載荷條件,所述變動(dòng)載荷條件將向所述最優(yōu)化解析模型賦予的變動(dòng)載荷分為多個(gè)不同的振動(dòng)模式的載荷條件,并將所述各振動(dòng)模式的載荷條件組合規(guī)定的循環(huán)數(shù)而作為一個(gè)序列;目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定部,以所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)設(shè)定所述最優(yōu)化解析模型的目標(biāo)疲勞壽命;最優(yōu)化解析條件設(shè)定部,為了進(jìn)行將所述最優(yōu)化解析模型作為最優(yōu)化的對(duì)象的最優(yōu)化解析,按照所述各振動(dòng)模式的載荷條件求出所述各接合候選線附近的斷裂反復(fù)數(shù),并求出所述各振動(dòng)模式的載荷條件的所述循環(huán)數(shù)與所述斷裂反復(fù)數(shù)之比的、由所述目標(biāo)疲勞壽命設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件的序列次數(shù)量的總和作為所述各接合候選線附近的累積損傷度,將與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線附近的累積損傷度相關(guān)的條件、與所述最優(yōu)化解析模型的剛性相關(guān)的條件和與在最優(yōu)化解析中殘留的所述接合候選線的長度相關(guān)的條件設(shè)定為作為最優(yōu)化解析條件的目標(biāo)函數(shù)或制約條件;最優(yōu)化解析部,將由所述變動(dòng)載荷條件設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件向所述最優(yōu)化解析模型賦予,在所述最優(yōu)化解析條件下進(jìn)行最優(yōu)化解析,并使以所述接合候選線附近的累積損傷度降低、所述最優(yōu)化解析模型的剛性提高、所述殘留的所述接合候選線的長度的最小化中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的所述接合候選線的配置作為所述接合線的臨時(shí)的最優(yōu)配置而殘留;選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型生成部,從通過所述最優(yōu)化解析而作為臨時(shí)的最優(yōu)配置所殘留的所述接合候選線之中選出規(guī)定長度的接合候選線,并在所述解析對(duì)象模型中代替所述初始接合線而設(shè)定所述選出的所述接合候選線,從而生成選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型;選出接合候選線性能計(jì)算部,對(duì)所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型賦予由所述變動(dòng)載荷條件設(shè)定部設(shè)定的所述變動(dòng)載荷條件下的所述各振動(dòng)模式的載荷條件和限制條件來進(jìn)行應(yīng)力解析,并使用該應(yīng)力解析的結(jié)果計(jì)算所述選出的接合候選線附近的所述變動(dòng)載荷條件下的疲勞壽命和所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型的剛性;判定部,判定所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型中的所述接合候選線附近的所述變動(dòng)載荷條件下的疲勞壽命和所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型的剛性是否滿足超過設(shè)定有所述初始接合線的所述解析對(duì)象模型的規(guī)定的性能;及最優(yōu)接合線決定部,在由所述判定部判定為滿足所述規(guī)定的性能的情況下,將所述選出的接合候選線的配置決定為所述接合線的最優(yōu)配置,在由所述判定部判定為不滿足所述規(guī)定的性能的情況下,變更由所述最優(yōu)化解析條件設(shè)定部設(shè)定的與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線附近的累積損傷度相關(guān)的條件、與所述最優(yōu)化解析模型的剛性相關(guān)的條件、或與通過最優(yōu)化解析而殘留的所述接合候選線的長度相關(guān)的條件,反復(fù)進(jìn)行由所述最優(yōu)化解析部、所述選出接合候選線設(shè)定解析對(duì)象模型生成部、所述選出接合候選線性能計(jì)算部和所述判定部進(jìn)行的處理,直到滿足所述規(guī)定的性能為止,并將在滿足所述規(guī)定的性能時(shí)選出的所述接合候選線的配置決定為所述接合線的最優(yōu)配置。
15、本發(fā)明所涉及的車身的制造方法是最優(yōu)地配置接合線而提高了該車身的剛性和該接合線的疲勞壽命的車身的制造方法,所述接合線將汽車的車身中的部件組合件接合,其中,使用本發(fā)明的第一或第二方式所涉及的車身的接合位置的最優(yōu)化解析方法,求出所述接合線的最優(yōu)配置,并基于該求出的接合線的最優(yōu)配置來決定所述車身中的部件組合件的接合位置,在該決定的接合位置對(duì)所述車身的部件組合件進(jìn)行接合。
16、發(fā)明效果
17、在本發(fā)明中,將汽車的車身模型的全部或一部分作為解析對(duì)象模型,生成對(duì)該解析對(duì)象模型設(shè)定作為部件組合件而接合的接合候選線所得到的最優(yōu)化解析模型,并設(shè)定與作為最優(yōu)化的對(duì)象的接合候選線的長度、接合候選線的疲勞壽命、最優(yōu)化解析模型的剛性、接合線的長度相關(guān)的最優(yōu)化解析條件(目標(biāo)函數(shù)或制約條件),來進(jìn)行針對(duì)接合候選線的最優(yōu)化解析。由此,能夠求出在如實(shí)際的汽車的行駛過程中那樣在時(shí)間上載荷不恒定的變動(dòng)載荷輸入到車身的情況下,能夠以接合候選線的長度的最小化、解析對(duì)象模型的剛性提高、將部件組合件接合的接合線附近的疲勞壽命的提高中的任一個(gè)為目的來實(shí)現(xiàn)的接合線的最優(yōu)位置。另外,由此,能夠?qū)崿F(xiàn)車身構(gòu)造中的電弧焊等的焊接位置的最優(yōu)配置、接合線附近的疲勞壽命提高、車身的剛性提高,能夠?qū)崿F(xiàn)焊接成本的降低和車身的高剛性化、輕量化。