车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序制造方法及图纸

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

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序


[0001]本专利技术涉及车身(automotive body)的接合位置(joining positions)的优化解析方法(optimized analysis method)、装置以及程序，尤其涉及求出提高汽车(automobile)的车身的刚性(stiffness)和对该车身中的部件组(parts assembly)进行接合(joining)的接合点(joining point)的疲劳寿命(fatigue life)的所述接合点的最佳的位置的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序。

技术介绍

[0002]近年来，尤其在汽车产业中，起因于环境问题的车身的轻量化(weight reduction)不断发展，基于计算机辅助工程学(computer aided engineering)的解析(以下，称为“CAE解析”)成为车身的设计中不可或缺的技术。在该CAE解析中，已知通过使用数理优化(mathematical optimization)、板厚优化(sheet thickness optimization)、形状优化(shape optimization)、拓扑优化(topology optimization)等优化技术，能够实现刚性的提高、轻量化。
[0003]已知车身那样的结构体(structural body)是通过焊接(welding)等将多个部件(part)作为部件组进行接合而形成的，并且如果使作为部件组而接合的部位中的接合量增加(例如，如果使基于点焊(spot welding)的接合点增加)，则会提高车身整体的刚性和接合点的疲劳寿命。然而，从车身的制造成本的观点来看，期望尽量减少接合量。
[0004]因此，为了抑制车身的制造成本，同时提高车身的刚性和接合点的疲劳寿命，作为求出将部件彼此接合的接合位置(点焊点等焊接位置)的方法，存在根据经验、直觉等来决定接合位置的方法、根据应力解析(stress analysis)将应力较大的部位设为接合位置的方法。
[0005]然而，在根据经验、直觉来决定接合位置的方法中，由于不是求出使刚性和疲劳寿命的双方提高所需的接合点的位置，所以还存在将刚性和疲劳寿命的提高所不需要的位置设为接合点的情况，反复进行试错，从成本方面来看，不得不说效率差。
[0006]此外，在根据应力解析在应力较大的接合位置的周围增加接合点的方法中，与通过该方法求出接合位置之前相比，虽然刚性、疲劳寿命有所变化，但是还经常存在仅接合位置附近的刚性、疲劳寿命提高，而其他部位的刚性、疲劳寿命相对地降低的情况，在对车身整体进行评价时，通过该方法求出的接合位置不一定最佳。
[0007]此外，在通过上述方法求出基于点焊的接合点的位置的情况下，若相邻的接合点彼此的位置过近，则导致电流(焊接电流(welding current))流向先焊接的相邻的接合点(分流(current shunt))，而接下来进行点焊的接合点不流过足够的电流，导致焊接不良。
[0008]因此，在专利文献1中公开了通过优化技术来求出基于点焊的接合点的最佳的位置的方法。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1：日本特开2013
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025593号公报

技术实现思路

[0012]专利技术要解决的课题
[0013]然而，在专利文献1中公开的方法的目的在于，在使接合点的点数最小化的同时提高刚性，而完全没有考虑基于点焊的接合点的疲劳寿命的提高。因此，期望求出能够在提高车身的刚性和接合点的疲劳寿命的同时使接合点的点数最小化的接合点的最佳的位置的技术。
[0014]而且，在汽车的行驶中，振幅、方向等在时间上不固定而是复杂地变动的变动载荷会输入至车身。因此，期望在复杂的变动载荷输入至车身的情况下，求出能够提高车身的刚性和接合点的疲劳寿命的接合点的最佳的位置的技术。
[0015]本专利技术是为了解决上述的课题而完成的，目的在于提供在变动载荷输入至汽车的车身的情况下，求出提高车身的刚性和对该车身中的部件组进行接合的接合点的疲劳寿命，同时使接合点的点数最小化的所述接合点的最佳的位置的车身的接合位置的优化解析方法、装置以及程序。
[0016]用于解决课题的手段
[0017]本专利技术所涉及的车身的接合位置的优化解析方法，针对具有由梁要素(beam element)、平面要素(二维要素(two
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dimensional element))和/或立体要素(三维要素(three
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dimensional element))构成的多个部件模型，且具有将多个所述部件模型作为部件组进行接合的初始接合点的汽车车身模型(automotive body model)的全部或一部分，由计算机执行以下的各步骤，进行求出以所述车身模型的刚性提高、对所述车身模型中的所述部件组进行接合的接合点的疲劳寿命的提高、所述接合点的点数的最小化中的任一个为目的而达成的所述接合点的最佳配置的优化解析，所述车身的接合位置的优化解析方法包含：解析对象模型设定步骤，将所述车身模型的全部或一部分设定为解析对象模型(analysis object model)；优化解析模型生成步骤，对所述解析对象模型，密集(densely)地设定成为所述最佳配置的接合点的候选的全部接合候选(joining candidate)点，生成优化解析模型；变动载荷条件设定步骤，设定将赋予所述优化解析模型的变动载荷(变幅载荷(variable amplitude load))分为多个不同的振动模式(vibration pattern)的载荷条件(loading condition)，并将各该振动模式的载荷条件组合给定的循环数而设为1个序列的变动载荷条件；目标疲劳寿命设定步骤，根据所述变动载荷条件的序列次数来设定所述优化解析模型的目标疲劳寿命(target fatigue life)；优化解析条件设定步骤，为了进行以所述优化解析模型为优化的对象的优化解析，按各所述振动模式的载荷条件的每一个，求出各所述接合候选点的断裂重复数(number of cycles to failure)，并求出各所述振动模式的载荷条件的所述循环数与所述断裂重复数之比的、通过所述目标疲劳寿命设定步骤而被设定的所述变动载荷条件的序列次数的总和作为各所述接合候选点的累积损伤度(线性累积损伤(liner cumulative damage))，并将与通过优化解析而保留的所述接合候选点的累积损伤度相关的条件、与所述优化解析模型的刚性相关的条件、以及与通过优化解析而保留的所述接合候选点的点数相关的条件设定为作为优化解析条件的目标函数(目标(objectives))或制约条件(制约(constraints))；以及优化解析步骤，将在所述变动载
荷条件设定步骤中设定的所述变动载荷条件赋予所述优化解析模型，并在所述优化解析条件下进行优化解析，求出以所述接合候选点的累积损伤本文档来自技高网...

【技术保护点】

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

【专利技术属性】
技术研发人员：时田裕一，盐崎毅，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：