JP6590009B2 - 車体の接着位置の最適化解析方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体の接着位置の最適化解析方法及び装置に関し、特に、溶接と構造用接着剤を併用した場合における前記構造用接着剤で接着する最適な位置を求める車体の接着位置の最適化解析方法及び装置に関する。

近年、自動車産業においては環境問題に起因した車体の軽量化が進められており、車体の設計にコンピュータ支援工学（以下、「CAE」という）解析は欠かせない技術となっている。このCAE解析では剛性解析、衝突解析、振動解析等が実施され、車体性能の向上に大きく寄与している。また、CAE解析では単なる性能評価だけでなく、数理最適化、板厚最適化、形状最適化、トポロジー最適化などの最適化解析技術を用いることにより、車体の軽量化だけでなく、剛性や耐衝突性能などといった各種特性の向上を達成した車体の設計支援をすることができる。

最適化解析技術を用いた車体の設計支援の例として、例えば特許文献１には、複雑な構造体のコンポーネントをトポロジー最適化により最適化する技術が開示されている。

特開２０１０−２５０８１８号公報

車体のような構造体は、複数の部品を部品組みとして溶接などにより接合することによって形成されており、接合する部位における接合量を増やせば（例えば、スポット溶接点の追加など）、構造体全体としての剛性は向上することが知られている。しかしながら、コストの観点から接合量をできるだけ少なくすることが望まれている。

そこで、車体の剛性を向上させるためには、部品同士を接合する溶接と併用して構造用接着剤を塗布して接着することが有効であることが知られている。しかしながら、車体の部品同士を接合する全てのフランジ部を接着するためには、構造用接着剤を100m以上の長さに塗布する場合もあり、この長さの塗布には時間がかかり生産コストの面で問題が生じる。

そこで、車体の剛性などの性能を向上するため、特許文献１に開示された最適化技術を適用することで、溶接と併用して構造用接着剤で接着する最適な位置を求めることが考えられる。しかしながら、特許文献１に開示されている最適化技術は、車体のような構造体を形成する溶接と併用して構造用接着剤で接着する位置の最適化に関して、どのように最適化技術を適用するかについて開示されていない。そのため、溶接と構造用接着剤とを併用した場合における前記構造用接着剤で接着する最適な位置を求める技術が望まれていた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の部品が部品組みとして溶接された自動車の車体骨格モデルを用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤により前記部品組みを接着する最適な位置を求める車体の接着位置の最適化解析方法及び装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る車体の接着位置の最適化解析方法は、平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部が予め設定されている車体骨格モデルを用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤により前記部品組みを接着する最適な位置を求めるものであって、コンピュータが、前記構造用接着剤で接着する候補となる位置に、前記構造用接着剤としての接着要素を配置する接着候補位置設定ステップと、操作者の指示によりコンピュータが、前記接着要素が配置された前記車体骨格モデルに対して、最適化解析において該車体骨格モデルに負荷する荷重条件を含む最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、コンピュータが、前記最適化解析条件が設定された前記車体骨格モデルの前記接着要素を最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす接着要素の位置を前記構造用接着剤により接着する位置として求める最適化解析ステップと、を備えることを特徴とするものである。

（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記接着候補位置設定ステップは、前記接着要素を連続して配置することを特徴とするものである。

（３）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、コンピュータが、艤装品又は蓋物が設定された車体骨格モデルに車台モデルを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成ステップと、コンピュータが、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得する走行解析ステップと、を備え、該走行解析ステップにおいて取得した荷重条件を、前記最適化解析条件設定ステップにおける荷重条件とすることを特徴とするものである。

（４）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、コンピュータが、艤装品又は蓋物に相当する質量が設定された車体骨格モデルに車台モデルを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成ステップと、コンピュータが、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得する走行解析ステップと、を備え、該走行解析ステップにおいて取得した荷重条件を、前記最適化解析条件設定ステップにおける荷重条件とすることを特徴とするものである。

（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記接着候補位置設定ステップは、艤装品及び／又は蓋物を設定した車体骨格モデルに前記接着要素を配置することを特徴とするものである。

（６）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記接着候補位置設定ステップは、艤装品及び／又は蓋物に相当する質量を設定した車体骨格モデルに前記接着要素を配置することを特徴とするものである。

（７）本発明に係る車体の接着位置の最適化解析装置は、平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部が予め設定されている車体骨格モデルを用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤により前記部品組みを接着する最適な位置を求めるものであって、前記構造用接着剤で接着する候補となる位置に、前記構造用接着剤としての接着要素を配置する接着候補位置設定部と、前記接着要素が配置された前記車体骨格モデルに対して、最適化解析において該車体骨格モデルに負荷する荷重条件を含む最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部と、前記最適化解析条件が設定された前記車体骨格モデルの前記接着要素を最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす接着要素の位置を前記構造用接着剤により接着する位置として求める最適化解析部と、を備えることを特徴とするものである。

（８）上記（７）に記載のものにおいて、前記接着候補位置設定部は、前記接着要素を連続して配置することを特徴とするものである。

（９）上記（７）又は（８）に記載のものにおいて、艤装品又は蓋物が設定された車体骨格モデルに車台モデルを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成部と、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得する走行解析部と、を備え、該走行解析部により取得した荷重条件を、前記最適化解析条件設定部における荷重条件とすることを特徴とするものである。

（１０）上記（７）又は（８）に記載のものにおいて、艤装品又は蓋物に相当する質量が設定された車体骨格モデルに車台モデルを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成部と、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得する走行解析部と、を備え、該走行解析部において取得した荷重条件を、前記最適化解析条件設定部における荷重条件とすることを特徴とするものである。

（１１）上記（７）乃至（１０）のいずれかに記載のものにおいて、前記接着候補位置設定部は、艤装品及び／又は蓋物を設定した車体骨格モデルに前記接着要素を配置することを特徴とするものである。

（１２）上記（７）乃至（１０）のいずれかに記載のものにおいて、前記接着候補位置設定部は、艤装品及び／又は蓋物に相当する質量を設定した車体骨格モデルに前記接着要素を配置することを特徴とするものである。

本発明においては、平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部が予め設定されている車体骨格モデルを用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤により前記部品組みを接着する最適な位置を求めるものであって、コンピュータが、前記構造用接着剤で接着する候補となる位置に、前記構造用接着剤としての接着要素を配置する接着候補位置設定ステップと、操作者の指示によりコンピュータが、前記接着要素が配置された前記車体骨格モデルに対して、最適化解析において該車体骨格モデルに負荷する荷重条件を含む最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、コンピュータが、前記最適化解析条件が設定された前記車体骨格モデルの前記接着要素を最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす接着要素の位置を前記構造用接着剤により接着する位置として求める最適化解析ステップと、を備えることにより、車両の走行時を想定して前記車体骨格モデルに作用する荷重条件を与えて最適化解析を行うことができ、自動車の剛性を向上させるために前記部品組みを構造用接着剤で接着する最適な位置を精度良く求めることができる。

本発明の実施の形態に係る車体の接着位置の最適化解析装置のブロック図である。 本実施の形態で用いる車体骨格モデルと、該車体骨格モデルに予め設定されている溶接部を説明する説明図である（（ａ）：斜視図、（ｂ）：側面図）。 本実施の形態で用いる車体骨格モデルと、該車体骨格モデルに設定されている固定連結部を説明する説明図である。 本実施の形態で用いる車体骨格モデルにおいて、車台モデルと接続する接続部の位置を説明する図である。 本実施の形態に係る走行解析に用いる車両モデルの生成について説明する図である（斜視図）。 本実施の形態に係る走行解析に用いる車両モデルの生成について説明する図である（下面図）。 本実施の形態で用いる車体骨格モデルに質量要素が設定された車体骨格モデルの一例を示す図である。 本実施の形態で用いる車体骨格モデルに質量要素が設定された車体骨格モデルの他の例を示す図である。 本実施の形態に係る最適化解析において、質量要素が設定された車体骨格モデルに、部品組みを接着する候補となる位置に接着要素を配置した一例を示す図である。（（ａ）：斜視図、（ｂ）：側面図）。 本実施の形態に係る最適化解析において、溶接部が予め設定されている部品組み（ａ）と、該部品組みを接着する候補となる位置に連続的に配置した接着要素（ｂ）と、最適化解析条件を満たして残存する接着要素及び最適化解析条件を満たさずに消去される接着要素（ｃ）とを示す図である（その１）。 本実施の形態に係る最適化解析において、部品組みを接着する候補となる接着要素の好適な配置を説明する図である。 本実施の形態に係る最適化解析において、溶接部が予め設定されている部品組み（ａ）と、該部品組みを接着する候補となる位置に連続的に配置した接着要素（ｂ）と、最適化解析条件を満たして残存する接着要素及び最適化解析条件を満たさずに消去される接着要素（ｃ）とを説明する図である（その２）。 本発明の実施の形態に係る車体の接着位置の最適化解析方法の処理の流れを示すフローチャート図である。 本実施の形態に係る車体の接着位置の最適化解析方法の走行解析ステップにおいて設定される走行条件の一例を説明する図である（（ａ）：操舵角、（ｂ）：走行軌跡）。 本発明に係る車体の接着位置の最適化解析装置の他の態様を示すブロック図である。 本発明に係る車体の接着位置の最適化解析方法の他の態様を示すフローチャート図である。 実施例において、走行解析での走行条件として設定した操舵角と車両モデルの走行軌跡と、走行解析により取得した車体骨格モデルにおけるフロント側の接続部に生じる荷重の結果を示す図である（（ａ）：操舵角、（ｂ）：走行軌跡、（ｃ）：接続部位置、（ｄ）：接続部に生じる荷重の経時変化、（ｅ）：接続部に生じた荷重の大きさ及び方向）。 実施例において、走行解析での走行条件として設定した操舵角と車両モデルの走行軌跡と、走行解析により取得した車体骨格モデルにおけるリア側の接続部に生じる荷重の結果を示す図である（（ａ）：操舵角、（ｂ）：走行軌跡、（ｃ）：接続部位置、（ｄ）：接続部に生じる荷重の経時変化、（ｅ）：接続部に生じた荷重の大きさ及び方向）。 実施例において、解析対象とした車体骨格モデルを示す図である（（ａ）：回転ドア構成部品又は回転ドア構成部品に相当する質量の設定なし、（ｂ）回転ドア構成部品の設定あり）。 実施例において、最適化解析条件として車体骨格モデルに与える荷重条件を説明する図である（フロント側の接続部）。 実施例において、最適化解析条件として車体骨格モデルに与える荷重条件を説明する図である（リア側の接続部）。 実施例において、走行解析により取得した荷重条件を与えた場合の車体変形の解析結果を示す図である（その１）。 実施例において、走行解析により取得した荷重条件を与えた場合の車体変形の解析結果を示す図である（その２）。 実施例において、仮想的な荷重条件を与えた場合の車体変形の解析結果を示す図である（その１）。 実施例において、仮想的な荷重条件を与えた場合の車体変形の解析結果を示す図である（その２）。 実施例において、質量を設定しない車体骨格モデルに配置した接着要素を解析対象とし、走行解析で取得した荷重条件を与えて最適化解析を行って求めた接着要素を示す図である。 実施例において、質量を設定しない車体骨格モデルに配置した接着要素を解析対象とし、仮想的な荷重条件を与えて最適化解析を行って求めた接着要素を示す図である。 実施例において、質量を設定した車体骨格モデルに配置した接着要素を解析対象とし、走行解析で取得した荷重条件を与えて最適化解析を行って求めた接着要素を示す図である。 実施例において、質量を設定した車体骨格モデルに配置した接着要素を解析対象とし、仮想的な荷重条件を与えて最適化解析を行って求めた接着要素を示す図である。 実施例において、回転ドア構成部品を設定した車体骨格モデルに配置した接着要素を解析対象とし、走行解析で取得した荷重条件を与えて最適化解析を行って求めた接着要素を示す図である。 実施例において、回転ドア構成部品を設定した車体骨格モデルに配置した接着要素を解析対象とし、仮想的な荷重条件を与えて最適化解析を行って求めた接着要素を示す図である。 実施例において、制約条件として構造用接着剤の塗布長さを変更した最適化解析により求めた接着要素を配置した車体の剛性向上率を示すグラフである。

本発明の一実施の形態に係る車体の接着位置の最適化方法及び装置を、図１〜図１６を参照して以下に説明する。なお、車体の接着位置の最適化方法及び装置の説明に先立ち、本発明で対象とする車体骨格モデルについて説明する。

＜車体骨格モデル＞
本発明で用いる車体骨格モデルは、シャシー部品など複数の部品で構成されたものであり、車体骨格モデルの各部品は、平面要素及び／又は立体要素を使ってモデル化されたものであり、各部品を部品組みとして溶接する溶接部と、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部と、足回り機構やステアリング機構を備えた車体モデルと接続する接続部を有する。

図２〜図４に、車体骨格モデル３１の一例を示す。
車体骨格モデル３１は、図２に示すように、部品組み毎に溶接する溶接部３３が予め設定されている。なお、本発明に係る車体骨格モデルに予め設定されている溶接部３３は、スポット溶接された溶接点や、アーク溶接やレーザー溶接により連続溶接されたものも含む。

また、車体骨格モデル３１においては、図３に示すように、蓋物としての回転ドアを固定又は連結する固定連結部３５であるヒンジ３５ａ、ヒンジ３５ｂ及びストライカー３５ｃが設定されている。

本発明に係る車体骨格モデルの固定連結部はこれらに限定されるものではなく、例えば、エンジンを固定するエンジンマウントなどの艤装品を固定するものや、回転ドア以外のスライドドアやボンネットなどといった蓋物を固定又は連結するものを含む。

さらに、車体骨格モデル３１においては、図４に示すように、タイヤ、サスペンションアーム、サスペンションスプリング、ショックアブソーバーなどを有する足回り機構と、ステアリングハンドルなどを有するステアリング機構を備えた車台モデル５１（図５参照）と接続する接続部（図４中のNode１〜Node１２）が予め設定されている。図４においては、フロント側に６箇所（Node1、2、7、8、9及び10）、リア側に６箇所（Node3、4、5、6、11、12）の接続部が設定されている。なお、図４において、Ｘ軸は車体前後方向、Ｙ軸は車体幅方向、Ｚ軸は車体高さ方向を示す（以下の図においても同様）。

なお、車体骨格モデル３１は、荷重や慣性力が作用したときの変形挙動などを解析するため、弾性体若しくは粘弾性体又は弾塑性体としてモデル化されたものである。
また、車体骨格モデル３１の接続部に接続される車台モデル５１（図５）においても、サスペンションアームなどの部品（リンク）を剛体、弾性体又は弾塑性体で、又、タイヤやサスペンションスプリングを弾性体若しくは粘弾性体又は弾塑性体としてモデル化したものである。

車体骨格モデル３１を構成する各部品の要素情報などや、各部品組みにおける溶接部３３（図２）、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部３５（図３）、足回り機構と接続する接続部（図４）などに関する情報は、車体骨格モデルファイル３０（図１参照）に格納されている。

＜車体の接着位置の最適化解析装置＞
本発明の実施の形態に係る車体の接着位置の最適化解析装置１（以下、単に「最適化解析装置１」という）の構成について、主に図１に示すブロック図に基づいて以下に説明する。

最適化解析装置１は、車体骨格モデル３１（図２〜図４参照）を構成する複数の部品を部品組みとして接合する溶接と併用して構造用接着剤で接着する最適な位置を求める装置であり、PC（パーソナルコンピュータ）などによって構成され、表示装置３、入力装置５、記憶装置７、作業用データメモリ９及び演算処理部１１を有している。
そして、表示装置３、入力装置５、記憶装置７及び作業用データメモリ９は、演算処理部１１に接続され、演算処理部１１からの指令によってそれぞれの機能が実行される。

≪表示装置≫
表示装置３は、解析結果などの表示に用いられ、液晶モニターなどで構成される。

≪入力装置≫
入力装置５は、車体骨格モデルファイル３０の表示指示や操作者の条件入力などに用いられ、キーボードやマウスなどで構成される。

≪記憶装置≫
記憶装置７は、車体骨格モデルファイル３０などの各種ファイルの記憶などに用いられ、ハードディスクなどで構成される。

≪作業用データメモリ≫
作業用データメモリ９は、演算処理部１１で使用するデータの一時保存や演算に用いられ、RAM（Random Access Memory）などで構成される。

≪演算処理部≫
演算処理部１１は、図１に示すように、車両モデル生成部１３と、走行解析部１５と、接着候補位置設定部１７と、最適化解析条件設定部１９と、最適化解析部２１とを有し、PCなどのCPU（中央演算処理装置）によって構成される。これらの各部は、CPUが所定のプログラムを実行することによって機能する。
以下、演算処理部１１内の各部の機能を説明する。なお、演算処理部１１の各部の機能における具体的な処理内容については、後述する＜車体の接着位置の最適化解析方法＞において説明する。

（車両モデル生成部）
車両モデル生成部１３は、図２に示すように、部品組みとして溶接する溶接部が予め設定され、図５及び図６に示すように、車体骨格モデル３１に艤装品又は蓋物としての回転ドア構成部品４３が設定された車体骨格モデル４１に足回り機構やステアリング機構などを有する車台モデル５１を接続して車両モデル６１を生成するものであり、車体骨格モデル４１が有する接続部（図４中のNode１〜１２に相当）を介して車台モデル５１と接続する。

図５及び図６は、艤装品又は蓋物が設定された車体骨格モデル４１の一例として、蓋物である回転ドア構成部品４３が設定されたものであるが、本発明に係る車両モデル生成部は、艤装品又は蓋物に相当する質量を設定した車体骨格モデルを用いて車両モデルを生成するものであってもよい。

艤装品又は蓋物に相当する質量を設定した車体骨格モデル７１の一例を図７に示す。
図７に示す車体骨格モデル７１は、車体骨格モデル３１の固定連結部３５に回転ドア構成部品４３が固定又は連結される領域内の所定位置に回転ドア構成部品４３の質量に相当する質量要素７３を設定したものである。

質量要素７３を設定する所定位置は、複数の固定連結部３５のうち一組（ヒンジ３５ａとストライカー３５ｃ、ヒンジ３５ｂとストライカー３５ｃ）を結ぶ直線上、若しくは、蓋物などが装着された車体の形状に沿って固定連結部３５を結ぶ曲線上とすることができる。図７に例示する車体骨格モデル７１においては、ヒンジ３５ａとストライカー３５ｃとを結ぶ直線の中点に質量要素７３が設定されている。

もっとも、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置は、前記直線若しくは前記曲線の線上に限定されるものではなく、ヒンジ３５ａとヒンジ３５ｂを結ぶ直線を除き、前記直線で囲まれた平面上、若しくは、前記曲線で囲まれた曲面上としても良い。

また、車体骨格モデルに予め設定された４点の固定連結部で艤装品が固定又は連結される場合は、２本の直線が互いに交差するように前記固定連結部同士を直線で結び、該直線上に質量要素を設定することが好ましい。この場合においても、前記４点の固定連結部のうちヒンジ同士を除く２つを車体のもつ曲率に併せて曲線で接続し、該曲線上又は該曲線で囲まれた曲面上に質量要素を設定しても良い。

艤装品又は蓋物に相当する質量を車体骨格モデルの所定位置に設定する具体的な質量設定方法として、例えば、以下の（１）、（２）及び（３）がある。

（１）前記所定位置に艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有する質量要素７３を設定し、質量要素７３と固定連結部３５とを剛体要素７５を用いて接続する（図７参照）。
図７は、固定連結部３５を結ぶ直線の中心上に一個の質量要素７３を設定した例であるが、図８に示すように、前記直線を均等に分割する点上に複数個の質量要素７３を設定しても良い。複数個の質量要素７３を設定する場合、各質量要素７３の質量の総和が前記艤装品又は蓋物の質量に相当するように、各質量要素７３の質量を決定すれば良い。

（２）前記所定位置に艤装品又は蓋物の質量に相当する質量の質量要素を設定し、該質量要素と固定連結部とをはり要素を用いて接続する。この場合、質量要素とはり要素それぞれの質量の和は、固定連結部に固定又は連結される前記艤装品又は蓋物の質量に相当するように設定する。

はり要素の質量は、はり要素の断面特性として与えられる断面積及び材料特性として与えられる材料密度により定められる。はり要素の断面積は、例えば、はり要素の半径を与えることにより決定される。

さらに、はり要素を用いて質量要素を接続する場合には、後述する走行解析部１５による走行解析において質量要素及びはり要素に作用する慣性力による荷重が車体骨格モデルに伝達するために必要な断面特性及び材料特性をはり要素に適宜設定する必要がある。

なお、はり要素は、線状の要素であり、該要素の軸方向に作用する引張圧縮荷重を伝達できるものであればロッド要素（棒要素）であっても良く、該ロッド要素の質量は、はり要素と同様に、断面特性として与えられる断面積（又は半径）、及び、材料特性として与えられる材料密度により設定される。

（３）艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定する。
はり要素の質量は、はり要素の断面特性として与えられる断面積及び材料特性として与えられる材料密度により定められ、例えば、はり要素の半径を与えることにより前記断面積が決定される。

（走行解析部）
走行解析部１５は、車両モデル生成部１３により生成された車両モデル６１を解析対象として走行解析を行い、走行時に車体骨格モデル４１における車台モデル５１との接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得するものである。

車両モデル６１の走行解析においては、車両モデル６１の駆動や操舵などの走行条件を設定する必要があり、設定する走行条件としては、車両モデル６１を駆動するために車両モデル６１に付与する荷重や、車両モデル６１を操舵するために車台モデル５１が備えるステアリングハンドルに設定される操舵角が挙げられる。
そして、設定された走行条件の下で走行している車両モデル６１について、車体骨格モデル４１における車台モデル５１との接続部に生じた荷重や変位などを取得する。

なお、走行解析部１５としては、市販されている車両の走行解析ソフトウェアを用いることができ、この場合、車両モデル生成部１３においては、当該走行解析ソフトウェアが有するサスペンションなどのコンポーネントを組み合わせた車台モデルを用いて車両モデルを生成することができる。

（接着候補位置設定部）
接着候補位置設定部１７は、車体骨格モデル３１において構造用接着剤で接着する候補となる位置に前記構造用接着剤としての接着要素を配置するものである。図９に、構造用接着剤として立体要素からなる接着要素を配置した車体骨格モデルの一例として、質量要素７３が設定された車体骨格モデル７１について構造用接着剤で接着する候補となる位置に接着要素４５を配置した車体骨格モデル４７を示す。

車体骨格モデル４７における接着する候補となる位置は、車体骨格モデル７１（車体骨格モデル３１）が有する複数の部品を部品組みとして溶接する部位（例えばフランジ部）が挙げられる。そして、接着要素４５は、図１０（ａ）に示すように溶接部３３が予め設定されている部品組み３７について、図１０（ｂ）に示すように溶接部３３の軸線からオフセットした位置に連続的に配置する。

ここで、図１１（ａ）に示すようにフランジ部８３ａと縦壁部８３ｂとを有する部品８３が部品８５とスポット溶接されてなる部品組み８１の場合、車体に荷重が負荷して主として変形しやすいのはフランジ部８３ａと縦壁部８３ｂとが連続するＲ部８３ｃである。そのため、このような部品組み８１においては、フランジ部８３ａにおけるＲ部８３ｃ側に構造用接着剤を塗布することで剛性向上に対して効果的である。そのため、本実施の形態においても、図１１（ｂ）に示すように、溶接部３３よりもＲ部８３ｃ側を接着する候補となる位置として接着要素４５を配置することが好ましい。

なお、図１０は、溶接部３３の軸線からオフセットした位置に構造用接着剤を塗布して接着する場合のものであったが、接着する候補となる位置はこれに限らず、図１２に示す部品組み３９のように、予め設定されている溶接部３３の軸線上に接着要素４５を連続して配置（溶接部３３に重畳）したものであってもよい。例えば、実際の部品組みに対してスポット溶接と構造用接着剤とを併用して接合する場合に当該構造用接着剤に電導性を持たせるために金属粉が混入されていれば、構造用接着剤を塗布した部位に沿ってスポット溶接したとしても、工程上に問題はない。

また、上記のように接着要素を連続的に配置する場合は、接着要素の幅や全長、あるいは、溶接部に対してオフセットさせる距離などは適宜設定すればよい。さらに、上記の例は、接着要素４５を連続して配置するものであったが、本発明は、接着要素を離散的に配置したものであってもよく、この場合においては、接着要素の個数や接着要素同士の間隔などを適宜設定すればよい。

また、接着要素としては立体要素からなるものが好ましいが、接着要素は立体要素に限定されるものではなく、平面要素および／または・はり要素からなるものであってもよい。

（最適化解析条件設定部）
最適化解析条件設定部１９は、接着要素４５が配置された車体骨格モデル４７（図９）に対して、最適化解析において車体骨格モデル４７に負荷する荷重条件を含む最適化解析条件を設定するものである。

車体骨格モデル４７に負荷する荷重条件は、走行解析部１５により取得した荷重条件を与えればよい。若しくは、走行解析部１５による走行解析を行わない場合には、実車両の走行時に車体に作用する荷重を測定するか、または、想定した仮想的な荷重を与えてもよい。

さらに、最適化解析条件設定部１９は、最適化解析における最適化解析条件として、目的条件と制約条件の２種類を設定する。
目的条件は、最適化解析の目的に応じて設定される条件であり、例えば、ひずみエネルギーを最小にする、吸収エネルギーを最大にして発生応力を最小にするなどがある。
制約条件は、最適化解析を行う上で課す制約であり、例えば、車体骨格モデル４７が所定の剛性を有するようにする条件や、車体骨格モデルに配置する接着要素の全長（構造用接着剤を部品組みに塗布する塗布長さに相当）、などがある。なお、制約条件は複数設定可能である。

（最適化解析部）
最適化解析部２１は、最適化解析条件設定部１９により最適化解析条件が設定された車体骨格モデル４７の接着要素４５を解析対象として最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす接着要素４５の位置を構造用接着剤で接着する位置として求めるものである。

ここで、最適化解析部２１による最適化解析には、例えば、トポロジー最適化を適用することができる。
トポロジー最適化において密度法を用いる際に、中間的な密度が多い場合には離散化が好ましく、式（１）であらわされる。

離散化によく用いられるペナルティ係数は2以上であり、本発明に係る接着位置の最適化において、ペナルティ係数の値は適宜設定すればよい。

そして、トポロジー最適化により、最適化解析条件設定部１９で設定された最適化解析条件（目的条件、制約条件、荷重条件）を満たさない接着要素は消去され、該最適化解析条件を満たす有意な接着要素が残存するので、該残存した接着要素の位置を構造用接着剤で接着する位置として決めることができる。

例えば、図１０（ｂ）のように連続的に配置した接着要素４５を解析対象として最適化解析を行い、図１０（ｃ）に示すように、最適化解析条件を満たす接着要素４５ａが残存して残りの接着要素４５ｂが消去された場合、残存した接着要素４５ａの位置を構造用接着剤で接着する位置として求めればよい。また、図１２（ｂ）に示すように溶接部３３に重畳するように接着要素４５を配置した場合においても、最適化解析条件を満たすように残存した接着要素４５ａの位置を構造用接着剤で接着する位置として求めればよい。

なお、最適化解析部２１は、トポロジー最適化処理を行うものでもよいし、他の計算方式による最適化処理であってもよい。そして、最適化解析部２１としては、例えば市販されている有限要素を用いた解析ソフトを使用することができる。

また、最適化解析部２１は、自動車の走行時において回転ドア構成部品４３又は質量要素７３に作用する慣性力を慣性リリーフ法により考慮して最適化解析を行うとよい。慣性リリーフ法とは、慣性力の座標の基準となる支持点において物体が支持された状態（自由支持状態）で等加速度運動中の物体に作用する力から応力やひずみを求める解析手法であり、運動中の飛行機や船の静解析に使用されている。

＜車体の接着位置の最適化解析方法＞
本実施の形態に係る車体の接着位置の最適化解析方法（以下、単に「最適化解析方法」という）について、以下に説明する。

本実施の形態に係る最適化解析方法は、平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部３３が予め設定されている車体骨格モデル３１を用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤により前記部品組みを接着する最適な位置を求めるものであって、図１３に示すように、車両モデル生成ステップＳ１と、走行解析ステップＳ３と、接着候補位置設定ステップＳ５と、最適化解析条件設定ステップＳ７と、最適化解析ステップＳ９と、を備えている。
以下、各ステップについて説明する。なお、以下の説明では、各ステップとも、コンピュータによって構成された最適化解析装置１を用いて実行するものとしている。

≪車両モデル生成ステップ≫
車両モデル生成ステップＳ１は、図２に示すように、部品組みとして溶接する溶接部が予め設定され、図５に示すように、回転ドア構成部品４３が設定された車体骨格モデル４１と、足回り機構やステアリング機構などを有する車台モデル５１とを接続して、車両モデル６１を生成するステップであり、最適化解析装置１においては車両モデル生成部１３が行うものである。

車体骨格モデル４１における車台モデル５１の接続位置は、サスペンションやサブフレームが取り付けられる部位（接続部）である。車体骨格モデル４１における接続部としては、車体骨格モデル３１に予め設定された接続部（図４中のNode１〜１２）を用いることができる。

さらに、図５に示す車体骨格モデル４１は、蓋物として回転ドア構成部品４３が設定されたものであり、回転ドア構成部品４３のような蓋物や、艤装品の形状等が既に決定されている場合には、これらをモデル化したものを車体骨格モデル３１に設定する。
ただし、蓋物のデザインや艤装品の形状がまだ決定されていない場合にあっては、前掲の図７に示すように、艤装品又は蓋物に相当する質量の質量要素７３を設定した車体骨格モデル７１を用いてもよい。

≪走行解析ステップ≫
走行解析ステップＳ３は、車両モデル生成ステップＳ１で生成された車両モデル６１を用い、任意に設定された走行条件の下で車両モデル６１の走行解析を行い、走行時に車体骨格モデル４１における車台モデル５１との接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得する走行時における車体特性を取得するステップである。

走行解析ステップＳ３において設定される走行条件としては、例えば、車両モデル６１の駆動と操舵などがある。
車両モデル６１は、例えば車両モデル６１に荷重を付与することにより駆動され、車両モデル６１を加速走行や定速走行させることができる。
また、車両モデル６１の操舵は、例えば、車台モデル５１が備えるステアリングハンドルの操舵角を制御し、ステアリング機構を介して行うことができる。

図１４に、走行解析における走行条件の一例として、走行中に車線移行を２回連続して行うダブルレーンチェンジにおけるステアリングハンドルの操舵角（図１４（ａ））と、該操舵角を与えたときの車両モデル６１の走行軌跡（図１４（ｂ））を示す。

そして、走行解析ステップＳ３においては、設定された走行条件の下で走行状態にある車両モデル６１における車体特性として、車体骨格モデル４１における車台モデル５１との接続部（図４中のNode１〜１２）に生じる荷重及び／又は変位を取得する。

なお、走行している車両モデル６１においては、車体骨格モデル４１の接続部に生じる荷重は車両の挙動とともに変化するが、走行解析ステップＳ３においては、走行解析における車両の挙動と各接続部に生じる荷重の結果に基づいて、車体骨格モデル４１における接続部に生じた荷重を適宜取得することができる。

前述のとおり、本実施の形態に係る走行解析ステップＳ３においては、艤装品又は蓋物が設定された車体骨格モデル４１と車台モデル５１とを接続した車両モデル６１を用いて車両の走行解析を行うため、走行時において艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して、荷重又は変位を取得することができる。

ただし、本発明に係る走行解析ステップは、艤装品又は蓋物が設定された車体骨格モデル４１と車台モデル５１とを接続した車両モデル６１を用いて走行解析を行うものに限らず、艤装品又は蓋物に相当する質量を設定した車体骨格モデル７１（図７）を車台モデル５１と接続した車両モデル（図示なし）を用いて走行解析を行うものであっても良い。

≪接着候補位置設定ステップ≫
接着候補位置設定ステップＳ５は、車体骨格モデル３１について、部品組みとして接着する候補となる位置に接着要素４５を配置するものであり、図１に示す最適化解析装置１においては接着候補位置設定部１７が行う。図９に、接着する候補となる位置に接着要素を配置した一例として、質量要素７３が設定された車体骨格モデル７１に立体要素からなる接着要素４５を連続して配置したものを示す。

接着候補位置設定ステップＳ５において配置する接着要素４５は、前掲の図１０に示すように、部品組み３７に予め設定されている溶接部３３の軸線からオフセットした位置に連続的に配置するものや、前掲の図１２に示すように、溶接部３３の軸線上に接着要素４５を連続的に配置したものであってもよい。このように接着要素４５を連続的に配置する場合は、接着要素４５の幅や連続配置する長さ、溶接部３３からオフセットさせる距離などは、適宜設定すればよい。

もっとも、接着候補位置設定ステップＳ５は、接着要素４５を連続して配置するものに限らず、接着要素４５を離散的に配置したものであってもよく、この場合においては、接着要素の個数や接着要素同士の間隔などを適宜設定すればよい。

また、接着要素としては立体要素からなるものが好ましいが、接着要素は立体要素に限定されるものではなく、平面要素からなるものであってもよい。

≪最適化解析条件設定ステップ≫
最適化解析条件設定ステップＳ７は、接着要素４５が配置された車体骨格モデル３１に対して、最適化解析において車体骨格モデル３１に負荷する荷重条件を含む最適化解析条件を設定するものであり、最適化解析装置１においては操作者の指示により最適化解析条件設定部１９が行う。

最適化解析条件設定ステップＳ７において最適化解析条件に含まれる荷重条件は、走行解析ステップＳ３において取得した荷重条件を与えればよい。若しくは、走行解析ステップＳ３において走行解析を行わない場合には、車両の走行時に車体に作用する荷重を測定するか、想定される仮想的な荷重を車体骨格モデルの接続部に与えてもよい。

また、最適化解析条件設定ステップＳ７において設定される最適化解析条件としては、目的条件と制約条件の２種類があり、最適化解析の目的に応じて適宜設定する。

≪最適化解析ステップ≫
最適化解析ステップＳ９は、接着候補位置設定ステップＳ５において接着の候補となる位置に接着要素４５が配置された車体骨格モデル３１（図９参照）について最適化解析を行い、最適化解析条件設定ステップＳ７で設定された最適化解析条件を満たす接着要素４５を求め、該求めた接着要素４５の位置を構造用接着剤で接着する位置とするものであり、最適化解析装置１においては最適化解析部２１が行う。

例えば図１０に示す部品組み３７において、最適化解析ステップＳ９では、部品組み３７に設定された接着要素４５に対して最適化解析を行うと、図１０（ｃ）に示すように、最適化解析条件を満たす接着要素４５ａは残存し、最適化解析条件を満たさない接着要素４５ｂは最適化解析の過程において消去される。これより、残存した接着要素４５ａの位置を構造用接着剤で接着する位置として求めることができる。

最適化解析ステップＳ９における最適化解析には、トポロジー最適化を適用することができる。さらに、トポロジー最適化において密度法を適用する場合、要素のペナルティ係数を4以上に設定して離散化を行うようにすることが好ましい。

そして、最適化解析において、自動車の走行時に艤装品又は蓋物に作用する慣性力は慣性リリーフ法を用いて考慮するとよい。

以上、本実施の形態に係る車体の接着位置の最適化解析方法及び装置によれば、複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部が予め設定されている車体骨格モデルと車台モデルとを接続した車両モデルにより走行解析を行い、該走行解析により走行時において車体骨格モデルにおける車台モデルとの接続部に生じる荷重条件を取得し、構造用接着剤で接着する候補となる位置に前記構造用接着剤としての接着要素を配置し、前記走行解析により取得した前記接続部に生じる荷重条件を与えて該接着要素を最適化の解析対象として最適化解析を行うことにより、走行時における自動車の剛性を向上させるために構造用接着剤で接着する最適な位置を精度良く求めることができる。

ここで、本発明に係る車体の接着位置の最適化解析方法及び装置は、走行解析において艤装品又は蓋物を設定、あるいは、艤装品又は蓋物に相当する質量要素を設定し、最適化解析においても艤装品又は蓋物あるいは質量要素が設定された車体骨格モデルに接着要素を配置するものに限るものではない。すなわち、最適化解析においては、艤装品又は蓋物を設定した車体骨格モデルや、艤装品又は蓋物に相当する質量を設定した車体骨格モデルを用いることを必ずしも要するものではなく、艤装品又は蓋物や該艤装品又は蓋物に相当する質量が設定されていない車体骨格モデルに接着要素を配置し、最適化解析を行うものであってもよい。ただし、艤装品又は蓋物や該艤装品又は蓋物に相当する質量が設定されていない車体骨格モデルを用いて最適化解析を行う場合には、最適化解析条件として走行解析により取得した荷重条件を与えるものとする。

また、本発明に係る車体の接着位置の最適化解析方法及び装置は、走行解析において艤装品又は蓋物を設定、あるいは、艤装品又は蓋物に相当する質量を設定して荷重条件を取得し、該取得した荷重条件を最適化解析条件として与えるものであれば、最適化解析においては、艤装品又は蓋物、あるいは、艤装品又は蓋物に相当する質量を設定しない車体骨格モデルを用いてもよい。

なお、上記の説明は、走行解析により取得した荷重を荷重条件として与えるものであったが、本発明は、走行解析を行わずに車両走行時に車体骨格モデルに作用する荷重を測定するか、仮想的な荷重条件を与えて最適化解析を行うようにしたものであってもよい。

この場合、本発明の他の実施の形態に係る車体の接着位置の最適化解析装置として、図１５に示すように、接着候補位置設定部１７と、最適化解析条件設定部１９と、最適化解析部２１とを備えてなる最適化解析装置２３が例示できる。同様に、本発明の他の実施の形態に係る車体の接着位置の最適化解析方法としては、図１６に示すように、接着候補位置設定ステップＳ５と、最適化解析条件設定ステップＳ７と、最適化解析ステップＳ９とを備えてなるものが例示できる。
なお、最適化解析において与える仮想的な荷重条件の具体例については、後述する実施例にて説明する。

さらに、本発明に係る車体の接着位置の最適化解析方法及び装置は、スポット溶接の点溶接やレーザー溶接又はアーク溶接などの連続溶接と併用して構造用接着剤で接着する最適な位置を求める場合に適用することができる。
なお、構造用接着剤としては、ヤング率が2〜4GPaのものを好適に用いることができる。

以下、本発明の効果を確認する実験を行ったので、これについて説明する。
実験では、まず、図２〜図４に示す車体骨格モデル３１を用いて、図８に示すように、車体骨格モデル３１に蓋物としての回転ドア構成部品が固定又は連結される領域内の所定位置に回転ドア構成部品４３に相当する質量要素７３を設定した。

本実施例で用いた車体骨格モデル３１は、各部品を部品組みとして溶接する部位に設けられた溶接部３３（図２参照）と、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部３５（図３参照）と、足回り機構などを有する車台モデル５１（図５参照）と接続する接続部（図４中のNode１〜１２）を有するものであり、車体骨格モデル３１の質量は約300kgであるのに対し、回転ドア構成部品４３の質量は4枚で約79kgであった。

そこで、図８に示すように、上側のヒンジ３５ａとストライカー３５ｃとを結ぶ直線上に１０個の質量要素７３を均等に配置し、質量要素７３同士、質量要素７３とヒンジ３５ａ及び質量要素７３とストライカー３５ｃを剛体要素７５で接続することにより、回転ドア構成部品に相当する質量を設定した車体骨格モデル７７を生成した。ここで、各質量要素７３の質量は、その総和が前記回転ドア構成部品の質量と等しくなるように設定した。

次に、図５に示すように、車体骨格モデル７７と車台モデル５１とを接続することにより車両モデル６１を生成し、走行解析を行った。車両モデル６１の生成にあたり、車体骨格モデル７７と車台モデル５１は、車体骨格モデル３１に予め設定されていた接続部（図４、Node１〜１２）を介して接続した。

走行解析における車両モデル６１の走行条件は、図１４に示すダブルレーンチェンジとした。すなわち、走行開始から1.0secまで、車両モデル６１に荷重を与えて50km/hまで加速し、その後は加速無しで定速走行させた。次いで、レーンチェンジとなる操舵角を図１４に示すように与え、1.0secの時点でハンドルを切り始めて車線を変更し、5.0secの時点で元の車線に戻るまでをシミュレートした。

そして、上記の走行条件下での走行解析により、車両モデル６１の走行時において車体骨格モデル７７と車台モデル５１との接続部（Node１〜１２）に生じる荷重を取得した。

図１７に、走行解析により取得した車両フロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）に生じた荷重の結果を示す。
図１７（ａ）は走行解析におけるステアリングの操舵角、図１７（ｂ）は車両モデル６１の走行軌跡、図１７（ｃ）は荷重を取得するフロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）の位置、図１７（ｄ）は接続部のうちNode７及び８に生じたY方向（車幅方向）の荷重の経時変化、図１７（ｅ）は走行開始からt＝1.14sec経過時に各接続部で生じた荷重の向きと大きさを表したものである。

図１８に、走行解析により取得した車両リア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）における荷重を示す。
図１８（ａ）は走行解析におけるステアリングの操舵角、図１８（ｂ）は車両モデル６１の走行軌跡、図１８（ｃ）は荷重を取得するリア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）の位置、図１８（ｄ）は接続部のうちNode１１及び１２に生じたY方向（車幅方向）の荷重の経時変化、図１８（ｃ）は走行開始からt＝1.37sec経過時に各接続部で生じた荷重の向きと大きさを表したものである。

図１７及び図１８から、各接続部に発生する荷重に差が見られ（図１７（ｄ）及び図１８（ｄ））、また、荷重の大きさと向きは接続部の位置毎に異なっている（図１７（ｅ）及び図１８（ｅ））。

なお、本実施例では、フロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）については、走行開始からt＝1.14sec経過時における荷重（図１７）、リア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）については、走行開始からt＝1.37sec経過時における荷重（図１８）それぞれを、走行時において接続部に生じた荷重として特定した。

なお、上記の荷重を特定する経過時間は、走行解析においてハンドルを切り始めた直後とし、また、リア側についてはフロント側に比べて若干遅れた時間としたが、荷重を特定する時間については、走行解析における車両の挙動と各接続部に生じる荷重の結果に基づいて、適宜選択することができる。

本実施例では、回転ドア構成部品の質量を設定しない車体骨格モデル３１（図１９（ａ））、及び、回転ドア構成部品４３を設定した車体骨格モデル４１（図１９（ｂ））についても、質量要素７３を設定した車体骨格モデル７７（図８）と同様に車台モデル５１と接続して車両モデルをそれぞれ生成して走行解析を行い、車台モデル５１との接続部に生じる荷重を取得した。

図２０（ａ）及び（ｂ）は、質量要素７３を設定した車体骨格モデル７７を用いた走行解析により取得したフロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）に生じた荷重の大きさと向き（図１７（ｅ））を表示したものであり、各接続部における荷重の値は図２０（ｂ）に示すとおりである。

図２１（ａ）及び（ｂ）は、質量要素７３を設定した車体骨格モデル７７を用いた走行解析により取得したリア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）に生じた荷重の大きさと向き（図１８（ｅ））を表示したものであり、各接続部における荷重の大きさは図２１（ｂ）に示すとおりである。

本実施例では、走行解析を行わず、質量要素７３を設定した車体骨格モデル７７の接続部にレーンチェンジを想定した仮想的な荷重を与えて接着位置の最適化解析を行い、最適化解析における荷重条件の違いについて検討した。
図２０（ｃ）及び（ｄ）は、質量要素７３を設定した車体骨格モデル７７のフロント側の接続部（Node１、２、７〜１０）に与える仮想的な荷重の大きさと向きを示したものであり、各接続部に一様の荷重（＝1000N）を同一方向（Y方向）に与えた。
図２１（ｃ）及び（ｄ）は、質量要素７３を設定した車体骨格モデル７７のリア側の接続部（Node３〜６、１１、１２）に与える仮想的荷重の大きさと向きを示したものであり、各接続部に一様の荷重（＝1000N）を同一方向（Y方向）に与えた。

次に、走行解析により取得した荷重を車体骨格モデルの接続部に荷重条件として与えたときの車体変形の解析結果を図２２〜図２５に示す。

図２２及び図２３に、走行解析により取得した荷重条件をリア側の接続部に与えたときの車体変形の解析結果を示す。
図２２及び図２３において、（ａ）〜（ｃ）は車体変位量の解析結果であって、（ａ）は回転ドア構成部品４３に相当する質量の質量要素７３を設定した車体骨格モデル７７（質量設定あり）、（ｂ）は回転ドア構成部品４３の質量を設定していない車体骨格モデル３１（質量設定なし）、（ｃ）は回転ドア構成部品４３を設定した車体骨格モデル４１（ドア設定あり）についての結果であり、（ｄ）は走行解析により取得したリア側の接続部における荷重の大きさと向きを表示したものである。また、図２２は、フロント左側から車体を表示したもの、図２３は、リア左側から車体を表示したものであり、図２２及び図２３ともに、車体の変位量を1000倍にして表示している。

質量を設定しない車体骨格モデル３１における車体の変位量（図２２（ｂ）、図２３（ｂ））は、質量設定ありの車体骨格モデル７７（図２２（ａ）、図２３（ａ））及びドア設定ありの車体骨格モデル４１（図２２（ｃ）、図２３（ｃ））に比べて変位の大きい部位（ルーフ部など）にいくらか差異が見られたものの、車体全体における変位は同様の傾向を示している。

図２４及び図２５に、レーンチェンジを想定した仮想的な荷重条件をリア側の接続部に与えたときの車体変形の解析結果を示す。

図２２及び図２３と同様、図２４及び図２５において、（ａ）〜（ｃ）は車体変位量の解析結果であって、それぞれ（ａ）は回転ドア構成部品４３の質量に相当する質量要素７３を設定した車体骨格モデル７７（質量設定あり）、（ｂ）は回転ドア構成部品４３の質量を設定していない車体骨格モデル３１（質量設定なし）、（ｃ）は回転ドア構成部品４３を設定した車体骨格モデル４１（ドア設定あり）についての結果であり、（ｄ）はリア側の接続部に与えた仮想的な荷重の大きさと向きを表示したものである。また、図２４は、フロント左側から車体を表示したもの、図２５は、リア左側から車体を表示したものであり、図２４及び図２５ともに、車体の変位量を1000倍にして表示している。

仮想的な荷重を入力した場合においても、質量設定なしの車体骨格モデル３１における車体の変位量（図２４（ｂ）、図２５（ｂ））は、質量設定ありの車体骨格モデル７７（図２４（ａ）、図２５（ａ））及びドア設定ありの車体骨格モデル４１（図２４（ｃ）、図２５（ｃ））の場合に比べて変位の大きい部位（ルーフ部など）にいくらか差異が見られたものの、車体全体における変位は同様の傾向を示している。

しかしながら、仮想的な荷重を用いた場合における車体の変位（図２４及び図２５）は、走行解析により取得した荷重を用いた場合（図２２及び図２３）に比べて全体的に大きい値であり（図中の「変位の総和」参照）、荷重条件の違いが車体変位に影響することがわかった。

このように、走行解析により取得した荷重を与えた場合と、仮想的な荷重を入力した場合とを比較すると、いずれの車体骨格モデルにおいても変形挙動に大きな違いが見られたため、構造用接着剤で接着する最適な位置の最適化解析においては、走行解析により取得した荷重を与えることが好ましいと考えられる。

次に、構造用接着剤で接着する候補となる位置に配置した接着要素を対象として最適化解析を行った結果について説明する。

本実施例では、走行解析により取得した荷重条件を与えた接着位置の最適化解析と、走行解析を行わずに仮想的な荷重条件を与えた接着位置の最適化解析の双方を行い、最適化解析における荷重条件の違いについて検討した。

本実施例では、走行解析の場合と同様に、質量設定ありの車体骨格モデル７７（図８）に接着要素４５を連続的に配置した場合、回転ドア構成部品４３に相当する質量を設定しない車体骨格モデル３１（図１９（ａ））に接着要素４５を連続的に配置した場合、及び、回転ドア構成部品４３を設定した車体骨格モデル４１（図１９（ｂ））に接着要素４５を連続的に配置した場合、のそれぞれについて接着位置の最適化解析を行った。

ここで、接着要素４５は立体要素からなるものとし、車体骨格モデルにおけるすべてのフランジ部に接着要素４５を連続的に配置した。このとき、連続して配置した接着要素の全長は102.8mであった。102.8mの設定では、車体骨格モデルを構成するほぼ全ての部品組みに接着要素４５が配置され、ドアオープニングについても最適化解析の対象である接着要素４５が連続して配置されている。

次に、車体骨格モデルに配置した接着要素４５を解析対象として最適化解析条件を設定した。
本実施例では、最適化解析条件として、目的条件には車体剛性の最大化を設定し、制約条件には構造用接着剤の塗布長さを設定した。ここで、構造用接着剤の塗布長さは、最適化解析により残存した接着要素４５ａの全長に対応する。
さらに最適化解析における荷重条件として、走行解析により取得した車体骨格モデル３１の接続部（図４におけるNode１〜１２）に生じた荷重を与えて最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす接着要素４５を求めた。

図２６〜図３１に、荷重条件として車体リア側に横曲げ荷重を与え、制約条件として構造用接着剤の塗布長さ20mを与えた最適化解析により求めた接着要素４５ａの結果を示す。

図２６（ａ）及び（ｂ）は、質量を設定していない車体骨格モデル３１を用いて行った走行解析により取得した荷重（図２６（ｃ））を車体骨格モデル３１に与えて最適化解析を行って求めた接着要素４５ａであり、本発明の範囲内である（発明例１）。
図２７（ａ）及び（ｂ）は、走行解析をせずに仮想的な荷重（図２７（ｃ））を質量なしの車体骨格モデル３１に与えて最適化解析を行って求めた接着要素４５ａであり、本発明の範囲外である（比較例１）。

図２８及び図２９に、質量設定ありの車体骨格モデル７７に配置した接着要素４５について最適化解析を行って求めた接着要素４５ａの結果を示す。

図２８（ａ）及び（ｂ）は、質量設定ありの車体骨格モデル７７を用いて走行解析を行い、該走行解析により取得した荷重条件（図２８（ｃ））を質量設定ありの車体骨格モデル７７に与えて最適化解析を行って最適化された接着要素４５ａであり、本発明の範囲内である（発明例２）。
図２９（ａ）及び（ｂ）は、走行解析をせずに仮想的な荷重条件（図２９（ｃ））を質量設定ありの車体骨格モデル７７に与えて最適化解析を行って最適化された接着要素４５ａであり、本発明の範囲内である（発明例３）。

図３０及び図３１に、ドア設定ありの車体骨格モデル４１に配置した接着要素４５について最適化解析を行って最適化された接着要素４５ａの結果を示す。

図３０（ａ）及び（ｂ）は、ドア設定ありの車体骨格モデル４１を用いて走行解析を行い、該走行解析により取得した荷重条件（図３０（ｃ））をドア設定ありの車体骨格モデル４１に与えて最適化解析を行って最適化された接着要素４５ａであり、本発明の範囲内である（発明例４）。
図３１（ａ）及び（ｂ）は、走行解析をせずに仮想的な荷重（図３１（ｃ））をドア設定ありの車体骨格モデル４１に与えて最適化解析を行って最適化された接着要素４５ａであり、本発明の範囲内である（発明例５）。

質量設定なしの車体骨格モデル３１に対して走行解析で取得した荷重条件を与えた発明例１においては、図２６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ドアオープニング周りに接着要素４５ａが残存したのに対し、仮想荷重を与えた比較例１においては、図２７（ａ）及び（ｂ）に示すように、ドアオープニング周りにおける接着要素の残存は見られず、荷重条件の違いにより、最適化解析により残存する接着要素４５ａの位置は異なる結果となった。

また、質量設定ありの車体骨格モデル７７に仮想荷重を入力した発明例３（図２９（ａ）、（ｂ））においては、質量設定なしの比較例１に比べてドアオープニング周りの接着要素４５ａの残存が増えた。
そして、質量設定ありの車体骨格モデル７７に走行解析での荷重を入力した発明例２（図２８（ａ）、（ｂ））においては、ドアオープニング周りの接着要素４５ａの残存がさらに増える結果となった。

さらに、ドア設定ありの車体骨格モデル４１を用いて最適化解析を行った発明例５においては、質量設定ありの車体骨格モデル７７を用いた発明例４に近い接着要素４５ａの残存が見られた。

以上、本発明においては、走行解析により取得した荷重条件を用いた最適化解析においては、艤装品又は蓋物あるいはこれらに相当する質量のいずれもが設定されていない車体骨格モデルを用いても、最適化解析によりドアオープニング周りに接着要素が残存し、構造用接着剤で接着するのに適切な位置を求めることができた。

また、走行解析をせずに仮想的な荷重条件を与えて最適化解析を行う場合においては、艤装品又は蓋物あるいはこれらに相当する質量が設定された車体骨格モデルを用いて最適化解析を行うことで、ドアオープニング周りに接着要素が残存し、構造用接着剤で接着するのに適切な位置を求めることができた。

図３２に、上記の発明例１〜発明例５及び比較例１について、最適化解析により求めた最適化された接着要素４５ａを追加した車体の剛性向上率の結果を示す。
ここで、車体の剛性は、荷重を与える接続部における変位で荷重を割った値の平均値とし、剛性向上率は、最適化解析を行う前の車体骨格モデル３１を基準として求めた平均剛性の相対変化であり、最適化解析における制約条件として構造用接着剤の塗布長さを変更して求めた接着要素４５ａを追加したものである。

図３２において構造用接着剤の塗布長さ102.8mにおける剛性向上率は、最適化解析を行わずに、車体骨格モデル３１における全ての部品組みに対して接着要素４５を配置したものときの結果である。そのため、塗布長さ102.8mの場合のみ、走行解析荷重と仮想荷重の剛性向上率は等しい値となっている。

図３２より、質量設定なしの車体骨格モデルに仮想荷重を与えた比較例１の剛性向上率は、発明例１〜発明例５の剛性向上率より大きく外れる結果となった。また、発明例１における剛性向上率は、塗布長さが大きい場合には発明例２〜発明例５の剛性向上率との差が大きくなるものの、塗布長さが小さい場合には、ほぼ同程度の剛性向上率となった。さらに、発明例２〜発明例５については、質量設定や荷重条件の違いにより剛性向上率の値にいくらか差が見られるもののその差は大きくなく、制約条件として与えた塗布長さの変化に対する剛性向上率の変化は同様の傾向を示す結果であった。

以上より、本発明に係る車体の接着位置の最適化解析方法及び装置によれば、複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部が予め設定されている車体骨格モデルを用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤で前記部品組みを接着する最適な位置を求める最適化解析を行うことにより、走行時における自動車の剛性を向上させるために接着する最適な位置を精度良く求めることができることが示唆された。

１ 最適化解析装置
３ 表示装置
５ 入力装置
７ 記憶装置
９ 作業用データメモリ
１１ 演算処理部
１３ 車両モデル生成部
１５ 走行解析部
１７ 接着候補位置設定部
１９ 最適化解析条件設定部
２１ 最適化解析部
２３ 最適化解析装置
３０ 車体骨格モデルファイル
３１ 車体骨格モデル（質量設定なし）
３３ 溶接部
３５ 固定連結部
３５ａ ヒンジ（上側）
３５ｂ ヒンジ（下側）
３５ｃ ストライカー
３７ 部品組み
４１ 車体骨格モデル（ドア設定あり）
４３ 回転ドア構成部品
４５ 接着要素
４５ａ 接着要素（最適化解析により残存）
４７ 車体骨格モデル（接着要素配置）
５１ 車台モデル
６１ 車両モデル
７１ 車体骨格モデル（質量設定あり）
７３ 質量要素
７５ 剛体要素
７７ 車体骨格モデル（質量設定あり）
８１ 部品組み
８３ 部品
８３ａ フランジ部
８３ｂ 縦壁部
８３ｃ Ｒ部
８５ 部品

Claims (10)

1. 平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部が予め設定されている車体骨格モデルを用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤により前記部品組みを接着する最適な位置を求める車体の接着位置の最適化解析方法であって、
   コンピュータが、艤装品又は蓋物が設定された車体骨格モデルに車台モデルを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成ステップと、
   コンピュータが、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得する走行解析ステップと、
   コンピュータが、前記構造用接着剤で接着する候補となる位置に、前記構造用接着剤としての接着要素を配置する接着候補位置設定ステップと、
   操作者の指示によりコンピュータが、前記接着要素が配置された前記車体骨格モデルに対して、最適化解析において該車体骨格モデルに負荷する荷重条件を含む最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、
   コンピュータが、前記最適化解析条件が設定された前記車体骨格モデルの前記接着要素を最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす接着要素の位置を前記構造用接着剤により接着する位置として求める最適化解析ステップと、を含み、
   前記走行解析ステップにおいて取得した荷重条件を、前記最適化解析条件設定ステップにおける荷重条件とすることを特徴とする車体の接着位置の最適化解析方法。
2. 前記接着候補位置設定ステップは、艤装品及び／又は蓋物を設定した車体骨格モデルに前記接着要素を配置することを特徴とする請求項１記載の車体の接着位置の最適化解析方法。
3. 平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部が予め設定されている車体骨格モデルを用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤により前記部品組みを接着する最適な位置を求める車体の接着位置の最適化解析方法であって、
   コンピュータが、艤装品又は蓋物に相当する質量が設定された車体骨格モデルに車台モデルを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成ステップと、
   コンピュータが、該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得する走行解析ステップと、
   コンピュータが、前記構造用接着剤で接着する候補となる位置に、前記構造用接着剤としての接着要素を配置する接着候補位置設定ステップと、
   操作者の指示によりコンピュータが、前記接着要素が配置された前記車体骨格モデルに対して、最適化解析において該車体骨格モデルに負荷する荷重条件を含む最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定ステップと、
   コンピュータが、前記最適化解析条件が設定された前記車体骨格モデルの前記接着要素を最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす接着要素の位置を前記構造用接着剤により接着する位置として求める最適化解析ステップと、を含み、
   前記走行解析ステップにおいて取得した荷重条件を、前記最適化解析条件設定ステップにおける荷重条件とすることを特徴とする車体の接着位置の最適化解析方法。
4. 前記接着候補位置設定ステップは、艤装品及び／又は蓋物に相当する質量を設定した車体骨格モデルに前記接着要素を配置することを特徴とする請求項３記載の車体の接着位置の最適化解析方法。
5. 前記接着候補位置設定ステップは、前記接着要素を連続して配置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車体の接着位置の最適化解析方法。
6. 平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部が予め設定されている車体骨格モデルを用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤により前記部品組みを接着する最適な位置を求める車体の接着位置の最適化解析装置であって、
   艤装品又は蓋物が設定された車体骨格モデルに車台モデルを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成部と、
   該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得する走行解析部と、
   前記構造用接着剤で接着する候補となる位置に、前記構造用接着剤としての接着要素を配置する接着候補位置設定部と、
   前記接着要素が配置された前記車体骨格モデルに対して、最適化解析において該車体骨格モデルに負荷する荷重条件を含む最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部と、
   前記最適化解析条件が設定された前記車体骨格モデルの前記接着要素を最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす接着要素の位置を前記構造用接着剤により接着する位置として求める最適化解析部と、を備え、
   前記走行解析部により取得した荷重条件を、前記最適化解析条件設定部における荷重条件とすることを特徴とする車体の接着位置の最適化解析装置。
7. 前記接着候補位置設定部は、艤装品及び／又は蓋物を設定した車体骨格モデルに前記接着要素を配置することを特徴とする請求項６記載の車体の接着位置の最適化解析装置。
8. 平面要素及び／又は立体要素からなる複数の部品を有してなり、該複数の部品を部品組みとして溶接する溶接部が予め設定されている車体骨格モデルを用いて、前記溶接と併用して構造用接着剤により前記部品組みを接着する最適な位置を求める車体の接着位置の最適化解析装置であって、
   艤装品又は蓋物にする質量が設定された車体骨格モデルに車台モデルを接続して車両モデルを生成する車両モデル生成部と、
   該車両モデルの走行解析を行い、走行時に前記車体骨格モデルにおける前記車台モデルとの接続部に生じる荷重及び／又は変位を荷重条件として取得する走行解析部と、
   前記構造用接着剤で接着する候補となる位置に、前記構造用接着剤としての接着要素を配置する接着候補位置設定部と、
   前記接着要素が配置された前記車体骨格モデルに対して、最適化解析において該車体骨格モデルに負荷する荷重条件を含む最適化解析条件を設定する最適化解析条件設定部と、
   前記最適化解析条件が設定された前記車体骨格モデルの前記接着要素を最適化の解析対象として最適化解析を行い、前記最適化解析条件を満たす接着要素の位置を前記構造用接着剤により接着する位置として求める最適化解析部と、を備え、
   前記走行解析部により取得した荷重条件を、前記最適化解析条件設定部における荷重条件とすることを特徴とする車体の接着位置の最適化解析装置。
9. 前記接着候補位置設定部は、艤装品及び／又は蓋物に相当する質量を設定した車体骨格モデルに前記接着要素を配置することを特徴とする請求項８記載の車体の接着位置の最適化解析装置。
10. 前記接着候補位置設定部は、前記接着要素を連続して配置することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の車体の接着位置の最適化解析装置。