WO2024166541A1 - 自動車車体設計方法、装置及びプログラム、並びに自動車車体の製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an automobile body design method, device, and program for designing an automobile body with improved vibration-damping properties in areas of the automobile body that require noise and vibration reduction, as well as a method for manufacturing the automobile body.
  • Patent Document 1 discloses a method of identifying vibration transmission frame parts in the vibration transmission path from the vibration source of an automobile to the panel part that is the vibration noise reduction target, and determining the optimal division area and sheet thickness for dividing the identified vibration transmission frame parts by sheet thickness.
  • Patent Document 2 discloses a method of determining the optimal distribution of beads to be applied to the panel part of an automobile to reduce the vibration noise of the panel part.
  • Sensitivity analysis is an analytical method that estimates the degree to which the shape, dimensions, or material properties of the parts that make up the vehicle body (e.g., automotive parts) contribute to the required performance of the vehicle body (such as automotive body stiffness). It is self-evident that the vibration characteristics of structures made of metal sheets, such as an automobile body, depend on the sheet thickness configuration, and a sensitivity analysis method that utilizes sheet thickness optimization has been made public.
  • Patent Document 3 discloses a method for analyzing the sensitivity of the plate thickness of an automobile body part to the vibration performance of the body part (sensitivity analysis applying plate thickness optimization).
  • Sensitivity analysis applying plate thickness optimization is an analysis method in which the plate thickness of the parts constituting a structure is used as a design variable, and the optimum plate thickness that satisfies the required performance of the structure is found for each part under constraints related to the weight of the structure, etc.
  • parts that are thicker than the original body part are identified as parts that are highly sensitive to the required performance of the structure, and parts that are thinner are identified as parts that are less sensitive to the required performance.
  • Patent Document 4 also discloses a sensitivity analysis method that applies the density method of topology optimization to determine the sensitivity of the shape of vehicle body parts to the vehicle body performance of an automobile body.
  • This sensitivity analysis method uses the material densities of shell elements (virtual densities that represent the filling state of the material in each shell element) calculated by topology optimization using the density method as the sensitivity.
  • This sensitivity analysis method sets Young's modulus, specific gravity, etc. as the material properties of the shell elements, and determines the material density of each shell element that satisfies the required characteristics (objective conditions) of the structural body (automobile body) under constraint conditions as the sensitivity.
  • Young's modulus, specific gravity, etc. as the material properties of the shell elements
  • the material density of each shell element that satisfies the required characteristics (objective conditions) of the structural body (automobile body) under constraint conditions as the sensitivity.
  • Patent Document 1 The method disclosed in Patent Document 1 is said to be capable of efficiently and reliably reducing vibration noise of panel parts caused by vibrations transmitted from a vibration source in an automobile.
  • this method since this method is premised on reconfiguring the plate thickness of the automotive body frame part, it can be difficult to improve the vibration damping properties of the panel parts targeted for vibration noise reduction without reducing other vehicle performance such as vehicle rigidity and crashworthiness.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide an automobile body design method, device, and program, as well as a manufacturing method for an automobile body, for designing an automobile body that improves the vibration-damping properties of areas that require vibration and noise reduction without compromising the vehicle body's performance.
  • the automobile body design method is a method in which a computer executes processing to design an automobile body in which the body parts constituting the automobile body are modified to have a structure that increases rigidity, and the vibration damping properties of the target parts of the automobile body for vibration and noise reduction are improved.
  • the processing includes a sensitivity analysis step of performing a sensitivity analysis for the body parts that can be modified to have a structure that increases rigidity, to determine the sensitivity to the vibration characteristics used in evaluating the vibration damping properties of the target parts for vibration and noise reduction, and a high-rigidity structure determination step of determining a structure that increases the rigidity of the body parts based on the sensitivity determined for the body parts by the sensitivity analysis.
  • the sensitivity analysis step includes a sensitivity analysis body model generation step of arranging sensitivity determining elements in a two-dimensional space along the surface of the body parts, and connecting the arranged sensitivity determining elements to the body parts to generate a sensitivity analysis body model.
  • a sensitivity determination element material property setting process for setting, as material properties of the sensitivity determination element in the sensitivity analysis vehicle body model, an elastic coefficient equivalent to the metal material used in the vehicle body part and a density that is small enough not to affect the vibration characteristics of the vibration noise reduction target part in the sensitivity analysis vehicle body model;
  • a sensitivity analysis condition setting process for setting, as sensitivity analysis conditions in the sensitivity analysis, a vibration input condition related to the vibration to be applied to the sensitivity analysis vehicle body model, an objective function related to the vibration characteristics of the vibration noise reduction target part in the sensitivity analysis vehicle body model, and a constraint condition related to the sensitivity determination element in the sensitivity analysis vehicle body model; and a sensitivity analysis process for performing the sensitivity analysis under the set sensitivity analysis conditions to obtain the
  • the vibration input condition is to input a predetermined vibration to one or more parts of the sensitivity analysis vehicle body model
  • the objective function is to minimize the frequency response value of any of the acceleration, inertance, or equivalent radiated power (ERP) in a predetermined frequency band of the vibration noise reduction target part, or to minimize a function having these as variables
  • the constraint condition is to set the volume ratio of the sensitivity judgment element to a predetermined value or less.
  • topology optimization is performed on the sensitivity judgment elements arranged on the vehicle body parts, and the sensitivity judgment elements in the vehicle body parts remaining after the topology optimization analysis process are determined as parts of the vehicle body parts that are highly sensitive to the vibration characteristics of the vibration noise reduction target part.
  • a structure in which a predetermined dimension of unevenness is imparted to the parts of the body part that correspond to the sensitivity determination elements having high sensitivity determined for the body part may be determined as a structure with increased rigidity for the body part.
  • the high-rigidity structure determination step may include a high-sensitivity body part selection step of selecting, from among the body parts, body parts having a large proportion of the sensitivity determination elements with high sensitivity determined by the sensitivity analysis as high-sensitivity body parts, and a topography optimization analysis step of performing a topography optimization to determine an optimal uneven shape to be imparted to the surface of the selected high-sensitivity body part, and determining a structure that increases the rigidity of the high-sensitivity body part based on the optimal uneven shape determined by the topography optimization.
  • the high-rigidity structure determination step may include a design space setting step of selecting, from among the body parts, a body part having a large proportion of sensitivity determination elements with high sensitivity determined by the sensitivity analysis, and setting a design space along the surface of the selected body part, and a topology optimization analysis step of performing topology optimization to determine an optimal shape of the body part for which the design space has been set, and determining a structure that increases the rigidity of the body part based on the optimal shape of the body part determined by the topology optimization.
  • the automobile body design device of the present invention is for designing an automobile body in which the body parts constituting the automobile body are modified to have a structure that increases rigidity, thereby improving the vibration-damping properties of the target parts of the automobile body for vibration and noise reduction.
  • the device comprises a sensitivity analysis unit that performs sensitivity analysis for body parts that can be modified to have a structure that increases rigidity, to determine the sensitivity to vibration characteristics used in evaluating the vibration-damping properties of the target parts for vibration and noise reduction, and a high-rigidity structure determination unit that determines a structure that increases the rigidity of the body parts based on the sensitivity determined for the body parts by the sensitivity analysis.
  • the sensitivity analysis unit is a sensitivity analysis body model generation unit that arranges sensitivity judgment elements in a two-dimensional space along the surface of the body parts and combines the arranged sensitivity judgment elements with the body parts to generate a sensitivity analysis body model.
  • the sensitivity determination element material property setting unit sets, as material properties of the sensitivity determination element in the model, an elastic coefficient equivalent to the metal material used in the vehicle body part and a density that is small enough not to affect the vibration characteristics of the vibration noise reduction target part in the sensitivity analysis vehicle body model;
  • a sensitivity analysis condition setting unit sets, as sensitivity analysis conditions in the sensitivity analysis, a vibration input condition related to the vibration to be applied to the sensitivity analysis vehicle body model, an objective function related to the vibration characteristics of the vibration noise reduction target part in the sensitivity analysis vehicle body model, and a constraint condition related to the sensitivity determination element in the sensitivity analysis vehicle body model; and a sensitivity analysis unit performs the sensitivity analysis under the set sensitivity analysis conditions to find the sensitivity of the sensitivity determination element to the vibration
  • the automobile body design program of the present invention is for designing an automobile body in which the body parts that constitute the automobile body are modified to have a structure that increases the rigidity, thereby improving the vibration-damping properties of the parts of the automobile body that are the target of vibration and noise reduction.
  • the program causes a computer to function as a sensitivity analysis unit that performs sensitivity analysis on the body parts that can be modified to have a structure that increases the rigidity to determine their sensitivity to vibration characteristics used in evaluating the vibration-damping properties of the parts that are the target of vibration and noise reduction, and a high-rigidity structure determination unit that determines a structure that increases the rigidity of the body parts based on the sensitivity determined for the body parts by the sensitivity analysis.
  • the sensitivity analysis unit has a sensitivity analysis body model generation unit that arranges sensitivity judgment elements in a two-dimensional space along the surface of the body parts and connects the arranged sensitivity judgment elements to the body parts to generate a sensitivity analysis body model.
  • the sensitivity analysis device includes a sensitivity determination element material property setting unit that sets, as material properties of the sensitivity determination element in the sensitivity analysis vehicle body model, an elastic coefficient corresponding to the metal material used in the vehicle body part and a density that is small enough not to affect the vibration characteristics of the vibration noise reduction target part in the sensitivity analysis vehicle body model; a sensitivity analysis condition setting unit that sets, as sensitivity analysis conditions in the sensitivity analysis, vibration input conditions related to vibrations applied to the sensitivity analysis vehicle body model, an objective function related to the vibration characteristics of the vibration noise reduction target part in the sensitivity analysis vehicle body model, and constraint conditions related to the sensitivity determination element in the sensitivity analysis vehicle body model; and a sensitivity analysis unit that performs the sensitivity analysis under the set sensitivity analysis conditions and finds the sensitivity of
  • the method for manufacturing an automobile body according to the present invention involves modifying the structure of the body parts that make up the automobile body to increase their rigidity, and manufacturing an automobile body with improved vibration-damping properties in the target areas of the automobile body for vibration and noise reduction.
  • a structure that increases the rigidity of the body parts is determined based on the sensitivity to vibration characteristics used in evaluating the vibration-damping properties of the target areas for vibration and noise reduction, and the body parts are manufactured based on the determined structure that increases rigidity.
  • a sensitivity analysis is performed to determine the sensitivity, which is the degree to which local rigidity contributes to the vibration characteristics of the target area for vibration and noise reduction, without considering the effects of weight. Then, based on the sensitivity determined by the sensitivity analysis, a structure that increases the rigidity of the body part is determined. This makes it possible to design and even manufacture an automobile body that has improved vibration control properties in the target area for vibration and noise reduction, without reducing other vehicle performance such as body rigidity and crash performance, and without increasing weight.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an automobile body designing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an automobile body that is the subject of analysis in the first embodiment, parts used to evaluate the vibration characteristics of the automobile body, and parts to which vibration is input.
  • FIG. 3 is a diagram showing the specific configuration of a high-rigidity structure determination unit that performs topography optimization or topology optimization for highly sensitive vehicle body parts that are highly sensitive to the vibration characteristics of areas that are target for vibration and noise reduction, and determines a structure that increases rigidity, in an automobile body design device according to the first embodiment ((a) configuration that performs topography optimization, (b) configuration that performs topology optimization).
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an automobile body designing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an automobile body that is the subject of analysis in the first embodiment, parts used to evaluate the vibration characteristics of the automobile body, and parts to which vibration is input.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 4 is a flow diagram showing a process flow in the automobile body design method according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a specific configuration of a high-rigidity structure determination step that performs topography optimization or topology optimization to determine a structure that increases rigidity in the automobile body design method according to the first embodiment ((a) configuration for performing topography optimization, (b) configuration for performing topology optimization).
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a sensitivity analysis vehicle body model generated by arranging sensitivity determination elements in a two-dimensional space along the surface of a vehicle body part that can be modified to have a structure that increases rigidity in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing the frequency response of the equivalent radiated power of a roof panel, obtained as an example of a vibration characteristic used to evaluate the vibration damping property of a target area for vibration noise reduction in this embodiment 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing (a) sensitivity determination elements remaining after sensitivity analysis using topology optimization, and (b) highly sensitive vehicle body parts having a large proportion of highly sensitive sensitivity determination elements in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a contour diagram showing the results of performing topography optimization on a highly sensitive vehicle body part in the first embodiment to determine an optimal uneven shape to be imparted to the surface of the highly sensitive vehicle body part.
  • Figure 10 is a graph showing the frequency response of the equivalent radiated power of the roof panel for an automobile body before the body parts are modified to have a structure that increases their rigidity in this embodiment 1, and for an automobile body in which the rigidity has been modified by imparting an optimal uneven shape obtained by topography optimization to highly sensitive body parts that are highly sensitive to the vibration characteristics of the roof panel.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction respectively indicate the front-rear direction, the width direction, and the up-down direction of the vehicle body.
  • An automobile body 100 includes automobile body parts such as automobile body frame parts and panel parts, as shown in Fig. 2 as an example.
  • the automobile body frame parts are parts that constitute the automobile body frame, and examples thereof include a subframe 101 and a tunnel 103.
  • the panel parts are outer panels and inner panels that are parts with a thin plate structure, and examples thereof include a roof panel 105, a floor panel 107, and a dash panel 109.
  • the present invention performs sensitivity analysis on each body part of the automobile body 100 to determine which parts have a high contribution (sensitivity) to the vibration characteristics of the panel parts that are the target parts for vibration and noise reduction. For this reason, the body parts that make up the automobile body 100 are modeled using shell elements and/or solid elements in order to perform the sensitivity analysis.
  • the element information and material properties of each body part that makes up the automobile body 100 are stored in an automobile body model file 61 ( Figure 1) that will be described later.
  • Patent Document 3 a plate thickness configuration
  • Patent Document 4 a material density distribution
  • the inventors considered that there is a problem in that both of these methods optimize factors that affect both weight balance and stiffness balance, which affect vibration characteristics.
  • the inventors therefore came up with a method of using optimization of stiffness balance in sensitivity analysis, instead of the sensitivity analysis methods disclosed in Patent Documents 3 and 4. Specifically, as a method of performing sensitivity analysis of vehicle body parts with respect to the vibration performance of the vehicle body parts, they came up with a method of performing optimization calculations by minimizing the effect of weight balance as a physical property value and using a virtual element that only has the effect of stiffness balance as a sensitivity determination element.
  • the inventors also investigated an analytical method for selecting body parts with a structure that increases rigidity through sensitivity analysis of rigidity balance, in order to improve the vibration-damping properties of target areas for noise and vibration reduction without degrading other vehicle performance and without increasing weight.
  • the present invention was made based on the above findings, and its specific configuration is as described below.
  • the automobile body designing device designs an automobile body in which the body parts constituting the automobile body are modified to have a structure that increases the rigidity, thereby improving the vibration damping performance of the parts of the automobile body that are the target of vibration noise reduction.
  • the automobile body designing device 1 is configured by a PC (personal computer) or the like, and includes a display device 3, an input device 5, a storage device 7, a working data memory 9, and a calculation processing unit 11.
  • the display device 3, the input device 5, the storage device 7, and the working data memory 9 are connected to the calculation processing unit 11, and each function is executed by a command from the calculation processing unit 11.
  • Each component of the automobile body designing device 1 will be described below.
  • the display device 3 is used to display the analysis results, and is composed of an LCD monitor, etc.
  • the input device 5 is used to give display instructions for the automobile body model file 61 and to input conditions by the operator, and is composed of a keyboard, mouse, etc.
  • the storage device 7 is used to store various files such as the automobile body model file 61, and is composed of a hard disk, etc.
  • the working data memory 9 is used to temporarily store and calculate data used by the calculation processing unit 11, and is composed of a RAM (Random Access Memory), etc.
  • the calculation processing unit 11 includes a sensitivity analysis unit 21 and a high-rigidity structure determination unit 31.
  • the calculation processing unit 11 is configured with a CPU (Central Processing Unit) such as a PC, and each of the above parts functions when the CPU executes a predetermined program. The function of each of the above units in the calculation processing unit 11 is explained below.
  • CPU Central Processing Unit
  • the sensitivity analysis unit 21 performs sensitivity analysis to determine the sensitivity of vehicle body parts in the automobile body 100 that can be modified to have a structure that increases rigidity, to vibration characteristics used to evaluate the vibration damping properties of the target areas for vibration and noise reduction.
  • the sensitivity analysis unit 21 has a sensitivity analysis vehicle body model generation unit 23, a sensitivity determination element material property setting unit 25, a sensitivity analysis condition setting unit 27, and a sensitivity analysis unit 29.
  • the sensitivity analysis vehicle body model generation unit 23 places sensitivity judgment elements in a two-dimensional space along the surface of a vehicle body part that can be modified to have a structure that increases rigidity, and connects the placed sensitivity judgment elements to the vehicle body part to generate a sensitivity analysis vehicle body model.
  • the sensitivity determination elements can be arranged, for example, by dividing the two-dimensional space along the surface of the vehicle body part into elements using shell elements.
  • connection between the sensitivity determination element arranged along the surface of the body part and the body part may be, for example, by connecting the nodes of the sensitivity determination element and the nodes of the body part with elements (rigid body elements, elastic body elements, or elasto-plastic body elements) (rigid joints or elastic joints).
  • the sensitivity determination element and the body part may be connected by sharing nodes of the sensitivity determination element and the body part.
  • the sensitivity determination element material property setting unit 25 sets the elastic coefficient and density as material properties of the sensitivity determination element in the sensitivity analysis vehicle body model.
  • the elastic coefficient is set to a value equivalent to the metal material used in the vehicle body part in which the sensitivity determination element is arranged, and the density is set to a value small enough not to affect the vibration properties of the vibration noise reduction target portion in the sensitivity analysis vehicle body model.
  • the purpose of the sensitivity analysis by the sensitivity analysis unit 21 is to obtain the sensitivity to the local stiffness of the vehicle body part. Therefore, the elastic coefficient set in the sensitivity determination element is not limited to the value of the elastic coefficient of a steel sheet itself.
  • the density set for the sensitivity determination element must be a value that does not affect the weight of the shell element, which is the sensitivity determination element, and the vibration characteristics of the target area for vibration and noise reduction. For this reason, it is advisable to set the density value of the sensitivity determination element to 0.
  • the density value of the sensitivity determination element is not limited to 0, and can be any value that does not affect the vibration characteristics of the target area for vibration and noise reduction.
  • the plate thickness of the sensitivity determination element should be approximately the same as the portion of the vehicle body part where the sensitivity determination element is placed in an overlapping manner.
  • the sensitivity analysis condition setting unit 27 sets vibration input conditions, an objective function, and constraint conditions as sensitivity analysis conditions.
  • the vibration input conditions are conditions related to the vibrations given to the sensitivity analysis vehicle body model in the sensitivity analysis.
  • the vibration input conditions can be set as amplitude (magnitude of vibration), frequency, and the part that gives vibration to the sensitivity analysis vehicle body model, and can be set appropriately assuming, for example, the vibration (road noise) input to the automobile body 100 via the tires when the automobile is driving.
  • the part that gives vibration can be, for example, the connection part between the subframe 101 and the lower arm (not shown) in the sensitivity analysis vehicle body model (the part indicated by the ⁇ mark in Figure 2).
  • the objective function is a condition that is set according to the vibration characteristics of the target part for vibration and noise reduction, and the vibration characteristics used to evaluate the vibration damping properties of the target part for vibration and noise reduction can be vibration intensity.
  • the vibration intensity can be the frequency response value of either the acceleration, inertance, or equivalent radiation power in a specified frequency band of the target part for vibration and noise reduction.
  • Inertance is a vibration characteristic expressed as the ratio of the force input to an object to the acceleration generated by it, and is also called the vibrational transfer function.
  • Equivalent radiated power is an index that simply expresses the level of sound emitted by a vibrating structure, and is a vibration characteristic expressed based on the idea that the perpendicular component of the vibration velocity of a structure gives energy to the acoustic space.
  • the objective function may be a function whose variables are acceleration, inertance, or equivalent radiation power in a specified frequency band of the target part for vibration noise reduction.
  • An example of a function whose variables are acceleration, inertance, or equivalent radiation power is a function that gives the average or maximum value of acceleration, etc., at multiple positions in a body part (e.g., a panel part, etc.) that is the target for improving vibration damping.
  • the portion of the target portion for vibration noise reduction for which vibration characteristics are evaluated may be set appropriately according to the operator's instructions. For example, if a panel component is the target portion for vibration noise reduction, the portion for which vibration characteristics are evaluated may be the entire surface of the panel component, or a specified portion of the panel component.
  • the constraint condition is a constraint on the sensitivity judgment elements in the sensitivity analysis vehicle body model.
  • a constraint condition on the sensitivity judgment elements for example, when topology optimization is applied to the sensitivity analysis by the sensitivity analysis unit 29 described below, a constraint can be set that the sensitivity judgment elements remaining after the optimization process are equal to or less than a predetermined volume ratio.
  • the volume ratio of the sensitivity judgment elements may be the ratio of the volume occupied by the sensitivity judgment elements remaining after the optimization process of the topology optimization to the volume of the design space set for placing the sensitivity judgment elements.
  • the sensitivity analysis section 29 performs sensitivity analysis under the sensitivity analysis conditions set by the sensitivity analysis condition setting section 27, and obtains the sensitivity of the sensitivity determination element with respect to the vibration characteristics of the target portion for vibration and noise reduction.
  • topology optimization can be applied to the sensitivity analysis by the sensitivity analysis unit 29.
  • the virtual material density of the sensitivity judgment element (virtual density representing the filling state of the material in each shell element) is used as the design variable.
  • sensitivity judgment elements that contribute greatly to the vibration characteristics remain with a material density value close to 1, indicating high sensitivity to the vibration characteristics.
  • sensitivity judgment elements that contribute little to the vibration characteristics are eliminated with a material density value close to 0, indicating low sensitivity to the vibration characteristics.
  • the sensitivity analysis unit 29 can determine the material density calculated for each sensitivity judgment element as the sensitivity to the vibration characteristics.
  • the high-rigidity structure determination unit 31 determines a structure that increases the rigidity of the vehicle body part based on the sensitivity of the vehicle body part determined by sensitivity analysis.
  • the high-rigidity structure determination unit 31 can determine a structure that increases the rigidity of a vehicle body part by determining the positions of sensitivity determination elements with high sensitivity, determined by the sensitivity analysis unit 29, as areas to be changed to a structure that increases rigidity.
  • the structure that increases the rigidity of the body part can be determined, for example, as a structure in which a concave-convex shape (bead) of a predetermined dimension is added to the part of the body part that corresponds to the high sensitivity determination element determined for the body part.
  • the dimensions of the concave-convex shape can be set appropriately by the operator.
  • a structure in which the concave-convex shape of the part corresponding to the high sensitivity determination element determined for the body part is changed to the concave-convex shape of the part directly, through sensitivity analysis by the sensitivity analysis unit 29, can be determined as the structure that increases the rigidity of the body part.
  • the high-rigidity structure determination unit 31 may determine a structure that increases rigidity by changing the shape of the vehicle body part.
  • the surface of the vehicle body part may have a character line-like surface structure like a door panel part.
  • the high-rigidity structure determination unit 31 is not limited to providing uneven shapes to highly sensitive areas or changing the part shape, but may also perform topography optimization or topology optimization to determine a structure that increases the rigidity of the vehicle body part.
  • Figure 3 shows the specific configurations of (a) the high-rigidity structure determination unit 41 that performs topography optimization, and (b) the high-rigidity structure determination unit 51 that performs topology optimization.
  • High-rigidity structure determination unit 41 The high rigidity structure determination unit 41 shown in FIG. 3( a ) performs topography optimization to determine a structure that increases the rigidity of a body part, and includes a high-sensitivity body part selection unit 43 and a topography optimization analysis unit 45 .
  • the high sensitivity vehicle body part selection unit 43 selects vehicle body parts having a high ratio of sensitivity determination elements with high sensitivity obtained by the sensitivity analysis unit 29 as high sensitivity vehicle body parts.
  • the topography optimization analysis unit 45 performs topography optimization to determine an optimal uneven shape to be imparted to all or a part of the surface of the highly sensitive vehicle body part selected by the highly sensitive vehicle body part selection unit 43. Furthermore, the topography optimization analysis unit 45 determines a structure that enhances rigidity by imparting an uneven shape to the surface of the highly sensitive vehicle body part, based on the optimal uneven shape determined by the topography optimization.
  • conditions related to the uneven shape (bead) to be imparted to the highly sensitive body part are set.
  • conditions related to the uneven shape include the minimum width, maximum width, bead angle, and maximum bead height of the bead. These conditions related to the uneven shape can be set appropriately by the operator depending on interference with other body parts existing around the body part to which the bead is to be imparted, and the requirements of the automobile body.
  • an objective function, constraint conditions, and vibration input conditions are set as optimization analysis conditions.
  • the objective function and vibration input conditions should be set to the same vibration input conditions and objective function as the sensitivity analysis conditions set by the sensitivity analysis condition setting unit 27.
  • constraint conditions should be set to constraints related to the uneven shape (for example, minimum and maximum bead widths, bead angles, maximum bead heights, etc.).
  • the area where uneven shapes (beads) are imparted to the surface of highly sensitive body parts through topography optimization is preferably set to the areas where the surface of the body part is flat or nearly so.
  • the unevenness of the beads with various inclinations imparted to the die after press molding can cause a problem where the die cannot be removed.
  • beads are formed on the mating surface (flange portion) with other parts, gaps can occur, making joining difficult and reducing the joining strength.
  • vibration noise occurs on flat or nearly flat parts of parts, it is possible to accurately prevent vibration noise by setting the area where uneven shapes (beads) are imparted to the surface of the body part where the surface is flat or nearly so, avoiding the areas where the above problems are likely to occur when beads are added.
  • High-rigidity structure determination unit 51 The high-rigidity structure determination unit 51 shown in FIG. 3( b ) performs topology optimization to determine a structure that increases the rigidity of a vehicle body part, and includes a design space setting unit 53 and a topology optimization analysis unit 55 .
  • the design space setting section 53 sets a design space for performing optimization analysis processing for vehicle body parts having a large proportion of sensitivity determination elements with high sensitivity obtained by the sensitivity analysis unit 21 .
  • the design space setting unit 53 can, for example, remove body parts that have a large proportion of sensitivity determination elements with high sensitivity, and set the design space in the sensitivity analysis body model 110 in an area where the body parts have been removed.
  • the design space setting unit 53 can be set along the surface of the body parts that have a large proportion of sensitivity determination elements with high sensitivity.
  • the design space setting unit 53 may set a design space for each vehicle body part with high sensitivity, or may set a design space collectively for multiple vehicle body parts including a vehicle body part with high sensitivity.
  • the topology optimization analysis unit 55 performs topology optimization to find an optimal shape of the vehicle body part for the design space set by the design space setting unit 53. Furthermore, the topology optimization analysis unit 55 determines a structure that enhances rigidity based on the optimal shape of the vehicle body part found by the topology optimization.
  • topology optimization analysis unit 55 An example of a specific process for performing topology optimization by the topology optimization analysis unit 55 is as follows:
  • an optimization analysis block model is generated that models the highly sensitive areas determined by the sensitivity analysis unit of the present invention using elements (solid elements or shell elements) and performs optimization analysis processing.
  • the generated optimization analysis block model is combined with the sensitivity analysis vehicle body model to generate an optimization analysis model.
  • the material properties (Young's modulus, specific gravity, density, etc.) of the optimization analysis block model are set to values equivalent to the material properties of the vehicle body parts.
  • the objective function, constraint conditions, and vibration input conditions are set as optimization analysis conditions for the topology optimization analysis process.
  • the objective function and vibration input conditions may be set to the same vibration input conditions and objective function as the sensitivity analysis conditions.
  • the constraint conditions are constraints on the optimization analysis block model in topology optimization.
  • the weight or volume ratio of the optimization block model may be set within a range that does not exceed the weight or volume of the area removed from the vehicle body part when setting the design space in the design space setting unit 53.
  • a topology optimization analysis process is performed to find the optimal structure for the optimization analysis block model under the set optimization analysis conditions.
  • a structure that increases the rigidity of the body part is determined based on the optimal structure of the optimized analysis block model obtained by topology optimization. For example, for areas where elements remain in the optimized analysis block model, a stiffening part can be added to that area in the original body part, and for areas where elements have been removed, an open hole can be provided, etc., to determine a structure that increases rigidity.
  • a condition for maintaining the necessary rigidity may be set as an optimization constraint. Also, if there is concern about a decrease in crash performance, this can be addressed by replacing the materials used with materials of higher strength.
  • the automobile body design method according to the first embodiment is a method in which a computer executes processing to design an automobile body in which the body parts constituting the automobile body are modified to have a structure that increases the rigidity, and the vibration damping performance of the target portion of the automobile body for vibration noise reduction is improved. As shown in Fig. 4, this processing includes a sensitivity analysis step S1 and a high-rigidity structure determination step S3.
  • the automobile body design method according to the first embodiment is executed using an automobile body design device 1 (Fig. 1) configured by a computer.
  • the sensitivity analysis step S1 is a step of performing sensitivity analysis for determining the sensitivity of vehicle body parts that can be modified to have a structure with increased rigidity to vibration characteristics used in evaluating the vibration-damping properties of the target portion for vibration and noise reduction.
  • the sensitivity analysis step S1 includes a sensitivity analysis vehicle body model generation step S11, a sensitivity determination element material property setting step S13, a sensitivity analysis condition setting step S15, and a sensitivity analysis step S17.
  • the sensitivity analysis step S1 is executed by the sensitivity analysis unit 21 of the automobile body design device 1.
  • the sensitivity analysis vehicle body model generating step S11 is a step of arranging sensitivity judgment elements in a two-dimensional space along the surface of the vehicle body part and connecting the arranged sensitivity judgment elements to the vehicle body part to generate a sensitivity analysis vehicle body model.
  • the sensitivity analysis vehicle body model generating step S11 is executed by the sensitivity analysis vehicle body model generating unit 23 of the automobile body design device 1.
  • the sensitivity determination element material property setting step S13 is a step of setting an elastic coefficient and a density as material properties of the sensitivity determination element in the sensitivity analysis vehicle body model.
  • the elastic coefficient is set to an elastic coefficient equivalent to the metal material used in the vehicle body parts, and the density is set to a value small enough not to affect the vibration properties of the vibration noise reduction target portion in the sensitivity analysis vehicle body model.
  • the sensitivity determination element material property setting step S13 is executed by the sensitivity determination element material property setting unit 25 of the automobile body design device 1.
  • the value of the density of the sensitivity determination element is not limited to 0, and may be appropriately set to a value that does not affect the vibration properties of the vibration noise reduction target portion.
  • the sensitivity analysis condition setting step S15 is a step of setting a vibration input condition related to vibration given to the sensitivity analysis vehicle body model as a sensitivity analysis condition. Furthermore, the sensitivity analysis condition setting step S15 is a step of setting an objective function related to the vibration characteristics of the target portion for vibration noise reduction in the sensitivity analysis vehicle body model and a constraint condition related to the sensitivity judgment element in the sensitivity analysis vehicle body model as a sensitivity analysis condition. In the present embodiment 1, the sensitivity analysis condition setting step S15 is executed by the sensitivity analysis condition setting unit 27 of the automobile body design device 1.
  • the vibration input conditions can be set by setting the amplitude (magnitude of vibration), frequency, and the part to which the vibration is applied to the sensitivity analysis vehicle body model, and can be set appropriately, for example, assuming the vibration (road noise) input to the automobile body 100 via the tires when the automobile is traveling.
  • the vibration input conditions can be set to input a specified vibration to one or more parts of the sensitivity analysis vehicle body model.
  • the objective function can be the minimization of the frequency response value of either the acceleration, inertance or equivalent radiated power in a specified frequency band of the part to be subjected to vibration noise reduction, or the minimization of a function with these as variables.
  • a constraint condition for example, when topology optimization is applied to the sensitivity analysis in the sensitivity analysis step S17 described below, a constraint can be set that the sensitivity determination elements remaining after the optimization process are equal to or less than a predetermined volume ratio.
  • the sensitivity analysis step S17 is to perform a sensitivity analysis under the sensitivity analysis conditions set in the sensitivity analysis condition setting step S15, and to obtain the sensitivity of the sensitivity determination element with respect to the vibration characteristics of the target part for vibration and noise reduction.
  • the sensitivity analysis step S17 is executed by the sensitivity analysis unit 29 of the automobile body design device 1.
  • topology optimization can be performed on the sensitivity determination elements placed on the vehicle body parts.
  • the sensitivity determination elements in the vehicle body parts that remain after the topology optimization analysis process can be determined as parts of the vehicle body parts that are highly sensitive to the vibration characteristics of the target part for vibration and noise reduction.
  • the high-rigidity structure determination step S3 is a step of determining a structure that increases the rigidity of the vehicle body part based on the sensitivity of the vehicle body part determined by the sensitivity analysis in the sensitivity analysis step S1.
  • the high-rigidity structure determination step S3 is executed by the high-rigidity structure determination unit 31 of the automobile body design device 1.
  • a structure that increases rigidity can be determined for the positions of the sensitivity determination elements with high sensitivity determined for the sensitivity determination elements of the vehicle body parts in the sensitivity analysis step S1.
  • a structure in which a concave-convex shape (bead) of a predetermined dimension is added to a portion of the body part that corresponds to a sensitivity determination element with a high sensitivity determined for the body part can be determined as a structure that increases the rigidity of the body part.
  • the dimensions of the concave-convex shape can be set appropriately.
  • a structure obtained by simply modifying the shape of the part of the body part that corresponds to the sensitivity determination element with high sensitivity determined for the body part may be determined as the structure that increases the rigidity of the body part.
  • the high-rigidity structure determination step it is not limited to providing uneven shapes to highly sensitive areas or changing the part shape, but topography optimization or topology optimization may be performed to determine a structure that increases the rigidity of the vehicle body part.
  • Figure 5 shows the specific configurations of the high-rigidity structure determination step S4, which performs topography optimization, and the high-rigidity structure determination step S5, which performs topology optimization.
  • the high-rigidity structure determination step S4 shown in Fig. 5(a) performs topography optimization to determine a structure that enhances the rigidity of the body parts, and includes a high-sensitivity body part selection step S41 and a topography optimization analysis step S43.
  • the high-rigidity structure determination step S4 shown in Fig. 5(a) is executed by the high-rigidity structure determination unit 41 shown in Fig. 3(a).
  • the high sensitivity body part selection step S41 is a step of selecting, as a high sensitivity body part, a body part having a high ratio of sensitivity determination elements having high sensitivity determined in the sensitivity analysis step S17 from among the body parts.
  • the high sensitivity body part selection step S41 can be executed by the high sensitivity body part selection unit 43 of the automobile body design device 1 (FIG. 3(a)).
  • the topography optimization analysis step S43 is a step of implementing topography optimization to determine an optimal uneven shape to be imparted to the surface of the highly sensitive vehicle body part selected in the highly sensitive vehicle body part selection step S41. Furthermore, the topography optimization analysis step S43 is a step of determining a structure that enhances rigidity by imparting an uneven shape to the surface of the highly sensitive vehicle body part based on the optimal uneven shape determined by the topography optimization.
  • the topography optimization analysis step S43 can be executed by the topography optimization analysis unit 45 of the automobile body design device 1 (FIG. 3(a)).
  • the high-rigidity structure determination step S5 shown in FIG. 5( b) shows the configuration of a step of performing topology optimization to determine a structure that increases the rigidity of the vehicle body part, and includes a design space setting step S51 and a topology optimization analysis step S53.
  • the design space setting step S51 is to set a design space for performing an optimization analysis process for vehicle body parts having a large ratio of sensitivity determination elements with high sensitivity determined in the sensitivity analysis step S1 among the vehicle body parts.
  • the design space setting step S51 can be executed by a design space setting section 53 of a high-rigidity structure determination unit 51 shown in FIG.
  • the design space setting process S51 for example, body parts with a large proportion of sensitivity determination elements with high sensitivity can be removed, and the design space can be set in an area in the sensitivity analysis body model 110 where the body parts have been removed.
  • the design space can be set along the surface of the body parts with a large proportion of sensitivity determination elements with high sensitivity.
  • a design space may be set for each vehicle body part with high sensitivity, or a design space may be set collectively for multiple vehicle body parts including a vehicle body part with high sensitivity.
  • the topology optimization analysis step S53 is to perform topology optimization for determining an optimal shape of the vehicle body part for the design space set in the design space setting step S51. Furthermore, the topology optimization analysis step S53 is to determine a structure that increases rigidity based on the optimal shape of the vehicle body part determined by the topology optimization. The topology optimization analysis step S53 is executed by the topology optimization analysis part 55 of the high rigidity structure determination unit 51 shown in FIG. 3(b), and can determine a structure that increases rigidity of the vehicle body part.
  • mesh data (mesh model) of each vehicle body part constituting the vehicle body 100 was obtained from the vehicle body model file 61 stored in the storage device 7. Then, vehicle body parts other than the exterior panels such as the roof panel 105 were selected as vehicle body parts that can be modified to have a structure that increases rigidity.
  • sensitivity judgment elements are placed in two-dimensional space along the surfaces of body parts other than exterior panels such as the roof panel 105.
  • sensitivity judgment elements are placed for all body parts, and the body parts corresponding to Figure 8(a) described below are given the reference numbers 111, 113, 117, and 119.
  • the placed sensitivity judgment elements are then connected to the body parts to generate the sensitivity analysis body model 110.
  • the sensitivity judgment elements are shell elements, and are connected to the body parts by rigid body beam elements.
  • material properties were set for the sensitivity determination elements in the sensitivity analysis vehicle body model 110.
  • the elastic modulus was set to the elastic modulus of the steel plate used in each vehicle body part (210 GPa), and the density was set to 0.
  • the vibration input conditions, objective function, constraint conditions, and vibration input conditions were set.
  • the vibration input conditions were set to simulate road noise while the vehicle is moving, with vibration of amplitude 1N and frequency 1 to 200Hz being input to the joint (part marked with a triangle in Figure 2) between the subframe 101 and the lower arm (not shown) in the sensitivity analysis vehicle body model 110.
  • the objective function was set to minimize the peak value of the equivalent radiated power ERP of the roof panel 105 in the frequency band from 110 Hz to 180 Hz.
  • Figure 7 shows the frequency response value of the equivalent radiated power of the roof panel 105 when the above vibration input conditions were applied to the automobile body 100.
  • the constraint condition was set to a volume ratio of the sensitivity determination element of 10% or less.
  • the sensitivity analysis conditions set as described above were applied to the sensitivity analysis vehicle body model 110, and sensitivity analysis was performed.
  • Figure 8(a) shows the results of the remaining sensitivity determination elements after performing the sensitivity analysis. It can be seen that the proportion of remaining sensitivity determination elements (111, 113, 117, and 119) is large in the subframe 101, tunnel 103, floor panel 107, and dash panel 109.
  • step S4 of determining a high-rigidity structure which involves optimizing the topography, a structure that increases the rigidity of the body parts was determined.
  • body parts that are highly sensitive to the vibration characteristics of the roof panel 105 were selected as highly sensitive body parts.
  • part of the subframe 101, the tunnel 103, the floor panel 107, and the dash panel 109 were selected as highly sensitive body parts 131, 133, 137, and 139, as shown in FIG. 8(b).
  • topography optimization was performed to determine the optimal uneven shape to be imparted to the surface of the highly sensitive vehicle body part.
  • the constraints on the uneven shape were set to a minimum width of 15 mm, a maximum width of 30 mm, a bead angle of 80°, and a maximum bead height of 7 mm.
  • the same vibration input conditions and objective function as the sensitivity analysis conditions were set as the optimization analysis conditions in the topography optimization.
  • Figure 9 shows the results of finding the optimal distribution of concave-convex shapes by topography optimization for highly sensitive vehicle body parts (131, 133, 137, 139) under the above conditions related to the concave-convex shapes and the optimization analysis conditions.
  • FIG. 10 shows the frequency response results of the equivalent radiated power of the roof panel 105 when the above vibration input conditions were applied to the automobile body 100 in which the tunnel 103, floor panel 107, and dash panel 109 were modified to increase rigidity.
  • Figure 10 also shows the results ( Figure 7) of the frequency response of the equivalent radiated power of the roof panel 105 for the automobile body 100 before the structures of the tunnel 103, floor panel 107, and dash panel 109 were modified.
  • the maximum equivalent radiated power in the frequency band from 110 Hz to 180 Hz decreased by 1.6 dB (before structural modification: 67.5 dB, after changing to high-rigidity structure: 65.9 dB), indicating that the vibration damping properties of the roof panel 105 improved.
  • the vibration-damping properties of the roof panel 105 were also evaluated when a structure in which uneven shapes were applied to the parts of each body part that correspond to the high sensitivity determination elements determined for that part was determined to be the structure that increases the rigidity of the body part (high rigidity structure determination step S3).
  • a structure in which uneven shapes of about 5.0 mm in height were applied to the parts of part of the subframe 101, the tunnel 103, the floor panel 107, and the dash panel 109 that correspond to the high sensitivity determination elements was determined to be the high rigidity structure.
  • the frequency response of the equivalent radiated power of the roof panel 105 was determined for the automobile body 100 modified to the high-rigidity structure determined in this way.
  • the maximum value in the frequency band from 110 Hz to 180 Hz decreased by 1.0 dB (before structural modification: 67.5 dB, after structural modification: 66.5 dB, not shown). From these results, it was found that when an uneven shape was provided to the parts corresponding to the sensitivity determination elements with high sensitivity based on sensitivity analysis, a significant improvement in the vibration damping properties of the roof panel 105 was observed, although the effect was less than when an uneven shape with the optimal shape determined by topography optimization was provided.
  • the vibration damping properties of the roof panel 105 were evaluated when highly sensitive body parts were selected based on sensitivity analysis, and a high rigidity structure was determined by performing topology optimization on the selected highly sensitive body parts (high rigidity structure determination step S5).
  • a part of the subframe 101, the tunnel 103, the floor panel 107, and the dash panel 109 were selected as highly sensitive body parts 131, 133, 137, and 139.
  • a design space consisting of three-dimensional solid elements was set in the vicinity of each highly sensitive body part, the remaining shape was obtained by topology optimization, and the high rigidity structure of the highly sensitive body part was determined based on the remaining shape.
  • the optimization analysis conditions for topology optimization to obtain the remaining shape of the highly sensitive body part were the same vibration input conditions and objective function as the sensitivity analysis conditions.
  • a sensitivity analysis is performed on the body parts of an automobile body to determine the degree of contribution (sensitivity) of local stiffness to the vibration characteristics of the target parts for vibration and noise reduction without considering the influence of weight.
  • the sensitivity to the vibration damping properties of the target parts for vibration and noise reduction is determined not only for the target parts for vibration and noise reduction such as panel parts, but also for the body frame parts and reinforcing parts from the vibration source in the automobile to the target parts for vibration and noise reduction.
  • a structure that increases the stiffness of the body parts is determined based on the sensitivity determined by the sensitivity analysis. This makes it possible to design an automobile body with improved vibration damping properties of the target parts for vibration and noise reduction without reducing other vehicle performance such as body stiffness and crash performance, and without increasing weight.
  • the above description of the first embodiment of the present invention has been about an automobile body design method and device.
  • the present invention can also be configured as an automobile body design program that causes each unit in the arithmetic processing unit 11 of the automobile body design device 1 (FIG. 1) configured by a computer to function.
  • the automobile body design program according to the first embodiment is for designing an automobile body in which the body parts that make up the automobile body are modified to have a structure that increases the rigidity, thereby improving the vibration-damping properties of the parts of the automobile body that are the target of vibration noise reduction.
  • the automobile body design program according to the first embodiment causes a computer to function as a sensitivity analysis unit 21 and a high-rigidity structure determination unit 31, like the arithmetic processing unit 11 shown in FIG. 1.
  • the automobile body design program causes the computer to function as the sensitivity analysis unit 21, and causes each part of the sensitivity analysis unit 21 to function.
  • the sensitivity analysis unit 21 has a sensitivity analysis body model generation part 23, a sensitivity determination element material property setting part 25, a sensitivity analysis condition setting part 27, and a sensitivity analysis part 29.
  • the high-rigidity structure determination unit 31 shown in Figure 1 functions to determine a structure that increases the rigidity of the vehicle body parts by, for example, adding uneven shapes to the areas with high sensitivity determined by the sensitivity analysis unit 29.
  • the automobile body design program according to the first embodiment may have a function of causing a computer to execute the program as the high-rigidity structure determination unit 41 shown in FIG. 3(a).
  • the automobile body design program according to the first embodiment causes the high-rigidity structure determination unit 41 (FIG. 3(b)) to function as a high-sensitivity body part selection unit 43 and a topography optimization analysis unit 45.
  • the automobile body design program according to the first embodiment may cause the computer to function as the high-rigidity structure determination unit 51 shown in FIG. 3(b).
  • the automobile body design program according to the first embodiment causes the high-rigidity structure determination unit 51 (FIG. 3(b)) to function as the design space setting unit 53 and the topology optimization analysis unit 55.
  • sensitivity judgment elements are first placed in two-dimensional space along the surface of the body parts in the automobile body, and a sensitivity analysis body model is generated.
  • the material properties are set to an elastic modulus equivalent to the metal plate used in the vehicle part in which the sensitivity determination element is located, and a density value small enough so as not to affect the vibration characteristics of the target area for vibration and noise reduction.
  • sensitivity analysis conditions are set in the same way as in sensitivity analysis using topology optimization.
  • an analysis process is run to optimize the thickness of the sensitivity judgment elements in the sensitivity analysis vehicle model, and the optimal thickness is calculated for each sensitivity judgment element placed on the vehicle part.
  • sensitivity determination elements in which the plate thickness obtained by plate thickness optimization is greater than the original plate thickness indicate a high sensitivity to the vibration characteristics of the target part for vibration and noise reduction
  • sensitivity determination elements in which the plate thickness is less than the original plate thickness indicate a low sensitivity to the vibration characteristics of the target part for vibration and noise reduction.
  • the sensitivity is calculated for each sensitivity determination element, but the present invention may also calculate the sensitivity for each vehicle body part.
  • a structure that increases the rigidity of the entire vehicle body part with high sensitivity may be determined.
  • a structure that increases the rigidity may be determined for the vehicle body part with high sensitivity by performing topography optimization or topology optimization.
  • the manufacturing method of an automobile body according to embodiment 2 of the present invention involves modifying the body parts that make up the automobile body to have a structure that increases the rigidity, thereby manufacturing an automobile body that has improved vibration damping properties in areas of the automobile body that are targets for vibration and noise reduction.
  • the automobile body design method according to the first embodiment described above is used to determine a structure that will increase the rigidity of the body parts based on their sensitivity to the vibration characteristics used to evaluate the vibration damping properties of the target area for vibration and noise reduction.
  • a structure that increases rigidity may be one in which highly sensitive areas are given an uneven shape as determined by sensitivity analysis, or one in which the shape of highly sensitive areas is changed.
  • a structure that increases rigidity may be determined by selecting a body part that has a high ratio of sensitivity determination elements with high sensitivity determined by sensitivity analysis as a highly sensitive body part, and determining the optimal uneven shape to be imparted to the surface of the highly sensitive body part by topography optimization.
  • a design space may be set for vehicle body parts with a large proportion of sensitivity determination elements with high sensitivity determined by sensitivity analysis, and a structure that increases the rigidity of the vehicle body parts may be determined by topology optimization.
  • the structure for increasing rigidity is a structure in which a concave-convex shape (bead) is added to a body part, and it is difficult to manufacture a body part with a concave-convex shape (bead), a smoothing process may be further performed to meet the constraints of manufacturing the actual body part.
  • a smoothing process may be further performed to meet the constraints of manufacturing the actual body part.
  • the vehicle body parts are manufactured with the structure that enhances the rigidity thus determined.
  • the vehicle body part can be manufactured by simultaneously giving the concave-convex shape during the process of manufacturing the vehicle body part by press forming.
  • three-dimensional position data of the structure that enhances rigidity is input into a CAD/CAM program linked to an NC machine tool (numerically-controlled machine), and the CAD data of the corresponding vehicle body part is changed.
  • NC data of a press forming die is created, and converted into NC data (numerical control data) (NC program) for NC machining.
  • NC machine tool machines a casting mold model made of expanded polystyrene or a steel mold using the full mold casting method (evaporative pattern casting method).
  • NC data NC program
  • the NC machine tool produces a casting mold model made of expanded polystyrene or a steel mold. This makes it possible to manufacture press forming dies to be used in the actual press forming process to manufacture car body parts with a structure that increases rigidity.
  • the method for manufacturing an automobile body according to the second embodiment makes it possible to manufacture an automobile body with improved vibration-damping properties in the areas that require noise and vibration reduction without reducing the body's rigidity, crashworthiness, and other vehicle performance, and without increasing its weight.
  • the present invention provides an automobile body design method, device, and program for designing an automobile body with improved vibration-damping properties in areas that require vibration and noise reduction without compromising vehicle performance, as well as a method for manufacturing an automobile body.

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Abstract

本発明に係る自動車車体設計方法は、車体部品を剛性を高める構造に変更し、振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体１００を設計するために、コンピュータが処理を実行するものであって、処理は、車体部品のうち剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度を求める感度解析を行う感度解析ステップＳ１と、感度解析により車体部品について求めた感度に基づいて、車体部品の剛性を高める構造を決定する高剛性構造決定ステップＳ３と、を含む。

Description

自動車車体設計方法、装置及びプログラム、並びに自動車車体の製造方法
　本発明は、自動車車体（automotive　body）における振動騒音低減対象部位の制振性（vibration-damping　properties）を向上させた自動車車体を設計する自動車車体設計方法、装置及びプログラム、並びに自動車車体の製造方法に関する。
　近年、制振性に優れた自動車車体の効率的な設計手法の開発が、これまで以上に求められている。これは、電気自動車（battery　electric　vehicle）の普及拡大が大きな要因の一つとして挙げられる。電気自動車は内燃機関（internal　combustion　engine）による振動及び騒音の発生がないため、その他の振動源（vibration　source）による振動や騒音に対する乗員の感度が高まるためである。また、電気自動車は大容量バッテリー（large-capacity　battery）を搭載する必要があり、それらの保護構造と相まって車体骨格構造（body　frame　structure）が大きく異なるケースがある。これにより、電気自動車においては振動伝達経路（vibration　transfer　path）が従来のガソリン車と異なるため、車体設計に際しては、振動や騒音を低減する制振構造（vibration　damping　structure）に関する従来の経験則が通用しない。
　そこで、従来の経験則によらずに、振動や騒音を低減する制振構造の設計指針を得る手段として、コンピュータを用いた最適化技術（optimization　analysis）が提案されている。例えば特許文献１には、自動車の起振源（vibration　source）から振動騒音低減対象（vibration　noise　reduction　target）であるパネル部品（panel　part）に到る振動伝達経路にある振動伝達骨格部品（vibration　transmission　frame　part）を特定し、特定した振動伝達骨格部品を板厚（sheet　thickness）ごとに区分する最適な区分領域と板厚を求める方法が開示されている。また、特許文献２には、自動車のパネル部品の振動騒音を低減するための該パネル部品に付与するビード（bead）の最適な分布を求める方法が開示されている。
　また、車体の振動特性（vibration　characteristics）を向上させるために、振動に対して感度が高い部位を抽出する「感度解析（sensitivity　analysis）」は重要である。感度解析とは、自動車車体の要求性能（車体剛性（automotive　body　stiffness）等）に対し、当該自動車車体を構成する部位（例えば、車体部品（automotive　part））等の形状、寸法又は材料特性（material　property）等が寄与する度合いを推定する解析手法である。自動車車体のような、金属板（metal　sheet）で構成された構造体は、その振動特性が板厚構成に依存することは自明であり、板厚最適化（sheet　thickness　optimization）を活用した感度解析手法が公開されている。
　例えば、特許文献３には、自動車の車体部品の振動性能に対する該車体部品の板厚の感度を解析する方法（板厚最適化を適用した感度解析）が開示されている。板厚最適化を適用した感度解析とは、構造体を構成する部位の板厚を設計変数（design　variable）とし、構造体の重量等に関する制約の下で当該構造体の要求性能を満たす最適な板厚を部位ごとに求める解析手法である。板厚最適化を適用した感度解析では、元の車体部品よりも板厚が厚くなった部位が、構造体の要求性能に対して感度が高い部位であり、板厚が薄くなった部位は要求性能に対する感度が低い部位であると特定する。
　また、特許文献４には、トポロジー最適化（topology　optimization）の密度法（density　method）を適用し、自動車車体の車体性能に対する車体部品の形状等の感度を求める感度解析方法も開示されている。当該感度解析方法は、密度法を用いたトポロジー最適化により算出されるシェル要素（shell　element）の材料密度（element　densities）（各シェル要素における材料の充填状態を表す仮想的な密度）を感度とするものである。当該感度解析方法は、シェル要素の材料特性としてヤング率（Young’s　modulus）、比重（specific　gravity）等を設定し、構造体（structural　body）（自動車車体）が制約条件（constraint　condition）の下で要求特性（目的条件（objective　condition））を満たす各シェル要素の材料密度を感度として求める。これにより、材料密度の高い部位は構造体が満たすべき要求性能に対して感度が高い部位であり、材料密度の低い部位は要求性能に対する感度が低い部位であると特定できる。
特許第６７６９５３６号公報 特許第６７９８５９５号公報 特開２０２２－１２１９０４号公報 特許第６６１７８１２号公報
　特許文献１に開示されている方法によれば、自動車における起振源から伝達した振動に起因するパネル部品の振動騒音を効率的かつ確実に低減することができるとされている。しかしながら、当該方法は、車体骨格部品（automotive　body　frame　part）の板厚を再構成することを前提とするため、例えば車体剛性や衝突性能（crashworthiness）等といった他の車体性能を低下させずに振動騒音低減対象となるパネル部品の制振性を向上させることが困難な場合があった。
　また、特許文献２に開示されている方法によれば、自動車のパネル部品に付与するビードの最適な分布を求めることにより、パネル部品の振動に起因する騒音を低減することが可能である。しかしながら、振動騒音の発生源となるパネル部品自体にビードを付与する必要があるため、例えば、ルーフパネル等の自動車車体の外側に用いられるパネル部品の場合、ビードの凹凸形状により外観が損なわれるため、適用が困難な場合があった。
　一方、特許文献３に開示されている板厚最適化を適用した感度解析により、自動車車体の重量を増加させずに振動特性を向上させる板厚構成を求めた場合、元の車体部品よりも板厚が厚くなった部位だけでなく、板厚が薄くなった部位が発生する。そして、元の板厚を基準とした板厚減少率が大きい部位は振動特性に対する感度は低い部位であるため、板厚減少により振動特性に対する影響は十分に小さいと考えられる。しかしながら、板厚を減じた部位では、車体剛性や衝突性能等といった振動特性以外の車体性能が低下する場合があった。
　また、特許文献４に開示されているトポロジー最適化を適用した感度解析方法を振動性能に対する車体部品の感度解析に適用した場合、車体部品において立体要素（three-dimensional　element）が残存した部位（材料密度の高い部位）が、振動特性に対する感度が高い部位であると特定される。しかしながら、振動特性に対しては残存した立体要素の構造（形状）に起因する剛性と、残存した立体要素の重量のどちらが寄与しているかは不明である。そのため、当該部位に対して重量を増加させずに剛性を高める構造に変更したとしても、振動騒音低減対象部位の制振性が向上するとは限らない問題があった。
　さらに、これらの方法は、パネル部品の振動騒音を低減するために対策を施す対象を骨格部品（特許文献１）又はパネル部品自体（特許文献２）に限定するものであった。しかしながら、骨格部品又はパネル部品自体に対策を施すだけではパネル部品の振動を十分に低減できない場合があった。そのため、自動車車体を構成する骨格部品及びパネル部品のいずれをも対象とし、車体剛性や衝突性能等の他の車体性能を低下させずに、振動騒音低減対象部位であるパネル部品の制振性を向上させた自動車車体を設計及び製造する方法が望まれていた。
　本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、車体性能を低下させずに振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計する自動車車体設計方法、装置及びプログラム、並びに自動車車体の製造方法を提供することにある。
　本発明に係る自動車車体設計方法は、自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、前記自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計するために、コンピュータが処理を実行するものであって、前記処理は、剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、前記振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度を求める感度解析を行う感度解析ステップと、前記感度解析により前記車体部品について求めた感度に基づいて、前記車体部品の剛性を高める構造を決定する高剛性構造決定ステップと、を含み、前記感度解析ステップは、前記車体部品の表面に沿う二次元空間（two-dimensional　space）に感度判定要素を配置し、該配置した感度判定要素（sensitivity　determining　element）を前記車体部品に結合して感度解析車体モデルを生成する感度解析車体モデル生成工程と、前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素の材料特性として、前記車体部品に用いられている金属材料に相当する弾性係数（elastic　coefficient）と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に影響が生じない程度に小さい値の密度（density）と、を設定する感度判定要素材料特性設定工程と、前記感度解析における感度解析条件として、前記感度解析車体モデルに与える振動に関する振動入力条件と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に関する目的関数（objective　function）と、前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素に関する制約条件と、を設定する感度解析条件設定工程と、該設定された感度解析条件の下で前記感度解析を行い、前記振動騒音低減対象部位の振動特性に対する前記感度判定要素の感度を求める感度解析工程と、を含む。
　前記感度解析条件設定工程において、前記振動入力条件を、前記感度解析車体モデルに対して１又は２以上の部位に所定の振動を入力、とし、前記目的関数を、前記振動騒音低減対象部位の所定の周波数帯（frequency　band）における加速度（acceleration）、イナータンス（inertance）又は等価放射パワー（equivalent　radiated　power(ERP)）のいずれかの周波数応答値の最小化、又はこれらを変数とする関数の最小化、とし、前記制約条件を、前記感度判定要素の体積率（volume　ratio）を所定の値以下、とし、前記感度解析工程において、前記車体部品に配置した感度判定要素についてトポロジー最適化を行い、該トポロジー最適化の解析処理により残存した前記車体部品における感度判定要素を、該車体部品において前記振動騒音低減対象部位の振動特性に対する感度が高い部位として求めるとよい。
　前記高剛性構造決定ステップにおいて、前記車体部品について求めた感度が高い前記感度判定要素に対応する部位に所定の寸法の凹凸形状を付与した構造を、該車体部品の剛性を高めた構造として決定するとよい。
　前記高剛性構造決定ステップは、前記車体部品のうち、前記感度解析で求めた感度が高い前記感度判定要素の割合の大きい車体部品を高感度車体部品として選定する高感度車体部品選定工程と、該選定された高感度車体部品の表面に付与する最適な凹凸形状を求めるトポグラフィー最適化（topography　optimization）を実施し、該トポグラフィー最適化により求めた最適な凹凸形状に基づいて、前記高感度車体部品の剛性を高める構造を決定するトポグラフィー最適化解析工程と、を含むとよい。
　前記高剛性構造決定ステップは、前記車体部品のうち、前記感度解析で求めた感度が高い前記感度判定要素の割合の大きい車体部品を選定し、該選定した車体部品の表面に沿って設計空間（design　space）を設定する設計空間設定工程と、前記設計空間が設定された前記車体部品の最適な形状を求めるトポロジー最適化を実施し、該トポロジー最適化により求めた前記車体部品の最適な形状に基づいて該車体部品の剛性を高める構造を決定するトポロジー最適化解析工程と、を含むとよい。
　本発明に係る自動車車体設計装置は、自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、前記自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計するものであって、剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、前記振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度を求める感度解析を行う感度解析ユニットと、前記感度解析により前記車体部品について求めた感度に基づいて、前記車体部品の剛性を高める構造を決定する高剛性構造決定ユニットと、を備え、前記感度解析ユニットは、前記車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置し、該配置した感度判定要素を前記車体部品に結合して感度解析車体モデルを生成する感度解析車体モデル生成部と、前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素の材料特性として、前記車体部品に用いられている金属材料に相当する弾性係数と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に影響が生じない程度に小さい値の密度と、を設定する感度判定要素材料特性設定部と、前記感度解析における感度解析条件として、前記感度解析車体モデルに与える振動に関する振動入力条件と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に関する目的関数と、前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素に関する制約条件と、を設定する感度解析条件設定部と、該設定された感度解析条件の下で前記感度解析を行い、前記振動騒音低減対象部位の振動特性に対する前記感度判定要素の感度を求める感度解析部と、を有する。
　本発明に係る自動車車体設計プログラムは、自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、前記自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計するものであって、コンピュータを、剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、前記振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度を求める感度解析を行う感度解析ユニットと、前記感度解析により前記車体部品について求めた感度に基づいて、前記車体部品の剛性を高める構造を決定する高剛性構造決定ユニットと、として機能させ、前記感度解析ユニットは、前記車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置し、該配置した感度判定要素を前記車体部品に結合して感度解析車体モデルを生成する感度解析車体モデル生成部と、前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素の材料特性として、前記車体部品に用いられている金属材料に相当する弾性係数と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に影響が生じない程度に小さい値の密度と、を設定する感度判定要素材料特性設定部と、前記感度解析における感度解析条件として、前記感度解析車体モデルに与える振動に関する振動入力条件と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に関する目的関数と、前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素に関する制約条件と、を設定する感度解析条件設定部と、該設定された感度解析条件の下で前記感度解析を行い、前記振動騒音低減対象部位の振動特性に対する前記感度判定要素の感度を求める感度解析部と、を有する。
　本発明に係る自動車車体の製造方法は、自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、前記自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を製造するものであって、本発明に係る自動車車体設計方法を用いて、前記振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度に基づいて、前記車体部品の剛性を高める構造を決定し、該決定した剛性を高める構造に基づいて前記車体部品を製造する。
　本発明においては、自動車車体を構成する骨格部品及びパネル部品のうち剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、重量の影響を考慮せずに振動騒音低減対象部位の振動特性に対する局所的な剛性が寄与する度合いである感度を求める感度解析を行う。そして、感度解析により求めた感度に基づいて、車体部品の剛性を高める構造を決定する。これにより、車体剛性や衝突性能等といった他の車体性能を低下させずに、かつ重量を増加せずに振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計し、さらには製造することができる。
図１は、本実施の形態１に係る自動車車体設計装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本実施の形態１において解析対象とした自動車車体と、自動車車体の振動特性の評価に用いる部位及び振動を入力する部位の一例を示す図である。 図３は、本実施の形態１に係る自動車車体設計装置において、振動騒音低減対象部位の振動特性に対する感度が高い高感度車体部品について、トポグラフィー最適化又はトポロジー最適化を実施し、剛性を高める構造を決定する高剛性構造決定ユニットの具体的な構成を示す図である（（ａ）トポグラフィー最適化を実施する構成、（ｂ）トポロジー最適化を実施する構成）。 図４は、本実施の形態１に係る自動車車体設計方法における処理の流れを示すフロー図である。 図５は、本実施の形態１に係る自動車車体設計方法において、トポグラフィー最適化又はトポロジー最適化を実施し、剛性を高める構造を決定する高剛性構造決定ステップの具体的な構成を示す図である（（ａ）トポグラフィー最適化を実施する構成、（ｂ）トポロジー最適化を実施する構成）。 図６は、本実施の形態１において、剛性を高める構造に変更可能な車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置して生成した感度解析車体モデルの一例を示す図である。 図７は、本実施の形態１において、振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性の一例として求めた、ルーフパネルの等価放射パワーの周波数応答（frequency　response）を示す図である。 図８は、本実施の形態１において、（ａ）トポロジー最適化を適用した感度解析により残存した感度判定要素と、（ｂ）感度の高い感度判定要素の割合が大きい高感度車体部品、を示す図である。 図９は、本実施の形態１において、高感度車体部品についてトポグラフィー最適化を行い、高感度車体部品の表面に付与する最適な凹凸形状を求めた結果を示すコンター図である。 図１０は、本実施の形態１において、車体部品を剛性を高める構造に変更する前の自動車車体と、ルーフパネルの振動特性に対する感度の高い高感度車体部品にトポグラフィー最適化により求めた最適な凹凸形状を付与して剛性を構造に変更した自動車車体、のそれぞれについて、ルーフパネルの等価放射パワーの周波数応答を求めた結果を示すグラフである。
　本発明の実施の形態１及び実施の形態２について説明するに先立ち、本発明で対象とする自動車車体と、本発明に至った経緯を説明する。本願の図面に示す座標軸において、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、それぞれ、車体前後方向、車体幅方向及び車体上下方向を示す。
＜自動車車体＞
　自動車車体１００は、一例として図２に示すように、車体骨格部品やパネル部品等の車体部品を備える。車体骨格部品は、自動車の車体骨格を構成する部品であり、サブフレーム１０１、トンネル１０３等が例示できる。パネル部品は、薄板構造の部品である外板パネル（outer　panel）や内板パネル（inner　panel）であり、ルーフパネル１０５、フロアパネル１０７、ダッシュパネル１０９等が例示できる。
　自動車車体１００においては、ルーフパネル１０５等のパネル部品について振動騒音を低減させることが要求される場合がある。
　本発明は、後述するように、自動車車体１００の各車体部品について、振動騒音低減対象部位であるパネル部品の振動特性に対する寄与（感度）の高い部位を求める感度解析を行うものである。そのため、自動車車体１００を構成する車体部品は、感度解析を行うためにシェル要素及び／又はソリッド要素（solid　element）でモデル化されている。そして、自動車車体１００を構成する各車体部品の要素（element）情報や材料特性等は、後述する自動車車体モデルファイル６１（図１）に保存されている。
＜発明に至った経緯＞
　特許文献３及び特許文献４に開示されている感度解析は、前述したように、最適化手法を適用し、振動特性を向上させる板厚構成（特許文献３）、材料密度分布（特許文献４）を求めるものである。しかしながら、発明者は、いずれも、振動特性に影響する重量バランスと剛性バランスの両方に影響する因子を最適化の対象としている点に問題があると考えた。
　そこで、発明者は、特許文献３及び特許文献４に開示されている感度解析の方法に代わり、剛性バランスの最適化を感度解析に用いる手法に想い至った。具体的には、自動車の車体部品の振動性能に対する車体部品の感度解析する方法として、物性値として重量バランスの影響を限りなく小さくし、剛性バランスの影響のみを残した仮想的な要素を感度判定要素として、最適化計算を実施する方法に想い至った。
　また、発明者は、他の車体性能を低下させず、かつ重量増加させずに振動騒音低減対象部位の制振性を向上させるため、剛性を高める構造とする車体部品を、剛性バランスに関する感度解析により選定する解析手法についてさらに検討した。当該検討では、従来より、車体部品の表面にビード（凹凸形状）を付与することにより、重量を増加せずに局所的な剛性（面剛性（plane　stiffness））を向上させることが行われていることに着目した。
　発明者は、自動車車体等の構造体にビード形状を付与する代わりに金属板を貼付することによっても面剛性を高くすることができると考えた。ただし、金属板をそのまま貼付すると、剛性だけでなく重量も増加し、重量分布の変更に伴う振動特性への影響も生じてしまう。そこで、重量分布を変更せずに局所的な剛性のみを高めるためには、仮想的に重量が0の仮想的な金属板を貼付することと同義であると着想した。さらに、重量が0の仮想的な金属板を貼付した場合、振動特性以外の他の車体性能が低下するものではないことも重要である。
　そして、重量0の金属板を貼付するのに最適な部位を求める最適化解析を行うには、車体部品の表面に沿う二次元空間にシェル要素を配置し、シェル要素の密度を十分に小さくして弾性係数のみを設定してトポロジー最適化を実施すればよいと考えた。その結果、車体性能を低下させず、かつ重量を増加せずに剛性を高める構造に変更する部位を有する車体部品を選定できるという知見が得られた。
　本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その具体的な構成は以下に述べるとおりである。
［実施の形態１］
＜自動車車体設計装置＞
　本発明の実施の形態１に係る自動車車体設計装置は、自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計するものである。自動車車体設計装置１は、一例として図１に示すように、PC（パーソナルコンピュータ）等によって構成され、表示装置３と、入力装置５と、記憶装置７と、作業用データメモリ９と、演算処理部１１と、を備えている。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。以下、自動車車体設計装置１の各構成について説明する。
　表示装置３は、解析結果の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。入力装置５は、自動車車体モデルファイル６１の表示指示や操作者の条件入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。記憶装置７は、自動車車体モデルファイル６１等の各種ファイルの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。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）等で構成される。
　演算処理部１１は、図１に示すように、感度解析ユニット２１と、高剛性構造決定ユニット３１と、を備える。演算処理部１１は、PC等のCPU（中央演算処理装置）によって構成され、上記の各部は、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。演算処理部１１における上記の各ユニットの機能を以下に説明する。
≪感度解析ユニット≫
　感度解析ユニット２１は、自動車車体１００における車体部品のうち剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度を求める感度解析を行うものである。
　感度解析ユニット２１は、図１に示すように、感度解析車体モデル生成部２３と、感度判定要素材料特性設定部２５と、感度解析条件設定部２７と、感度解析部２９と、を有する。
（感度解析車体モデル生成部）
　感度解析車体モデル生成部２３は、剛性を高める構造に変更可能な車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置し、配置した感度判定要素を車体部品に結合して感度解析車体モデルを生成するものである。
　感度判定要素の配置は、例えば、車体部品の表面に沿う二次元空間に対してシェル要素を用いて要素分割することにより行うことができる。
　また、車体部品の表面に沿って配置した感度判定要素と車体部品との結合（connecting）は、例えば、感度判定要素の節点（node）と車体部品の節点とを要素（剛体要素（rigid　body　element）、弾性体要素（elastic　body　element）、又は弾塑性体要素（elasto-plastic　body　element））で結合（剛体結合（rigid　joint）、又は弾性体結合（elastic　joint））とすればよい。あるいは、感度判定要素と車体部品の節点を共有させることで、感度判定要素と車体部品を結合してもよい。
（感度判定要素材料特性設定部）
　感度判定要素材料特性設定部２５は、感度解析車体モデルにおける感度判定要素の材料特性として、弾性係数と、密度と、を設定するものである。弾性係数は、感度判定要素が配置された車体部品に用いられている金属材料に相当する値を設定し、密度は、感度解析車体モデルにおける振動騒音低減対象部位の振動特性に影響が生じない程度に小さい値を設定する。
　感度判定要素に設定する弾性係数は、例えば鋼板（steel　sheet）の弾性係数（=210GPa）を設定することができる。もっとも、感度解析ユニット２１による感度解析は、車体部品の局所的な剛性に対する感度を求めることが目的である。そのため、感度判定要素に設定する弾性係数は、鋼板の弾性係数そのものの値に限るものではない。
　感度判定要素に設定する密度は、感度判定要素であるシェル要素の重量が振動騒音低減対象部位の振動特性に影響しない程度の値を設定する必要がある。そのため、感度判定要素の密度の値として0を設定するとよい。感度判定要素の密度の値は0に限定されるものではなく、振動騒音低減対象部位の振動特性に影響しない程度の値であればよい。
　感度判定要素材料特性設定部２５により感度判定要素の板厚を設定する場合においては、車体部品における感度判定要素を重ねて配置する部位と同程度の板厚とすればよい。
（感度解析条件設定部）
　感度解析条件設定部２７は振動入力条件と、目的関数と、制約条件と、を感度解析条件として設定するものである。
　振動入力条件は、感度解析において感度解析車体モデルに与える振動に関する条件である。振動入力条件として、振幅（amplitude）（振動の大きさ）、周波数（frequency）、及び、感度解析車体モデルに振動を与える部位、等を設定すればよく、例えば、自動車の走行（driving）時にタイヤを介して自動車車体１００に入力する振動（ロードノイズ（road　noise））を想定して適宜設定すればよい。この場合、振動を与える部位は、感度解析車体モデルにおいて、サブフレーム１０１とロアアーム（図示なし）との結合部（図２中の△印で示す部位）が例示できる。
　目的関数は、振動騒音低減対象部位の振動特性に応じて設定する条件であり、振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性を振動強度とすることができる。そして、振動強度としては、振動騒音低減対象部位の所定の周波数帯における加速度、イナータンス又は等価放射パワーのいずれかの周波数応答値とすることができる。
　イナータンスは、物体に入力する力と、それによって発生する加速度の比で表される振動特性であり、振動伝達関数（vibrational　transfer　function）とも呼ばれる。等価放射パワーとは、振動している構造物が発する音のレベルを簡易的に表現する指標であり、構造物の振動速度の面直成分が音響空間（acoustic　space）にエネルギーを与える、という考えに基づいて表される振動特性である。
　目的関数は、振動騒音低減対象部位の所定の周波数帯における加速度、イナータンス又は等価放射パワーを変数とする関数としてもよい。加速度、イナータンス若しくは等価放射パワーを変数とする関数としては、例えば、制振性向上の対象とする車体部品（例えば、パネル部品等）における複数の位置での加速度等の平均値や最大値を与える関数、が挙げられる。
　振動騒音低減対象部位において振動特性を評価する部位は、操作者の指示により適宜設定すればよい。例えば、パネル部品を振動騒音低減対象部位とした場合、振動特性を評価する部位は、パネル部品の全面としてもよいし、パネル部品における所定の部位としてもよい。
　制約条件は、感度解析車体モデルにおける感度判定要素に関する制約である。感度判定要素に関する制約条件としては、例えば、後述する感度解析部２９による感度解析にトポロジー最適化を適用した場合、最適化処理により残存した感度判定要素が所定の体積率以下とする制約を設定することができる。感度判定要素の体積率とは、感度判定要素を配置するために設定された設計空間の体積に対し、トポロジー最適化の最適化処理により残存した感度判定要素が占める体積の比率とすればよい。
（感度解析部）
　感度解析部２９は、感度解析条件設定部２７により設定された感度解析条件の下で感度解析を行い、振動騒音低減対象部位の振動特性に対する感度判定要素の感度を求めるものである。
　感度解析部２９による感度解析には、例えばトポロジー最適化を適用することができる。密度法を用いたトポロジー最適化においては、感度判定要素の仮想的な材料密度（各シェル要素における材料の充填状態を表す仮想的な密度）を設計変数とする。トポロジー最適化の解析処理により、振動特性に対する寄与が大きい感度判定要素は材料密度が1に近い値となって残存し、振動特性に対する感度が高いことを示す。これに対し、振動特性に対する寄与が小さい感度判定要素は材料密度が0に近い値となって消去され、振動特性に対する感度が低いことを示す。このように、感度解析部２９は、感度解析にトポロジー最適化を適用することで、各感度判定要素について算出した材料密度を振動特性に対する感度として求めることができる。
≪高剛性構造決定ユニット≫
　高剛性構造決定ユニット３１は、感度解析により車体部品について求めた感度に基づいて、車体部品の剛性を高める構造を決定するものである。
　高剛性構造決定ユニット３１は、感度解析部２９により車体部品の感度判定要素について求めた感度が高い感度判定要素の位置を、剛性を高める構造に変更する部位とすることで、車体部品の剛性を高める構造を決定することができる。
　車体部品の剛性を高める構造は、例えば、車体部品について求めた感度が高い感度判定要素に対応する部位に所定の寸法の凹凸形状（ビード）を付与した構造と決定することができる。凹凸形状の寸法は、操作者により適宜設定するとよい。あるいは、感度解析部２９による感度解析により、車体部品について求めた感度が高い感度判定要素に対応する部位の凹凸形状にそのまま変更した構造を、車体部品の剛性を高める構造として決定してもよい。
　さらに、高剛性構造決定ユニット３１は、車体部品の形状を変更することで剛性を高める構造を決定するものであってもよい。例えば、車体部品の表面にドアパネル部品のようなキャラクターライン（character　line）状の表面構造としても良い。
　高剛性構造決定ユニット３１は、感度が高い部位に凹凸形状を付与したり部品形状を変更したりするものに限らず、トポグラフィー最適化又はトポロジー最適化を行い、車体部品の剛性を高める構造を決定するものであってもよい。図３に、（ａ）トポグラフィー最適化を行う高剛性構造決定ユニット４１、及び、（ｂ）トポロジー最適化を行う高剛性構造決定ユニット５１、の具体的な構成を示す。
（ａ）高剛性構造決定ユニット４１
　図３（ａ）に示す高剛性構造決定ユニット４１は、トポグラフィー最適化を行い、車体部品の剛性を高める構造を決定するものであり、高感度車体部品選定部４３と、トポグラフィー最適化解析部４５と、を有する。
（高感度車体部品選定部）
　高感度車体部品選定部４３は、感度解析部２９により求めた感度が高い感度判定要素の割合の大きい車体部品を高感度車体部品として選定するものである。
（トポグラフィー最適化解析部）
　トポグラフィー最適化解析部４５は、高感度車体部品選定部４３により選定された高感度車体部品の表面の全部又は一部に付与する最適な凹凸形状を求めるトポグラフィー最適化を実施するものである。さらに、トポグラフィー最適化解析部４５は、トポグラフィー最適化により求めた最適な凹凸形状に基づいて、高感度車体部品の表面に凹凸形状を付与することにより剛性を高める構造を決定するものである。
　トポグラフィー最適化解析部４５によりトポグラフィー最適化の解析処理を行うには、まず、高感度車体部品に付与する凹凸形状（ビード）に関する条件を設定する。凹凸形状に関する条件としては、ビードの最小幅、最大幅、ビード角度、ビード最大高さ、等が例示できる。これらの凹凸形状に関する条件は、ビードを付与する車体部品の周辺に存在する車体部品との干渉や自動車車体の要件によって、操作者が適宜設定することができる。
　トポグラフィー最適化の解析処理を行うには、最適化解析条件として、目的関数及び制約条件と、振動入力条件と、を設定する。目的関数と振動入力条件は、感度解析条件設定部２７により設定された感度解析条件と同一の振動入力条件及び目的関数を設定するとよい。また、制約条件は、凹凸形状に関する制約（例えば、ビードの最小幅及び最大幅、ビード角度、ビード最大高さ、等）を設定すればよい。
　トポグラフィー最適により高感度車体部品の表面に凹凸形状（ビード）を付与する範囲は、車体部品の表面が平面または平面に近い部分に設定することが好ましい。車体部品を実際にプレス成形により製造する際に、プレス成形後に金型に付与した種々の傾斜を持つビードの凹凸が妨げとなって金型が抜けなくなる問題がある。また、他の部品との合わせ面（フランジ部）にビードを形成すると、空隙が生じて接合が難しくなり、接合強度が低下する場合がある。振動騒音は、部品の平面または平面に近い部分で生じるため、ビードの付与により上記問題を生じやすい範囲を避けて、車体部品の表面が平面または平面に近い部分に凹凸形状（ビード）を付与する範囲を設定することで、振動騒音を的確に防止することが可能となる。
（ｂ）高剛性構造決定ユニット５１
　図３（ｂ）に示す高剛性構造決定ユニット５１は、トポロジー最適化を行い、車体部品の剛性を高める構造を決定するものであり、設計空間設定部５３と、トポロジー最適化解析部５５と、を有する。
（設計空間設定部）
　設計空間設定部５３は、感度解析ユニット２１により求めた感度が高い感度判定要素の割合の大きい車体部品について、最適化の解析処理を行うための設計空間を設定するものである。
　設計空間設定部５３は、例えば、感度が高い感度判定要素の割合が大きい車体部品を取り除き、感度解析車体モデル１１０において車体部品を取り除いた領域に設定することができる。若しくは、設計空間設定部５３は、感度が高い感度判定要素の割合が大きい車体部品の表面に沿って設定してもよい。
　さらに、設計空間設定部５３は、感度が高い車体部品ごとに設計空間を設定してもよいし、感度が高い車体部品を含む複数の車体部品についてまとめて設計空間を設定してもよい。
（トポロジー最適化解析部）
　トポロジー最適化解析部５５は、設計空間設定部５３により設定された設計空間に対して、車体部品の最適な形状を求めるトポロジー最適化を実施するものである。さらに、トポロジー最適化解析部５５は、トポロジー最適化により求めた車体部品の最適な形状に基づいて剛性を高める構造を決定するものである。
　トポロジー最適化解析部５５によるトポロジー最適化を実施するための具体的の処理の一例は、以下のとおりである。
　まず、本発明の感度解析部により求められた高感度部位に対して、要素（ソリッド要素又はシェル要素）でモデル化されて最適化の解析処理を行う最適化解析ブロックモデルを生成する。
　次に、生成した最適化解析ブロックモデルを感度解析車体モデルに結合し、最適化解析モデルを生成する。最適化解析ブロックモデルの材料特性（ヤング率、比重、密度等）は車体部品の材料特性に相当する値を設定する。
　続いて、最適化解析モデルについて、トポロジー最適化の解析処理のための最適化解析条件として、目的関数、制約条件及び振動入力条件を設定する。目的関数及び振動入力条件は、感度解析条件と同一の振動入力条件及び目的関数を設定すればよい。制約条件は、トポロジー最適化において最適化解析ブロックモデルに関する制約である。制約条件としては、例えば、最適化ブロックモデルの重量又は体積率を、設計空間設定部５３において設計空間を設定するにあたり、車体部品から取り除いた領域の重量又は体積を超えない範囲に設定すればよい。
　次に、設定した最適化解析条件の下で、最適化解析ブロックモデルの最適な構造を求めるトポロジー最適化の解析処理を行う。
　そして、トポロジー最適化により求めた最適化解析ブロックモデルの最適な構造に基づいて、車体部品の剛性を高める構造を決定する。例えば、最適化解析ブロックモデルにおいて要素が残存した部位については、元の車体部品における当該部位に補剛部品を追加し、要素が消去した部位については開口した孔部を設ける、等により剛性を高める構造を決定するとよい。
　振動特性以外の性能を担保するため、最適化制約条件に必要な剛性維持の条件を設定してもよい。また、衝突性能の低下が懸念される場合には、使用材料をより高強度な材料に置き換えることで対応が可能である。
＜自動車車体設計方法＞
　本実施の形態１に係る自動車車体設計方法は、自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計するために、コンピュータが処理を実行するものである。この処理は、図４に示すように、感度解析ステップＳ１と、高剛性構造決定ステップＳ３と、を含む。本実施の形態１に係る自動車車体設計方法は、コンピュータによって構成された自動車車体設計装置１（図１）を用いて実行するものとする。
≪感度解析ステップ≫
　感度解析ステップＳ１は、車体部品のうち剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度を求める感度解析を行うステップである。感度解析ステップＳ１は、図４に示すように、感度解析車体モデル生成工程Ｓ１１と、感度判定要素材料特性設定工程Ｓ１３と、感度解析条件設定工程Ｓ１５と、感度解析工程Ｓ１７と、を有する。本実施の形態１において、感度解析ステップＳ１は、自動車車体設計装置１の感度解析ユニット２１が実行する。
（感度解析車体モデル生成工程）
　感度解析車体モデル生成工程Ｓ１１は、車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置し、配置した感度判定要素を車体部品に結合して感度解析車体モデルを生成する工程である。本実施の形態１において、感度解析車体モデル生成工程Ｓ１１は、自動車車体設計装置１の感度解析車体モデル生成部２３が実行する。
（感度判定要素材料特性設定工程）
　感度判定要素材料特性設定工程Ｓ１３は、感度解析車体モデルにおける感度判定要素の材料特性として、弾性係数と、密度と、を設定する工程である。弾性係数は、車体部品に用いられている金属材料に相当する弾性係数を設定し、密度は、感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に影響が生じない程度に小さい値を設定する。本実施の形態１において、感度判定要素材料特性設定工程Ｓ１３は、自動車車体設計装置１の感度判定要素材料特性設定部２５が実行する。感度判定要素の密度の値は0に限定されるものではなく、振動騒音低減対象部位の振動特性に影響しない程度の値を適宜設定してもよい。
（感度解析条件設定工程）
　感度解析条件設定工程Ｓ１５は、感度解析車体モデルに与える振動に関する振動入力条件と、を感度解析条件として設定する工程である。さらに、感度解析条件設定工程Ｓ１５は、感度解析車体モデルにおける振動騒音低減対象部位の振動特性に関する目的関数と、感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素に関する制約条件と、を感度解析条件として設定する工程である。本実施の形態１において、感度解析条件設定工程Ｓ１５は、自動車車体設計装置１の感度解析条件設定部２７が実行する。
　振動入力条件としては、振幅（振動の大きさ）、周波数、及び、感度解析車体モデルに振動を与える部位、等を設定すればよく、例えば、自動車の走行時にタイヤを介して自動車車体１００に入力する振動（ロードノイズ）を想定して適宜設定すればよい。また、振動入力条件として、感度解析車体モデルに対して１又は２以上の部位に所定の振動を入力するものと設定することができる。
　目的関数としては、振動騒音低減対象部位の所定の周波数帯における加速度、イナータンス又は等価放射パワーのいずれかの周波数応答値の最小化、又はこれらを変数とする関数の最小化、とすることができる。
　制約条件としては、例えば、後述する感度解析工程Ｓ１７における感度解析にトポロジー最適化を適用した場合、最適化処理により残存した感度判定要素が所定の体積率以下とする制約を設定することができる。
（感度解析工程）
　感度解析工程Ｓ１７は、感度解析条件設定工程Ｓ１５において設定された感度解析条件の下で感度解析を行い、振動騒音低減対象部位の振動特性に対する感度判定要素の感度を求めるものである。本実施の形態１において、感度解析工程Ｓ１７は、自動車車体設計装置１の感度解析部２９が実行する。
　感度解析工程Ｓ１７においては、車体部品に配置した感度判定要素についてトポロジー最適化を行うことができる。トポロジー最適化の解析処理により残存した車体部品における感度判定要素を、車体部品において前記振動騒音低減対象部位の振動特性に対する感度が高い部位として求めることができる。
≪高剛性構造決定ステップ≫
　高剛性構造決定ステップＳ３は、感度解析ステップＳ１における感度解析により車体部品について求めた感度に基づいて、車体部品の剛性を高める構造を決定するステップである。本実施の形態１において、高剛性構造決定ステップＳ３は、自動車車体設計装置１の高剛性構造決定ユニット３１が実行する。
　高剛性構造決定ステップＳ３においては、感度解析ステップＳ１において車体部品の感度判定要素について求めた感度が高い感度判定要素の位置に対して、剛性を高める構造に決定することができる。
　高剛性構造決定ステップＳ３においては、例えば、車体部品について求めた感度が高い感度判定要素に対応する部位に所定の寸法の凹凸形状（ビード）を付与した構造を車体部品の剛性を高める構造として決定することができる。凹凸形状の寸法は適宜設定するとよい。
　あるいは、高剛性構造決定ステップＳ３においては、車体部品について求めた感度が高い感度判定要素に対応する部位の形状にそのまま変更した構造を、車体部品の剛性を高める構造として決定してもよい。
　高剛性構造決定ステップにおいては、感度が高い部位に凹凸形状を付与したり部品形状を変更したりするものに限らず、トポグラフィー最適化又はトポロジー最適化を行い、車体部品の剛性を高める構造を決定してもよい。図５に、トポグラフィー最適化を行う高剛性構造決定ステップＳ４、及び、トポロジー最適化を行う高剛性構造決定ステップＳ５、の具体的な構成を示す。
（ａ）高剛性構造決定ステップＳ４
　図５（ａ）に示す高剛性構造決定ステップＳ４は、トポグラフィー最適化を行い、車体部品の剛性を高める構造を決定するものであり、高感度車体部品選定工程Ｓ４１と、トポグラフィー最適化解析工程Ｓ４３と、を有する。そして、図５（ａ）に示す高剛性構造決定ステップＳ４は、図３（ａ）に示した高剛性構造決定ユニット４１が実行する。
（高感度車体部品選定工程）
　高感度車体部品選定工程Ｓ４１は、車体部品のうち、感度解析工程Ｓ１７において求めた感度が高い感度判定要素の割合の大きい車体部品を高感度車体部品として選定する工程である。高感度車体部品選定工程Ｓ４１は、自動車車体設計装置１の高感度車体部品選定部４３が実行することができる（図３（ａ））。
（トポグラフィー最適化解析工程）
　トポグラフィー最適化解析工程Ｓ４３は、高感度車体部品選定工程Ｓ４１において選定された高感度車体部品の表面に付与する最適な凹凸形状を求めるトポグラフィー最適化を実施するものである。さらに、トポグラフィー最適化解析工程Ｓ４３は、トポグラフィー最適化により求めた最適な凹凸形状に基づいて、高感度車体部品の表面に凹凸形状を付与することにより剛性を高める構造を決定するものである。トポグラフィー最適化解析工程Ｓ４３は、自動車車体設計装置１のトポグラフィー最適化解析部４５が実行することができる（図３（ａ））。
（ｂ）高剛性構造決定ステップＳ５
　図５（ｂ）に示す高剛性構造決定ステップＳ５は、トポロジー最適化を行い、車体部品の剛性を高める構造を決定するステップの構成を示すものであり、設計空間設定工程Ｓ５１と、トポロジー最適化解析工程Ｓ５３と、を有する。
（設計空間設定工程）
　設計空間設定工程Ｓ５１は、車体部品のうち、感度解析ステップＳ１により求めた感度が高い感度判定要素の割合の大きい車体部品について、最適化の解析処理を行うための設計空間を設定するものである。設計空間設定工程Ｓ５１は、図３（ｂ）に示す高剛性構造決定ユニット５１の設計空間設定部５３により実行することができる。
　設計空間設定工程Ｓ５１においては、例えば、感度が高い感度判定要素の割合が大きい車体部品を取り除き、感度解析車体モデル１１０において車体部品を取り除いた領域に設定することができる。若しくは、設計空間設定工程Ｓ５１においては、感度が高い感度判定要素の割合が大きい車体部品の表面に沿って設定してもよい。
　さらに、設計空間設定工程Ｓ５１においては、感度が高い車体部品ごとに設計空間を設定してもよいし、感度が高い車体部品を含む複数の車体部品についてまとめて設計空間を設定してもよい。
（トポロジー最適化解析工程）
　トポロジー最適化解析工程Ｓ５３は、設計空間設定工程Ｓ５１において設定された設計空間に対して、車体部品の最適な形状を求めるトポロジー最適化を実施するものである。さらに、トポロジー最適化解析工程Ｓ５３は、トポロジー最適化により求めた車体部品の最適な形状に基づいて剛性を高める構造を決定するものである。トポロジー最適化解析工程Ｓ５３は、図３（ｂ）に示す高剛性構造決定ユニット５１のトポロジー最適化解析部５５により実行し、車体部品の剛性を高める構造を決定することができる。
＜本実施の形態１の作用効果＞
　次に、本実施の形態１に係る自動車車体設計方法及び装置の作用効果を説明する。ここでは、図２に示す自動車車体１００の振動騒音低減対象部位としてルーフパネル１０５の制振性を向上させるために車体部品の剛性を高める構造を決定する場合について、本実施の形態１に係る自動車車体設計方法における処理を説明する。以下の説明は、自動車車体設計方法の作用効果に関するものであるが、本実施の形態１に係る自動車車体設計装置１によっても同様の作用効果が得られる。
　まず、感度解析ステップＳ１を実行するにあたって、記憶装置７に保存された自動車車体モデルファイル６１から自動車車体１００を構成する各車体部品のメッシュデータ（mesh　model）等を取得した。そして、ルーフパネル１０５等の外板パネル以外の車体部品を剛性を高める構造に変更可能な車体部品として選定した。
　次に、感度解析車体モデル生成工程Ｓ１１において、図６に示すように、ルーフパネル１０５等の外板パネル以外の車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置した。図６においては、全車体部品について感度判定要素を配置し、特に後述する図８（ａ）と対応する車体部品については１１１、１１３、１１７、１１９の符号を付した。そして、配置した感度判定要素を車体部品に結合して感度解析車体モデル１１０を生成する。感度判定要素はシェル要素とし、車体部品とは剛体ビーム要素（rigid　body　beam　element）により結合した。
　続いて、感度判定要素材料特性設定工程Ｓ１３において、感度解析車体モデル１１０における感度判定要素に材料特性を設定した。ここでは、材料特性として、弾性係数は各車体部品に用いられている鋼板の弾性係数（210GPa）とし、密度は0とした。
　さらに、感度解析条件設定工程Ｓ１５において、振動入力条件と、目的関数と、制約条件と、振動入力条件と、を設定した。
　振動入力条件は、自動車走行時のロードノイズを想定し、感度解析車体モデル１１０におけるサブフレーム１０１とロアアーム（図示なし）の結合部（図２における△印の部位）に、振幅1N、周波数1～200Hzの振動が入力する条件とした。
　また、目的関数は、ルーフパネル１０５の等価放射パワーERPの110Hzから180Hzの周波数帯におけるピーク値の最小化とした。図７に、自動車車体１００に上記の振動入力条件を与えたときのルーフパネル１０５の等価放射パワーの周波数応答値を示す。さらに、制約条件は、感度判定要素の体積率10%以下を設定した。
　次に、感度解析工程Ｓ１７において、上記のように設定した感度解析条件を感度解析車体モデル１１０に与えて、感度解析を行った。
　図８（ａ）に、感度解析を行って残存した感度判定要素の結果を示す。サブフレーム１０１、トンネル１０３、フロアパネル１０７及びダッシュパネル１０９に残存している感度判定要素（１１１、１１３、１１７及び１１９）の割合が大きいことが分かる。
　続いて、トポグラフィー最適化を行う高剛性構造決定ステップＳ４において、車体部品について剛性を高める構造を決定した。
　まず、高感度車体部品選定工程Ｓ４１において、ルーフパネル１０５の振動特性に対する感度が高い車体部品を高感度車体部品として選定した。ここでは、図８（ａ）に示した感度の結果から、図８（ｂ）に示すように、サブフレーム１０１の一部、トンネル１０３、フロアパネル１０７及びダッシュパネル１０９を高感度車体部品１３１、１３３、１３７、１３９として選定した。
　次に、トポグラフィー最適化解析工程Ｓ４３において、高感度車体部品の表面に付与する最適な凹凸形状を求めるトポグラフィー最適化を実施した。トポグラフィー最適化においては、凹凸形状に関する制約条件を、最小幅15mm、最大幅30mm、ビード角度80°、ビード最大高さ7mm、とした。さらに、トポグラフィー最適化における最適化解析条件として、感度解析条件と同一の振動入力条件及び目的関数を設定した。
　図９に、上記の凹凸形状に関する条件と最適化解析条件との下で、高感度車体部品（１３１、１３３、１３７、１３９）についてトポグラフィー最適化により最適な凹凸形状の分布を求めた結果を示す。
　そして、図９に示す結果に基づいて、サブフレーム１０１の一部、高感度車体部品であるトンネル１０３、フロアパネル１０７及びダッシュパネル１０９の表面に凹凸形状を付与することで剛性を高める構造を決定した。
　さらに、トンネル１０３、フロアパネル１０７及びダッシュパネル１０９に凹凸形状を付与することで剛性を高める構造に変更することにより、ルーフパネル１０５の制振性を評価した。図１０に、トンネル１０３、フロアパネル１０７及びダッシュパネル１０９を剛性を高める構造に変更した自動車車体１００に上記の振動入力条件を与えたときのルーフパネル１０５の等価放射パワーの周波数応答の結果を示す。図１０には、トンネル１０３、フロアパネル１０７及びダッシュパネル１０９の構造を変更する前の自動車車体１００についてルーフパネル１０５の等価放射パワーの周波数応答を求めた結果（図７）も併せて示す。
　図１０に示すように、110Hzから180Hzの周波数帯における等価放射パワーの最大値が1.6dB低下する結果が得られ（構造変更前：67.5dB、高剛性構造に変更後：65.9dB）、ルーフパネル１０５の制振性が向上することが示された。
　各車体部品について求めた感度が高い感度判定要素に対応する部位に凹凸形状を付与した構造を車体部品の剛性を高める構造として決定した場合（高剛性構造決定ステップＳ３）についても、ルーフパネル１０５の制振性を評価した。ここでは、図８（ａ）に示したように、サブフレーム１０１の一部、トンネル１０３、フロアパネル１０７及びダッシュパネル１０９における感度が高い感度判定要素に対応する部位に高さ5.0mm程度の凹凸形状を付与した構造を高剛性構造として決定した。
　このように決定した高剛性構造に変更した自動車車体１００についてルーフパネル１０５の等価放射パワーの周波数応答を求めた。その結果、110Hzから180Hzの周波数帯における最大値が1.0dB低下（構造変更前：67.5dB、高剛性構造に変更後：66.5dB、図示なし）した。この結果から、感度解析により感度が高い感度判定要素に対応する部位に凹凸形状を付与した場合、トポグラフィー最適化により求めた最適な形状の凹凸形状を付与した場合よりも効果は低かったものの、ルーフパネル１０５の制振性の有意な改善が見られた。
　さらに、感度解析に基づいて高感度車体部品を選定し、選定した高感度車体部品についてトポロジー最適化を行って高剛性構造を決定した場合（高剛性構造決定ステップＳ５）についても、ルーフパネル１０５の制振性を評価した。ここでは、前述した図８（ｂ）に示したように、サブフレーム１０１の一部、トンネル１０３、フロアパネル１０７及びダッシュパネル１０９を高感度車体部品１３１、１３３、１３７、１３９として選定した。そして、各高感度車体部品の近傍に３次元ソリッド要素からなる設計空間を設定し、トポロジー最適化により残存形状を求め、残存形状（remaining　shape）に基づいて高感度車体部品の高剛性構造を決定した。高感度車体部品の残存形状を求めるトポロジー最適化の最適化解析条件は、感度解析条件と同一の振動入力条件及び目的関数とした。
　このように決定した高剛性構造に変更した自動車車体１００についてルーフパネル１０５の等価放射パワーの周波数応答を求めた。その結果、110Hzから180Hzの周波数帯における等価放射パワーの最大値が1.8dB低下（構造変更前：67.5dB、高剛性構造に変更後：65.7dB、図示なし）した。この結果から、トポロジー最適化により高感度車体部品の高剛性構造を決定した場合、トポグラフィー最適化により高剛性構造を決定した場合と比べると、わずかであるがルーフパネルの制振性が改善することが示された。
　以上、本実施の形態１に係る自動車車体設計方法及び装置においては、自動車車体における車体部品について、重量の影響を考慮せずに振動騒音低減対象部位の振動特性に対する局所的な剛性が寄与する度合い（感度）を求める感度解析を行う。当該感度解析においては、パネル部品等の振動騒音低減対象部位だけでなく、自動車における起振源から振動騒音低減対象部位に至るまでの車体骨格部品や補強部品について、振動騒音低減対象部位の制振性に対する感度を求める。さらに、感度解析により求めた感度に基づいて、車体部品の剛性を高める構造を決定する。これにより、車体剛性や衝突性能等といった他の車体性能を低下させずに、かつ重量を増加せずに振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計することができる。
＜自動車車体設計プログラム＞
　上記の本発明の実施の形態１に係る説明は、自動車車体設計方法及び装置についてのものであった。もっとも、本発明は、コンピュータによって構成された自動車車体設計装置１（図１）の演算処理部１１における各部を機能させる自動車車体設計プログラムとして構成することができる。
　本実施の形態１に係る自動車車体設計プログラムは、自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、前記自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計するものである。そして、本実施の形態１に係る自動車車体設計プログラムは、コンピュータを、図１に示す演算処理部１１のように、感度解析ユニット２１と、高剛性構造決定ユニット３１と、として機能させるものである。
　本実施の形態１に係る自動車車体設計プログラムは、コンピュータを感度解析ユニット２１として機能させるため、感度解析ユニット２１が有する各部を機能させる。感度解析ユニット２１は、前述した図１に示すように、感度解析車体モデル生成部２３と、感度判定要素材料特性設定部２５と、感度解析条件設定部２７と、感度解析部２９と、を有する。
　図１に示す高剛性構造決定ユニット３１は、感度解析部２９により求めた感度が高い部位に凹凸形状を付与する等により、車体部品の剛性を高める構造を決定するように機能するものであった。
　もっとも、本実施の形態１に係る自動車車体設計プログラムは、コンピュータを、図３（ａ）に示す高剛性構造決定ユニット４１として実行させる機能を備えるものであってもよい。この場合、本実施の形態１に係る自動車車体設計プログラムは、高剛性構造決定ユニット４１（図３（ｂ））を、高感度車体部品選定部４３と、トポグラフィー最適化解析部４５と、として機能させる。
　若しくは、本実施の形態１に係る自動車車体設計プログラムは、コンピュータを、図３（ｂ）に示す高剛性構造決定ユニット５１として機能させるものであってもよい。この場合、本実施の形態１に係る自動車車体設計プログラムは、高剛性構造決定ユニット５１（図３（ｂ））を、設計空間設定部５３と、トポロジー最適化解析部５５と、として機能させる。
　そして、本実施の形態１に係る自動車車体設計プログラムをコンピュータで実行することにより、上記で説明した本実施の形態１に係る自動車車体設計方法及び装置と同様の作用効果が得られる。
　上記の説明は、感度解析にトポロジー最適化を適用したものであったが、本発明は、感度解析に板厚最適化を適用するものであってもよい。
　板厚最適化を適用した感度解析においても、まず、自動車車体における車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置し、感度解析車体モデルを生成する。
　次に、感度解析車体モデルにおける感度判定要素に、材料特性として、感度判定要素が配置された車体部品に用いられる金属板に相当する弾性係数と、振動騒音低減対象部位の振動特性に影響しない程度に小さな値の密度を設定する。
　さらに、トポロジー最適化を適用した感度解析と同様に、感度解析条件を設定する。ここで、感度解析条件として設定する制約条件は、感度判定要素に関する板厚を設定するとよい。
　続いて、設定した感度解析条件の下で、感度解析車体モデルにおける感度判定要素の板厚に関する板厚最適化の解析処理を実行することにより、車体部品に配置した感度判定要素ごとに最適な板厚が算出される。
　そして、板厚最適化により求めた板厚が元の板厚よりも増加している感度判定要素は、振動騒音低減対象部位の振動特性に対する感度が高く、元の板厚よりも減少している感度判定要素は、振動騒音低減対象部位の振動特性に対する感度が低いこと示す。このように、板厚最適化を適用した場合においても、車体部品について、振動騒音低減対象部位の制振性の評価に関する振動特性に対する寄与の度合い（感度）の高い部位を特定することができる。
　また、上記の説明では、感度判定要素ごとに感度を求めていたが、本発明は、車体部品ごとに感度を求めるものであってもよい。この場合においては、感度が高い車体部品の全体について剛性を高める構造を決定すればよい。あるいは、感度が高い車体部品について、トポグラフィー最適化又はトポロジー最適化を実施し、剛性を高める構造を決定してもよい。
[実施の形態２]
　本発明の実施の形態２に係る自動車車体の製造方法は、自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を製造するものである。
　本実施の形態２に係る自動車車体の製造方法においては、まず、前述した実施の形態１に係る自動車車体設計方法を用いて、振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度に基づいて、車体部品の剛性を高める構造を決定する。
　剛性を高める構造しては、例えば、感度解析により求めて感度が高い部位に凹凸形状を付与した構造や、感度が高い部位の形状を変更した構造とすればよい。
　また、感度解析により求めた感度が高い感度判定要素の割合が大きい車体部品を高感度車体部品として選定し、トポグラフィー最適化により高感度車体部品の表面に付与する最適な凹凸形状を求めることにより、剛性を高める構造を決定してもよい。
　さらに、感度解析により求めた感度が高い感度判定要素の割合が大きい車体部品に設計空間を設定し、トポロジー最適化により車体部品の剛性を高める構造を決定してもよい。
　剛性を高める構造を、車体部品に凹凸形状（ビード）を付与した構造とした場合に、凹凸形状（ビード）が付与された車体部品を製造することが困難な場合には、実際の車体部品の製造時の制約に合せて、さらにスムージング処理（smoothing）を行ってもよい。スムージング処理を行った凹凸形状（ビード）を車体部品に付与する凹凸形状（ビード）として決定することにより、凹凸形状（ビード）が付与された車体部品の製造が容易となる。トポロジー最適化により、最適化解析ブロックモデルにおいて要素が残存した部位については、元の車体部品における当該部位に補剛部品を追加し、要素が消去した部位については開口した孔部を設ける等により剛性を高める構造を決定した場合、実際の車体部品の製造時の制約に合せて、さらにスムージング処理や形状最適化処理（shape　optimization　processing）などを行っても良い。
　そして、このように決定した剛性を高める構造の車体部品を製造する。車体部品は、例えば、凹凸形状を付与した構造の場合は、当該車体部品をプレス成形（press　forming）で製造する過程において凹凸形状を同時に付与することにより、製造することができる。剛性を高める構造の車体部品を製造する態様の具体例としては、剛性を高める構造の３次元位置データを、ＮＣ工作機械（numerically-controlled　machine）と連携したＣＡＤ／ＣＡＭプログラムに入力し、対応する車体部品のＣＡＤデータを変更する。変更した車体部品のＣＡＤデータに基づいてプレス成形用金型のＣＡＤデータを作成し、ＮＣ加工（NC　machining）用のＮＣデータ（numerical　control　data）（ＮＣプログラム（numerical　control　program））に変換する。ＮＣ工作機械は、フルモールド鋳造法（full　mold　casting　method）（消失模型鋳造法（evaporative　pattern　casting　method））により発泡スチロール（expanded　polystyrene）製の鋳造用金型模型又は鋼材製金型を機械加工するものである。そして、ＮＣデータ（ＮＣプログラム）を用いて、ＮＣ工作機械により発泡スチロール製の鋳造用金型模型又は鋼材製金型を製作する。これにより、剛性を高める構造の車体部品を製造する実際のプレス成形に用いるプレス成形金型（press　forming　dies）を製造することができる。
　このように、本実施の形態２に係る自動車車体の製造方法によれば、車体剛性や衝突性能等の車体性能を低下させず、かつ重量を増加させずに、振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を製造することができる。
　本発明によれば、車体性能を低下させずに振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計する自動車車体設計方法、装置及びプログラム、並びに自動車車体の製造方法を提供することができる。
　１　自動車車体設計装置
　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
　２１　感度解析ユニット
　２３　感度解析車体モデル生成部
　２５　感度判定要素材料特性設定部
　２７　感度解析条件設定部
　２９　感度解析部
　３１　高剛性構造決定ユニット
　４１　高剛性構造決定ユニット
　４３　高感度車体部品選定部
　４５　トポグラフィー最適化解析部
　５１　高剛性構造決定ユニット
　５３　設計空間設定部
　５５　トポロジー最適化解析部
　６１　自動車車体モデルファイル
　１００　自動車車体
　１０１　サブフレーム
　１０３　トンネル
　１０５　ルーフパネル
　１０７　フロアパネル
　１０９　ダッシュパネル
　１１０　感度解析車体モデル
　１１１、１１３、１１５、１１７　感度判定要素
　１２１、１２３、１２５、１２７　トポロジー最適化により残存した感度判定要素
　１３１、１３３、１３７、１３９　高感度車体部品

Claims (8)

  1. 　自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、前記自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計するために、コンピュータが処理を実行する自動車車体設計方法であって、
    　前記処理は、
    　剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、前記振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度を求める感度解析を行う感度解析ステップと、
    　前記感度解析により前記車体部品について求めた感度に基づいて、前記車体部品の剛性を高める構造を決定する高剛性構造決定ステップと、
    　を含み、
    　前記感度解析ステップは、
    　前記車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置し、該配置した感度判定要素を前記車体部品に結合して感度解析車体モデルを生成する感度解析車体モデル生成工程と、
    　前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素の材料特性として、前記車体部品に用いられている金属材料に相当する弾性係数と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に影響が生じない程度に小さい値の密度と、を設定する感度判定要素材料特性設定工程と、
    　前記感度解析における感度解析条件として、前記感度解析車体モデルに与える振動に関する振動入力条件と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に関する目的関数と、前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素に関する制約条件と、を設定する感度解析条件設定工程と、
    　該設定された感度解析条件の下で前記感度解析を行い、前記振動騒音低減対象部位の振動特性に対する前記感度判定要素の感度を求める感度解析工程と、
    　を含む、自動車車体設計方法。
  2. 　前記感度解析条件設定工程において、
    　前記振動入力条件を、前記感度解析車体モデルに対して１又は２以上の部位に所定の振動を入力、とし、
    　前記目的関数を、前記振動騒音低減対象部位の所定の周波数帯における加速度、イナータンス又は等価放射パワーのいずれかの周波数応答値の最小化、又はこれらを変数とする関数の最小化、とし、
    　前記制約条件を、前記感度判定要素の体積率を所定の値以下、とし、
    　前記感度解析工程において、
    　前記車体部品に配置した感度判定要素についてトポロジー最適化を行い、該トポロジー最適化の解析処理により残存した前記車体部品における感度判定要素を、該車体部品において前記振動騒音低減対象部位の振動特性に対する感度が高い部位として求める、
    　請求項１に記載の自動車車体設計方法。
  3. 　前記高剛性構造決定ステップにおいて、前記車体部品について求めた感度が高い前記感度判定要素に対応する部位に所定の寸法の凹凸形状を付与した構造を、該車体部品の剛性を高めた構造として決定する、請求項１又は２に記載の自動車車体設計方法。
  4. 　前記高剛性構造決定ステップは、
    　前記車体部品のうち、前記感度解析で求めた感度が高い前記感度判定要素の割合の大きい車体部品を高感度車体部品として選定する高感度車体部品選定工程と、
    　該選定された高感度車体部品の表面に付与する最適な凹凸形状を求めるトポグラフィー最適化を実施し、該トポグラフィー最適化により求めた最適な凹凸形状に基づいて、前記高感度車体部品の剛性を高める構造を決定するトポグラフィー最適化解析工程と、
    　を含む、請求項１又は２に記載の自動車車体設計方法。
  5. 　前記高剛性構造決定ステップは、
    　前記車体部品のうち、前記感度解析で求めた感度が高い前記感度判定要素の割合の大きい車体部品を選定し、該選定した車体部品の表面に沿って設計空間を設定する設計空間設定工程と、
    　前記設計空間が設定された前記車体部品の最適な形状を求めるトポロジー最適化を実施し、該トポロジー最適化により求めた前記車体部品の最適な形状に基づいて該車体部品の剛性を高める構造を決定するトポロジー最適化解析工程と、
    　を含む、請求項１又は２に記載の自動車車体設計方法。
  6. 　自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、前記自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計する自動車車体設計装置であって、
    　剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、前記振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度を求める感度解析を行う感度解析ユニットと、
    　前記感度解析により前記車体部品について求めた感度に基づいて、前記車体部品の剛性を高める構造を決定する高剛性構造決定ユニットと、
    　を備え、
    　前記感度解析ユニットは、
    　前記車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置し、該配置した感度判定要素を前記車体部品に結合して感度解析車体モデルを生成する感度解析車体モデル生成部と、
    　前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素の材料特性として、前記車体部品に用いられている金属材料に相当する弾性係数と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に影響が生じない程度に小さい値の密度と、を設定する感度判定要素材料特性設定部と、
    　前記感度解析における感度解析条件として、前記感度解析車体モデルに与える振動に関する振動入力条件と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に関する目的関数と、前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素に関する制約条件と、を設定する感度解析条件設定部と、
    　該設定された感度解析条件の下で前記感度解析を行い、前記振動騒音低減対象部位の振動特性に対する前記感度判定要素の感度を求める感度解析部と、
    　を有する、自動車車体設計装置。
  7. 　自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、前記自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を設計する自動車車体設計プログラムであって、
    　コンピュータを、
    　剛性を高める構造に変更可能な車体部品について、前記振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度を求める感度解析を行う感度解析ユニットと、
    　前記感度解析により前記車体部品について求めた感度に基づいて、前記車体部品の剛性を高める構造を決定する高剛性構造決定ユニットと、
    　として機能させ、
    　前記感度解析ユニットは、
    　前記車体部品の表面に沿う二次元空間に感度判定要素を配置し、該配置した感度判定要素を前記車体部品に結合して感度解析車体モデルを生成する感度解析車体モデル生成部と、
    　前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素の材料特性として、前記車体部品に用いられている金属材料に相当する弾性係数と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に影響が生じない程度に小さい値の密度と、を設定する感度判定要素材料特性設定部と、
    　前記感度解析における感度解析条件として、前記感度解析車体モデルに与える振動に関する振動入力条件と、前記感度解析車体モデルにおける前記振動騒音低減対象部位の振動特性に関する目的関数と、前記感度解析車体モデルにおける前記感度判定要素に関する制約条件と、を設定する感度解析条件設定部と、
    　該設定された感度解析条件の下で前記感度解析を行い、前記振動騒音低減対象部位の振動特性に対する前記感度判定要素の感度を求める感度解析部と、
    　を有する、自動車車体設計プログラム。
  8. 　自動車車体を構成する車体部品を剛性を高める構造に変更し、前記自動車車体における振動騒音低減対象部位の制振性を向上させた自動車車体を製造する自動車車体の製造方法であって、
    　請求項１又は２に記載の自動車車体設計方法を用いて、前記振動騒音低減対象部位の制振性の評価に用いる振動特性に対する感度に基づいて、前記車体部品の剛性を高める構造を決定し、
    　該決定した剛性を高める構造に基づいて前記車体部品を製造する、
    　自動車車体の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2026066494A (ja) * 2024-10-07 2026-04-17 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車車体設計方法、自動車車体設計装置及び自動車車体設計プログラム、並びに自動車車体の製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010067022A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Toyota Central R&D Labs Inc 構造物の設計方法及びプログラム
CN109635469A (zh) * 2018-12-19 2019-04-16 苏州奥杰汽车技术股份有限公司 基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法
JP6617812B1 (ja) 2018-10-05 2019-12-11 Ｊｆｅスチール株式会社 車体部品の感度解析方法及び装置、車体部品の材料特性決定方法
JP2020046185A (ja) * 2018-09-14 2020-03-26 Ｊｆｅスチール株式会社 車体の振動特性の適正化解析方法及び装置
JP6769536B1 (ja) 2019-09-30 2020-10-14 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車のパネル部品の振動騒音低減解析方法及び解析装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010067022A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Toyota Central R&D Labs Inc 構造物の設計方法及びプログラム
JP2020046185A (ja) * 2018-09-14 2020-03-26 Ｊｆｅスチール株式会社 車体の振動特性の適正化解析方法及び装置
JP6617812B1 (ja) 2018-10-05 2019-12-11 Ｊｆｅスチール株式会社 車体部品の感度解析方法及び装置、車体部品の材料特性決定方法
CN109635469A (zh) * 2018-12-19 2019-04-16 苏州奥杰汽车技术股份有限公司 基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法
JP6798595B1 (ja) 2019-09-19 2020-12-09 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車のパネル部品の振動騒音低減解析方法及び解析装置
JP6769536B1 (ja) 2019-09-30 2020-10-14 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車のパネル部品の振動騒音低減解析方法及び解析装置
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