2009 Fiscal Year Annual Research Report
振動解析に適したスポット溶接部のモデル化とばらつきを考慮した溶接位置の最適化
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21560237
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
鞍谷 文保 University of Fukui, 大学院・工学研究科, 教授 (00294265)
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| Keywords | モデル化 / 振動解析 / スポット溶接 / 多点拘束 |
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| Research Abstract |
スポット溶接は薄板の接合法として,自動車業界など幅広い工業分野で使用されている.本研究では,できるだけ少ない溶接点数で所望の振動特性を有する溶接構造を実現するための溶接位置の決定法を提案する.そのための要素技術として,本年度は有限要素法解析における振動解析や解析モデル構築の負荷を低減するために,振動解析に適した溶接部のモデル化について検討した.その中で,ナゲットをビーム要素でモデル化するモデルとナゲットをソリッド要素でモデル化するモデルを取り上げ,その振動特性を調べた.その結果,次のことが明らかになった.
1.ナゲットをビーム要素でモデル化するモデルは,モデル構築は容易であるが,ナゲットの剛性が低く見積られ,解析精度が悪くなる.
2.ナゲットをソリッド要素でモデル化する場合に,多点拘束を利用してソリッド要素とシェル要素を結合することでモデル構築の負荷が低減する.
3.多点拘束を利用してソリッド要素とシェル要素を結合するモデルでは,ナゲット周囲のシート材のメッシュの大きさが解析精度に大きな影響を及ぼす.
ナゲット周囲のシート材のメッシュの大きさに関して検討した結果,ナゲット周囲のシート材のメッシュの大きさは,大きすぎても小さすぎても解析精度が悪くなる.ナゲット径を表わすソリッド要素の一辺の長さと同等か少し大きいぐらいが良いことが明らかになった.なお,解析における計算時間を低減するために,シート材のメッシュの大きさを大きくすることが望まれる.そこで,次年度の研究内容の一つとして,シート材のメッシュの大きさを大きくした場合にも適切な解析精度を得るための多点拘束方程式の補正法について検討する.
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