本发明涉及断裂预测方法及装置、以及程序及记录介质。
背景技术：
近年来，汽车业界中，能够减轻碰撞时的冲击的车体构造的开发成为紧急的课题。在此情况下，通过汽车的构造部件使冲击能量吸收是重要的。使汽车的碰撞时的冲击能量吸收的主要结构为在通过压力成形等将部件成形后、通过点焊接使部件闭截面化的构造。点焊接部在碰撞时的复杂的变形状态、负荷条件下也不会容易地断裂，需要确保能够维持部件的闭截面那样的强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4150383号公报
专利文献2：日本专利第4133956号公报
专利文献3：日本专利第4700559号公报
专利文献4：日本专利第4418384号公报
专利文献5：日本专利第5370456号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
作为测量点焊接部的断裂强度的方法，采用使用剪切接头型、十字接头型、l字接头型的试验片的拉伸试验。剪切接头型试验是测量在试验片上主要施加剪切力而达到断裂的情况下的强度的试验，十字接头型试验是测量在试验片上主要施加轴力而达到断裂的情况下的强度的试验，l字接头型试验是测量在试验片上主要施加力矩而达到断裂的情况下的强度的试验。在专利文献1～4中，研究了预测各个输入形态下的点焊接部的断裂的方法。具体而言，提出了考虑到在部件中点焊接部承受输入载荷的平坦面的宽度(以下称作有效宽度)等构造的影响的、预测点焊接部的断裂强度的方法。作为有效宽度，例如在由多个点焊接部形成的帽部件中，选择在与输入载荷方向正交的方向上点焊接部接收有输入载荷的平坦面的宽度，例如选择凸缘宽度或相邻的焊点间隔。在帽部件的情况下，将有效宽度、材料强度、板厚、熔核径等的固定值作为预测条件值提供给断裂强度预测。
但是，例如在考虑到汽车的整车模型的碰撞变形的情况下，对于部件施加各种各样的输入载荷，进行复杂的变形。可以考虑到在部件的变形途中输入载荷的方向变化。图1是表示部件的熔核径d与有效宽度w的比(d/w)和应力集中系统α之间的关系的特性图。应力集中系统α是与点焊接部的断裂极限载荷(达到断裂基准的载荷)成反比例的值，为评价断裂极限载荷时的指标。如上述那样，在考虑到汽车的碰撞变形的情况下，可以想到在部件的变形途中输入载荷的方向会变化，随之可以想到有效宽度的值也变化。由于熔核径d是大致一定，所以随着有效宽度的值的变化，如图示那样，应力集中系统α变化。即，断裂极限载荷变化。因此，对于在变形途中输入载荷的方向变化那样的部件，如果将有效宽度作为固定值求出断裂极限载荷而进行预测，则在输入载荷的方向变化的时候，在预测到的断裂极限载荷中发生偏差，难以进行正确的断裂预测。
本发明是鉴于上述课题而做出的，目的是提供一种例如在计算机上进行汽车部件的碰撞变形预测的情况下、能够以高精度正确地进行将点焊接模型化的点焊接部的断裂预测的断裂预测方法及装置、以及程序及记录介质。
用来解决课题的手段
本发明的断裂预测方法，是关于以点焊接接合的部件、通过在点焊接部上施加载荷而达到断裂的情况下的上述点焊接部的断裂预测方法。具体而言，在上述部件的设置有上述点焊接部的平坦面中，取得包含上述点焊接部、与上述载荷的方向正交的方向的有效宽度；每规定的时间间隔计算与上述载荷的变化对应而变化的上述有效宽度；使用计算出的上述有效宽度，预测上述点焊接部的断裂。
本发明的断裂预测装置，是关于以点焊接接合的部件、通过对点焊接部施加载荷而达到断裂的情况下的上述点焊接部的断裂预测装置。具体而言，包括：计算机构，在上述部件的设置有上述点焊接部的平坦面中，每规定的时间间隔计算有效宽度，所述有效宽度是包含上述点焊接部、与上述载荷的方向正交的方向的有效宽度，且对应于上述载荷方向的变化而变化；以及预测机构，使用上述有效宽度预测上述点焊接部的断裂。
本发明的程序，是关于以点焊接接合的部件、通过对点焊接部施加载荷而达到断裂的情况下的预测上述点焊接部的断裂的程序。具体而言，用来使计算机执行：第1步骤，在上述部件的设置有上述点焊接部的平坦面中，每隔规定的时间间隔计算有效宽度，所述有效宽度是包含上述点焊接部且与上述载荷的方向正交的方向的有效宽度，且对应于上述载荷方向的变化而变化；以及第2步骤，使用上述有效宽度预测上述点焊接部的断裂。
发明效果
根据本发明，例如在计算机上进行汽车部件的碰撞变形预测的情况下，能够以高精度进行将点焊接模型化的点焊接部的断裂预测。
附图说明
图1是表示部件的熔核径d与有效宽度w的比(d/w)、和应力集中系数α的关系的特性图。
图2是表示第1实施方式的断裂预测装置的概略结构的示意图。
图3是以步骤顺序表示第1实施方式的断裂预测方法的流程图。
图4是表示在本实施方式中作为被测量对象物使用的帽型部件的概略立体图。
图5是详细地表示第1实施方式的断裂预测方法的步骤s2的流程图。
图6a是用来说明在第1实施方式中在有效宽度的计算中应用椭圆法则的情况的概略立体图。
图6b是用来说明在第1实施方式中在有效宽度的计算中应用椭圆法则的情况的概略平面图。
图7a是用来说明在第1实施方式中在有效宽度的计算中应用菱形法则的情况的概略立体图。
图7b是用来说明在第1实施方式中在有效宽度的计算中应用菱形法则的情况的概略平面图。
图8是用来说明在第1实施方式中不使用椭圆法则或菱形法则等而决定有效宽度的情况的概略平面图。
图9a是表示在第1实施方式的实施例中使用的帽型部件及3点弯曲试验的状况的概略侧视图。
图9b是表示在第1实施方式的实施例中使用的帽型部件及3点弯曲试验的状况的概略平面图。
图10是表示在第1实施方式的实施例中、将3点弯曲试验后的各点焊接部的断裂发生的有无总结的结果的表。
图11a是用来说明以往技术的问题点的帽型部件的概略立体图。
图11b是用来说明以往技术的问题点的帽型部件的概略剖视图。
图12a是用来说明第2实施方式的基本结构的帽型部件的概略剖视图。
图12b是用来说明第2实施方式的基本结构的帽型部件的概略立体图。
图13a是用来说明第2实施方式的基本结构的帽型部件的概略立体图。
图13b是用来说明第2实施方式的基本结构的帽型部件的概略剖视图。
图14a是用来说明第2实施方式的基本结构的帽型部件的概略立体图。
图14b是用来说明第2实施方式的基本结构的帽型部件的概略剖视图。
图15是表示第2实施方式的条件取得装置的概略结构的示意图。
图16是以步骤顺序表示第2实施方式的条件取得方法的流程图。
图17a是表示在第2实施方式的实施例中使用的帽型部件的概略侧视图。
图17b是表示在第2实施方式的实施例中使用的帽型部件的概略剖视图。
图18a是表示在第2实施方式的实施例中使用的帽型部件及3点弯曲试验的状况的概略侧视图。
图18b是表示在第2实施方式的实施例中使用的帽型部件及3点弯曲试验的状况的概略平面图。
图19是表示在第2实施方式的实施例中将3点弯曲试验后的各点焊接部的断裂发生的有无总结的结果的表。
图20是表示个人用户终端装置的内部结构的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对断裂预测方法及装置、以及程序及记录介质的各实施方式详细地进行说明。
(第1实施方式)
在本实施方式中，将通过点焊接接合的部件作为被测量对象物，进行通过有限要素法(fem)的变形仿真，预测该部件的点焊接部的断裂。
图2是表示第1实施方式的断裂预测装置的概略结构的示意图。图3是以步骤顺序表示第1实施方式的断裂预测方法的流程图。
在本实施方式中，如图4所示，作为被测量对象物而使用帽型部件10。帽型部件10是将作为被成形为帽型的帽型截面状钢板的母材11和作为平面状钢板的母材12用凸缘部13的平坦的凸缘面13a叠合、将凸缘部13用点焊接接合的具有帽型闭截面构造的构造部件。在凸缘面13a上，沿着较长方向以等间隔形成有点焊接部14。将相邻的点焊接部14间的距离定义为焊点间距离，将凸缘部13的较短方向的宽度定义为凸缘宽度。
本实施方式的断裂预测装置如图2那样，具备制作点焊接部的断裂预测式的第1计算部1、和使用制作出的断裂预测式来预测点焊接部的断裂的第2计算部2而构成。
为了对帽型部件10进行点焊接部14的断裂预测，如图3那样，首先用户向断裂预测装置输入关于帽型部件10的各种条件(步骤s1)。作为各种条件，有帽型部件10的材料的拉伸强度、全伸长、碳当量、杨氏模量、板厚、点焊接部的熔核径、要素尺寸、第1宽度及第2宽度。
第1宽度及第2宽度是为了在后述的步骤s2中计算有效宽度而使用的值。第1宽度是在部件的平坦面(凸缘面13a)中着眼的点焊接部与和其相邻的点焊接部的距离(焊点间距离)。第2宽度是在凸缘面13a中经过着眼的点焊接部与第1宽度正交、将与该平坦面的边缘或棱线接触的点作为两端的假想线段的长度。在本实施方式中，点焊接部14的焊点间距离为第1宽度，凸缘面13a的凸缘宽度为第2宽度。
接着，第1计算部1使用被输入的焊点间距离及凸缘宽度计算有效宽度(步骤s2)。有效宽度是作为断裂预测的指标的预测条件值之一，在本实施方式中，是在设置有点焊接部的部件的平坦面中、包含该点焊接部的与输入载荷的方向正交的方向的宽度。
步骤s2由图5的步骤s11～s13构成。
在步骤s11中，第1计算部1取得对点焊接部14时时刻刻施加的载荷的剪切力成分及轴力，计算合力及其方向。
在步骤s12中，第1计算部1使施加在点焊接部14上的载荷的方向投影在凸缘面13a上。在步骤s11中计算出的合力由于能够取任意的三维方向，所以将载荷方向投影到设置有点焊接部的面上。
在步骤s13中，第1计算部1计算出相对于投影在凸缘面13a上的载荷的方向正交的方向的有效宽度。
在本实施方式中，在有效宽度的计算中，应用将焊点距离及凸缘宽度的一方作为长轴、将另一方作为短轴的椭圆法则。如图6a、图6b所示，以点焊接部14为中心、以作为第1宽度的焊点间距离为长轴、以作为第2宽度的凸缘宽度为短轴，制作椭圆式。第1计算部1计算在点焊接部14中与被投影在凸缘面13a上的载荷的方向正交的方向的椭圆的直径，作为有效宽度。
作为其他的有效宽度的计算方法，也可以代替椭圆法则而使用将焊点间距离及凸缘宽度的一方作为长轴、将另一方作为短轴的菱形法则。如图7a、图7b所示，以点焊接部14为中心、以焊点距离为长轴、以凸缘宽度为短轴，制作菱形式。第1计算部1计算在点焊接部14中与被投影在凸缘面13a上的载荷的方向正交、与菱形的边交叉的线段的长度，作为有效宽度。
进而，也可以不使用椭圆法则或菱形法则等，而选择焊点间距离及凸缘宽度中的、更接近于与输入载荷正交的方向者，作为有效宽度。具体而言，如图8所示，设想将以点焊接部14为原点而正交的焊点间距离方向及凸缘宽度方向进行二分(与焊点间距离方向及凸缘宽度方向这两者成45°)的假想的边界线15。在被投影在凸缘面13a上的载荷的方向以边界线15为基准接近于焊点间距离方向的情况下，第1计算部将凸缘宽度规定为有效宽度。另一方面，在被投影在凸缘面13a上的载荷的方向以边界线15为基准接近于凸缘宽度方向的情况下，第1计算部将焊点间距离规定为有效宽度。在被投影在凸缘面13a上的载荷的方向与边界线15一致的情况下，将预先决定的焊点间距离或凸缘宽度规定为有效宽度。或者，在该一致的情况下，也可以考虑将焊点间距离及凸缘宽度的平均值规定为有效宽度。在图8的例子中，表示载荷的方向以边界线15为基准接近于焊点间距离方向的情况。
接着，第1计算部1使用在步骤s1中输入的材料强度ts、板厚t、点焊接的熔核径d及在步骤s2中计算出的有效宽度w，制作断裂预测式(步骤s3)。
具体而言，对点焊接部主要施加剪切力的情况下的断裂预测式是
fs＝ts·w·t/α…(1)
α＝a/(d/w)b+c
这里，fs是断裂预测载荷，a、b、c是用来拟合实验结果的参数。
此外，对点焊接部主要施加轴力的情况下的断裂预测式是
fn＝(d·d·t+e)·(f·t+g)·(h·ts+i)·(j·ceq+k)…(2)
这里，fn是断裂预测载荷，ceq是碳当量，d、e、f、g、h、i、j、k是用来拟合实验结果的参数。
此外，在点焊接部上主要施加力矩的情况下的断裂预测式是
mf＝(l·el·e·d·t3+m)·(n·t+o)·(p·d+q)·(r·w+s)·(u·l+v)·(y·me+z)…(3)
这里，mf是断裂预测力矩，el是材料的全伸长，e是部件的杨氏模量，l是臂长，me是要素尺寸，l、m、n、o、p、q、r、s、u、v、y、z是用来拟合实验结果的参数。所谓臂长，在l字接头中用点焊接中心与纵壁间的距离定义，而在本研究对象的部件中，将与在步骤s2中计算的有效宽度正交的方向的宽度的1/2的值、即与载荷的方向平行的方向的宽度的1/2的值定义为臂长。
另外，即使并不一定使用(1)式、(2)式、(3)式，也只要是能够拟合实验结果的式子就可以。
接着，使用第2计算部2预测点焊接部的断裂。
具体而言，如果施加在点焊接部上的输入为剪切力s、轴力a、力矩m，则是由这些值和(1)式、(2)式、(3)式构成的关系式，在(4)式、(5)式、(6)式的某个成立时判定为发生了断裂。
(s2+a2)0.5/fs≥1…(4)
a/fn≥1…(5)
m/mf≥1…(6)
帽型部件10的通过有限要素法的碰撞变形仿真每规定的时间间隔来计算。对应于部件的变形而施加在点焊接部14上的载荷成分也每隔规定的时间间隔来计算。第1计算部1取得相对于每规定的时间间隔计算出的载荷的方向正交的方向的有效宽度而制作断裂预测式，第2计算部2进行断裂预测。
具体而言，每规定的时间间隔执行上述的步骤s2(步骤s11～s13)而计算有效宽度，执行步骤s3，基于使用在步骤s2中计算出的有效宽度w制作出的断裂预测式进行断裂预测。这里，步骤s13中的椭圆式的制作仅在最初的步骤s13中进行，在接着的每隔规定的时间间隔的步骤s13中，使用在最初的步骤s13中制作的椭圆式，计算与每隔规定的时间间隔计算出的载荷的方向对应的有效宽度。
如以上说明，根据本实施方式，例如在计算机上进行汽车部件的碰撞变形预测的情况下，能够以高精度进行将点焊接模型化的点焊接部的断裂预测。因此，能够将实际的汽车部件中的碰撞试验省略，或大幅削减碰撞试验的次数。此外，由于能够在计算机上正确地进行防止碰撞时的断裂的部件设计，所以能够有利于大幅的成本削减、开发时间的缩短。
(实施例)
以下，对于上述的第1实施方式，基于与以往技术的比较，对其起到的作用效果进行说明。
在本实施例中，如图9a、图9b所示，使用高度60mm、宽度120mm的帽型部件100进行3点弯曲试验。在帽型部件100中，作为帽型截面状钢板的母材111和作为平面状钢板的母材112用66点的点焊接部接合，焊点间距离是30mm，凸缘宽度是15mm。如图9b所示，在帽型部件100中，将各点焊接部的位置定义为a列(a1～a33)和b列(b1～b33)。
帽型部件100的材料是拉伸强度1500mpa级钢板，母材111、112都制作为板厚1.6mm。此时，点焊接部的熔核径是6.3mm。用固定夹具113、114支承帽型部件100，使固定夹具113、114的支点间距离为700mm，将r150mm的冲击器115从母材112侧以60mm的冲程推压，进行3点弯曲试验。
此外，制作再现了该实验条件的fem模型，并装入了本发明的程序。每规定的时间间隔依次计算施加在点焊接部的载荷方向，以椭圆法则计算与该载荷方向正交的方向的有效宽度，使用该有效宽度计算断裂基准，进行各点焊接部的断裂预测。另外，为了比较，还进行了作为以往技术1而将有效宽度固定为焊点间隔的情况、作为以往技术2而将有效宽度固定为凸缘宽度的情况下的断裂预测。
图10是表示关于作为各点焊接部的位置的a列(a1～a33)、b列(b1～b33)总结了3点弯曲试验后的各点焊接部的断裂发生的有无的结果的表。将各点焊接部的断裂的发生有无与实验结果比较，关于全部66个打点，求出能够正确地预测断裂发生有无的打点数的比率。
通过第1实施方式的方法预测到断裂的情况下的命中率是100％。作为以往技术的将有效宽度以焊点间隔固定的情况下的命中率是80.3％，将有效宽度以凸缘间隔固定的情况下的命中率是90.9％。
根据这些结果可知，在以往技术中，在将有效宽度设为焊点间隔的情况和设为凸缘宽度的情况下，在断裂预测精度中发生离差。相对于此，通过使用第1实施方式的方法，除了断裂预测精度大幅地提高以外，还能够根据由部件的变形带来的、施加在点焊接部的载荷方向的变化而得到稳定的断裂预测精度。
(第2实施方式)
在本实施方式中，与第1实施方式同样，将用点焊接接合的部件作为被测量对象物，进行通过有限要素法(fem)的变形仿真，预测该部件的点焊接部的断裂。在本实施方式中，能够更高精度地取得用来计算有效宽度的第1宽度及与其正交的第2宽度。通过与第1实施方式组合，断裂预测的精度进一步提高。
本实施方式的基本结构
首先，对本实施方式的条件取得方法的基本结构进行说明。
在帽型部件20a中，如图11a、图11b所示，例如有在母材101的背面侧配置母材103、将母材101、103用点焊接部22接合的情况。在此情况下，例如对使用专利文献5的技术、取得着眼的点焊接部和与其最接近的点焊接部之间的距离作为有效宽度的情况进行考察。在着眼于点焊接部21a的情况下，由于点焊接部21是将母材101、102接合的，所以应将最接近于点焊接部21a的点焊接部设为21b，将点焊接部21a、21b间的距离d1设为用来计算有效宽度的第1宽度。但是，由于在母材101的表面上最接近于点焊接部101a的点焊接部是22a，所以取得了点焊接部21a、22a间的距离d2作为第1宽度。由于点焊接部22a是将母材101、103接合的，所以成为取得了错误的第1宽度，不能进行正确的仿真。即，在仅着眼于点焊接间的距离的情况下，有可能在不同的部件或平面中采用点焊接间的距离，没有实施正确的断裂预测。
(1)在本实施方式中，关于通过点焊接接合的部件，取得母材的壳要素的法线方向的角度差。基于所取得的角度差，将母材部按照结构面的每一个进行分类。按照结构面的每一个，将属于该结构面的点焊接部分类。并且，按照结构面取得关于点焊接部的第1宽度及第2宽度，通过在第1实施方式中说明的方法取得有效宽度。
作为第1宽度，采用着眼的点焊接部与属于相同结构面的最接近的点焊接部之间的距离。作为第2宽度，采用与着眼的点焊接部和最接近的点焊接部的距离正交的方向的该结构面的宽度(将结构面用壳要素的法线方向的角度差分类，为在规定的角度差内对应的平坦面)。
母材被用壳要素模型化，点焊接部被用梁要素(杆要素)、壳要素、固体要素等模型化。所谓梁要素，是拥有2点的节点的线段要素，所谓壳要素，例如是拥有4点的节点的平面要素，所谓固体要素，例如是拥有8点的节点的立体要素。例如，在将母材a、b以点焊接连接的模型中，将点焊接部用拥有端点a、b的梁要素(a侧与母材a连接，b侧与母材b连接)模型化，将母材a、b用壳要素模型化。并且，关于作为梁要素的两端的端点a、b分别取得连接的母材的与最接近的点焊接部间距离及点焊接部间距离正交的方向的平坦面宽度，设为第1宽度及第2宽度。
在图12a及图12b中表示(1)的具体例。这里，取构成帽型部件20b的母材101～103中的母材101为例进行说明。
考虑构成母材101的表面的各平坦面(以下称作结构面)。关于形成在同一个结构面上的点焊接部取得的有效宽度，是被提供给焊点断裂预测的正确的有效宽度。所以，在本实施方式中，如图12a所示，关于母材101依次计算邻接的壳要素的法线方向的角度差，以将母材101分离为各结构面而处置，将母材101的表面按照结构面进行分类。当该角度差是规定值以内、在0°～45°左右的范围内规定的规定值以下，例如是15°以下时，对应的壳要素间的母材101的表面看作是平坦面。即，假设该角度差处于规定值以内的多个壳要素属于同一个结构面。这样，例如如图12b所示，将母材101的表面分类为作为顶板面的结构面a、作为各连结面的结构面b1、b2、作为各纵壁面的结构面c1、c2、作为各连结面的结构面d1、d2、作为凸缘面的结构面e1、e2。
并且，关于结构面a～e2，将属于同一个结构面的点焊接部分类。在图12b的例子中，关于结构面a分类为2个点焊接部22，关于结构面c1、c2分别分类为2个点焊接部22，关于结构面e1、e2分别分类为4个点焊接部21。并且，关于作为形成在同一个结构面上者被分类的点焊接部，取得第1宽度及第2宽度。通过以上，能够取得供焊点断裂预测的正确的有效宽度。如果取结构面e1为例而着眼于点焊接部21a，则不会如图11a、图11b那样将错误的距离d2作为第1宽度，如图12b那样取得正确的距离d1作为第1宽度。
(2)在本实施方式中，关于与该母材对置配置、通过点焊接部接合的背面侧的母材，也与上述同样地取得第1宽度及第2宽度。
在图13a及图13b中表示(2)的具体例。在帽型部件20b中，母材101通过点焊接部21、22与其背面的母材102、103接合。关于母材102、103，也与母材101同样地取得第1宽度及第2宽度，计算有效宽度。这里，取构成帽型部件20b的多个母材中的母材101、102为例进行说明。
如图13a、图13b那样，如果着眼于点焊接部21a，则如上述那样，在母材101中，取得距离d1作为第一宽度，取得与距离d1正交的方向的结构面的宽度即距离d4作为第2宽度。在母材102中，根据其壳要素的法线方向的角度差，其结构面是1个。关于母材102的第1宽度，与母材101的距离d1同样取距离d3作为第1宽度，如图13b那样，取与距离d3正交的方向的结构面的宽度即距离d5作为第2宽度。但是，在实际的仿真中，设定了第1宽度及第2宽度的上限值，将比距离d5小的规定值作为第2宽度。
(3)在本实施方式中，在通过着眼的点焊接部接合的背面侧的母材、和通过与着眼的点焊接部最接近的点焊接部接合的背面侧的母材是同一个的情况下，关于着眼的点焊接部取得第1宽度及第2宽度。
在图14a及图14b中表示(3)的具体例。在帽型部件20c中，母材101与其背面的母材102、103、104通过点焊接部21、22接合。母材104与母材101的结构面a通过点焊接部23接合。
如图14a、图14b那样，在母材101的结构面a中包含2个点焊接部22和2个点焊接部23。如果在关于母材101取得第1宽度及第2宽度时不考虑背面侧的母材103、104的信息，则将与着眼的点焊接部22a最接近的点焊接部不是判定为点焊接部22b、而是误判定为点焊接部23a。如果这样，则母材101的结构面a中的第1宽度不是取距离d6，而是误取距离d7。着眼的点焊接部22a是将母材101与103接合的，同样，将母材101与103接合的最接近的点焊接部是22b，所以正确的第1宽度是距离d6。点焊接部23a是将母材101、104接合的，距离d7是弄错的第1宽度。
所以，在本实施方式中，关于与着眼的点焊接部22a最接近的点焊接部23a，由于接合的是母材104，与点焊接部22a接合的母材103不同，所以不采用距离d7作为第1宽度。并且，关于与着眼的点焊接部22a接着(第二)接近的最接近的点焊接部23a，由于其接合的是母材103，与点焊接部22a接合的母材103是同一个，所以采用距离d6作为第1宽度。这样，在本实施方式中，考虑到存在虽然是属于同一个结构面的点焊接部、但与该结构面的母材接合的母材不同的情况，即使在这样的情况下也能够取得正确的第1宽度及第2宽度。
条件取得装置及方法的具体的结构
图15是表示第2实施方式的条件取得装置的概略结构的示意图。图16是以步骤顺序表示第2实施方式的条件取得方法的流程图。
本实施方式的条件取得装置如图15那样，具备角度差取得部31、结构面分类部32、焊接部分类部33及宽度取得部34而构成。
角度差取得部31关于通过点焊接接合的各母材，分别取得母材的壳要素的法线方向的角度差。
结构面分类部32基于所取得的角度差，将各母材的表面按照结构面进行分类。
焊接部分类部33关于各母材，按照分类后的结构面，将属于该结构面的点焊接部分类。
宽度取得部34关于各母材，按照分类后的结构面，取得关于点焊接部的第1宽度及第2宽度。这里，在通过着眼的点焊接部接合的背面侧的母材和通过与着眼的点焊接部最接近的点焊接部接合的背面侧的母材是同一个的情况下，关于着眼的点焊接部取得第1宽度及第2宽度。
例如以帽型部件为被测量对象物，制作用来进行基于fem的仿真的解析模型，为了取得该解析模型的有效宽度，如图16所示，首先，角度差取得部31关于由通过点焊接接合的壳要素构成的各母材，分别取得母材的邻接的壳要素的法线方向的角度差(步骤s21)。如果取图14a、图14b为例，则关于母材101～104的各自，取得邻接的壳要素的法线方向的角度差。
接着，结构面分类部32基于所取得的角度差，将各母材的表面按照结构面进行分类(步骤s22)。在该角度差在0°～45°左右的范围内是规定的规定值以下、例如15°以下，则分类为同一个结构面。如果取图12a、图12b的母材101为例，则分类为作为顶板面的结构面a、作为各连结面的结构面b1、b2、作为各纵壁面的结构面c1、c2、作为各连结面的结构面d1、d2、作为凸缘面的结构面e1、e2。
接着，焊接部分类部33关于各母材，按照被分类的结构面，将属于该结构面的点焊接部分类(步骤s23)。如果取图12a、图12b的母材101为例，则在结构面a中分类为2个点焊接部22和2个点焊接部23，在结构面c1、c2中分别分类为2个点焊接部22，在结构面e1、e2中分别分类为4个点焊接部21。
接着，宽度取得部34关于各母材，按照被分类后的结构面取得关于点焊接部的第1宽度及第2宽度(步骤s24)。这里，在通过着眼的点焊接部接合的背面侧的母材与通过与着眼的点焊接部最接近的点焊接部接合的背面侧的母材是同一个的情况下，关于着眼的点焊接部取得第1宽度及第2宽度。取图14a、图14b的母材101为例，着眼于点焊接部22a。在此情况下，由于点焊接部22a将母材101、103接合，所以宽度取得部34在结构面a内取得与点焊接部22a接近的点焊接部中的同样将母材101、103接合的点焊接部22b的距离d6，作为第1宽度。此外，宽度取得部34取得与结构面a对置的母材103的结构面中的与第1宽度正交的宽度，作为第2宽度。
在本实施方式中，在如上述那样按照各母材的结构面的点焊接部取得第1宽度及第2宽度后，使用第1宽度及第2宽度，执行在第1实施方式中说明的步骤s1、s2(步骤s11～s13)、s3。第1计算部1使用第1宽度及第2宽度，取得与按照规定时间间隔计算出的载荷的方向正交的方向的有效宽度，制作断裂预测式，第2计算部2进行断裂预测。
如以上说明，根据本实施方式，即使在试验对象的部件是例如将3个以上的母材以点焊接接合而成的情况下，也能够正确地得到为了计算通过第1实施方式取得的有效宽度所需要的部件的规定宽度(第1宽度及第2宽度)，能够更正确地进行将点焊接模型化的点焊接部的断裂预测。
(实施例)
以下，关于上述的第2实施方式，基于与以往技术的比较，对其起到的作用效果进行说明。
在图17a、图17b中表示在本实施例中作为被测量对象使用的帽型部件200。帽型部件200其作为帽型截面状钢板的母材211和作为平面状钢板的母材212在凸缘面上通过点焊接接合，进而在母材211的背面侧配置有作为加强用钢板的母材213、214，母材211和母材213及母材211和母材214被用点焊接接合。设将母材211、212接合的点焊接部为221。设将母材211、213接合的点焊接部为222。设将母材211、214接合的点焊接部为223。在帽部件200中，与将母材211、212接合的点焊接部221的点焊接间距离(例如，相邻的点焊接部221a、221b间的距离d1)相比，将母材211、213接合的点焊接部222的点焊接间距离(例如，点焊接部221a、222a间的距离d2)较短。
在本实施例中，如图18a、图18b所示，使用高度60mm、宽度120mm的帽型部件200进行3点弯曲试验。在帽型部件200中，作为帽型截面状钢板的母材211和作为背侧的平面状钢板的母材212被用66点的点焊接部接合，在母材211的背侧，作为加强板而母材213、214与母材211分别用66点的点焊接部接合，焊点间距离是30mm，凸缘宽度是15mm。如图18b所示，在帽型部件200中，关于将母材211、212接合的点焊接部，将各点焊接部的位置定义为a列(a1～a33)、b列(b1～b33)。
帽型部件200的材料是拉伸强度1500mpa级钢板，关于母材211～214全部制作为板厚1.6mm。此时，点焊接部的熔核径是6.3mm。用固定夹具215、216支承帽型部件100，使固定夹具215、216的支点间距离为700mm，将r150mm的冲击器217从母材212侧以60mm的冲程推压，进行3点弯曲试验。
此外，制作再现了该实验条件的fem模型，并装入本发明的程序。每隔规定的时间间隔依次计算对点焊接部施加的载荷方向，以椭圆法则计算与该载荷方向正交的方向的有效宽度，使用该有效宽度计算断裂基准，进行点焊接部的断裂预测。
在本实施例中，如图19所示，关于“第2实施方式”、“第1实施方式”、“以往技术”，调查通过fem解析的断裂预测结果。在“第1实施方式”中，通过上述第1实施方式的方法，关于帽型部件200，根据载荷方向的变化，按每规定的时间间隔取得有效宽度。在“第2实施方式”中，除了“第1实施方式”的方法以外，还通过上述第2实施方式的方法，在考虑帽型部件200的结构面及母材的基础上设定适当的第1宽度及第2宽度，并取得有效宽度。在“以往技术”中，第1及第2实施方式的哪种方法都不实施，而将有效宽度固定为焊点间隔。
在图19的表中，关于作为将母材211～214中的母材211、212接合的各点焊接部的位置的a列(a1～a33)、b列(b1～b33)，表示将3点弯曲试验后的各点焊接部的断裂发生的有无汇总的结果。将各点焊接部的断裂的发生有无与实验结果比较，关于全66打点，求出能够正确地预测断裂发生有无的打点数的比率。
通过“第2实施方式”预测了断裂的情况下的命中率是100％。通过“第1实施方式”预测断裂的情况下的命中率是92.4％。通过“以往技术”预测断裂的情况下的命中率是77.2％。
根据这些结果可知，关于具备母材211～214的帽型部件200，在“以往技术”中断裂预测精度较低。相对于此，在“第1实施方式”中断裂预测精度提高。但是，在“第1实施方式”中，由于没有考虑结构面或母材213、214，所以如在图11a、图11b中说明的那样，有可能取得错误的点焊接间距离作为第1宽度及第2宽度。作为具体例，例如如图17a、图17b那样，应将距离d1作为用来计算有效宽度的第1宽度，但取得了距离d2作为第1宽度。即，在“第1实施方式”中，也有不能正确地取得帽型部件200的关于各个结构面的点焊接部的第1宽度及第2宽度、而表示错误地预测断裂的点焊接部。另一方面，在“第2实施方式”中，断裂预测的精度是100％，可以确认不论作为被测量对象的部件的构造如何都能够得到稳定的断裂预测精度。
(第3实施方式)
上述第1实施方式的断裂预测装置的各构成要素(图2的第1计算机构101及第2计算机构102等)的功能、以及第2实施方式的条件取得装置的各构成要素(图15的31～34等)的功能，可以通过存储在计算机的ram或rom等中的程序动作来实现。同样，第1实施方式的断裂预测方法的各步骤(图3的步骤s2～s3、图5的步骤s11～s13等)、第2实施方式的条件取得方法的各步骤(图16的步骤s21～s24等)可以通过存储在计算机的ram或rom等中的程序动作来实现。该程序及记录有该程序的计算机可读取的记录介质包含在第3实施方式中。
具体而言，上述程序记录到例如cd－rom那样的记录介质中，或经由各种传送介质向计算机提供。作为记录上述程序的记录介质，除了cd－rom以外，可以使用软盘、硬盘、磁带、光磁盘、非易失性存储卡等。另一方面，作为上述程序的传送介质，可以使用用来以程序信息为输送波传输而供给的计算机网络系统中的通信介质。这里，所谓计算机网络，是lan、因特网等的wan、无线通信网络等，所谓通信介质，是光纤等有线线路或无线线路等。
此外，作为本实施方式中包含的程序，不仅是通过计算机执行被供给的程序而实现第1或第2实施方式的功能那样的程序。例如，在该程序与在计算机中工作的os(操作系统)或其他的应用软件等共同实现第1或第2实施方式的功能的情况下，这样的程序也包含在本实施方式中。此外，在被供给的程序的处理的全部或一部分由计算机的功能扩展端口或功能扩展单元进行而实现第1或第2实施方式的功能的情况下，这样的程序也包含在本实施方式中。
在本实施方式中，在预测以点焊接接合的帽型部件的碰撞fem解析中的点焊接部的断裂的情况下，例如作为通用的碰撞解析软件的ls－dyna的子例程程序，能够使本发明的程序连动。即，在碰撞时的部件的变形解析中使用ls－dyna，仅在点焊接部的断裂判定中使用本发明的程序。
例如，图20是表示个人用户终端装置的内部结构的示意图。在该图19中，1200是具备cpu1201的个人计算机(pc)。pc1200执行存储在rom1202或硬盘(hd)1211中或由软盘驱动器(fd)1212供给的设备控制软件。该pc1200总括地控制连接在系统总线1204上的各设备。
通过存储在pc1200的cpu1201、rom1202或硬盘(hd)1211中的程序，实现第1实施方式的图3中的步骤s2～s3(图5的步骤s11～s13)的次序、第2实施方式的图16中的步骤s21～s24的次序等。
1203是ram，作为cpu1201的主存储器、工作存储器等发挥功能。1205是键盘控制器(kbc)，控制从键盘(kb)1209或未图示的设备等的指示输入。
1206是crt控制器(crtc)，控制crt显示器(crt)1210的显示。1207是盘控制器(dkc)。dkc1207控制对存储引导程序、多个应用、编辑文件、用户文件、网络管理程序等的硬盘(hd)1211及软盘(fd)1212的访问。这里，所谓引导程序，是开始个人电脑的硬件及软件的执行(动作)的启动程序。
1208是网络接口卡(nic)，经由lan1220，与网络打印机、其他的网络设备或其他的pc进行双向的数据交换。
另外，也可以代替使用个人用户终端装置，而使用限于断裂预测装置的规定的计算机等。
产业上的可利用性
根据本发明，例如在计算机上进行汽车部件的碰撞变形预测的情况下，由于能够高精度地进行将点焊接模型化的点焊接部的断裂预测，所以能够将实际的汽车部件中的碰撞试验省略，或将碰撞试验的次数大幅地削减。此外，由于能够在计算机上正确地进行防止碰撞时的断裂的部件设计，所以能够有利于大幅的成本削减、开发期间的缩短。