被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法およびこのシミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム
【課題】一の部材および他の部材の接続関係を定義して接続部材のデータを生成し、この接続部材のデータに基づき空気溜まりの発生をシミュレーションする。
【解決手段】第１パネル(PA)および第２パネル(PB)の接続関係を、各パネル(PA),(PB)のフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)の重心点(AG_A),(BG_H)の距離および法線ベクトル(AL_A)’,(BL_H)が貫通し合うフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)の隣接要素への設定から定義し、各パネル(PA),(PB)を接続して形成された接続部材について空気溜まりの発生をシミュレーションするようにした。よって、接続されるべき個別の各パネル(PA),(PB)を一の接続部材として解析処理することができる。
【解決手段】第１パネル(PA)および第２パネル(PB)の接続関係を、各パネル(PA),(PB)のフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)の重心点(AG_A),(BG_H)の距離および法線ベクトル(AL_A)’,(BL_H)が貫通し合うフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)の隣接要素への設定から定義し、各パネル(PA),(PB)を接続して形成された接続部材について空気溜まりの発生をシミュレーションするようにした。よって、接続されるべき個別の各パネル(PA),(PB)を一の接続部材として解析処理することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法およびこのシミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の車体ボディ等の被浸漬処理物は、液体塗料で満たされた塗料槽内に浸漬することにより、その表面に電着塗装を施すようにしている。このような塗装方法によれば、被浸漬処理物の表面に形成される塗膜厚さを略均一にしたり、被浸漬処理物の溶接箇所などにも同様の塗装処理を施したりすることができる等の利点がある。この反面、複雑な形状の被浸漬処理物には、例えば、車体ボディであればフード内面，ルーフ内面およびフロア下面等に複数の凹部が形成されるため、この凹部がエアポケットと呼ばれる空気溜まりとなり、この空気溜まりの空気が残留した状態のもとでは、当該部分に塗装処理を施すことができないといった欠点がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に示されるように、被浸漬処理物に空気溜まりが発生しないように、空気を大気中に排出するための排出経路を被浸漬処理物に予め形成しておき、この排出経路を介して空気を大気中に排出させ、被浸漬処理物の表面全域に塗装処理を施せるようにすることが行われている。
【０００４】
このような被浸漬処理物に発生する空気溜まりは、自由表面を用いた周知の解析手法によりシミュレーションすることができ、このシミュレーション結果を反映させて被浸漬対象物を設計することにより設計作業を効率良く行うことができるようになる。本出願人は、特願２００６−１８０４５３において、シミュレーションに要する時間を短縮して設計作業をより効率良く行えるようにするために、車体ボディの数値計算モデルを三次元の要素に分割することなく二次元の要素に分割するとともに、車体ボディを形成する部材毎の数値計算モデルのそれぞれを対象に空気溜まりの発生をシミュレーションする方法を出願している。
【特許文献１】特開平１０−０４５０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように車体ボディを形成する部材毎に空気溜まりの発生をシミュレーションする方法においては、一の部材と他の部材とを接続して形成される接続部材を解析対象としてシミュレーションすることができなかった。つまり、例えば、一の部材および他の部材の端部が、浸漬方向下方に向けて開口するように断面がハの字形状（椀状）となるように接続される接続部材については、実際には空気溜まりが発生することになるが、上述のシミュレーション方法によれば、各部材の接続関係を定義することなく部材毎に個別にシミュレーションするようにしているため、各部材とも「空気溜まり発生せず」などと誤判定されてしまうという問題が生じ得た。
【０００６】
本発明の目的は、一の部材および他の部材の接続関係を定義して接続部材のデータを生成し、この接続部材のデータに基づき空気溜まりの発生をシミュレーションするようにした被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法およびこのシミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法は、塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法であって、前記被浸漬処理物を形成する一の部材および他の部材の形状データを、複数の二次元の要素に分割する第１のステップと、前記各部材を形成する要素の重心点を算出する第２のステップと、前記各部材の要素同士の重心点の距離を求め、前記各部材が互いに所定距離内にあるか否かを判定する第３のステップと、前記第３のステップにおいて所定距離内にあると判定したのち、前記各部材と同じ情報を有する前記各部材のコピーデータを生成する第４のステップと、前記各部材のオリジナルデータとコピーデータとを形成する要素から、それぞれ相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する第５のステップと、前記法線ベクトルが、前記各部材の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する第６のステップと、前記第６のステップにおいて貫通し合うと判定したのち、貫通し合う法線ベクトルを有する各要素を互いに隣接要素とし、前記各部材を接続する第７のステップと、前記第７のステップで接続された接続部材を形成する要素のうち、端部または穴部に位置する要素を初期境界要素に設定するとともに、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第８のステップと、前記第８のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記初期境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第９のステップと、前記第９のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定するとともに、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第１０のステップと、前記第１０のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記二次境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第１１のステップと、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第１０のステップおよび前記第１１のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第１２のステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法は、前記第９のステップおよび前記第１１のステップでは、前記初期境界要素および前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素の属性は塗料であると判定し、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより低い場合は前記隣接要素の属性は空気であると判定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法は、前記被浸漬処理物は、車体ボディであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムは、塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムであって、前記被浸漬処理物を形成する一の部材および他の部材の形状データを、複数の二次元の要素に分割する第１のステップと、前記各部材を形成する要素の重心点を算出する第２のステップと、前記各部材の要素同士の重心点の距離を求め、前記各部材が互いに所定距離内にあるか否かを判定する第３のステップと、前記第３のステップにおいて所定距離内にあると判定したのち、前記各部材と同じ情報を有する前記各部材のコピーデータを生成する第４のステップと、前記各部材のオリジナルデータとコピーデータとを形成する要素から、それぞれ相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する第５のステップと、前記法線ベクトルが、前記各部材の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する第６のステップと、前記第６のステップにおいて貫通し合うと判定したのち、貫通し合う法線ベクトルを有する各要素を互いに隣接要素とし、前記各部材を接続する第７のステップと、前記第７のステップで接続された接続部材を形成する要素のうち、端部または穴部に位置する要素を初期境界要素に設定するとともに、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第８のステップと、前記第８のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記初期境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第９のステップと、前記第９のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定するとともに、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第１０のステップと、前記第１０のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記二次境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第１１のステップと、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第１０のステップおよび前記第１１のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第１２のステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムは、前記第９のステップおよび前記第１１のステップでは、前記初期境界要素および前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素の属性は塗料であると判定し、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより低い場合は前記隣接要素の属性は空気であると判定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムは、前記被浸漬処理物は、車体ボディであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、一の部材および他の部材の接続関係を、各部材の要素の重心点の距離および法線ベクトルが貫通し合う要素の隣接要素への設定から定義し、各部材を接続して形成された接続部材について空気溜まりの発生をシミュレーションするので、接続されるべき個別の各部材を一の接続部材として解析処理することができる。この場合、接続部材のデータはオリジナルデータとコピーデータとを有するので、例えば、各データのうち、一方側を表側に設定するとともに他方側を裏側に設定することができ、接続部材の表側と裏側とでそれぞれ正確に空気溜まりの発生をシミュレーションすることができる。
【００１４】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、節点を共有する二次元の要素同士の重心点の高さを比較して空気または塗料と判定することにより、被浸漬処理物に空気溜りが発生するか否かを迅速に判定することができる。
【００１５】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、被浸漬処理物を車体ボディとすることができ、この場合、複雑な形状の車体ボディにおける空気溜まりの発生をシミュレーションすることができる。
【００１６】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムによれば、上記各本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を、コンピュータに実行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施の形態について、図１〜図１２を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るシミュレーション方法を実行する流体解析装置のブロック図を表している。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行する流体解析装置（コンピュータ）１０は、被浸漬処理物の解析条件等を入力するキーボード１１と、解析処理結果等を表示するディスプレイ１２と、被浸漬処理物の各種データ等を保存するＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１３と、ＦＤ（フレキシブルディスク）に解析処理結果等を保存したりするＦＤＤ（フレキシブルディスクドライブ）１４とを有している。
【００１９】
この流体解析装置１０には、さらに、ＣＰＵ１５，ＲＯＭ１６およびＲＡＭ１７からなる制御部１８と、キーボード１１のキーボードコントローラ１９と、ディスプレイ１２のディスプレイコントローラ２０と、ＨＤＤ１３およびＦＤＤ１４のディスクコントローラ２１と、流体解析装置１０をネットワーク２２と接続するためのネットワークインターフェースコントローラ２３とが設けられており、これらは相互にシステムバス２４を介して通信可能となっている。
【００２０】
制御部１８を構成するＣＰＵ１５は、ＲＯＭ１６やＨＤＤ１３に保存されたソフトウェア、または、ＦＤＤ１４から供給されるソフトウェアを実行することにより、システムバス２４に接続された種々の構成部材を総括的に制御するようになっている。すなわち、ＣＰＵ１５は、所定の処理シーケンスに従ってＲＯＭ１６やＨＤＤ１３、あるいはＦＤＤ１４からソフトウェアを読み出して、そのプログラムを実行することにより、図８および図１１に示す動作を実現する制御を行うようになっている。
【００２１】
ＣＰＵ１５は、解析対象となる被浸漬処理物の各種データをＨＤＤ１３から読み出して、この読み出した各種データから複数の要素に分割された二次元の数値計算モデルを構築するようになっている。また、ＣＰＵ１５は、構築した数値計算モデルに基づいて、図８および図１１に示す動作を実現するために必要な情報（データ）の算出、つまり、要素の重心点算出や隣接要素の設定等を行い、最終的に被浸漬処理物における空気溜まりの発生状態をディスプレイ１２に表示するようになっている。
【００２２】
制御部１８を構成するＲＡＭ１７は、ＣＰＵ１５のメインメモリあるいはワークエリア等として機能するものである。キーボードコントローラ１９は、キーボード１１や図示しないポインティングデバイス等の入力手段からの入力信号を制御し、ディスプレイコントローラ２０は、ディスプレイ１２の表示を制御するようになっている。ディスクコントローラ２１は、ブートプログラム，種々のアプリケーション，編集ファイル，ユーザファイルおよびネットワーク管理プログラム等を保存または読み出すＨＤＤ１３やＦＤＤ１４とのアクセスを制御するようになっている。ネットワークインターフェースコントローラ２３は、ネットワーク２２上の他のデバイス（図示せず）と双方向にデータを送受信するようになっている。
【００２３】
第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法は、乗用車等の車体ボディの電着塗装時に、車体ボディに発生する空気溜まりをシミュレーションするものである。まず、車体ボディの塗装ラインについて図２を参照して説明する。
【００２４】
図２は車体ボディの塗装ラインを説明する説明図を示しており、被浸漬処理物としての車体ボディ３０は、フロアパネル部材，サイドパネル部材およびルーフパネル部材等よりなる複数の車体パネル部材（図示せず）をスポット溶接等により接合することで形成されている。この車体ボディ３０は、搬送装置３１のハンガ３２に吊り下げられた状態で塗装ライン３３上を略水平方向に搬送されるようになっている。
【００２５】
搬送装置３１の塗装ライン３３の前段には、前処理ライン（図示せず）が設けられており、この前処理ラインでは、車体ボディ３０に対して電着塗装の前処理として、湯洗，脱脂，水洗，表面調整，皮膜化成，水洗，乾燥の処理をこの順番で連続して施すようにしている。この前処理ラインにおける処理を終えた後、車体ボディ３０は、塗装ライン３３に移行して電着槽（塗料槽）３４に向かって下降し、電着溶液（塗料）３５に完全に浸漬された状態で略水平方向に移動するようになっている。この状態のもとで、車体ボディ３０と電着槽３４内の電極（図示せず）に所定の大きさの電圧を加えることにより、車体ボディ３０の表面に所定の膜厚の塗膜を析出させることができる。その後、搬送装置３１により車体ボディ３０を電着槽３４から引き上げるとともに、車体ボディ３０に電着せずに付着している余剰の電着溶液３５を、水洗等により除去するようになっている。
【００２６】
次に、第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法について詳細に説明する。なお、第１実施の形態においては、解析手法として有限要素法を用いるとともに、車体ボディ３０を構成するフロアパネル部材を解析対象として解析を行っている。
【００２７】
図３は車体ボディにおけるフロアパネル部材の数値計算モデルを説明する説明図を示している。
【００２８】
流体解析装置１０の制御部１８（図１参照）は、図３に示す車体ボディ３０におけるフロアパネル部材４０の形状データを、平面により形成される複数の二次元の要素４１（破線円Ａ部参照）に分割して数値計算モデルを構築するようになっており、この二次元の数値計算モデルを構築するにあたり、例えば、車体ボディ３０の衝突変形シミュレーション等で用いられる数値計算モデルを流用することができる。
【００２９】
フロアパネル部材４０は、破線円Ａ部内に示すように、一の部材としての第１パネル４０ａと他の部材としての第２パネル４０ｂとを、スポット溶接等の接合手段により接合して形成され、制御部１８は、まず、これらの各パネル４０ａ，４０ｂにおける相互の溶接部分ＷＰを定義、つまり、各パネル４０ａ，４０ｂの接合関係を見出すことを実行するようになっている。
【００３０】
ここで、第１実施の形態においては、各パネル４０ａ，４０ｂの端部近傍（エッジ部近傍）が相互に接合される場合を示しており、以下、図４および図５に示すモデルを用いて説明する。図４は第１実施の形態における各パネルの形状を簡素化して示す簡易モデル図を、図５は図４の破線円Ｂ部における要素を模式的に示す模式図をそれぞれ表している。
【００３１】
図４に示すように、第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂは、溶接部分ＷＰを介して互いに端部近傍が接合されることによってフロアパネル部材４０を形成しており、各パネル４０ａ，４０ｂは相互に所定角度傾斜するように接合されている。各パネル４０ａ，４０ｂは、図２に示す電着槽３４内への浸漬方向に対して図中上方側に開口するようになっている。
【００３２】
図５の模式図に示すように、第１パネル４０ａは要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから構成されるとともに、第２パネル４０ｂは要素Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈから構成されており、これらの各要素Ａ〜Ｈは、それぞれ４つの節点を有する平面により形成されている。これらの各要素Ａ〜Ｈの形状データ（更新前データ）は、図６に示すように表される。また、各要素Ａ〜Ｈを形成する各節点ａ〜ｔは、座標データ（Ｘ座標値，Ｙ座標値，Ｚ座標値）を有しており、これらの各節点ａ〜ｔの座標データ（更新前データ）は、図７に示すように表される。図６は各要素の更新前の形状データを示し、図７は各節点の座標データを示している。
【００３３】
第１パネル４０ａを形成する要素Ａは、節点ａ−節点ｆを結んで形成されるフリーエッジ４０ｃ（図５中破線）を有するとともに、その隣接要素は、節点ｂと節点ｇとを共有する要素Ｂとなっている。また、第２パネル４０ｂを形成する要素Ｈは、節点ｏ−節点ｔを結んで形成されるフリーエッジ４０ｄ（図５中破線）を有するとともに、その隣接要素は、節点ｎと節点ｓとを共有する要素Ｇとなっている。
【００３４】
これらの要素Ａおよび要素Ｈは、流体解析装置１０の制御部１８が図８に示すフローチャートを実行することにより、相互に溶接部分ＷＰとして定義される。以下、図８〜図１０に基づいて、制御部１８による各パネル４０ａ，４０ｂの接合の定義方法について説明する。図８は各パネルの接合を定義するための解析処理を示すフローチャートを、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は図８のフローチャートの処理内容を説明する説明図を、図１０は図６に対応する更新後データをそれぞれ表している。なお、以下の図８および図９における説明においては、第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂをそれぞれ第１パネル(PA)および第２パネル(PB)と表して説明する。
【００３５】
図８に示すように、まず、流体解析装置１０に電源を投入して制御部１８に電力が供給されると、制御部１８の初期設定が行われるとともに、ＨＤＤ１３等からＲＡＭ１７に解析処理のソフトウェアが読み込まれて、本発明に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するプログラム（接合定義プログラム）が実行される（ステップＳ１）。
【００３６】
次に、操作者により接合を定義すべき第１パネル(PA)および第２パネル(PB)を、キーボード１１を介して入力する（ステップＳ２）。
【００３７】
続くステップＳ３においては、入力された第１パネル(PA)および第２パネル(PB)に対応する元データ、つまり、車体ボディ３０の衝突変形シミュレーション等に用いられる形状データ（流用データ）をＨＤＤ１３から読み出す。そして、この読み出した第１パネル(PA)および第２パネル(PB)の形状データを複数の二次元の要素に分割する。その後、この分割処理において生成された図６および図７に示すデータ（更新前データ）を、ＲＡＭ１７に保存して数値計算モデルを構築する。ここで、ステップＳ３は、本発明の第１のステップを構成している。
【００３８】
ステップＳ４では、各パネル(PA),(PB)のフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)、つまり、図５に示すフリーエッジ４０ｃ，４０ｄを有する要素Ａ，Ｈにおける重心点(AG_A),(BG_H)を算出する（図９（ａ）参照）。この重心点(AG_A),(BG_H)は、要素Ａを形成する節点ａ，ｂ，ｆ，ｇおよび要素Ｈを形成する節点ｎ，ｏ，ｓ，ｔの座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。ここで、ステップＳ４は、本発明の第２のステップを構成している。
【００３９】
ステップＳ５では、ステップＳ４で算出した重心点(AG_A),(BG_H)が、それぞれ互いに所定距離内にあるか否かを判定し、所定距離内にあると判定、つまり、各パネル(PA),(PB)は互いに近接する部材であると判定（yes）した場合にはステップＳ６に進む。一方、各パネル(PA),(PB)は所定距離以上離れていると判定、つまり、各パネル(PA),(PB)は互いに離れた部材であると判定（no）した場合にはステップＳ７に進む。なお、重心点(AG_A),(BG_H)の距離は、各重心点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。ここで、ステップＳ５は、本発明の第３のステップを構成している。
【００４０】
ステップＳ７では、各パネル(PA),(PB)は離れた部材であるため、それぞれは互いに接合されない部材、つまり、各パネル(PA),(PB)は「非溶接部材」であるとして、続くステップＳ８においてディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されません」などと外部表示する。その後、ステップＳ９において接合定義の解析処理を終了する。
【００４１】
ステップＳ６では、各パネル(PA),(PB)のコピーパネル(PA)’,(PB)’を生成する（図９（ｂ）参照）。各コピーパネル(PA)’,(PB)’は、各パネル(PA),(PB)を形成する形状データと同じ情報（コピーデータ）を有しており、図１０に示されるように図６に示す更新前データ（オリジナルデータ）に基づいて生成される。ただし、各コピーパネル(PA)’,(PB)’の形状データに対応するメモリアドレス，要素番号，節点番号および隣接要素番号は、オリジナルデータのそれとは異ならせている。このように各コピーパネル(PA)’,(PB)’に対応する形状データを生成し、これをＲＡＭ１７に保存した後、ステップＳ１０に進む。ここで、ステップＳ６は、本発明の第４のステップを構成している。
【００４２】
ステップＳ１０では、オリジナルデータにより形成されるフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)およびコピーデータにより形成されるフリーエッジ要素(FAM_A)’,(FBM_H)’から、オリジナル側とコピー側とで相反する方向に延びる法線ベクトル(AL_A),(BL_H),(AL_A)’,(BL_H)’を生成する（図９（ｃ）参照）。
【００４３】
各法線ベクトル(AL_A),(BL_H),(AL_A)’,(BL_H)’は、各フリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H),(FAM_A)’,(FBM_H)’における各重心点(AG_A),(BG_H),(AG_A)’,(BG_H)’の座標データを用いて所定の演算を行い、当該各重心点(AG_A),(BG_H),(AG_A)’,(BG_H)’から延びるように生成する。また、オリジナル側とコピー側とで、一方をプラス、他方をマイナスとすることにより、相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する。なお、法線ベクトルの生成においては、各フリーエッジ要素を形成する各節点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより、各フリーエッジ要素の任意の部分から延びる法線ベクトルを生成するようにしても良い。ここで、ステップＳ１０は、本発明の第５のステップを構成している。
【００４４】
ステップＳ１１では、ステップＳ１０において生成した各法線ベクトル(AL_A),(BL_H),(AL_A)’,(BL_H)’が、それぞれ第１パネル(PA)側および第２パネル(PB)側の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する。つまり、図９（ｃ）に示すように、法線ベクトル(AL_A)’がフリーエッジ要素(FBM_H)を貫通するとともに、法線ベクトル(BL_H)がフリーエッジ要素(FAM_A)’を貫通するか否かを判定する。
【００４５】
ステップＳ１１において、貫通し合うと判定（yes）した場合にはステップＳ１２に進み、貫通し合わないと判定（no）した場合にはステップＳ１３に進む。なお、貫通するか否かの判定は、法線ベクトルと要素（４つの節点により定義される平面）との交点が算出されるか否かにより判定する。ここで、ステップＳ１１は、本発明の第６のステップを構成している。
【００４６】
ステップＳ１３では、各パネル(PA),(PB)が互いに近接する部材ではあるものの、例えば、図９（ｃ）において各パネル(PA),(PB)が互いに図中左右方向に離れて図中上下方向に重ならないような場合（ステップＳ１１におけるno判定）に、各パネル(PA),(PB)は互いに「非溶接部材」であるとして、続くステップＳ１４においてディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されません」などと外部表示する。その後、ステップＳ１５において接合定義の解析処理を終了する。
【００４７】
ステップＳ１２では、最終的に各パネル(PA),(PB)は互いに接合される部材、つまり、各パネル(PA),(PB)は溶接部材であるとして、次のステップＳ１６に進む。
【００４８】
ステップＳ１６では、コピーパネル(PA)’のフリーエッジ要素(FAM_A)’をパネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_H)の隣接要素に設定するとともに、パネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_H)をコピーパネル(PA)’のフリーエッジ要素(FAM_A)’の隣接要素に設定する。そして、図１０の白抜矢印に示すように、隣接要素番号を更新してＲＡＭ１７に保存する。そして、制御部１８は、図１０に示すように、隣接要素番号を更新するとともに、オリジナルデータとコピーデータとをそれぞれ解析対象部材I〜IIIとして、この接合定義の解析結果をＨＤＤ１３に保存する。ここで、ステップＳ１６は、本発明の第７のステップを構成している。
【００４９】
続くステップＳ１７では、ディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されます」などと外部表示し、その後、ステップＳ１８において接合定義の解析処理を終了する。このようにして、第１パネル(PA)と第２パネル(PB)との接合が定義され、各パネル(PA),(PB)を接続部材としてデータ上で関連付けることができる。
【００５０】
次に、図１１および図１２に基づいて、図８に示す接合定義の解析処理を終えた後に実行される空気溜まりが発生するか否かの判定方法について説明する。図１１は空気溜まりの発生を判定するための解析処理を示すフローチャートを、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１１のフローチャートの処理内容を説明する説明図をそれぞれ表している。
【００５１】
図１１に示すように、まず、ＨＤＤ１３等からＲＡＭ１７に解析処理のソフトウェアが読み込まれて、本発明に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するプログラム（空気溜まり判定プログラム）が実行される（ステップＳ２０）。
【００５２】
次に、図８に示す接合定義のプログラムにおいて生成された接続部材としての解析対象部材I〜III（図１０および図１２参照）の形状データのうち、いずれか一つの解析対象部材(P_i)の形状データを、操作者のキーボード１１の操作によりＲＡＭ１７に呼び出す（ステップＳ２１）。
【００５３】
ステップＳ２２では、ＲＡＭ１７に呼び出した解析対象部材(P_i)を形成する全要素を初期状態として空気に設定する。このように、初期状態として解析対象部材(P_i)を形成する全要素を空気に設定することにより、車体ボディ３０が電着槽３４に浸漬される前の解析対象部材(P_i)の周囲を、空気で満たした状態を模擬的に作り出している。
【００５４】
ステップＳ２３では、車体ボディ３０の電着槽３４への浸漬方向、つまり、解析対象部材(P_i)の重力方向(G)を、操作者のキーボード１１の操作により入力する。そして、制御部１８は、入力された重力方向(G)に基づいて解析対象部材(P_i)を形成する全要素における節点の座標データ（図７参照）を更新し、この重力方向(G)が考慮された座標データ（更新後データ）をＲＡＭ１７に保存する。
【００５５】
ステップＳ２４では、解析対象部材(P_i)の端部または穴部に存在するフリーエッジ要素(FM_i)、つまり、図１２（ｂ）の解析対象部材II（接合定義された接続部材）の場合では、要素(BM_E)と要素(AM_D)’とがフリーエッジ要素(FM_i)に相当し、これらの要素(BM_E),(AM_D)’を初期境界要素に設定する。以下、解析対象部材IIに基づいて説明する。
【００５６】
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で設定した初期境界要素(BM_E),(AM_D)’の節点を共有するとともに、初期境界要素(BM_E),(AM_D)’の比較対象となる隣接要素(NM_i)、つまり、図１２（ｂ）に示す要素(BM_F)および要素(AM_C)’が隣接要素(NM_i)に相当し、これらの要素(BM_F),(AM_C)’を隣接要素に設定する。ここで、ステップＳ２４およびステップＳ２５は、本発明の第８のステップを構成している。
【００５７】
ステップＳ２６では、ステップＳ２４で初期境界要素に設定した各要素(BM_E),(AM_D)’の重心点(BG_E),(AG_D)’を算出するとともに、ステップＳ２５で隣接要素に設定した各要素(BM_F),(AM_C)’の重心点(BG_F),(AG_C)’を算出し、それぞれの重心点の高さをそれぞれのＺ座標値に基づいて比較する。
【００５８】
その後、ステップＳ２７では、重心点(BG_E)は重心点(BG_F)よりも低いと判定して、隣接要素である要素(BM_F)の属性を空気のままとして属性の変更は行わない。一方、重心点(AG_D)’は重心点(AG_C)’よりも高いと判定して、隣接要素である要素(AM_C)’の属性を空気から液体（塗料）に変更する。ここで、ステップＳ２７は、本発明の第９のステップを構成している。
【００５９】
ステップＳ２８では、初期境界要素(BM_E),(AM_D)’との比較が終了した隣接要素(BM_F),(AM_C)’を二次境界要素に設定し、その後、ステップＳ２９において、新たに設定した二次境界要素(BM_F),(AM_C)’にそれぞれ隣接する隣接要素(NM_j)があるか否かの判定を行う。ここで、ステップＳ２８およびステップＳ２９は、本発明の第１０のステップを構成している。
【００６０】
ステップＳ２９において、二次境界要素(BM_F),(AM_C)’に隣接する隣接要素(NM_j)が無いと判定(no)した場合、ステップＳ３０に進み、ディスプレイ１２を介して、例えば、判定結果をグラフィック表示する等して外部表示し、空気溜まり判定の解析処理を終了する。
【００６１】
ステップＳ２９において、二次境界要素(BM_F),(AM_C)’に隣接する隣接要素(NM_j)があると判定(yes)した場合、つまり、二次境界要素(BM_F),(AM_C)’の隣接要素(BM_G),(AM_B)’を見つけた場合、ステップＳ３１に進む。
【００６２】
ステップＳ３１では、ステップＳ２９で見つけた各隣接要素(BM_G),(AM_B)’の重心点(BG_G),(AG_B)’を算出して、ステップＳ２８で二次境界要素に設定した各要素(BM_F),(AM_C)’の重心点(BG_F),(AG_C)’と、当該ステップＳ３１で算出した各重心点(BG_G),(AG_B)’との高さをそれぞれのＺ座標値に基づいて比較する。
【００６３】
ステップＳ３２では、重心点(BG_F)は重心点(BG_G)よりも低いと判定して、隣接要素である要素(BM_G)の属性を空気のままとして属性の変更は行わない。一方、重心点(AG_C)’は重心点(AG_B)’よりも高いと判定して、隣接要素である要素(AM_B)’の属性を空気から液体（塗料）に変更する。ここで、ステップＳ３１およびステップＳ３２は、本発明の第１１のステップを構成している。
【００６４】
続くステップＳ３３では、二次境界要素(BM_F),(AM_C)’との比較が終了した隣接要素(BM_G),(AM_B)’を二次境界要素に設定し、その後、ステップＳ３４において、新たに設定した二次境界要素(BM_G),(AM_B)’にそれぞれ隣接する隣接要素(NM_k)があるか否かの判定を行う。ここで、ステップＳ３３およびステップＳ３４は、本発明の第１０のステップを構成している。
【００６５】
ステップＳ３４において、二次境界要素(BM_G),(AM_B)’に隣接する隣接要素(NM_k)が無いと判定(no)した場合、ステップＳ３０に進み、ディスプレイ１２を介して、例えば、判定結果をグラフィック表示する等して外部表示し、空気溜まり判定の解析処理を終了する。
【００６６】
ステップＳ３４において、二次境界要素(BM_G),(AM_B)’に隣接する隣接要素(NM_k)があると判定(yes)した場合、つまり、二次境界要素(BM_G),(AM_B)’の隣接要素(FBM_H),(FAM_B)’を見つけた場合、ステップＳ３１に戻る。
【００６７】
ステップＳ３１では、ステップＳ３４で見つけた各隣接要素(FBM_H),(FAM_B)’の重心点(FBG_H),(FAG_A)’を算出して、ステップＳ３３で二次境界要素に設定した各要素(BM_G),(AM_B)’の重心点(BG_G),(AG_B)’と、当該ステップＳ３１で算出した各重心点(FBG_H),(FAG_A)’との高さをそれぞれのＺ座標値に基づいて比較する。
【００６８】
このように、制御部１８は、初期境界要素および二次境界要素と、隣接要素におけるそれぞれの重心点の高さを比較する比較処理、また、この比較結果に基づく要素の属性判定処理を繰り返して実行し、二次境界要素に隣接する隣接要素が無くなるまでこれらの解析処理を繰り返す。ここで、繰り返し行われるステップＳ３１〜ステップＳ３４における解析処理が、本発明の第１２ステップを構成している。
【００６９】
ここで、図１２（ｂ）に示す解析対象部材IIを構成する全要素の属性判定について説明すると、要素(BM_E)側（図中左方側）からの要素の属性は空気のままで変更されず、一方、要素(AM_D)’側（図中右方側）からの属性は空気から液体に変更される。したがって、要素(AM_D)’側からの属性の変更（空気から液体）に伴い、解析対象部材IIを構成する全要素の属性が液体（塗料）に変更され、よって、解析対象部材IIには空気溜まりが発生しないと判定されることになる。
【００７０】
なお、図１２（ａ）および図１２（ｃ）に示す解析対象部材I（第１パネル(PA)のオリジナル）と解析対象部材III（第２パネル(PB)のコピー）についても同じステップを経て同様に解析処理が行われ、解析対象部材Iおよび解析対象部材IIIについても、いずれも空気溜まりが発生しないと判定される。
【００７１】
以上詳述したように、第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、第１パネル(PA)および第２パネル(PB)の接続関係を、各パネル(PA),(PB)のフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)の重心点(AG_A),(BG_H)の距離および法線ベクトル(AL_A)’,(BL_H)が貫通し合うフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)の隣接要素への設定から定義し、各パネル(PA),(PB)を接続して形成された接続部材について空気溜まりの発生をシミュレーションするので、接続されるべき個別の各パネル(PA),(PB)を一の接続部材として解析処理することができる。
【００７２】
この場合、接続された各パネル(PA),(PB)のデータはオリジナルデータとコピーデータとを有するので、例えば、オリジナルデータおよびコピーデータのうち、一方側を表側に設定するとともに他方側を裏側に設定することができ、接続された各パネル(PA),(PB)の表側と裏側とでそれぞれ正確に空気溜まりの発生をシミュレーションすることができる。
【００７３】
また、第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、節点を共有する二次元の要素同士の重心点の高さを比較して空気または液体（塗料）と判定することにより、接続された各パネル(PA),(PB)に空気溜りが発生するか否かを迅速に判定することができる。
【００７４】
さらに、第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、被浸漬処理物として、車体ボディ３０を形成するフロアパネル部材としたので、複雑な形状の車体ボディ３０における空気溜まりの発生をシミュレーションすることができる。
【００７５】
次に、本発明の第２実施の形態について、図１３〜図２０を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明する。
【００７６】
第２実施の形態においては、第１パネル４０ａの端部を除く部分（例えば、第１パネル４０ａの中央部分）に第２パネル４０ｂの端部が接合される場合を示しており、以下、図１３および図１４に示すモデルを用いて説明する。図１３は第２実施の形態における各パネルの形状を簡素化して示す簡易モデル図を、図１４は図１３の破線円Ｃ部における要素を模式的に示す模式図をそれぞれ表している。
【００７７】
図１３に示すように、各パネル４０ａ，４０ｂは相互に所定角度傾斜するように接合されており、図２に示す電着槽３４への浸漬時に、図中破線に示す気液境界面を形成、つまり、空気溜まりが発生するようになっている。ここで、気液境界面とは、図中上方側の空気と図中下方側の液体（塗料）との境界面のことである。
【００７８】
図１４の模式図に示すように、第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂを形成する各要素Ａ〜Ｈの形状データ（更新前データ）は、図１５に示すように表され、また、各要素Ａ〜Ｈを形成する各節点ａ〜ｔの座標データ（更新前データ）は、図１６に示すように表される。図１５は第２実施の形態に係る各要素の更新前の形状データを示し、図１６は第２実施の形態に係る各節点の座標データを示している。
【００７９】
第２パネル４０ｂを形成する要素Ｅは、節点ｋ−節点ｐを結んで形成されるフリーエッジ４０ｅ（図１４中破線）を有するとともに、その隣接要素は、節点ｌと節点ｑとを共有する要素Ｆとなっている。なお、第１パネル４０ａにおける第２パネル４０ｂの要素Ｅの近傍には、上記のようなフリーエッジは存在しない。
【００８０】
各パネル４０ａ，４０ｂは、流体解析装置１０の制御部１８が図１７に示すフローチャートを実行することにより、各パネル４０ａ，４０ｂの溶接部分ＷＰが定義される。以下、図１７〜図１９に基づいて、制御部１８による各パネル４０ａ，４０ｂの接合の定義方法について説明する。図１７は第２実施の形態に係る各パネルの接合を定義するための解析処理を示すフローチャートを、図１８（ａ）〜（ｆ）は図１７のフローチャートの処理内容を説明する説明図を、図１９は図１５に対応する更新後データをそれぞれ表している。なお、図１７および図１８における説明においては、第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂをそれぞれ第１パネル(PA)および第２パネル(PB)と表して説明する。
【００８１】
図１７に示すように、まず、流体解析装置１０に電源を投入して制御部１８に電力が供給されると、制御部１８の初期設定が行われるとともに、ＨＤＤ１３等からＲＡＭ１７に解析処理のソフトウェアが読み込まれて、本発明に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するプログラム（接合定義プログラム）が実行される（ステップＳ４０）。
【００８２】
次に、操作者により接合を定義すべき第１パネル(PA)および第２パネル(PB)を、キーボード１１を介して入力する（ステップＳ４１）。
【００８３】
続くステップＳ４２においては、入力された第１パネル(PA)および第２パネル(PB)に対応する元データ、つまり、車体ボディ３０の衝突変形シミュレーション等に用いられる形状データ（流用データ）をＨＤＤ１３から読み出す。そして、この読み出した第１パネル(PA)および第２パネル(PB)の形状データを複数の二次元の要素に分割する。その後、この分割処理において生成された図１５および図１６に示すデータ（更新前データ）を、ＲＡＭ１７に保存して数値計算モデルを構築する。ここで、ステップＳ４２は、本発明の第１のステップを構成している。
【００８４】
ステップＳ４３では、第２パネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_E)、つまり、図１４に示すフリーエッジ４０ｅを有する要素Ｅにおける重心点(BG_E)を算出する（図１８（ａ）参照）。この重心点(BG_E)は、要素Ｅを形成する節点k，l，p，qの座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。
【００８５】
ステップＳ４４では、第１パネル(PA)を形成する全要素(AM_A〜D)の重心点(AG_A〜D)を算出する（図１８（ａ）参照）。各重心点(AG_A〜D)は、図１４に示す要素Ａ〜Ｄを形成する節点ａ〜ｊの座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。ここで、ステップＳ４３およびステップＳ４４は、本発明の第２のステップを構成している。
【００８６】
ステップＳ４５では、ステップＳ４３で算出したフリーエッジ要素(FBM_E)の重心点(BG_Ｅ)が、第１パネル(PA)の全要素(AM_A〜D)における重心点(AG_A〜D)のうち、どの要素の重心点に近いか否か（各パネル(PA),(PB)がそれぞれ所定距離内にあるか否か）を判定し、所定距離内にあると判定、つまり、各パネル(PA),(PB)は互いに近接する部材であると判定（yes）した場合にはステップＳ４６に進む。ここでは、図１８（ａ）に示すように、第１パネル(PA)の要素(AM_C)がフリーエッジ要素(FBM_E)に対して所定距離内にあると判定される。
【００８７】
一方、各パネル(PA),(PB)は所定距離以上離れていると判定、つまり、各パネル(PA),(PB)は互いに離れた部材であると判定（no）した場合にはステップＳ４７に進む。なお、重心点の距離は、各重心点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。ここで、ステップＳ４５は、本発明の第３のステップを構成している。
【００８８】
ステップＳ４７では、各パネル(PA),(PB)は離れた部材であるため、それぞれは互いに接合されない部材、つまり、各パネル(PA),(PB)は「非溶接部材」であるとして、続くステップＳ４８においてディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されません」などと外部表示する。その後、ステップＳ４９において接合定義の解析処理を終了する。
【００８９】
ステップＳ４６では、各パネル(PA),(PB)のコピーパネル(PA)’,(PB)’を生成する（図１８（ｂ）参照）。各コピーパネル(PA)’,(PB)’は、各パネル(PA),(PB)を形成する形状データと同じ情報（コピーデータ）を有しており、図１９に示されるように図１５に示す更新前データ（オリジナルデータ）に基づいて生成される。ただし、各コピーパネル(PA)’,(PB)’の形状データに対応するメモリアドレス，要素番号，節点番号および隣接要素番号は、オリジナルデータのそれとは異ならせている。このように各コピーパネル(PA)’,(PB)’に対応する形状データを生成し、これをＲＡＭ１７に保存した後、ステップＳ５０に進む。ここで、ステップＳ４６は、本発明の第４のステップを構成している。
【００９０】
ステップＳ５０では、オリジナルデータにより形成されるフリーエッジ要素(FBM_E)と第１パネル(PA)の要素(AM_C)、また、コピーデータにより形成されるフリーエッジ要素(FBM_E)’とコピーパネル(PA)’の要素(AM_C)’から、オリジナル側とコピー側とで相反する方向に延びる法線ベクトル(AL_C),(BL_E),(AL_C)’,(BL_E)’を生成する（図１８（ｃ）参照）。
【００９１】
各法線ベクトル(AL_C),(BL_E),(AL_C)’,(BL_E)’は、各要素(AM_C),(FBM_E),(AM_C)’,(FBM_E)’における各重心点(AG_C),(BG_E),(AG_C)’,(BG_E)’の座標データを用いて所定の演算を行い、当該各重心点(AG_C),(BG_E),(AG_C)’,(BG_E)’から延びるように生成する。また、オリジナル側とコピー側とで、一方をプラス、他方をマイナスとすることにより、相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する。なお、法線ベクトルの生成においては、各フリーエッジ要素を形成する各節点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより、各フリーエッジ要素の任意の部分から延びる法線ベクトルを生成するようにしても良い。ここで、ステップＳ５０は、本発明の第５のステップを構成している。
【００９２】
ステップＳ５１では、ステップＳ５０において生成した各法線ベクトル(AL_C),(BL_E),(AL_C)’,(BL_E)’が、それぞれ第１パネル(PA)側および第２パネル(PB)側の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する。つまり、図１８（ｄ）に示すように、法線ベクトル(AL_C)’がフリーエッジ要素(FBM_E)を貫通するとともに、法線ベクトル(BL_E)が要素(AM_C)’を貫通するか否かを判定する。
【００９３】
ステップＳ５１において、貫通し合うと判定（yes）した場合にはステップＳ５２に進み、貫通し合わないと判定（no）した場合にはステップＳ５３に進む。なお、貫通するか否かの判定は、法線ベクトルと要素（４つの節点により定義される平面）との交点が算出されるか否かにより判定する。ここで、ステップＳ５１は、本発明の第６のステップを構成している。
【００９４】
ステップＳ５３では、各パネル(PA),(PB)が互いに近接する部材ではあるものの、第１パネル(PA)に対する第２パネル(PB)の接合が垂直である可能性があるとし、続くステップＳ５４においてディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合の定義ができません」などと外部表示する。その後、ステップＳ５５において接合定義の解析処理を終了する。ここで、実際に接合される各部材は、ステップＳ５３のように判定されることは殆ど無く実用上問題とならない。
【００９５】
ステップＳ５２では、最終的に各パネル(PA),(PB)は互いに接合される部材、つまり、各パネル(PA),(PB)は溶接部材であるとして、次のステップＳ５６に進む。
【００９６】
ステップＳ５６では、コピーパネル(PA)’の要素(AM_C)’をパネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_E)の隣接要素に設定するとともに、パネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_E)をコピーパネル(PA)’の要素(FAM_C)’の隣接要素に設定する。そして、図１９の丸符号１に示すように、隣接要素番号を更新してＲＡＭ１７に保存する。ここで、ステップＳ５６は、本発明の第７のステップを構成している。
【００９７】
ステップＳ５７では、パネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_E)における隣接要素(BM_F)を検出し、続くステップＳ５８において隣接要素(BM_F)の法線ベクトル(BL_F)が貫通するコピーパネル(PA)’の要素(AM_D)’を検出する（図１８（ｄ）参照）。なお、ステップＳ５８において生成する法線ベクトルについても、隣接要素(BM_F)を形成する各節点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより、隣接要素(BM_F)の任意の部分から延びる法線ベクトルを生成するようにしても良い。
【００９８】
ステップＳ５９では、コピーパネル(PA)’の要素(AM_C)’における隣接要素のうち、ステップＳ５７で検出した隣接要素(AM_D)’が無い側の隣接要素、つまり、隣接要素(AM_B)’を図１９の丸符号２に示すように形状データから削除する（図１８（ｅ）参照）。このように、コピーパネル(PA)’を要素(AM_C)’側と要素(AM_B)’側とで分離することにより、図２０（ｂ）に示すような解析対象部材IIを生成する（ステップＳ６０）。
【００９９】
ステップＳ６１では、コピーパネル(PA)’における要素(AM_C)’のコピーとしてコピー要素(AM_C)”を生成し、ＲＡＭ１７に保存する。これにより、図１９の丸符号３に示すように形状データが更新される。
【０１００】
ステップＳ６２では、ステップＳ６１で生成したコピー要素(AM_C)”をコピーパネル(PB)’のフリーエッジ要素(FBM_E)’の隣接要素に設定するとともに、パネル(PB)’のフリーエッジ要素(FBM_E)’をコピー要素(AM_C)”の隣接要素に設定する。これにより、図１９の丸符号４に示すように形状データが更新される。
【０１０１】
ステップＳ６３では、コピー要素(AM_C)”の隣接要素として、コピーパネル(PA)’の要素(AM_B)’を指定することにより、図１９の丸符号５に示すように形状データを更新し、これにより、ステップＳ５９において分離されたコピーパネル(PA)’の要素(AM_B)’側とコピーパネル(PB)'とを接続し、図２０（ｃ）に示すような解析対象部材IIIを生成する（ステップＳ６４）。
【０１０２】
ステップＳ６５では、図１９に示すように、オリジナルデータとコピーデータとをそれぞれ解析対象部材I〜IIIとして、この接合定義の解析結果をＨＤＤ１３に保存するとともに、ディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されます」などと外部表示する。その後、ステップＳ６６において接合定義の解析処理を終了する。このようにして、第１パネル(PA)と第２パネル(PB)との接合が定義され、各パネル(PA),(PB)を接続部材としてデータ上で関連付けることができる。
【０１０３】
次に、図２０に基づいて、第２実施の形態に係る解析対象部材I〜IIIを対象に実行される空気溜まりが発生するか否かの判定方法について説明する。なお、第２実施の形態においても、第１実施の形態に係る判定方法（図１１参照）を実行するようになっている。図２０（ａ），（ｂ），（ｃ）は空気溜まり判定プログラムの処理内容を説明する説明図を表している。
【０１０４】
図２０（ａ）および（ｃ）に示す解析対象部材IおよびIIIについては、第１実施の形態における各解析対象部材I〜IIIの判定結果と同じ判定がなされ、解析対象部材IおよびIIIを形成する全要素が液体（塗料）と判定される。したがって、全要素の属性が空気と判定、つまり、空気溜まりが発生すると判定される解析対象部材IIについて説明する。
【０１０５】
制御部１８は、図２０（ｂ）に示す解析対象部材IIを形成するフリーエッジ要素となる要素(AM_D)’,(BM_H)を初期境界要素として、図１１のフローチャートに示す解析処理を実行する。すると、第１実施の形態と同様に要素の属性判定が実行され、要素(BM_H)側からの要素の属性が次々と空気に設定されるとともに、要素(AM_D)’側からの要素の属性についても次々と空気に設定される。このように、解析対象部材IIを対象に図１１のフローチャートを実行することにより、その全要素の属性が空気と判定され、したがって、図２０（ｂ）に示す解析対象部材IIには、空気溜まりが発生すると判定されることになる。
【０１０６】
以上のように構成した第２実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法においても、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０７】
なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記各実施の形態においては、被浸漬処理物として乗用車等の車体ボディ３０を形成する第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂよりなるフロアパネル部材４０を対象としたものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、鉄道車両の車体フレームや建設機械のキャビン等を被浸漬処理物の対象としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明に係るシミュレーション方法を実行する流体解析装置のブロック図である。
【図２】車体ボディの塗装ラインを説明する説明図である。
【図３】車体ボディにおけるフロアパネル部材の数値計算モデルを説明する説明図である。
【図４】第１実施の形態における各パネルの形状を簡素化して示す簡易モデル図である。
【図５】図４の破線円Ｂ部における要素を模式的に示す模式図である。
【図６】各要素の更新前の形状データである。
【図７】各節点の座標データである。
【図８】各パネルの接合を定義するための解析処理を示すフローチャートである。
【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図８のフローチャートの処理内容を説明する説明図である。
【図１０】図６に対応する更新後データである。
【図１１】空気溜まりの発生を判定するための解析処理を示すフローチャートである。
【図１２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１１のフローチャートの処理内容を説明する説明図である。
【図１３】第２実施の形態における各パネルの形状を簡素化して示す簡易モデル図である。
【図１４】図１３の破線円Ｃ部における要素を模式的に示す模式図である。
【図１５】第２実施の形態に係る各要素の更新前の形状データである。
【図１６】第２実施の形態に係る各節点の座標データである。
【図１７】第２実施の形態に係る各パネルの接合を定義するための解析処理を示すフローチャートである。
【図１８】（ａ）〜（ｆ）は、図１７のフローチャートの処理内容を説明する説明図である。
【図１９】図１５に対応する更新後データである。
【図２０】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、空気溜まり判定プログラムの処理内容を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０ 流体解析装置（コンピュータ）
１８ 制御部
３０ 車体ボディ（被浸漬処理物）
３４ 電着槽（塗料槽）
３５ 電着溶液（塗料）
４０ フロアパネル部材（被浸漬処理物）
４０ａ 第１パネル（一の部材）
４０ｂ 第２パネル（他の部材）
４１ 要素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法およびこのシミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の車体ボディ等の被浸漬処理物は、液体塗料で満たされた塗料槽内に浸漬することにより、その表面に電着塗装を施すようにしている。このような塗装方法によれば、被浸漬処理物の表面に形成される塗膜厚さを略均一にしたり、被浸漬処理物の溶接箇所などにも同様の塗装処理を施したりすることができる等の利点がある。この反面、複雑な形状の被浸漬処理物には、例えば、車体ボディであればフード内面，ルーフ内面およびフロア下面等に複数の凹部が形成されるため、この凹部がエアポケットと呼ばれる空気溜まりとなり、この空気溜まりの空気が残留した状態のもとでは、当該部分に塗装処理を施すことができないといった欠点がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に示されるように、被浸漬処理物に空気溜まりが発生しないように、空気を大気中に排出するための排出経路を被浸漬処理物に予め形成しておき、この排出経路を介して空気を大気中に排出させ、被浸漬処理物の表面全域に塗装処理を施せるようにすることが行われている。
【０００４】
このような被浸漬処理物に発生する空気溜まりは、自由表面を用いた周知の解析手法によりシミュレーションすることができ、このシミュレーション結果を反映させて被浸漬対象物を設計することにより設計作業を効率良く行うことができるようになる。本出願人は、特願２００６−１８０４５３において、シミュレーションに要する時間を短縮して設計作業をより効率良く行えるようにするために、車体ボディの数値計算モデルを三次元の要素に分割することなく二次元の要素に分割するとともに、車体ボディを形成する部材毎の数値計算モデルのそれぞれを対象に空気溜まりの発生をシミュレーションする方法を出願している。
【特許文献１】特開平１０−０４５０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように車体ボディを形成する部材毎に空気溜まりの発生をシミュレーションする方法においては、一の部材と他の部材とを接続して形成される接続部材を解析対象としてシミュレーションすることができなかった。つまり、例えば、一の部材および他の部材の端部が、浸漬方向下方に向けて開口するように断面がハの字形状（椀状）となるように接続される接続部材については、実際には空気溜まりが発生することになるが、上述のシミュレーション方法によれば、各部材の接続関係を定義することなく部材毎に個別にシミュレーションするようにしているため、各部材とも「空気溜まり発生せず」などと誤判定されてしまうという問題が生じ得た。
【０００６】
本発明の目的は、一の部材および他の部材の接続関係を定義して接続部材のデータを生成し、この接続部材のデータに基づき空気溜まりの発生をシミュレーションするようにした被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法およびこのシミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法は、塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法であって、前記被浸漬処理物を形成する一の部材および他の部材の形状データを、複数の二次元の要素に分割する第１のステップと、前記各部材を形成する要素の重心点を算出する第２のステップと、前記各部材の要素同士の重心点の距離を求め、前記各部材が互いに所定距離内にあるか否かを判定する第３のステップと、前記第３のステップにおいて所定距離内にあると判定したのち、前記各部材と同じ情報を有する前記各部材のコピーデータを生成する第４のステップと、前記各部材のオリジナルデータとコピーデータとを形成する要素から、それぞれ相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する第５のステップと、前記法線ベクトルが、前記各部材の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する第６のステップと、前記第６のステップにおいて貫通し合うと判定したのち、貫通し合う法線ベクトルを有する各要素を互いに隣接要素とし、前記各部材を接続する第７のステップと、前記第７のステップで接続された接続部材を形成する要素のうち、端部または穴部に位置する要素を初期境界要素に設定するとともに、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第８のステップと、前記第８のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記初期境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第９のステップと、前記第９のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定するとともに、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第１０のステップと、前記第１０のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記二次境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第１１のステップと、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第１０のステップおよび前記第１１のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第１２のステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法は、前記第９のステップおよび前記第１１のステップでは、前記初期境界要素および前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素の属性は塗料であると判定し、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより低い場合は前記隣接要素の属性は空気であると判定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法は、前記被浸漬処理物は、車体ボディであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムは、塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムであって、前記被浸漬処理物を形成する一の部材および他の部材の形状データを、複数の二次元の要素に分割する第１のステップと、前記各部材を形成する要素の重心点を算出する第２のステップと、前記各部材の要素同士の重心点の距離を求め、前記各部材が互いに所定距離内にあるか否かを判定する第３のステップと、前記第３のステップにおいて所定距離内にあると判定したのち、前記各部材と同じ情報を有する前記各部材のコピーデータを生成する第４のステップと、前記各部材のオリジナルデータとコピーデータとを形成する要素から、それぞれ相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する第５のステップと、前記法線ベクトルが、前記各部材の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する第６のステップと、前記第６のステップにおいて貫通し合うと判定したのち、貫通し合う法線ベクトルを有する各要素を互いに隣接要素とし、前記各部材を接続する第７のステップと、前記第７のステップで接続された接続部材を形成する要素のうち、端部または穴部に位置する要素を初期境界要素に設定するとともに、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第８のステップと、前記第８のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記初期境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第９のステップと、前記第９のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定するとともに、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第１０のステップと、前記第１０のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記二次境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第１１のステップと、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第１０のステップおよび前記第１１のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第１２のステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムは、前記第９のステップおよび前記第１１のステップでは、前記初期境界要素および前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素の属性は塗料であると判定し、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより低い場合は前記隣接要素の属性は空気であると判定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムは、前記被浸漬処理物は、車体ボディであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、一の部材および他の部材の接続関係を、各部材の要素の重心点の距離および法線ベクトルが貫通し合う要素の隣接要素への設定から定義し、各部材を接続して形成された接続部材について空気溜まりの発生をシミュレーションするので、接続されるべき個別の各部材を一の接続部材として解析処理することができる。この場合、接続部材のデータはオリジナルデータとコピーデータとを有するので、例えば、各データのうち、一方側を表側に設定するとともに他方側を裏側に設定することができ、接続部材の表側と裏側とでそれぞれ正確に空気溜まりの発生をシミュレーションすることができる。
【００１４】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、節点を共有する二次元の要素同士の重心点の高さを比較して空気または塗料と判定することにより、被浸漬処理物に空気溜りが発生するか否かを迅速に判定することができる。
【００１５】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、被浸漬処理物を車体ボディとすることができ、この場合、複雑な形状の車体ボディにおける空気溜まりの発生をシミュレーションすることができる。
【００１６】
本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムによれば、上記各本発明の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を、コンピュータに実行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施の形態について、図１〜図１２を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るシミュレーション方法を実行する流体解析装置のブロック図を表している。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行する流体解析装置（コンピュータ）１０は、被浸漬処理物の解析条件等を入力するキーボード１１と、解析処理結果等を表示するディスプレイ１２と、被浸漬処理物の各種データ等を保存するＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１３と、ＦＤ（フレキシブルディスク）に解析処理結果等を保存したりするＦＤＤ（フレキシブルディスクドライブ）１４とを有している。
【００１９】
この流体解析装置１０には、さらに、ＣＰＵ１５，ＲＯＭ１６およびＲＡＭ１７からなる制御部１８と、キーボード１１のキーボードコントローラ１９と、ディスプレイ１２のディスプレイコントローラ２０と、ＨＤＤ１３およびＦＤＤ１４のディスクコントローラ２１と、流体解析装置１０をネットワーク２２と接続するためのネットワークインターフェースコントローラ２３とが設けられており、これらは相互にシステムバス２４を介して通信可能となっている。
【００２０】
制御部１８を構成するＣＰＵ１５は、ＲＯＭ１６やＨＤＤ１３に保存されたソフトウェア、または、ＦＤＤ１４から供給されるソフトウェアを実行することにより、システムバス２４に接続された種々の構成部材を総括的に制御するようになっている。すなわち、ＣＰＵ１５は、所定の処理シーケンスに従ってＲＯＭ１６やＨＤＤ１３、あるいはＦＤＤ１４からソフトウェアを読み出して、そのプログラムを実行することにより、図８および図１１に示す動作を実現する制御を行うようになっている。
【００２１】
ＣＰＵ１５は、解析対象となる被浸漬処理物の各種データをＨＤＤ１３から読み出して、この読み出した各種データから複数の要素に分割された二次元の数値計算モデルを構築するようになっている。また、ＣＰＵ１５は、構築した数値計算モデルに基づいて、図８および図１１に示す動作を実現するために必要な情報（データ）の算出、つまり、要素の重心点算出や隣接要素の設定等を行い、最終的に被浸漬処理物における空気溜まりの発生状態をディスプレイ１２に表示するようになっている。
【００２２】
制御部１８を構成するＲＡＭ１７は、ＣＰＵ１５のメインメモリあるいはワークエリア等として機能するものである。キーボードコントローラ１９は、キーボード１１や図示しないポインティングデバイス等の入力手段からの入力信号を制御し、ディスプレイコントローラ２０は、ディスプレイ１２の表示を制御するようになっている。ディスクコントローラ２１は、ブートプログラム，種々のアプリケーション，編集ファイル，ユーザファイルおよびネットワーク管理プログラム等を保存または読み出すＨＤＤ１３やＦＤＤ１４とのアクセスを制御するようになっている。ネットワークインターフェースコントローラ２３は、ネットワーク２２上の他のデバイス（図示せず）と双方向にデータを送受信するようになっている。
【００２３】
第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法は、乗用車等の車体ボディの電着塗装時に、車体ボディに発生する空気溜まりをシミュレーションするものである。まず、車体ボディの塗装ラインについて図２を参照して説明する。
【００２４】
図２は車体ボディの塗装ラインを説明する説明図を示しており、被浸漬処理物としての車体ボディ３０は、フロアパネル部材，サイドパネル部材およびルーフパネル部材等よりなる複数の車体パネル部材（図示せず）をスポット溶接等により接合することで形成されている。この車体ボディ３０は、搬送装置３１のハンガ３２に吊り下げられた状態で塗装ライン３３上を略水平方向に搬送されるようになっている。
【００２５】
搬送装置３１の塗装ライン３３の前段には、前処理ライン（図示せず）が設けられており、この前処理ラインでは、車体ボディ３０に対して電着塗装の前処理として、湯洗，脱脂，水洗，表面調整，皮膜化成，水洗，乾燥の処理をこの順番で連続して施すようにしている。この前処理ラインにおける処理を終えた後、車体ボディ３０は、塗装ライン３３に移行して電着槽（塗料槽）３４に向かって下降し、電着溶液（塗料）３５に完全に浸漬された状態で略水平方向に移動するようになっている。この状態のもとで、車体ボディ３０と電着槽３４内の電極（図示せず）に所定の大きさの電圧を加えることにより、車体ボディ３０の表面に所定の膜厚の塗膜を析出させることができる。その後、搬送装置３１により車体ボディ３０を電着槽３４から引き上げるとともに、車体ボディ３０に電着せずに付着している余剰の電着溶液３５を、水洗等により除去するようになっている。
【００２６】
次に、第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法について詳細に説明する。なお、第１実施の形態においては、解析手法として有限要素法を用いるとともに、車体ボディ３０を構成するフロアパネル部材を解析対象として解析を行っている。
【００２７】
図３は車体ボディにおけるフロアパネル部材の数値計算モデルを説明する説明図を示している。
【００２８】
流体解析装置１０の制御部１８（図１参照）は、図３に示す車体ボディ３０におけるフロアパネル部材４０の形状データを、平面により形成される複数の二次元の要素４１（破線円Ａ部参照）に分割して数値計算モデルを構築するようになっており、この二次元の数値計算モデルを構築するにあたり、例えば、車体ボディ３０の衝突変形シミュレーション等で用いられる数値計算モデルを流用することができる。
【００２９】
フロアパネル部材４０は、破線円Ａ部内に示すように、一の部材としての第１パネル４０ａと他の部材としての第２パネル４０ｂとを、スポット溶接等の接合手段により接合して形成され、制御部１８は、まず、これらの各パネル４０ａ，４０ｂにおける相互の溶接部分ＷＰを定義、つまり、各パネル４０ａ，４０ｂの接合関係を見出すことを実行するようになっている。
【００３０】
ここで、第１実施の形態においては、各パネル４０ａ，４０ｂの端部近傍（エッジ部近傍）が相互に接合される場合を示しており、以下、図４および図５に示すモデルを用いて説明する。図４は第１実施の形態における各パネルの形状を簡素化して示す簡易モデル図を、図５は図４の破線円Ｂ部における要素を模式的に示す模式図をそれぞれ表している。
【００３１】
図４に示すように、第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂは、溶接部分ＷＰを介して互いに端部近傍が接合されることによってフロアパネル部材４０を形成しており、各パネル４０ａ，４０ｂは相互に所定角度傾斜するように接合されている。各パネル４０ａ，４０ｂは、図２に示す電着槽３４内への浸漬方向に対して図中上方側に開口するようになっている。
【００３２】
図５の模式図に示すように、第１パネル４０ａは要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから構成されるとともに、第２パネル４０ｂは要素Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈから構成されており、これらの各要素Ａ〜Ｈは、それぞれ４つの節点を有する平面により形成されている。これらの各要素Ａ〜Ｈの形状データ（更新前データ）は、図６に示すように表される。また、各要素Ａ〜Ｈを形成する各節点ａ〜ｔは、座標データ（Ｘ座標値，Ｙ座標値，Ｚ座標値）を有しており、これらの各節点ａ〜ｔの座標データ（更新前データ）は、図７に示すように表される。図６は各要素の更新前の形状データを示し、図７は各節点の座標データを示している。
【００３３】
第１パネル４０ａを形成する要素Ａは、節点ａ−節点ｆを結んで形成されるフリーエッジ４０ｃ（図５中破線）を有するとともに、その隣接要素は、節点ｂと節点ｇとを共有する要素Ｂとなっている。また、第２パネル４０ｂを形成する要素Ｈは、節点ｏ−節点ｔを結んで形成されるフリーエッジ４０ｄ（図５中破線）を有するとともに、その隣接要素は、節点ｎと節点ｓとを共有する要素Ｇとなっている。
【００３４】
これらの要素Ａおよび要素Ｈは、流体解析装置１０の制御部１８が図８に示すフローチャートを実行することにより、相互に溶接部分ＷＰとして定義される。以下、図８〜図１０に基づいて、制御部１８による各パネル４０ａ，４０ｂの接合の定義方法について説明する。図８は各パネルの接合を定義するための解析処理を示すフローチャートを、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は図８のフローチャートの処理内容を説明する説明図を、図１０は図６に対応する更新後データをそれぞれ表している。なお、以下の図８および図９における説明においては、第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂをそれぞれ第１パネル(PA)および第２パネル(PB)と表して説明する。
【００３５】
図８に示すように、まず、流体解析装置１０に電源を投入して制御部１８に電力が供給されると、制御部１８の初期設定が行われるとともに、ＨＤＤ１３等からＲＡＭ１７に解析処理のソフトウェアが読み込まれて、本発明に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するプログラム（接合定義プログラム）が実行される（ステップＳ１）。
【００３６】
次に、操作者により接合を定義すべき第１パネル(PA)および第２パネル(PB)を、キーボード１１を介して入力する（ステップＳ２）。
【００３７】
続くステップＳ３においては、入力された第１パネル(PA)および第２パネル(PB)に対応する元データ、つまり、車体ボディ３０の衝突変形シミュレーション等に用いられる形状データ（流用データ）をＨＤＤ１３から読み出す。そして、この読み出した第１パネル(PA)および第２パネル(PB)の形状データを複数の二次元の要素に分割する。その後、この分割処理において生成された図６および図７に示すデータ（更新前データ）を、ＲＡＭ１７に保存して数値計算モデルを構築する。ここで、ステップＳ３は、本発明の第１のステップを構成している。
【００３８】
ステップＳ４では、各パネル(PA),(PB)のフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)、つまり、図５に示すフリーエッジ４０ｃ，４０ｄを有する要素Ａ，Ｈにおける重心点(AG_A),(BG_H)を算出する（図９（ａ）参照）。この重心点(AG_A),(BG_H)は、要素Ａを形成する節点ａ，ｂ，ｆ，ｇおよび要素Ｈを形成する節点ｎ，ｏ，ｓ，ｔの座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。ここで、ステップＳ４は、本発明の第２のステップを構成している。
【００３９】
ステップＳ５では、ステップＳ４で算出した重心点(AG_A),(BG_H)が、それぞれ互いに所定距離内にあるか否かを判定し、所定距離内にあると判定、つまり、各パネル(PA),(PB)は互いに近接する部材であると判定（yes）した場合にはステップＳ６に進む。一方、各パネル(PA),(PB)は所定距離以上離れていると判定、つまり、各パネル(PA),(PB)は互いに離れた部材であると判定（no）した場合にはステップＳ７に進む。なお、重心点(AG_A),(BG_H)の距離は、各重心点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。ここで、ステップＳ５は、本発明の第３のステップを構成している。
【００４０】
ステップＳ７では、各パネル(PA),(PB)は離れた部材であるため、それぞれは互いに接合されない部材、つまり、各パネル(PA),(PB)は「非溶接部材」であるとして、続くステップＳ８においてディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されません」などと外部表示する。その後、ステップＳ９において接合定義の解析処理を終了する。
【００４１】
ステップＳ６では、各パネル(PA),(PB)のコピーパネル(PA)’,(PB)’を生成する（図９（ｂ）参照）。各コピーパネル(PA)’,(PB)’は、各パネル(PA),(PB)を形成する形状データと同じ情報（コピーデータ）を有しており、図１０に示されるように図６に示す更新前データ（オリジナルデータ）に基づいて生成される。ただし、各コピーパネル(PA)’,(PB)’の形状データに対応するメモリアドレス，要素番号，節点番号および隣接要素番号は、オリジナルデータのそれとは異ならせている。このように各コピーパネル(PA)’,(PB)’に対応する形状データを生成し、これをＲＡＭ１７に保存した後、ステップＳ１０に進む。ここで、ステップＳ６は、本発明の第４のステップを構成している。
【００４２】
ステップＳ１０では、オリジナルデータにより形成されるフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)およびコピーデータにより形成されるフリーエッジ要素(FAM_A)’,(FBM_H)’から、オリジナル側とコピー側とで相反する方向に延びる法線ベクトル(AL_A),(BL_H),(AL_A)’,(BL_H)’を生成する（図９（ｃ）参照）。
【００４３】
各法線ベクトル(AL_A),(BL_H),(AL_A)’,(BL_H)’は、各フリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H),(FAM_A)’,(FBM_H)’における各重心点(AG_A),(BG_H),(AG_A)’,(BG_H)’の座標データを用いて所定の演算を行い、当該各重心点(AG_A),(BG_H),(AG_A)’,(BG_H)’から延びるように生成する。また、オリジナル側とコピー側とで、一方をプラス、他方をマイナスとすることにより、相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する。なお、法線ベクトルの生成においては、各フリーエッジ要素を形成する各節点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより、各フリーエッジ要素の任意の部分から延びる法線ベクトルを生成するようにしても良い。ここで、ステップＳ１０は、本発明の第５のステップを構成している。
【００４４】
ステップＳ１１では、ステップＳ１０において生成した各法線ベクトル(AL_A),(BL_H),(AL_A)’,(BL_H)’が、それぞれ第１パネル(PA)側および第２パネル(PB)側の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する。つまり、図９（ｃ）に示すように、法線ベクトル(AL_A)’がフリーエッジ要素(FBM_H)を貫通するとともに、法線ベクトル(BL_H)がフリーエッジ要素(FAM_A)’を貫通するか否かを判定する。
【００４５】
ステップＳ１１において、貫通し合うと判定（yes）した場合にはステップＳ１２に進み、貫通し合わないと判定（no）した場合にはステップＳ１３に進む。なお、貫通するか否かの判定は、法線ベクトルと要素（４つの節点により定義される平面）との交点が算出されるか否かにより判定する。ここで、ステップＳ１１は、本発明の第６のステップを構成している。
【００４６】
ステップＳ１３では、各パネル(PA),(PB)が互いに近接する部材ではあるものの、例えば、図９（ｃ）において各パネル(PA),(PB)が互いに図中左右方向に離れて図中上下方向に重ならないような場合（ステップＳ１１におけるno判定）に、各パネル(PA),(PB)は互いに「非溶接部材」であるとして、続くステップＳ１４においてディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されません」などと外部表示する。その後、ステップＳ１５において接合定義の解析処理を終了する。
【００４７】
ステップＳ１２では、最終的に各パネル(PA),(PB)は互いに接合される部材、つまり、各パネル(PA),(PB)は溶接部材であるとして、次のステップＳ１６に進む。
【００４８】
ステップＳ１６では、コピーパネル(PA)’のフリーエッジ要素(FAM_A)’をパネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_H)の隣接要素に設定するとともに、パネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_H)をコピーパネル(PA)’のフリーエッジ要素(FAM_A)’の隣接要素に設定する。そして、図１０の白抜矢印に示すように、隣接要素番号を更新してＲＡＭ１７に保存する。そして、制御部１８は、図１０に示すように、隣接要素番号を更新するとともに、オリジナルデータとコピーデータとをそれぞれ解析対象部材I〜IIIとして、この接合定義の解析結果をＨＤＤ１３に保存する。ここで、ステップＳ１６は、本発明の第７のステップを構成している。
【００４９】
続くステップＳ１７では、ディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されます」などと外部表示し、その後、ステップＳ１８において接合定義の解析処理を終了する。このようにして、第１パネル(PA)と第２パネル(PB)との接合が定義され、各パネル(PA),(PB)を接続部材としてデータ上で関連付けることができる。
【００５０】
次に、図１１および図１２に基づいて、図８に示す接合定義の解析処理を終えた後に実行される空気溜まりが発生するか否かの判定方法について説明する。図１１は空気溜まりの発生を判定するための解析処理を示すフローチャートを、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１１のフローチャートの処理内容を説明する説明図をそれぞれ表している。
【００５１】
図１１に示すように、まず、ＨＤＤ１３等からＲＡＭ１７に解析処理のソフトウェアが読み込まれて、本発明に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するプログラム（空気溜まり判定プログラム）が実行される（ステップＳ２０）。
【００５２】
次に、図８に示す接合定義のプログラムにおいて生成された接続部材としての解析対象部材I〜III（図１０および図１２参照）の形状データのうち、いずれか一つの解析対象部材(P_i)の形状データを、操作者のキーボード１１の操作によりＲＡＭ１７に呼び出す（ステップＳ２１）。
【００５３】
ステップＳ２２では、ＲＡＭ１７に呼び出した解析対象部材(P_i)を形成する全要素を初期状態として空気に設定する。このように、初期状態として解析対象部材(P_i)を形成する全要素を空気に設定することにより、車体ボディ３０が電着槽３４に浸漬される前の解析対象部材(P_i)の周囲を、空気で満たした状態を模擬的に作り出している。
【００５４】
ステップＳ２３では、車体ボディ３０の電着槽３４への浸漬方向、つまり、解析対象部材(P_i)の重力方向(G)を、操作者のキーボード１１の操作により入力する。そして、制御部１８は、入力された重力方向(G)に基づいて解析対象部材(P_i)を形成する全要素における節点の座標データ（図７参照）を更新し、この重力方向(G)が考慮された座標データ（更新後データ）をＲＡＭ１７に保存する。
【００５５】
ステップＳ２４では、解析対象部材(P_i)の端部または穴部に存在するフリーエッジ要素(FM_i)、つまり、図１２（ｂ）の解析対象部材II（接合定義された接続部材）の場合では、要素(BM_E)と要素(AM_D)’とがフリーエッジ要素(FM_i)に相当し、これらの要素(BM_E),(AM_D)’を初期境界要素に設定する。以下、解析対象部材IIに基づいて説明する。
【００５６】
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で設定した初期境界要素(BM_E),(AM_D)’の節点を共有するとともに、初期境界要素(BM_E),(AM_D)’の比較対象となる隣接要素(NM_i)、つまり、図１２（ｂ）に示す要素(BM_F)および要素(AM_C)’が隣接要素(NM_i)に相当し、これらの要素(BM_F),(AM_C)’を隣接要素に設定する。ここで、ステップＳ２４およびステップＳ２５は、本発明の第８のステップを構成している。
【００５７】
ステップＳ２６では、ステップＳ２４で初期境界要素に設定した各要素(BM_E),(AM_D)’の重心点(BG_E),(AG_D)’を算出するとともに、ステップＳ２５で隣接要素に設定した各要素(BM_F),(AM_C)’の重心点(BG_F),(AG_C)’を算出し、それぞれの重心点の高さをそれぞれのＺ座標値に基づいて比較する。
【００５８】
その後、ステップＳ２７では、重心点(BG_E)は重心点(BG_F)よりも低いと判定して、隣接要素である要素(BM_F)の属性を空気のままとして属性の変更は行わない。一方、重心点(AG_D)’は重心点(AG_C)’よりも高いと判定して、隣接要素である要素(AM_C)’の属性を空気から液体（塗料）に変更する。ここで、ステップＳ２７は、本発明の第９のステップを構成している。
【００５９】
ステップＳ２８では、初期境界要素(BM_E),(AM_D)’との比較が終了した隣接要素(BM_F),(AM_C)’を二次境界要素に設定し、その後、ステップＳ２９において、新たに設定した二次境界要素(BM_F),(AM_C)’にそれぞれ隣接する隣接要素(NM_j)があるか否かの判定を行う。ここで、ステップＳ２８およびステップＳ２９は、本発明の第１０のステップを構成している。
【００６０】
ステップＳ２９において、二次境界要素(BM_F),(AM_C)’に隣接する隣接要素(NM_j)が無いと判定(no)した場合、ステップＳ３０に進み、ディスプレイ１２を介して、例えば、判定結果をグラフィック表示する等して外部表示し、空気溜まり判定の解析処理を終了する。
【００６１】
ステップＳ２９において、二次境界要素(BM_F),(AM_C)’に隣接する隣接要素(NM_j)があると判定(yes)した場合、つまり、二次境界要素(BM_F),(AM_C)’の隣接要素(BM_G),(AM_B)’を見つけた場合、ステップＳ３１に進む。
【００６２】
ステップＳ３１では、ステップＳ２９で見つけた各隣接要素(BM_G),(AM_B)’の重心点(BG_G),(AG_B)’を算出して、ステップＳ２８で二次境界要素に設定した各要素(BM_F),(AM_C)’の重心点(BG_F),(AG_C)’と、当該ステップＳ３１で算出した各重心点(BG_G),(AG_B)’との高さをそれぞれのＺ座標値に基づいて比較する。
【００６３】
ステップＳ３２では、重心点(BG_F)は重心点(BG_G)よりも低いと判定して、隣接要素である要素(BM_G)の属性を空気のままとして属性の変更は行わない。一方、重心点(AG_C)’は重心点(AG_B)’よりも高いと判定して、隣接要素である要素(AM_B)’の属性を空気から液体（塗料）に変更する。ここで、ステップＳ３１およびステップＳ３２は、本発明の第１１のステップを構成している。
【００６４】
続くステップＳ３３では、二次境界要素(BM_F),(AM_C)’との比較が終了した隣接要素(BM_G),(AM_B)’を二次境界要素に設定し、その後、ステップＳ３４において、新たに設定した二次境界要素(BM_G),(AM_B)’にそれぞれ隣接する隣接要素(NM_k)があるか否かの判定を行う。ここで、ステップＳ３３およびステップＳ３４は、本発明の第１０のステップを構成している。
【００６５】
ステップＳ３４において、二次境界要素(BM_G),(AM_B)’に隣接する隣接要素(NM_k)が無いと判定(no)した場合、ステップＳ３０に進み、ディスプレイ１２を介して、例えば、判定結果をグラフィック表示する等して外部表示し、空気溜まり判定の解析処理を終了する。
【００６６】
ステップＳ３４において、二次境界要素(BM_G),(AM_B)’に隣接する隣接要素(NM_k)があると判定(yes)した場合、つまり、二次境界要素(BM_G),(AM_B)’の隣接要素(FBM_H),(FAM_B)’を見つけた場合、ステップＳ３１に戻る。
【００６７】
ステップＳ３１では、ステップＳ３４で見つけた各隣接要素(FBM_H),(FAM_B)’の重心点(FBG_H),(FAG_A)’を算出して、ステップＳ３３で二次境界要素に設定した各要素(BM_G),(AM_B)’の重心点(BG_G),(AG_B)’と、当該ステップＳ３１で算出した各重心点(FBG_H),(FAG_A)’との高さをそれぞれのＺ座標値に基づいて比較する。
【００６８】
このように、制御部１８は、初期境界要素および二次境界要素と、隣接要素におけるそれぞれの重心点の高さを比較する比較処理、また、この比較結果に基づく要素の属性判定処理を繰り返して実行し、二次境界要素に隣接する隣接要素が無くなるまでこれらの解析処理を繰り返す。ここで、繰り返し行われるステップＳ３１〜ステップＳ３４における解析処理が、本発明の第１２ステップを構成している。
【００６９】
ここで、図１２（ｂ）に示す解析対象部材IIを構成する全要素の属性判定について説明すると、要素(BM_E)側（図中左方側）からの要素の属性は空気のままで変更されず、一方、要素(AM_D)’側（図中右方側）からの属性は空気から液体に変更される。したがって、要素(AM_D)’側からの属性の変更（空気から液体）に伴い、解析対象部材IIを構成する全要素の属性が液体（塗料）に変更され、よって、解析対象部材IIには空気溜まりが発生しないと判定されることになる。
【００７０】
なお、図１２（ａ）および図１２（ｃ）に示す解析対象部材I（第１パネル(PA)のオリジナル）と解析対象部材III（第２パネル(PB)のコピー）についても同じステップを経て同様に解析処理が行われ、解析対象部材Iおよび解析対象部材IIIについても、いずれも空気溜まりが発生しないと判定される。
【００７１】
以上詳述したように、第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、第１パネル(PA)および第２パネル(PB)の接続関係を、各パネル(PA),(PB)のフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)の重心点(AG_A),(BG_H)の距離および法線ベクトル(AL_A)’,(BL_H)が貫通し合うフリーエッジ要素(FAM_A),(FBM_H)の隣接要素への設定から定義し、各パネル(PA),(PB)を接続して形成された接続部材について空気溜まりの発生をシミュレーションするので、接続されるべき個別の各パネル(PA),(PB)を一の接続部材として解析処理することができる。
【００７２】
この場合、接続された各パネル(PA),(PB)のデータはオリジナルデータとコピーデータとを有するので、例えば、オリジナルデータおよびコピーデータのうち、一方側を表側に設定するとともに他方側を裏側に設定することができ、接続された各パネル(PA),(PB)の表側と裏側とでそれぞれ正確に空気溜まりの発生をシミュレーションすることができる。
【００７３】
また、第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、節点を共有する二次元の要素同士の重心点の高さを比較して空気または液体（塗料）と判定することにより、接続された各パネル(PA),(PB)に空気溜りが発生するか否かを迅速に判定することができる。
【００７４】
さらに、第１実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法によれば、被浸漬処理物として、車体ボディ３０を形成するフロアパネル部材としたので、複雑な形状の車体ボディ３０における空気溜まりの発生をシミュレーションすることができる。
【００７５】
次に、本発明の第２実施の形態について、図１３〜図２０を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明する。
【００７６】
第２実施の形態においては、第１パネル４０ａの端部を除く部分（例えば、第１パネル４０ａの中央部分）に第２パネル４０ｂの端部が接合される場合を示しており、以下、図１３および図１４に示すモデルを用いて説明する。図１３は第２実施の形態における各パネルの形状を簡素化して示す簡易モデル図を、図１４は図１３の破線円Ｃ部における要素を模式的に示す模式図をそれぞれ表している。
【００７７】
図１３に示すように、各パネル４０ａ，４０ｂは相互に所定角度傾斜するように接合されており、図２に示す電着槽３４への浸漬時に、図中破線に示す気液境界面を形成、つまり、空気溜まりが発生するようになっている。ここで、気液境界面とは、図中上方側の空気と図中下方側の液体（塗料）との境界面のことである。
【００７８】
図１４の模式図に示すように、第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂを形成する各要素Ａ〜Ｈの形状データ（更新前データ）は、図１５に示すように表され、また、各要素Ａ〜Ｈを形成する各節点ａ〜ｔの座標データ（更新前データ）は、図１６に示すように表される。図１５は第２実施の形態に係る各要素の更新前の形状データを示し、図１６は第２実施の形態に係る各節点の座標データを示している。
【００７９】
第２パネル４０ｂを形成する要素Ｅは、節点ｋ−節点ｐを結んで形成されるフリーエッジ４０ｅ（図１４中破線）を有するとともに、その隣接要素は、節点ｌと節点ｑとを共有する要素Ｆとなっている。なお、第１パネル４０ａにおける第２パネル４０ｂの要素Ｅの近傍には、上記のようなフリーエッジは存在しない。
【００８０】
各パネル４０ａ，４０ｂは、流体解析装置１０の制御部１８が図１７に示すフローチャートを実行することにより、各パネル４０ａ，４０ｂの溶接部分ＷＰが定義される。以下、図１７〜図１９に基づいて、制御部１８による各パネル４０ａ，４０ｂの接合の定義方法について説明する。図１７は第２実施の形態に係る各パネルの接合を定義するための解析処理を示すフローチャートを、図１８（ａ）〜（ｆ）は図１７のフローチャートの処理内容を説明する説明図を、図１９は図１５に対応する更新後データをそれぞれ表している。なお、図１７および図１８における説明においては、第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂをそれぞれ第１パネル(PA)および第２パネル(PB)と表して説明する。
【００８１】
図１７に示すように、まず、流体解析装置１０に電源を投入して制御部１８に電力が供給されると、制御部１８の初期設定が行われるとともに、ＨＤＤ１３等からＲＡＭ１７に解析処理のソフトウェアが読み込まれて、本発明に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するプログラム（接合定義プログラム）が実行される（ステップＳ４０）。
【００８２】
次に、操作者により接合を定義すべき第１パネル(PA)および第２パネル(PB)を、キーボード１１を介して入力する（ステップＳ４１）。
【００８３】
続くステップＳ４２においては、入力された第１パネル(PA)および第２パネル(PB)に対応する元データ、つまり、車体ボディ３０の衝突変形シミュレーション等に用いられる形状データ（流用データ）をＨＤＤ１３から読み出す。そして、この読み出した第１パネル(PA)および第２パネル(PB)の形状データを複数の二次元の要素に分割する。その後、この分割処理において生成された図１５および図１６に示すデータ（更新前データ）を、ＲＡＭ１７に保存して数値計算モデルを構築する。ここで、ステップＳ４２は、本発明の第１のステップを構成している。
【００８４】
ステップＳ４３では、第２パネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_E)、つまり、図１４に示すフリーエッジ４０ｅを有する要素Ｅにおける重心点(BG_E)を算出する（図１８（ａ）参照）。この重心点(BG_E)は、要素Ｅを形成する節点k，l，p，qの座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。
【００８５】
ステップＳ４４では、第１パネル(PA)を形成する全要素(AM_A〜D)の重心点(AG_A〜D)を算出する（図１８（ａ）参照）。各重心点(AG_A〜D)は、図１４に示す要素Ａ〜Ｄを形成する節点ａ〜ｊの座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。ここで、ステップＳ４３およびステップＳ４４は、本発明の第２のステップを構成している。
【００８６】
ステップＳ４５では、ステップＳ４３で算出したフリーエッジ要素(FBM_E)の重心点(BG_Ｅ)が、第１パネル(PA)の全要素(AM_A〜D)における重心点(AG_A〜D)のうち、どの要素の重心点に近いか否か（各パネル(PA),(PB)がそれぞれ所定距離内にあるか否か）を判定し、所定距離内にあると判定、つまり、各パネル(PA),(PB)は互いに近接する部材であると判定（yes）した場合にはステップＳ４６に進む。ここでは、図１８（ａ）に示すように、第１パネル(PA)の要素(AM_C)がフリーエッジ要素(FBM_E)に対して所定距離内にあると判定される。
【００８７】
一方、各パネル(PA),(PB)は所定距離以上離れていると判定、つまり、各パネル(PA),(PB)は互いに離れた部材であると判定（no）した場合にはステップＳ４７に進む。なお、重心点の距離は、各重心点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより算出される。ここで、ステップＳ４５は、本発明の第３のステップを構成している。
【００８８】
ステップＳ４７では、各パネル(PA),(PB)は離れた部材であるため、それぞれは互いに接合されない部材、つまり、各パネル(PA),(PB)は「非溶接部材」であるとして、続くステップＳ４８においてディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されません」などと外部表示する。その後、ステップＳ４９において接合定義の解析処理を終了する。
【００８９】
ステップＳ４６では、各パネル(PA),(PB)のコピーパネル(PA)’,(PB)’を生成する（図１８（ｂ）参照）。各コピーパネル(PA)’,(PB)’は、各パネル(PA),(PB)を形成する形状データと同じ情報（コピーデータ）を有しており、図１９に示されるように図１５に示す更新前データ（オリジナルデータ）に基づいて生成される。ただし、各コピーパネル(PA)’,(PB)’の形状データに対応するメモリアドレス，要素番号，節点番号および隣接要素番号は、オリジナルデータのそれとは異ならせている。このように各コピーパネル(PA)’,(PB)’に対応する形状データを生成し、これをＲＡＭ１７に保存した後、ステップＳ５０に進む。ここで、ステップＳ４６は、本発明の第４のステップを構成している。
【００９０】
ステップＳ５０では、オリジナルデータにより形成されるフリーエッジ要素(FBM_E)と第１パネル(PA)の要素(AM_C)、また、コピーデータにより形成されるフリーエッジ要素(FBM_E)’とコピーパネル(PA)’の要素(AM_C)’から、オリジナル側とコピー側とで相反する方向に延びる法線ベクトル(AL_C),(BL_E),(AL_C)’,(BL_E)’を生成する（図１８（ｃ）参照）。
【００９１】
各法線ベクトル(AL_C),(BL_E),(AL_C)’,(BL_E)’は、各要素(AM_C),(FBM_E),(AM_C)’,(FBM_E)’における各重心点(AG_C),(BG_E),(AG_C)’,(BG_E)’の座標データを用いて所定の演算を行い、当該各重心点(AG_C),(BG_E),(AG_C)’,(BG_E)’から延びるように生成する。また、オリジナル側とコピー側とで、一方をプラス、他方をマイナスとすることにより、相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する。なお、法線ベクトルの生成においては、各フリーエッジ要素を形成する各節点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより、各フリーエッジ要素の任意の部分から延びる法線ベクトルを生成するようにしても良い。ここで、ステップＳ５０は、本発明の第５のステップを構成している。
【００９２】
ステップＳ５１では、ステップＳ５０において生成した各法線ベクトル(AL_C),(BL_E),(AL_C)’,(BL_E)’が、それぞれ第１パネル(PA)側および第２パネル(PB)側の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する。つまり、図１８（ｄ）に示すように、法線ベクトル(AL_C)’がフリーエッジ要素(FBM_E)を貫通するとともに、法線ベクトル(BL_E)が要素(AM_C)’を貫通するか否かを判定する。
【００９３】
ステップＳ５１において、貫通し合うと判定（yes）した場合にはステップＳ５２に進み、貫通し合わないと判定（no）した場合にはステップＳ５３に進む。なお、貫通するか否かの判定は、法線ベクトルと要素（４つの節点により定義される平面）との交点が算出されるか否かにより判定する。ここで、ステップＳ５１は、本発明の第６のステップを構成している。
【００９４】
ステップＳ５３では、各パネル(PA),(PB)が互いに近接する部材ではあるものの、第１パネル(PA)に対する第２パネル(PB)の接合が垂直である可能性があるとし、続くステップＳ５４においてディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合の定義ができません」などと外部表示する。その後、ステップＳ５５において接合定義の解析処理を終了する。ここで、実際に接合される各部材は、ステップＳ５３のように判定されることは殆ど無く実用上問題とならない。
【００９５】
ステップＳ５２では、最終的に各パネル(PA),(PB)は互いに接合される部材、つまり、各パネル(PA),(PB)は溶接部材であるとして、次のステップＳ５６に進む。
【００９６】
ステップＳ５６では、コピーパネル(PA)’の要素(AM_C)’をパネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_E)の隣接要素に設定するとともに、パネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_E)をコピーパネル(PA)’の要素(FAM_C)’の隣接要素に設定する。そして、図１９の丸符号１に示すように、隣接要素番号を更新してＲＡＭ１７に保存する。ここで、ステップＳ５６は、本発明の第７のステップを構成している。
【００９７】
ステップＳ５７では、パネル(PB)のフリーエッジ要素(FBM_E)における隣接要素(BM_F)を検出し、続くステップＳ５８において隣接要素(BM_F)の法線ベクトル(BL_F)が貫通するコピーパネル(PA)’の要素(AM_D)’を検出する（図１８（ｄ）参照）。なお、ステップＳ５８において生成する法線ベクトルについても、隣接要素(BM_F)を形成する各節点の座標データを用いて所定の演算を行うことにより、隣接要素(BM_F)の任意の部分から延びる法線ベクトルを生成するようにしても良い。
【００９８】
ステップＳ５９では、コピーパネル(PA)’の要素(AM_C)’における隣接要素のうち、ステップＳ５７で検出した隣接要素(AM_D)’が無い側の隣接要素、つまり、隣接要素(AM_B)’を図１９の丸符号２に示すように形状データから削除する（図１８（ｅ）参照）。このように、コピーパネル(PA)’を要素(AM_C)’側と要素(AM_B)’側とで分離することにより、図２０（ｂ）に示すような解析対象部材IIを生成する（ステップＳ６０）。
【００９９】
ステップＳ６１では、コピーパネル(PA)’における要素(AM_C)’のコピーとしてコピー要素(AM_C)”を生成し、ＲＡＭ１７に保存する。これにより、図１９の丸符号３に示すように形状データが更新される。
【０１００】
ステップＳ６２では、ステップＳ６１で生成したコピー要素(AM_C)”をコピーパネル(PB)’のフリーエッジ要素(FBM_E)’の隣接要素に設定するとともに、パネル(PB)’のフリーエッジ要素(FBM_E)’をコピー要素(AM_C)”の隣接要素に設定する。これにより、図１９の丸符号４に示すように形状データが更新される。
【０１０１】
ステップＳ６３では、コピー要素(AM_C)”の隣接要素として、コピーパネル(PA)’の要素(AM_B)’を指定することにより、図１９の丸符号５に示すように形状データを更新し、これにより、ステップＳ５９において分離されたコピーパネル(PA)’の要素(AM_B)’側とコピーパネル(PB)'とを接続し、図２０（ｃ）に示すような解析対象部材IIIを生成する（ステップＳ６４）。
【０１０２】
ステップＳ６５では、図１９に示すように、オリジナルデータとコピーデータとをそれぞれ解析対象部材I〜IIIとして、この接合定義の解析結果をＨＤＤ１３に保存するとともに、ディスプレイ１２を介して、例えば、「入力された部材は接合されます」などと外部表示する。その後、ステップＳ６６において接合定義の解析処理を終了する。このようにして、第１パネル(PA)と第２パネル(PB)との接合が定義され、各パネル(PA),(PB)を接続部材としてデータ上で関連付けることができる。
【０１０３】
次に、図２０に基づいて、第２実施の形態に係る解析対象部材I〜IIIを対象に実行される空気溜まりが発生するか否かの判定方法について説明する。なお、第２実施の形態においても、第１実施の形態に係る判定方法（図１１参照）を実行するようになっている。図２０（ａ），（ｂ），（ｃ）は空気溜まり判定プログラムの処理内容を説明する説明図を表している。
【０１０４】
図２０（ａ）および（ｃ）に示す解析対象部材IおよびIIIについては、第１実施の形態における各解析対象部材I〜IIIの判定結果と同じ判定がなされ、解析対象部材IおよびIIIを形成する全要素が液体（塗料）と判定される。したがって、全要素の属性が空気と判定、つまり、空気溜まりが発生すると判定される解析対象部材IIについて説明する。
【０１０５】
制御部１８は、図２０（ｂ）に示す解析対象部材IIを形成するフリーエッジ要素となる要素(AM_D)’,(BM_H)を初期境界要素として、図１１のフローチャートに示す解析処理を実行する。すると、第１実施の形態と同様に要素の属性判定が実行され、要素(BM_H)側からの要素の属性が次々と空気に設定されるとともに、要素(AM_D)’側からの要素の属性についても次々と空気に設定される。このように、解析対象部材IIを対象に図１１のフローチャートを実行することにより、その全要素の属性が空気と判定され、したがって、図２０（ｂ）に示す解析対象部材IIには、空気溜まりが発生すると判定されることになる。
【０１０６】
以上のように構成した第２実施の形態に係る被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法においても、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０７】
なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記各実施の形態においては、被浸漬処理物として乗用車等の車体ボディ３０を形成する第１パネル４０ａおよび第２パネル４０ｂよりなるフロアパネル部材４０を対象としたものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、鉄道車両の車体フレームや建設機械のキャビン等を被浸漬処理物の対象としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明に係るシミュレーション方法を実行する流体解析装置のブロック図である。
【図２】車体ボディの塗装ラインを説明する説明図である。
【図３】車体ボディにおけるフロアパネル部材の数値計算モデルを説明する説明図である。
【図４】第１実施の形態における各パネルの形状を簡素化して示す簡易モデル図である。
【図５】図４の破線円Ｂ部における要素を模式的に示す模式図である。
【図６】各要素の更新前の形状データである。
【図７】各節点の座標データである。
【図８】各パネルの接合を定義するための解析処理を示すフローチャートである。
【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図８のフローチャートの処理内容を説明する説明図である。
【図１０】図６に対応する更新後データである。
【図１１】空気溜まりの発生を判定するための解析処理を示すフローチャートである。
【図１２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１１のフローチャートの処理内容を説明する説明図である。
【図１３】第２実施の形態における各パネルの形状を簡素化して示す簡易モデル図である。
【図１４】図１３の破線円Ｃ部における要素を模式的に示す模式図である。
【図１５】第２実施の形態に係る各要素の更新前の形状データである。
【図１６】第２実施の形態に係る各節点の座標データである。
【図１７】第２実施の形態に係る各パネルの接合を定義するための解析処理を示すフローチャートである。
【図１８】（ａ）〜（ｆ）は、図１７のフローチャートの処理内容を説明する説明図である。
【図１９】図１５に対応する更新後データである。
【図２０】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、空気溜まり判定プログラムの処理内容を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０ 流体解析装置（コンピュータ）
１８ 制御部
３０ 車体ボディ（被浸漬処理物）
３４ 電着槽（塗料槽）
３５ 電着溶液（塗料）
４０ フロアパネル部材（被浸漬処理物）
４０ａ 第１パネル（一の部材）
４０ｂ 第２パネル（他の部材）
４１ 要素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法であって、
前記被浸漬処理物を形成する一の部材および他の部材の形状データを、複数の二次元の要素に分割する第１のステップと、
前記各部材を形成する要素の重心点を算出する第２のステップと、
前記各部材の要素同士の重心点の距離を求め、前記各部材が互いに所定距離内にあるか否かを判定する第３のステップと、
前記第３のステップにおいて所定距離内にあると判定したのち、前記各部材と同じ情報を有する前記各部材のコピーデータを生成する第４のステップと、
前記各部材のオリジナルデータとコピーデータとを形成する要素から、それぞれ相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する第５のステップと、
前記法線ベクトルが、前記各部材の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する第６のステップと、
前記第６のステップにおいて貫通し合うと判定したのち、貫通し合う法線ベクトルを有する各要素を互いに隣接要素とし、前記各部材を接続する第７のステップと、
前記第７のステップで接続された接続部材を形成する要素のうち、端部または穴部に位置する要素を初期境界要素に設定するとともに、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第８のステップと、
前記第８のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記初期境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第９のステップと、
前記第９のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定するとともに、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第１０のステップと、
前記第１０のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記二次境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第１１のステップと、
前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第１０のステップおよび前記第１１のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第１２のステップとを有することを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項２】
請求項１記載の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法において、前記第９のステップおよび前記第１１のステップでは、前記初期境界要素および前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素の属性は塗料であると判定し、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより低い場合は前記隣接要素の属性は空気であると判定することを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法において、前記被浸漬処理物は、車体ボディであることを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項４】
塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムであって、
前記被浸漬処理物を形成する一の部材および他の部材の形状データを、複数の二次元の要素に分割する第１のステップと、
前記各部材を形成する要素の重心点を算出する第２のステップと、
前記各部材の要素同士の重心点の距離を求め、前記各部材が互いに所定距離内にあるか否かを判定する第３のステップと、
前記第３のステップにおいて所定距離内にあると判定したのち、前記各部材と同じ情報を有する前記各部材のコピーデータを生成する第４のステップと、
前記各部材のオリジナルデータとコピーデータとを形成する要素から、それぞれ相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する第５のステップと、
前記法線ベクトルが、前記各部材の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する第６のステップと、
前記第６のステップにおいて貫通し合うと判定したのち、貫通し合う法線ベクトルを有する各要素を互いに隣接要素とし、前記各部材を接続する第７のステップと、
前記第７のステップで接続された接続部材を形成する要素のうち、端部または穴部に位置する要素を初期境界要素に設定するとともに、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第８のステップと、
前記第８のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記初期境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第９のステップと、
前記第９のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定するとともに、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第１０のステップと、
前記第１０のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記二次境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第１１のステップと、
前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第１０のステップおよび前記第１１のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第１２のステップとを有することを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項５】
請求項４記載の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムにおいて、前記第９のステップおよび前記第１１のステップでは、前記初期境界要素および前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素の属性は塗料であると判定し、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより低い場合は前記隣接要素の属性は空気であると判定することを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項６】
請求項４または５記載の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムにおいて、前記被浸漬処理物は、車体ボディであることを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項１】
塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法であって、
前記被浸漬処理物を形成する一の部材および他の部材の形状データを、複数の二次元の要素に分割する第１のステップと、
前記各部材を形成する要素の重心点を算出する第２のステップと、
前記各部材の要素同士の重心点の距離を求め、前記各部材が互いに所定距離内にあるか否かを判定する第３のステップと、
前記第３のステップにおいて所定距離内にあると判定したのち、前記各部材と同じ情報を有する前記各部材のコピーデータを生成する第４のステップと、
前記各部材のオリジナルデータとコピーデータとを形成する要素から、それぞれ相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する第５のステップと、
前記法線ベクトルが、前記各部材の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する第６のステップと、
前記第６のステップにおいて貫通し合うと判定したのち、貫通し合う法線ベクトルを有する各要素を互いに隣接要素とし、前記各部材を接続する第７のステップと、
前記第７のステップで接続された接続部材を形成する要素のうち、端部または穴部に位置する要素を初期境界要素に設定するとともに、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第８のステップと、
前記第８のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記初期境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第９のステップと、
前記第９のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定するとともに、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第１０のステップと、
前記第１０のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記二次境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第１１のステップと、
前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第１０のステップおよび前記第１１のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第１２のステップとを有することを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項２】
請求項１記載の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法において、前記第９のステップおよび前記第１１のステップでは、前記初期境界要素および前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素の属性は塗料であると判定し、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより低い場合は前記隣接要素の属性は空気であると判定することを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法において、前記被浸漬処理物は、車体ボディであることを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項４】
塗料槽内への浸漬時に被浸漬処理物に発生する空気溜まりをシミュレーションする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムであって、
前記被浸漬処理物を形成する一の部材および他の部材の形状データを、複数の二次元の要素に分割する第１のステップと、
前記各部材を形成する要素の重心点を算出する第２のステップと、
前記各部材の要素同士の重心点の距離を求め、前記各部材が互いに所定距離内にあるか否かを判定する第３のステップと、
前記第３のステップにおいて所定距離内にあると判定したのち、前記各部材と同じ情報を有する前記各部材のコピーデータを生成する第４のステップと、
前記各部材のオリジナルデータとコピーデータとを形成する要素から、それぞれ相反する方向に延びる法線ベクトルを生成する第５のステップと、
前記法線ベクトルが、前記各部材の要素同士で互いに貫通し合うか否かを判定する第６のステップと、
前記第６のステップにおいて貫通し合うと判定したのち、貫通し合う法線ベクトルを有する各要素を互いに隣接要素とし、前記各部材を接続する第７のステップと、
前記第７のステップで接続された接続部材を形成する要素のうち、端部または穴部に位置する要素を初期境界要素に設定するとともに、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第８のステップと、
前記第８のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記初期境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第９のステップと、
前記第９のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定するとともに、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第１０のステップと、
前記第１０のステップにおいて設定された前記隣接要素の属性を、前記二次境界要素を用いて空気であるか塗料であるかを解析する第１１のステップと、
前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第１０のステップおよび前記第１１のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第１２のステップとを有することを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項５】
請求項４記載の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムにおいて、前記第９のステップおよび前記第１１のステップでは、前記初期境界要素および前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素の属性は塗料であると判定し、前記初期境界要素または前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより低い場合は前記隣接要素の属性は空気であると判定することを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項６】
請求項４または５記載の被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムにおいて、前記被浸漬処理物は、車体ボディであることを特徴とする被浸漬処理物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−１９７８６５（Ｐ２００８−１９７８６５Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１５７０（Ｐ２００７−３１５７０）
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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