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JP2012208540A - Simulation method and simulation program - Google Patents

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JP2012208540A
JP2012208540A JP2011071354A JP2011071354A JP2012208540A JP 2012208540 A JP2012208540 A JP 2012208540A JP 2011071354 A JP2011071354 A JP 2011071354A JP 2011071354 A JP2011071354 A JP 2011071354A JP 2012208540 A JP2012208540 A JP 2012208540A
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force
adjacent
liquid
boundary
model
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JP2011071354A
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Kenei Chin
建栄 沈
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Subaru Corp
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Fuji Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve prediction precision of air stagnation while suppressing working costs.SOLUTION: From among a plurality of nodal points constituting a car body analysis model, a nodal point i10 positioning in a terminal is set as a boundary nodal point in contact with an electrodeposition liquid. When determining whether or not an adjacent nodal point i9 adjacent to the boundary nodal point is in contact with the electrodeposition liquid, an air bubble model deposited on a work surface between the nodal points i9 and i10 is set, and a buoyancy component force Fup which becomes parallel with the work surface is calculated from a buoyancy Fu operating on the air bubble model. Continuously, a thrust component force Flp which becomes parallel with the work surface is calculated from a flow thrust Fl of the electrodeposition liquid operating on the air bubble model. Then, a resultant force (Fup+Flp) operating on the air bubble model is calculated from the buoyancy component force Fup and the thrust component force Flp, and it is determined whether or not the resultant force exceeds an adhesive force Fs of the air bubble model deposited on the work surface. In the case where the resultant force exceeds the adhesive force, the air bubble model moves, thereby determining that the adjacent nodal point i9 is in contact with the electrodeposition liquid.

Description

本発明は、ワークを処理槽に沈めたときの空気溜まりを予測するシミュレーション技術に関する。   The present invention relates to a simulation technique for predicting air accumulation when a work is submerged in a processing tank.

ワークに塗装やメッキを施す方式として、処理液を溜めた処理槽にワークを沈めるディップ方式がある。このようなディップ方式においては、塗装皮膜や金属皮膜を良好に形成するため、空気溜まりが発生することのないワーク形状が求められている。そこで、空気溜まりが発生することのないワーク形状を効率良く設計するため、設計段階において空気溜まりを予測するシミュレーション方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a method of painting or plating a workpiece, there is a dip method in which the workpiece is submerged in a treatment tank in which a treatment liquid is stored. In such a dip method, in order to satisfactorily form a paint film or a metal film, a work shape that does not cause air accumulation is required. Therefore, in order to efficiently design a workpiece shape that does not cause air accumulation, a simulation method for predicting air accumulation at the design stage has been proposed (for example, see Patent Document 1).

特開2007−39802号公報JP 2007-39802 A

特許文献1のシミュレーション方法は、処理槽内における処理液の流動状況と空気溜まりの発生状況とをデータベース化し、このデータベースを参照して空気溜まりの発生状況を予測している。このように、処理液の流動状況を考慮したものであるため、高精度に空気溜まりを予測することが可能であるが、個々のワーク形状に合わせて処理液の流動状況と空気溜まりの発生状況とをデータベース化することは、作業コストを増大させる要因となっていた。   In the simulation method of Patent Document 1, the flow state of the processing liquid in the processing tank and the occurrence state of the air pool are made into a database, and the occurrence state of the air pool is predicted with reference to this database. In this way, it is possible to predict the air pool with high accuracy because it considers the flow status of the processing liquid, but the flow status of the processing liquid and the occurrence status of the air pool according to the individual workpiece shape And making it a database has been a factor of increasing work costs.

本発明の目的は、作業コストを抑制しつつ空気溜まりの予測精度を高めることにある。   An object of the present invention is to improve the accuracy of predicting air pockets while suppressing work costs.

本発明のシミュレーション方法は、ワークを処理液に沈めたときの空気溜まりを予測するシミュレーション方法であって、前記ワークの解析モデルを構成する複数の要素から、端に位置する要素を処理液に接する境界要素として設定する境界設定ステップと、前記ワークの解析モデルを構成する複数の要素から、前記境界要素に隣接する隣接要素を抽出し、この隣接要素が処理液と空気とのいずれに接するかを判定する気液判定ステップとを有し、前記気液判定ステップは、前記境界要素と前記隣接要素との間のワーク面に、所定の付着力で付着する気泡モデルを設定する気泡設定ステップと、前記気泡モデルに作用する浮力に基づいて、前記ワーク面に平行となる方向の浮力分力を算出する浮力分力算出ステップと、前記気泡モデルに作用する処理液の流動推力に基づいて、前記ワーク面に平行となる方向の推力分力を算出する推力分力算出ステップと、前記浮力分力と前記推力分力とを合算し、前記気泡モデルに対して前記ワーク面に平行となる方向に作用する合力を算出する合力算出ステップと、前記合力が前記付着力を上回る場合には前記隣接要素が処理液に接すると判定する一方、前記合力が前記付着力を下回る場合には前記隣接要素が空気に接すると判定する判定ステップとを有することを特徴とする。   The simulation method of the present invention is a simulation method for predicting air accumulation when a workpiece is submerged in a processing liquid, and an element located at an end is brought into contact with the processing liquid from a plurality of elements constituting the analysis model of the workpiece. A boundary setting step set as a boundary element and an adjacent element adjacent to the boundary element are extracted from a plurality of elements constituting the analysis model of the workpiece, and whether the adjacent element is in contact with the processing liquid or air is determined. A gas-liquid determining step, wherein the gas-liquid determining step sets a bubble model that adheres to the work surface between the boundary element and the adjacent element with a predetermined adhesion force; and Based on the buoyancy acting on the bubble model, a buoyancy component calculation step for calculating a buoyancy component force in a direction parallel to the workpiece surface; and acting on the bubble model A thrust component calculating step for calculating a thrust component in a direction parallel to the workpiece surface based on the flow thrust of the processing liquid, and adding the buoyancy component and the thrust component to the bubble model. On the other hand, a resultant force calculating step for calculating a resultant force acting in a direction parallel to the work surface, and when the resultant force exceeds the adhesion force, it is determined that the adjacent element is in contact with the processing liquid, while the resultant force is A determination step of determining that the adjacent element is in contact with air when the adhesion force is less than the predetermined value.

本発明のシミュレーション方法は、前記隣接要素が処理液に接すると判定された場合に、この隣接要素を新たな境界要素として設定する境界更新ステップを有し、前記気液判定ステップは、新たに設定された境界要素に隣接する隣接要素を抽出し、この隣接要素が処理液と空気とのいずれに接するかを判定することを特徴とする。   The simulation method of the present invention has a boundary update step of setting the adjacent element as a new boundary element when it is determined that the adjacent element is in contact with the processing liquid, and the gas-liquid determination step is newly set. An adjacent element adjacent to the boundary element is extracted, and it is determined whether the adjacent element is in contact with the processing liquid or air.

本発明のシミュレーション方法は、前記気泡モデルに作用する処理液の流動推力は、前記解析モデルの座標毎に処理液の流れ方向および流速が格納されるデータベースを参照して求められることを特徴とする。   The simulation method of the present invention is characterized in that the flow thrust of the treatment liquid acting on the bubble model is obtained by referring to a database storing the flow direction and flow velocity of the treatment liquid for each coordinate of the analysis model. .

本発明のシミュレーション方法は、前記解析モデルを構成する要素は、前記ワークの表面形状を分割する複数の表面要素、または前記表面要素の頂点に設けられる複数の節点要素であることを特徴とする。   The simulation method of the present invention is characterized in that the elements constituting the analysis model are a plurality of surface elements that divide the surface shape of the workpiece, or a plurality of node elements provided at vertices of the surface elements.

本発明のシミュレーションプログラムは、ワークを処理液に沈めたときの空気溜まりを予測するシミュレーションプログラムであって、前記ワークの解析モデルを構成する複数の要素から、端に位置する要素を処理液に接する境界要素として設定する境界設定ステップと、前記ワークの解析モデルを構成する複数の要素から、前記境界要素に隣接する隣接要素を抽出し、この隣接要素が処理液と空気とのいずれに接するかを判定する気液判定ステップとを有し、前記気液判定ステップは、前記境界要素と前記隣接要素との間のワーク面に、所定の付着力で付着する気泡モデルを設定する気泡設定ステップと、前記気泡モデルに作用する浮力に基づいて、前記ワーク面に平行となる方向の浮力分力を算出する浮力分力算出ステップと、前記気泡モデルに作用する処理液の流動推力に基づいて、前記ワーク面に平行となる方向の推力分力を算出する推力分力算出ステップと、前記浮力分力と前記推力分力とを合算し、前記気泡モデルに対して前記ワーク面に平行となる方向に作用する合力を算出する合力算出ステップと、前記合力が前記付着力を上回る場合には前記隣接要素が処理液に接すると判定する一方、前記合力が前記付着力を下回る場合には前記隣接要素が空気に接すると判定する判定ステップとを有することを特徴とする。   The simulation program of the present invention is a simulation program for predicting air accumulation when a work is submerged in a processing liquid, and contacts a processing liquid with an element located at an end from a plurality of elements constituting the analysis model of the work. A boundary setting step set as a boundary element and an adjacent element adjacent to the boundary element are extracted from a plurality of elements constituting the analysis model of the workpiece, and whether the adjacent element is in contact with the processing liquid or air is determined. A gas-liquid determining step, wherein the gas-liquid determining step sets a bubble model that adheres to the work surface between the boundary element and the adjacent element with a predetermined adhesion force; and A buoyancy component force calculating step for calculating a buoyancy component force in a direction parallel to the workpiece surface based on a buoyancy force acting on the bubble model; Based on the flow thrust of the treatment liquid acting on the Dell, a thrust component calculating step for calculating a thrust component in a direction parallel to the work surface, and adding the buoyancy component and the thrust component, A resultant force calculating step for calculating a resultant force acting in a direction parallel to the workpiece surface with respect to the bubble model; and when the resultant force exceeds the adhesion force, the adjacent element is determined to be in contact with the processing liquid, A determination step of determining that the adjacent element is in contact with air when the resultant force is less than the adhesion force.

本発明のシミュレーションプログラムは、前記隣接要素が処理液に接すると判定された場合に、この隣接要素を新たな境界要素として設定する境界更新ステップを有し、前記気液判定ステップは、新たに設定された境界要素に隣接する隣接要素を抽出し、この隣接要素が処理液と空気とのいずれに接するかを判定することを特徴とする。   The simulation program of the present invention has a boundary update step of setting the adjacent element as a new boundary element when it is determined that the adjacent element is in contact with the processing liquid, and the gas-liquid determination step is newly set. An adjacent element adjacent to the boundary element is extracted, and it is determined whether the adjacent element is in contact with the processing liquid or air.

本発明のシミュレーションプログラムは、前記気泡モデルに作用する処理液の流動推力は、前記解析モデルの座標毎に処理液の流れ方向および流速が格納されるデータベースを参照して求められることを特徴とする。   In the simulation program of the present invention, the flow thrust of the processing liquid acting on the bubble model is obtained with reference to a database storing the flow direction and flow velocity of the processing liquid for each coordinate of the analysis model. .

本発明のシミュレーションプログラムは、前記解析モデルを構成する要素は、前記ワークの表面形状を分割する複数の表面要素、または前記表面要素の頂点に設けられる複数の節点要素であることを特徴とする。   In the simulation program of the present invention, the elements constituting the analysis model are a plurality of surface elements that divide the surface shape of the workpiece, or a plurality of node elements provided at the vertices of the surface elements.

本発明によれば、ワーク面に所定の付着力で付着する気泡モデルを設定し、気泡モデルに作用する浮力からワーク面に平行となる浮力分力を算出し、気泡モデルに作用する処理液の流動推力からワーク面に平行となる推力分力を算出する。そして、浮力分力と推力分力とに基づき気泡モデルに作用する合力を算出し、この合力と付着力とを比較することで気液判定を行っている。これにより、処理液の流動推力を考慮することができ、空気溜まりの予測精度を向上させることが可能となる。しかも、処理液の流動推力による空気溜まりへの影響について、気泡モデルを用いて演算するようにしたので、大規模なデータベースを準備する必要がなく、作業コストを大幅に引き下げることが可能となる。   According to the present invention, a bubble model that adheres to a workpiece surface with a predetermined adhesion force is set, a buoyancy component force that is parallel to the workpiece surface is calculated from a buoyancy that acts on the bubble model, and a treatment liquid that acts on the bubble model is calculated. A thrust component force parallel to the work surface is calculated from the flow thrust force. Then, the resultant force acting on the bubble model is calculated based on the buoyancy component force and the thrust component force, and the gas-liquid determination is performed by comparing the resultant force and the adhesion force. Thereby, the flow thrust of the treatment liquid can be taken into consideration, and the prediction accuracy of the air pool can be improved. In addition, since the influence on the air pool due to the flow thrust of the processing liquid is calculated using the bubble model, it is not necessary to prepare a large-scale database, and the operation cost can be greatly reduced.

電着塗装工程を示す概略図である。It is the schematic which shows an electrodeposition coating process. シミュレーション装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a simulation apparatus. 車体解析モデルを示す概略図である。It is the schematic which shows a vehicle body analysis model. 記憶装置に格納される車体解析モデルのデータを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the data of the vehicle body analysis model stored in a memory | storage device. (a)および(b)は車体解析モデルを気液判定する際の手順を示す説明図である。(a) And (b) is explanatory drawing which shows the procedure at the time of carrying out gas-liquid determination of the vehicle body analysis model. (a)は図5(a)のA−A線に沿って車体解析モデルを示す説明図であり、(b)は図5(b)のA−A線に沿って車体解析モデルを示す説明図である。(a) is explanatory drawing which shows a vehicle body analysis model along the AA line of Fig.5 (a), (b) is description which shows a vehicle body analysis model along the AA line of FIG.5 (b). FIG. (a)〜(c)は隣接節点について気液判定を行う際の手順を示す説明図である。(a)-(c) is explanatory drawing which shows the procedure at the time of performing a gas-liquid determination about an adjacent node. 流動推力を算出する際に参照されるデータベースの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the database referred when calculating a flow thrust. (a)〜(c)は隣接節点について気液判定を行う際の手順を示す説明図である。(a)-(c) is explanatory drawing which shows the procedure at the time of performing a gas-liquid determination about an adjacent node. (a)は流動推力を考慮していない従来のシミュレーション方法やシミュレーションプログラムによる車体解析モデルの気液判定結果を示す説明図である。また、(b)は流動推力を考慮した本発明のシミュレーション方法やシミュレーションプログラムによる車体解析モデルの気液判定結果を示す説明図である。(a) is explanatory drawing which shows the gas-liquid determination result of the vehicle body analysis model by the conventional simulation method and simulation program which do not consider the flow thrust. Moreover, (b) is an explanatory view showing the gas-liquid determination result of the vehicle body analysis model by the simulation method and simulation program of the present invention considering the flow thrust. (a)は図10(a)のA−A線に沿って車体解析モデルを示す説明図であり、(b)は図10(b)のA−A線に沿って車体解析モデルを示す説明図である。(a) is explanatory drawing which shows a vehicle body analysis model along the AA line of Fig.10 (a), (b) is description which shows a vehicle body analysis model along the AA line of FIG.10 (b). FIG. 空気溜まりの予測手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the prediction procedure of an air pocket. ステップS7における気液判定の手順を詳細に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the gas-liquid determination in step S7 in detail.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は電着塗装工程を示す概略図である。図1に示すように、ワークである車体10に対して電着塗装を施すため、電着塗装工程には電着液(処理液)を溜めた処理槽11が設置されている。車体10に対して脱脂や表面調整等の前処理を施した後に、車体10を処理槽11に沈めて通電を施すことにより、車体10のアウタ面やインナ面には電着塗膜が形成されることになる。この電着塗装工程において良好な塗装品質を得るためには、車体10を処理槽11に沈めたときに空気溜まりを発生させることのない車体形状が求められている。このような車体形状を効率良く設計するため、設計段階において空気溜まりの発生状況を予測することが重要となっている。また、処理槽11には図示しないノズルが複数設置されており、これらのノズルから電着液が吐出されている。このため、空気溜まりの発生状況を高精度に予測するためには、処理槽11における電着液の流れを考慮することが必要となっている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an electrodeposition coating process. As shown in FIG. 1, in order to perform electrodeposition coating on a vehicle body 10 that is a workpiece, a treatment tank 11 in which an electrodeposition liquid (treatment liquid) is stored is installed in the electrodeposition coating process. After pretreatment such as degreasing and surface adjustment for the vehicle body 10, the vehicle body 10 is submerged in the treatment tank 11 and energized to form an electrodeposition coating on the outer surface and the inner surface of the vehicle body 10. Will be. In order to obtain good coating quality in this electrodeposition coating process, a vehicle body shape that does not generate an air pocket when the vehicle body 10 is submerged in the treatment tank 11 is required. In order to efficiently design such a vehicle body shape, it is important to predict the occurrence of air pockets at the design stage. In addition, a plurality of nozzles (not shown) are installed in the processing tank 11 and the electrodeposition liquid is discharged from these nozzles. For this reason, it is necessary to consider the flow of the electrodeposition liquid in the processing tank 11 in order to predict the occurrence of air pools with high accuracy.

以下、本発明の一実施の形態であるシミュレーション方法およびシミュレーションプログラムについて説明する。ここで、図2はシミュレーション装置12を示すブロック図であり、このシミュレーション装置12によってシミュレーション方法やシミュレーションプログラムが実行される。図2に示すように、シミュレーション装置12は、CPUやメモリ等によって構成される演算装置13、キーボード等の入力装置14、液晶ディスプレイ等の表示装置15、磁気ディスク等の記憶装置16を備えている。このシミュレーション装置12は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等の単一のコンピュータを用いて構成しても良く、ネットワークを介して相互に接続される複数のコンピュータを用いて構成しても良い。   Hereinafter, a simulation method and a simulation program according to an embodiment of the present invention will be described. Here, FIG. 2 is a block diagram showing the simulation device 12, and a simulation method and a simulation program are executed by the simulation device 12. As shown in FIG. 2, the simulation apparatus 12 includes a calculation device 13 configured by a CPU, a memory, and the like, an input device 14 such as a keyboard, a display device 15 such as a liquid crystal display, and a storage device 16 such as a magnetic disk. . The simulation apparatus 12 may be configured using a single computer such as a microcomputer or a personal computer, or may be configured using a plurality of computers connected to each other via a network.

シミュレーション装置12の記憶装置16には、車体全体を表す車体解析モデル(解析モデル)が格納されている。ここで、図3は車体解析モデルを示す概略図であり、図4は記憶装置16に格納される車体解析モデルのデータを示す説明図である。図3の拡大部分に示すように、車体解析モデルは、車体10の表面形状を分割する複数の表面要素(要素)と、表面要素の頂点に設けられる節点要素(要素)とによって構成されている。この車体解析モデルについては、各節点要素(以下、節点という)が位置する座標データ等の形で記憶装置16に格納されている。図4に示すように、記憶装置16には、車体解析モデルを構成するパネル部材の番号データ、各パネル部材が備える節点の番号データ、各節点の座標データ(X座標値,Y座標値,Z座標値)等が格納されている。なお、XYZ直交座標系におけるZ軸の方向は、重力方向Gに対して逆向きに設定されている。また、車体解析モデルとしては、衝突変形シミュレーション等に用いられる車体解析モデルを流用することが可能である。   The storage device 16 of the simulation device 12 stores a vehicle body analysis model (analysis model) representing the entire vehicle body. Here, FIG. 3 is a schematic diagram showing the vehicle body analysis model, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing data of the vehicle body analysis model stored in the storage device 16. As shown in the enlarged portion of FIG. 3, the vehicle body analysis model is composed of a plurality of surface elements (elements) that divide the surface shape of the vehicle body 10 and node elements (elements) provided at the vertices of the surface elements. . The vehicle body analysis model is stored in the storage device 16 in the form of coordinate data where each node element (hereinafter referred to as a node) is located. As shown in FIG. 4, the storage device 16 stores the number data of the panel members constituting the vehicle body analysis model, the number data of the nodes included in each panel member, the coordinate data of each node (X coordinate value, Y coordinate value, Z Coordinate values) etc. are stored. Note that the direction of the Z axis in the XYZ orthogonal coordinate system is set to be opposite to the gravity direction G. As the vehicle body analysis model, a vehicle body analysis model used for collision deformation simulation or the like can be used.

また、演算装置13には気液判定部17が設けられており、この気液判定部17は車体解析モデルの各節点について気液判定処理を実行する。この気液判定処理とは、車体解析モデルを構成する各節点について、電着液(液体)に接する節点であるか、或いは空気(気体)に接する節点であるかを判定する処理である。すなわち、気液判定処理とは、各節点の属性データが電着液または空気の何れであるかを判定する処理である。ここで、図5(a)および(b)は車体解析モデルIを気液判定する際の手順を示す説明図である。なお、説明を容易にするため、図5には簡略化された車体解析モデルIが示されている。また、図6(a)は図5(a)のA−A線に沿って車体解析モデルIを示す説明図であり、図6(b)は図5(b)のA−A線に沿って車体解析モデルIを示す説明図である。   Further, the arithmetic device 13 is provided with a gas-liquid determination unit 17, and the gas-liquid determination unit 17 executes a gas-liquid determination process for each node of the vehicle body analysis model. The gas-liquid determination process is a process for determining whether each node constituting the vehicle body analysis model is a node in contact with the electrodeposition liquid (liquid) or a node in contact with air (gas). That is, the gas-liquid determination process is a process for determining whether the attribute data of each node is an electrodeposition liquid or air. Here, FIGS. 5 (a) and 5 (b) are explanatory views showing a procedure when the vehicle body analysis model I is determined to be gas-liquid. For ease of explanation, FIG. 5 shows a simplified vehicle body analysis model I. 6A is an explanatory view showing the vehicle body analysis model I along the line AA in FIG. 5A, and FIG. 6B is along the line AA in FIG. 5B. FIG.

図5(a)および図6(a)に示すように、まず、気液判定処理においては、車体解析モデルIを構成する全節点i1〜i15の属性データが空気に設定される。続いて、端に位置する節点i1〜i6,i10〜i15が境界節点(境界要素)として設定され、図5(b)および図6(b)に示すように、境界節点i1〜i6,i10〜i15の属性データが電着液に変更される(境界設定ステップ)。なお、端に位置する節点とは、車体10の縁の部分に位置する節点、すなわちパネル部材の縁部やパネル部材に形成される穴の縁部に位置する節点を意味し、車体10を処理槽11に沈めたときに無条件で電着液に接する節点である。また、換言すれば、端に位置する節点とは、表面要素によって囲まれていない節点、つまり表面要素が四角形で構成される場合に4つの表面要素によって共有されていない節点である。   As shown in FIGS. 5A and 6A, first, in the gas-liquid determination process, the attribute data of all nodes i1 to i15 constituting the vehicle body analysis model I is set to air. Subsequently, the nodes i1 to i6, i10 to i15 located at the ends are set as boundary nodes (boundary elements), and as shown in FIGS. 5B and 6B, the boundary nodes i1 to i6, i10 to i10 are set. The attribute data of i15 is changed to the electrodeposition liquid (boundary setting step). The node located at the end means a node located at an edge portion of the vehicle body 10, that is, a node located at the edge of the panel member or the edge of the hole formed in the panel member. It is a node that contacts the electrodeposition solution unconditionally when submerged in the tank 11. In other words, the node located at the end is a node that is not surrounded by the surface elements, that is, a node that is not shared by the four surface elements when the surface element is formed of a quadrangle.

続いて、図6(b)に示すように、複数の節点から解析対象となる境界節点が設定されるとともに、この境界節点に隣接する隣接節点(隣接要素)が設定される。すなわち、節点i6が解析対象となる境界節点として設定されたときには、節点i6に隣接する節点i7が隣接節点として設定される。また、節点i10が解析対象となる境界節点として設定されたときには、節点i10に隣接する節点i9が隣接節点として設定される。このように隣接節点が設定されると、この隣接節点について気液判定が実行される(気液判定ステップ)。以下、隣接節点i7の気液判定について説明した後に、隣接節点i9の気液判定について説明する。   Subsequently, as shown in FIG. 6B, boundary nodes to be analyzed are set from a plurality of nodes, and adjacent nodes (adjacent elements) adjacent to the boundary nodes are set. That is, when the node i6 is set as the boundary node to be analyzed, the node i7 adjacent to the node i6 is set as the adjacent node. When the node i10 is set as the boundary node to be analyzed, the node i9 adjacent to the node i10 is set as the adjacent node. When the adjacent nodes are set in this way, the gas-liquid determination is executed for the adjacent nodes (gas-liquid determination step). Hereinafter, after the gas-liquid determination of the adjacent node i7 will be described, the gas-liquid determination of the adjacent node i9 will be described.

図7(a)〜(c)は隣接節点i7について気液判定を行う際の手順を示す説明図である。図7(a)に示すように、境界節点i6と隣接節点i7との間のワーク面に付着する気泡モデル(例えば直径2mm)が設定され(気泡設定ステップ)、この気泡モデルに作用する浮力Fuが算出される。また、境界節点i6と隣接節点i7との座標値に基づいて、水平方向に対するワーク面の傾斜角αが算出される。そして、浮力Fuと傾斜角αとに基づいて、ワーク面に平行となる方向の浮力分力Fupが算出される(浮力分力算出ステップ)。この浮力分力Fupとは、気泡モデルを隣接節点i7に向けて移動させようとする力である。また、図7(a)に示すFuvとは、ワーク面に垂直となる方向の浮力分力である。なお、浮力Fuを算出する際には、例えば、以下の式(1)を用いることが可能であり、浮力分力Fupを算出する際には、例えば、以下の式(2)を用いることが可能である。ρwは電着液の密度であり、ρaは空気の密度であり、Vは気泡モデルの体積であり、gは重力加速度である。
Fu=(ρw−ρa)×V×g …(1)
Fup=Fu×sinα …(2)
続いて、図7(b)に示すように、隣接節点i7の座標値に基づき所定のデータベースを参照することにより、隣接節点i7に作用する電着液の流れ方向および流速を読み込み、気泡モデルに作用する電着液の流動推力Flが算出される。ここで、図8は流動推力Flを算出する際に参照されるデータベースの一例を示す概略図である。図8に示すように、車体解析モデルおよびその周辺が複数の領域に区画されるとともに、これらの領域毎に電着液の流れ方向および流速を示すデータD11〜DnNが格納されている。このようなデータベースを参照し、電着液が気泡モデルを押し込む流動推力Flが算出されると、流動推力Flと傾斜角αとに基づいてワーク面に平行となる方向の推力分力Flpが算出される(推力分力算出ステップ)。この推力分力Flpとは、気泡モデルを境界節点i6に向けて移動させようとする力である。また、図7(b)に示すFlvとは、ワーク面に垂直となる方向の推力分力である。なお、流動推力Flを算出する際には、例えば、以下の式(3)を用いることが可能であり、推力分力Flpを算出する際には、例えば、以下の式(4)を用いることが可能である。Sは気泡モデルの受圧面積(断面積)であり、vwは電着液の流速である。
Fl=S×ρw×vw/2 …(3)
Flp=Fl×cosα …(4)
次いで、図7(c)に示すように、浮力分力Fupと推力分力Flpとに基づいて、気泡モデルに作用する合力(Fup+Flp)が算出される(合力算出ステップ)。なお、図示する場合には、推力分力Flpと浮力分力Fupとの作用方向が逆向きであり、浮力分力Fupが推力分力Flpよりも大きいことから、気泡モデルには隣接節点i7に向かう方向に合力が作用している。気泡モデルに作用するスカラー量としての合力は|Fup−Flp|となる。続いて、隣接節点i7の属性データが電着液であるか否かを判定するため、気泡モデルに作用する合力(Fup+Flp)が、ワーク面に付着する気泡モデルの付着力Fsを上回るか否かが判定される(判定ステップ)。なお、気泡モデルの付着力Fsとは、気泡モデルを移動させる際に移動方向とは反対方向に作用する抗力であり、電着液の表面張力や分子間力等に基づいて予め設定される力である。そして、気泡モデルに作用する合力が付着力を上回る場合(|Fup−Flp|>Fs)には、気泡モデルが移動して抜けることから、隣接節点i9の属性データは電着液であると判定される。一方、気泡モデルに作用する合力が付着力を上回らない場合(|Fup−Flp|≦Fs)には、気泡モデルがそのまま停止することから、隣接節点i9の属性データは空気であると判定される。なお、図示する場合には、合力(|Fup−Flp|)が付着力Fsを下回ることから、隣接節点i7の属性データは空気のまま維持されることになる。
FIGS. 7A to 7C are explanatory diagrams showing a procedure for performing a gas-liquid determination on the adjacent node i7. As shown in FIG. 7A, a bubble model (for example, a diameter of 2 mm) attached to the work surface between the boundary node i6 and the adjacent node i7 is set (bubble setting step), and the buoyancy Fu acting on the bubble model is set. Is calculated. Further, the inclination angle α of the work surface with respect to the horizontal direction is calculated based on the coordinate values of the boundary node i6 and the adjacent node i7. Based on the buoyancy Fu and the inclination angle α, a buoyancy component force Fup in a direction parallel to the work surface is calculated (buoyancy component force calculation step). This buoyancy component force Fup is a force for moving the bubble model toward the adjacent node i7. Further, Fuv shown in FIG. 7A is a buoyancy component in a direction perpendicular to the work surface. In calculating the buoyancy Fu, for example, the following formula (1) can be used. For calculating the buoyancy component force Fup, for example, the following formula (2) can be used. Is possible. ρw is the density of the electrodeposition liquid, ρa is the density of air, V is the volume of the bubble model, and g is the acceleration of gravity.
Fu = (ρw−ρa) × V × g (1)
Fup = Fu × sin α (2)
Subsequently, as shown in FIG. 7B, the flow direction and flow velocity of the electrodeposition liquid acting on the adjacent node i7 are read by referring to a predetermined database based on the coordinate value of the adjacent node i7, and the bubble model is obtained. The flow thrust Fl of the acting electrodeposition liquid is calculated. Here, FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a database referred to when the flow thrust Fl is calculated. As shown in FIG. 8, the vehicle body analysis model and its periphery are partitioned into a plurality of regions, and data D11 to DnN indicating the flow direction and flow velocity of the electrodeposition liquid are stored for each region. When the flow thrust Fl that the electrodeposition liquid pushes the bubble model is calculated with reference to such a database, the thrust component force Flp in the direction parallel to the workpiece surface is calculated based on the flow thrust Fl and the inclination angle α. (Thrust component force calculation step). This thrust component force Flp is a force for moving the bubble model toward the boundary node i6. Further, Flv shown in FIG. 7B is a thrust component in a direction perpendicular to the work surface. When calculating the flow thrust Fl, for example, the following equation (3) can be used, and when calculating the thrust component force Flp, for example, the following equation (4) can be used. Is possible. S is the pressure receiving area (cross-sectional area) of the bubble model, and vw is the flow rate of the electrodeposition liquid.
Fl = S × ρw × vw 2 /2 ... (3)
Flp = Fl × cos α (4)
Next, as shown in FIG. 7C, the resultant force (Fup + Flp) acting on the bubble model is calculated based on the buoyancy component force Fup and the thrust component force Flp (the resultant force calculation step). In the case shown in the figure, since the acting directions of the thrust component force Flp and the buoyancy component force Fup are opposite and the buoyancy component force Fup is larger than the thrust component force Flp, the bubble model has an adjacent node i7. The resultant force is acting in the direction to go. The resultant force acting on the bubble model as a scalar quantity is | Fup-Flp |. Subsequently, in order to determine whether or not the attribute data of the adjacent node i7 is an electrodeposition liquid, whether or not the resultant force (Fup + Flp) acting on the bubble model exceeds the adhesion force Fs of the bubble model adhering to the work surface Is determined (determination step). The bubble model adhesion force Fs is a drag force acting in the direction opposite to the moving direction when the bubble model is moved, and is a force set in advance based on the surface tension or intermolecular force of the electrodeposition liquid. It is. When the resultant force acting on the bubble model exceeds the adhesion force (| Fup−Flp |> Fs), the bubble model moves and comes out, so that the attribute data of the adjacent node i9 is determined as the electrodeposition liquid. Is done. On the other hand, when the resultant force acting on the bubble model does not exceed the adhesive force (| Fup−Flp | ≦ Fs), the bubble model is stopped as it is, so that the attribute data of the adjacent node i9 is determined to be air. . In the illustrated case, since the resultant force (| Fup−Flp |) is less than the adhesion force Fs, the attribute data of the adjacent node i7 is maintained as air.

続いて、隣接節点i9の気液判定について説明する。図9(a)〜(c)は隣接節点i9について気液判定を行う際の手順を示す説明図である。図9(a)に示すように、境界節点i10と隣接節点i9との間のワーク面に付着する気泡モデル(例えば直径2mm)が設定され、この気泡モデルに作用する浮力Fuが算出される。また、境界節点i10と隣接節点i9との座標値に基づいて、水平方向に対するワーク面の傾斜角αが算出される。そして、浮力Fuと傾斜角αとに基づいて、ワーク面に平行となる方向の浮力分力Fupが算出される。この浮力分力Fupとは、気泡モデルを境界節点i10に向けて移動させようとする力である。なお、図9(a)に示すFuvとは、ワーク面に垂直となる方向の浮力分力である。   Subsequently, the gas-liquid determination of the adjacent node i9 will be described. FIGS. 9A to 9C are explanatory diagrams illustrating a procedure for performing a gas-liquid determination on the adjacent node i9. As shown in FIG. 9A, a bubble model (for example, 2 mm in diameter) attached to the workpiece surface between the boundary node i10 and the adjacent node i9 is set, and the buoyancy Fu acting on the bubble model is calculated. Further, the tilt angle α of the work surface with respect to the horizontal direction is calculated based on the coordinate values of the boundary node i10 and the adjacent node i9. Based on the buoyancy Fu and the inclination angle α, the buoyancy component force Fup in the direction parallel to the workpiece surface is calculated. This buoyancy component force Fup is a force for moving the bubble model toward the boundary node i10. In addition, Fuv shown to Fig.9 (a) is a buoyancy component force of the direction perpendicular | vertical to a workpiece | work surface.

続いて、図9(b)に示すように、隣接節点i9の座標値に基づいて図8のデータベースを参照することにより、隣接節点i9に作用する電着液の流れ方向および流速を読み込み、気泡モデルに作用する電着液の流動推力Flが算出される。このように流動推力Flが算出されると、流動推力Flと傾斜角αとに基づいてワーク面に平行となる方向の推力分力Flpが算出される。この推力分力Flpとは、気泡モデルを隣接節点i9に向けて移動させようとする力である。なお、図9(b)に示すFlvとは、ワーク面に垂直となる方向の推力分力である。   Subsequently, as shown in FIG. 9B, the flow direction and flow velocity of the electrodeposition liquid acting on the adjacent node i9 are read by referring to the database of FIG. 8 based on the coordinate value of the adjacent node i9, The flow thrust Fl of the electrodeposition liquid acting on the model is calculated. When the flow thrust Fl is calculated in this way, the thrust component force Flp in the direction parallel to the workpiece surface is calculated based on the flow thrust Fl and the inclination angle α. This thrust component force Flp is a force for moving the bubble model toward the adjacent node i9. In addition, Flv shown in FIG.9 (b) is a thrust component force of the direction perpendicular | vertical to a workpiece | work surface.

次いで、図9(c)に示すように、浮力分力Fupと推力分力Flpとに基づいて、気泡モデルに作用する合力(Fup+Flp)が算出される。なお、図示する場合には、推力分力Flpと浮力分力Fupとの作用方向が逆向きであり、推力分力Flpが浮力分力Fupよりも大きいことから、気泡モデルには隣接節点i9に向かう方向に合力が作用している。気泡モデルに作用するスカラー量としての合力は|Fup−Flp|となる。続いて、隣接節点i9の属性データが電着液であるか否かを判定するため、気泡モデルに作用する合力(Fup+Flp)が、ワーク面に付着する気泡モデルの付着力Fsを上回るか否かが判定される。なお、図示する場合には、合力(|Fup−Flp|)が付着力Fsを上回り、気泡モデルが移動して抜けることから、隣接節点i9の属性データは空気から電着液に変更されることになる。   Next, as shown in FIG. 9C, the resultant force (Fup + Flp) acting on the bubble model is calculated based on the buoyancy component force Fup and the thrust component force Flp. In the case shown in the figure, since the acting direction of the thrust component force Flp and the buoyancy component force Fup is opposite and the thrust component force Flp is larger than the buoyancy component force Fup, the bubble model has an adjacent node i9. The resultant force is acting in the direction to go. The resultant force acting on the bubble model as a scalar quantity is | Fup-Flp |. Subsequently, in order to determine whether or not the attribute data of the adjacent node i9 is an electrodeposition liquid, whether or not the resultant force (Fup + Flp) acting on the bubble model exceeds the adhesion force Fs of the bubble model adhering to the work surface. Is determined. In the case shown in the figure, the resultant force (| Fup−Flp |) exceeds the adhesion force Fs, and the bubble model moves and escapes, so that the attribute data of the adjacent node i9 is changed from air to the electrodeposition liquid. become.

このように、隣接節点i9の属性データが空気から電着液に変更されると、この隣接節点i9は新たな境界節点として設定される(境界更新ステップ)。そして、境界節点i9に隣接する節点i8が隣接節点として設定されるとともに、この隣接節点i8について同様の気液判定が実行される。このような気液判定は、未解析の隣接節点が存在しなくなるまで繰り返され、車体解析モデルを構成する全節点の属性データが電着液または空気に分けられることになる。なお、全節点に関する気液判定の結果は、演算装置13のポスト処理部18を経て表示装置15に出力される。ポスト処理部18においては、例えば、電着液に接する節点や空気に接する節点を、色相や濃淡等によって区分して表現する処理が実行される。   As described above, when the attribute data of the adjacent node i9 is changed from the air to the electrodeposition liquid, the adjacent node i9 is set as a new boundary node (boundary update step). Then, the node i8 adjacent to the boundary node i9 is set as the adjacent node, and the same gas-liquid determination is executed for the adjacent node i8. Such gas-liquid determination is repeated until there are no unanalyzed adjacent nodes, and attribute data of all the nodes constituting the vehicle body analysis model is divided into electrodeposition liquid or air. In addition, the result of the gas-liquid determination regarding all the nodes is output to the display device 15 through the post processing unit 18 of the arithmetic device 13. In the post processing unit 18, for example, a process is performed in which the nodes that are in contact with the electrodeposition liquid and the nodes that are in contact with the air are classified and expressed by hue, shade, or the like.

ここで、図10(a)は流動推力Flを考慮していない従来のシミュレーション方法やシミュレーションプログラムによる車体解析モデルIの気液判定結果を示す説明図である。また、図10(b)は流動推力Flを考慮した本発明のシミュレーション方法やシミュレーションプログラムによる車体解析モデルIの気液判定結果を示す説明図である。また、図11(a)は図10(a)のA−A線に沿って車体解析モデルIを示す説明図であり、図11(b)は図10(b)のA−A線に沿って車体解析モデルIを示す説明図である。   Here, FIG. 10A is an explanatory diagram showing a gas-liquid determination result of the vehicle body analysis model I by a conventional simulation method or simulation program that does not consider the flow thrust Fl. FIG. 10B is an explanatory diagram showing the gas-liquid determination result of the vehicle body analysis model I by the simulation method and simulation program of the present invention in consideration of the flow thrust Fl. 11A is an explanatory view showing the vehicle body analysis model I along the line AA in FIG. 10A, and FIG. 11B is along the line AA in FIG. 10B. FIG.

まず、図10(a)および図11(a)に示すように、電着液の流れを考慮していない場合、つまり節点間における上下の位置関係だけを考慮した場合には、車体解析モデルIが片側に傾斜する構造であるため、全節点i1〜i15の属性データが電着液と判定される。すなわち、車体解析モデルIが下方に開口する凹形状を有していないことから、車体解析モデルIには空気溜まりが発生しないと判定されることになる。一方、図11(a)および図11(a)に示すように、電着液の流れを考慮した場合には、浮力によって上方に抜けようとする空気が流動する電着液によって押し戻されることから、節点i7において空気溜まりが発生するとの正しい結果を導くことが可能となる。   First, as shown in FIGS. 10 (a) and 11 (a), when the flow of the electrodeposition liquid is not considered, that is, when only the vertical positional relationship between the nodes is considered, the vehicle body analysis model I , The attribute data of all the nodes i1 to i15 is determined as the electrodeposition liquid. That is, since the vehicle body analysis model I does not have a concave shape that opens downward, the vehicle body analysis model I is determined to have no air pockets. On the other hand, as shown in FIG. 11 (a) and FIG. 11 (a), when the flow of the electrodeposition liquid is taken into consideration, air that tends to escape upward due to buoyancy is pushed back by the flowing electrodeposition liquid. Thus, it is possible to derive a correct result that an air pocket is generated at the node i7.

以下、前述した空気溜まりの予測手順をフローチャートに沿って簡単に説明する。図12は空気溜まりの予測手順を示すフローチャートである。図12に示すように、ステップS1では、車体解析モデルを構成する全節点の属性データが空気に設定される。続いて、ステップS2では、端に位置する節点が境界節点として設定され、ステップS3では、境界節点の属性データが電着液に変更される(境界設定ステップ)。続くステップS4では、後述する隣接節点の有無について未解析の境界節点が存在するか否かが判定される。ステップS4において、未解析の境界節点が存在する場合には、ステップS5に進み、解析対象となる境界節点が設定される。続くステップS6では、境界節点に隣接する隣接節点の有無が判定される。ステップS6において、隣接節点が存在する場合には、ステップS7に進み、隣接節点について気液判定が実施される(気液判定ステップ)。   Hereinafter, the procedure for predicting the air reservoir will be briefly described with reference to a flowchart. FIG. 12 is a flowchart showing a procedure for predicting air accumulation. As shown in FIG. 12, in step S1, the attribute data of all nodes constituting the vehicle body analysis model is set to air. Subsequently, in step S2, the node located at the end is set as the boundary node, and in step S3, the attribute data of the boundary node is changed to the electrodeposition liquid (boundary setting step). In subsequent step S4, it is determined whether or not there is an unanalyzed boundary node with respect to the presence or absence of an adjacent node described later. If there is an unanalyzed boundary node in step S4, the process proceeds to step S5, where the boundary node to be analyzed is set. In subsequent step S6, it is determined whether there is an adjacent node adjacent to the boundary node. In step S6, when there is an adjacent node, the process proceeds to step S7, and the gas-liquid determination is performed on the adjacent node (gas-liquid determination step).

ここで、図13はステップS7における気液判定の手順を詳細に示すフローチャートである。図13に示すように、ステップS11では境界節点の座標値が読み込まれ、ステップS12では隣接節点の座標値が読み込まれる。ステップS13では、隣接節点の座標値に基づきデータベースを参照し、電着液の流れ方向および流速が読み込まれる。続くステップS14では、境界節点と隣接節点との間のワーク面に付着する気泡モデルの付着力Fsが読み込まれる(気泡設定ステップ)。また、ステップS15では、境界節点と隣接節点との座標値に基づきワーク面の傾斜角αが算出される。ステップS16では、気泡モデルに作用する浮力Fuと傾斜角αとに基づき、ワーク面に平行となる方向の浮力分力Fupが算出される(浮力分力算出ステップ)。ステップS17では、気泡モデルに作用する流動推力Flと傾斜角αとに基づき、ワーク面に平行となる方向の推力分力Flpが算出される(推力分力算出ステップ)。続いて、ステップS18では、浮力分力Fupと推力分力Flpとに基づき、気泡モデルに作用する合力(Fup+Flp)が算出される(合力算出ステップ)。続くステップS19において、気泡モデルに作用する合力(浮力分力Fupと推力分力Flpが同方向に働く場合は合力=|Fup+Flp|、逆方向に働く場合は合力=|Fup−Flp|)が付着力Fsを上回るか否かが判定される(判定ステップ)。そして、ステップS19において、合力(Fup+Flp)が付着力Fsを上回ると判定された場合には、ステップS20に進み、隣接節点の属性データが電着液に変更される。一方、ステップS19において、合力(Fup+Flp)が付着力Fsを下回ると判定された場合には、ステップS21に進み、隣接節点の属性データが空気のまま維持される。   Here, FIG. 13 is a flowchart showing in detail the procedure of gas-liquid determination in step S7. As shown in FIG. 13, the coordinate value of the boundary node is read in step S11, and the coordinate value of the adjacent node is read in step S12. In step S13, the flow direction and flow velocity of the electrodeposition liquid are read with reference to the database based on the coordinate values of the adjacent nodes. In subsequent step S14, the adhesion force Fs of the bubble model adhering to the workpiece surface between the boundary node and the adjacent node is read (bubble setting step). In step S15, the tilt angle α of the work surface is calculated based on the coordinate values of the boundary node and the adjacent node. In step S16, a buoyancy component force Fup in a direction parallel to the work surface is calculated based on the buoyancy Fu acting on the bubble model and the inclination angle α (buoyancy component force calculation step). In step S17, a thrust component force Flp in a direction parallel to the work surface is calculated based on the flow thrust Fl acting on the bubble model and the inclination angle α (thrust component force calculating step). Subsequently, in step S18, a resultant force (Fup + Flp) acting on the bubble model is calculated based on the buoyancy component force Fup and the thrust component force Flp (a resultant force calculation step). In the subsequent step S19, the resultant force acting on the bubble model (the resultant force = | Fup + Flp | is applied when the buoyancy component force Fup and the thrust component force Flp are applied in the same direction, and the resultant force = | Fup−Flp | is applied when applied in the opposite direction). It is determined whether or not the wearing force Fs is exceeded (determination step). If it is determined in step S19 that the resultant force (Fup + Flp) exceeds the adhesion force Fs, the process proceeds to step S20, and the attribute data of the adjacent node is changed to the electrodeposition liquid. On the other hand, when it is determined in step S19 that the resultant force (Fup + Flp) is less than the adhesion force Fs, the process proceeds to step S21, and the attribute data of the adjacent nodes is maintained as air.

このように、隣接節点についての気液判定が完了すると、図12のステップS8に進み、隣接節点の属性データが電着液であるか否かが判定される。ステップS8において、隣接節点の属性データが電着液であると判定された場合には、ステップS9に進み、電着液に変更された隣接節点が新たな境界節点として設定される(境界更新ステップ)。そして、再びステップS4に戻り、未解析の境界節点について気液判定が実行されることになる。一方、ステップS8において、隣接節点の属性データが空気であると判定された場合には、そのままステップS4に戻り、未解析の境界節点について気液判定が実行されることになる。このように、未解析の境界節点が存在しなくなるまで、ステップS4からの気液判定が繰り返され、車体解析モデルを構成する全節点の属性データが電着液と空気とに分けられることになる。   As described above, when the gas-liquid determination for the adjacent node is completed, the process proceeds to step S8 in FIG. 12, and it is determined whether or not the attribute data of the adjacent node is the electrodeposition liquid. If it is determined in step S8 that the attribute data of the adjacent node is the electrodeposition liquid, the process proceeds to step S9, and the adjacent node changed to the electrodeposition liquid is set as a new boundary node (boundary update step). ). And it returns to step S4 again and a gas-liquid determination is performed about an unanalyzed boundary node. On the other hand, if it is determined in step S8 that the attribute data of the adjacent node is air, the process directly returns to step S4, and the gas-liquid determination is performed for the unanalyzed boundary node. In this way, the gas-liquid determination from step S4 is repeated until there is no unanalyzed boundary node, and the attribute data of all nodes constituting the vehicle body analysis model is divided into the electrodeposition liquid and air. .

これまで説明したように、本発明においては、電着液の流れを考慮して空気溜まりの有無を判断するようにしたので、空気溜まりの予測精度を高めることが可能となる。しかも、電着液の流れによる空気溜まりへの影響について、気泡モデルを用いて演算するようにしたので、大規模なデータベースを準備する必要がなく、作業コストを大幅に引き下げることが可能となる。   As described so far, in the present invention, since the presence or absence of the air pool is determined in consideration of the flow of the electrodeposition liquid, the prediction accuracy of the air pool can be improved. In addition, since the influence of the electrodeposition liquid on the air pool is calculated using the bubble model, it is not necessary to prepare a large-scale database, and the operation cost can be greatly reduced.

本発明は前記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ことはいうまでもない。例えば、前述の説明では、車体解析モデルの節点要素について気液判定を実行しているが、これに限られることはなく、車体解析モデルの表面要素について気液判定を実行しても良い。この場合には、表面要素の代表点(例えば、重心点、内心点、外心点等)を設定した上で、代表点の座標データを用いて傾斜角αを算出するとともに、座標データを用いて電着液の流れ方向や流速が求められることになる。また、前述の説明では、気泡モデルの直径寸法を2mmに設定しているが、この値に限られることはなく、車体仕様や処理槽仕様等に応じて適宜変更しても良い。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above description, the gas-liquid determination is executed for the node element of the vehicle body analysis model. However, the present invention is not limited to this, and the gas-liquid determination may be executed for the surface element of the vehicle body analysis model. In this case, after setting the representative points of the surface elements (for example, the center of gravity, inner center, outer center, etc.), the inclination angle α is calculated using the coordinate data of the representative points, and the coordinate data is used. Therefore, the flow direction and flow velocity of the electrodeposition liquid are required. In the above description, the diameter dimension of the bubble model is set to 2 mm. However, the diameter is not limited to this value, and may be appropriately changed according to the vehicle body specification, the processing tank specification, and the like.

また、前述の説明では、ワークとして車体10を挙げているが、これに限られることはなく、ワークとしてケース等の他の部品を用いても良い。さらに、図示する場合には、四角形の表面要素によってパネル部材の表面形状を表しているが、これに限られることはなく、三角形や五角形等の表面要素を用いて解析モデルを構成しても良い。なお、電着塗装工程を例に挙げて説明しているが、本発明のシミュレーション方法やシミュレーションプログラムを、単なるディップ方式の塗装処理に対して適用しても良く、ワークに金属皮膜を形成するメッキ処理に対して適用しても良い。   In the above description, the vehicle body 10 is cited as a workpiece. However, the present invention is not limited to this, and other components such as a case may be used as the workpiece. Further, in the illustrated case, the surface shape of the panel member is represented by a rectangular surface element, but the present invention is not limited to this, and the analysis model may be configured by using a surface element such as a triangle or a pentagon. . Although the electrodeposition coating process has been described as an example, the simulation method and simulation program of the present invention may be applied to a simple dipping coating process, and plating that forms a metal film on a workpiece. You may apply with respect to a process.

10 車体(ワーク)
I 車体解析モデル(解析モデル)
i1〜i15 節点要素(要素)
Fs 付着力
Fu 浮力
Fup 浮力分力
Fl 流動推力
Fup 推力分力
Fup+Fup 合力
10 Body (work)
I Car body analysis model (analysis model)
i1 to i15 Node elements (elements)
Fs Adhesive force Fu Buoyant force Fup Buoyant component force Fl Flow thrust Fup Thrust component force Fup + Fup Combined force

Claims (8)

ワークを処理液に沈めたときの空気溜まりを予測するシミュレーション方法であって、
前記ワークの解析モデルを構成する複数の要素から、端に位置する要素を処理液に接する境界要素として設定する境界設定ステップと、
前記ワークの解析モデルを構成する複数の要素から、前記境界要素に隣接する隣接要素を抽出し、この隣接要素が処理液と空気とのいずれに接するかを判定する気液判定ステップとを有し、
前記気液判定ステップは、
前記境界要素と前記隣接要素との間のワーク面に、所定の付着力で付着する気泡モデルを設定する気泡設定ステップと、
前記気泡モデルに作用する浮力に基づいて、前記ワーク面に平行となる方向の浮力分力を算出する浮力分力算出ステップと、
前記気泡モデルに作用する処理液の流動推力に基づいて、前記ワーク面に平行となる方向の推力分力を算出する推力分力算出ステップと、
前記浮力分力と前記推力分力とを合算し、前記気泡モデルに対して前記ワーク面に平行となる方向に作用する合力を算出する合力算出ステップと、
前記合力が前記付着力を上回る場合には前記隣接要素が処理液に接すると判定する一方、前記合力が前記付着力を下回る場合には前記隣接要素が空気に接すると判定する判定ステップとを有することを特徴とするシミュレーション方法。
A simulation method for predicting air accumulation when a workpiece is submerged in a processing solution,
A boundary setting step for setting an element located at an end as a boundary element in contact with the processing liquid from a plurality of elements constituting the analysis model of the workpiece;
A gas-liquid determination step of extracting an adjacent element adjacent to the boundary element from a plurality of elements constituting the workpiece analysis model and determining whether the adjacent element is in contact with the processing liquid or air. ,
The gas-liquid determination step includes
A bubble setting step for setting a bubble model that adheres to the work surface between the boundary element and the adjacent element with a predetermined adhesion force;
A buoyancy component force calculating step for calculating a buoyancy component force in a direction parallel to the work surface based on the buoyancy force acting on the bubble model;
A thrust component calculating step for calculating a thrust component in a direction parallel to the workpiece surface based on a flow thrust of the processing liquid acting on the bubble model;
A resultant force calculating step of adding the buoyant component force and the thrust component force to calculate a resultant force acting in a direction parallel to the work surface with respect to the bubble model;
A step of determining that the adjacent element is in contact with the treatment liquid when the resultant force exceeds the adhesion force, and a step of determining that the adjacent element is in contact with air when the resultant force is less than the adhesion force. A simulation method characterized by that.
請求項1記載のシミュレーション方法において、
前記隣接要素が処理液に接すると判定された場合に、この隣接要素を新たな境界要素として設定する境界更新ステップを有し、
前記気液判定ステップは、新たに設定された境界要素に隣接する隣接要素を抽出し、この隣接要素が処理液と空気とのいずれに接するかを判定することを特徴とするシミュレーション方法。
The simulation method according to claim 1,
A boundary update step of setting the adjacent element as a new boundary element when it is determined that the adjacent element is in contact with the processing liquid;
In the gas-liquid determination step, an adjacent element adjacent to a newly set boundary element is extracted, and it is determined whether the adjacent element is in contact with the processing liquid or air.
請求項1または2記載のシミュレーション方法において、
前記気泡モデルに作用する処理液の流動推力は、前記解析モデルの座標毎に処理液の流れ方向および流速が格納されるデータベースを参照して求められることを特徴とするシミュレーション方法。
The simulation method according to claim 1 or 2,
The simulation method according to claim 1, wherein the flow thrust of the treatment liquid acting on the bubble model is obtained by referring to a database storing the flow direction and flow velocity of the treatment liquid for each coordinate of the analysis model.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のシミュレーション方法において、
前記解析モデルを構成する要素は、前記ワークの表面形状を分割する複数の表面要素、または前記表面要素の頂点に設けられる複数の節点要素であることを特徴とするシミュレーション方法。
In the simulation method according to any one of claims 1 to 3,
The element constituting the analysis model is a plurality of surface elements that divide the surface shape of the workpiece, or a plurality of node elements provided at vertices of the surface elements.
ワークを処理液に沈めたときの空気溜まりを予測するシミュレーションプログラムであって、
前記ワークの解析モデルを構成する複数の要素から、端に位置する要素を処理液に接する境界要素として設定する境界設定ステップと、
前記ワークの解析モデルを構成する複数の要素から、前記境界要素に隣接する隣接要素を抽出し、この隣接要素が処理液と空気とのいずれに接するかを判定する気液判定ステップとを有し、
前記気液判定ステップは、
前記境界要素と前記隣接要素との間のワーク面に、所定の付着力で付着する気泡モデルを設定する気泡設定ステップと、
前記気泡モデルに作用する浮力に基づいて、前記ワーク面に平行となる方向の浮力分力を算出する浮力分力算出ステップと、
前記気泡モデルに作用する処理液の流動推力に基づいて、前記ワーク面に平行となる方向の推力分力を算出する推力分力算出ステップと、
前記浮力分力と前記推力分力とを合算し、前記気泡モデルに対して前記ワーク面に平行となる方向に作用する合力を算出する合力算出ステップと、
前記合力が前記付着力を上回る場合には前記隣接要素が処理液に接すると判定する一方、前記合力が前記付着力を下回る場合には前記隣接要素が空気に接すると判定する判定ステップとを有することを特徴とするシミュレーションプログラム。
A simulation program for predicting air accumulation when a workpiece is submerged in a processing solution,
A boundary setting step for setting an element located at an end as a boundary element in contact with the processing liquid from a plurality of elements constituting the analysis model of the workpiece;
A gas-liquid determination step of extracting an adjacent element adjacent to the boundary element from a plurality of elements constituting the workpiece analysis model and determining whether the adjacent element is in contact with the processing liquid or air. ,
The gas-liquid determination step includes
A bubble setting step for setting a bubble model that adheres to the work surface between the boundary element and the adjacent element with a predetermined adhesion force;
A buoyancy component force calculating step for calculating a buoyancy component force in a direction parallel to the work surface based on the buoyancy force acting on the bubble model;
A thrust component calculating step for calculating a thrust component in a direction parallel to the workpiece surface based on a flow thrust of the processing liquid acting on the bubble model;
A resultant force calculating step of adding the buoyant component force and the thrust component force to calculate a resultant force acting in a direction parallel to the work surface with respect to the bubble model;
A step of determining that the adjacent element is in contact with the treatment liquid when the resultant force exceeds the adhesion force, and a step of determining that the adjacent element is in contact with air when the resultant force is less than the adhesion force. A simulation program characterized by that.
請求項5記載のシミュレーションプログラムにおいて、
前記隣接要素が処理液に接すると判定された場合に、この隣接要素を新たな境界要素として設定する境界更新ステップを有し、
前記気液判定ステップは、新たに設定された境界要素に隣接する隣接要素を抽出し、この隣接要素が処理液と空気とのいずれに接するかを判定することを特徴とするシミュレーションプログラム。
The simulation program according to claim 5, wherein
A boundary update step of setting the adjacent element as a new boundary element when it is determined that the adjacent element is in contact with the processing liquid;
The gas-liquid determination step extracts an adjacent element adjacent to a newly set boundary element, and determines whether the adjacent element is in contact with the processing liquid or air.
請求項5または6記載のシミュレーションプログラムにおいて、
前記気泡モデルに作用する処理液の流動推力は、前記解析モデルの座標毎に処理液の流れ方向および流速が格納されるデータベースを参照して求められることを特徴とするシミュレーションプログラム。
The simulation program according to claim 5 or 6,
A simulation program characterized in that the flow thrust of the processing liquid acting on the bubble model is obtained with reference to a database storing the flow direction and flow velocity of the processing liquid for each coordinate of the analysis model.
請求項5〜7のいずれか1項に記載のシミュレーションプログラムにおいて、
前記解析モデルを構成する要素は、前記ワークの表面形状を分割する複数の表面要素、または前記表面要素の頂点に設けられる複数の節点要素であることを特徴とするシミュレーションプログラム。
In the simulation program according to any one of claims 5 to 7,
The simulation program characterized in that the elements constituting the analysis model are a plurality of surface elements that divide the surface shape of the workpiece, or a plurality of node elements provided at the vertices of the surface elements.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103834980A (en) * 2014-02-27 2014-06-04 重庆长安汽车股份有限公司 Automobile electrophoresis simulation device
DE102021110844A1 (en) 2021-04-28 2022-11-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Process for coating a component in an immersion bath

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