BR112012025328B1 - método para determinação de fratura, aparelho para determinação de fratura e meio de gravação legível por computador - Google Patents

método para determinação de fratura, aparelho para determinação de fratura e meio de gravação legível por computador Download PDF

Info

Publication number
BR112012025328B1
BR112012025328B1 BR112012025328A BR112012025328A BR112012025328B1 BR 112012025328 B1 BR112012025328 B1 BR 112012025328B1 BR 112012025328 A BR112012025328 A BR 112012025328A BR 112012025328 A BR112012025328 A BR 112012025328A BR 112012025328 B1 BR112012025328 B1 BR 112012025328B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
fracture
stress
determination
deformation
fracture determination
Prior art date
Application number
BR112012025328A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112012025328A2 (pt
Inventor
Yonemura Shigeru
Hiwatashi Shunji
Original Assignee
Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp, Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Publication of BR112012025328A2 publication Critical patent/BR112012025328A2/pt
Publication of BR112012025328B1 publication Critical patent/BR112012025328B1/pt

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0033—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining damage, crack or wear
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/08—Shock-testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0092—Visco-elasticity, solidification, curing, cross-linking degree, vulcanisation or strength properties of semi-solid materials
    • G01N2203/0094—Visco-elasticity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/0202—Control of the test
    • G01N2203/0212—Theories, calculations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

método para determinação de fratura, aparelho para determinação de fratura, programa, e meio de gravação legível por computador. a presente invenção refere-se a um método para determinação de fratura que serve para determinar uma fratura de uma estrutura metálica que inclui, quando a porção-alvo de determinação de fratura tiver retornado a partir de um estado pástico para um estado elástico dado que uma tensão quando a porção tiver retornado ao estado elástico é (x,y) = (<sym>2,<sym>1) (tensão principal máxima: <sym>1, tensão principal mínima: <sym>2) em um plano de coordenadas (x,y), realizar uma determinar de fratura da porção-alvo de determinação de fratura utilizando-se uma tensão de re-rendimento r determinada pela interseção entre a linha reta que satifaz uma relaçao y = )<sym>1/<sym>2) x e uma curva de rendimento obtida a partir do estado plástico da porção-alvo de determinação de fratura. a determinação de fratura pode ser realizada com alta precisão mesmo quando a porção-alvo de determinação de fratura tiver retornado a partir de um estado plástico para um estado elástico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE FRATURA, APARELHO PARA DETERMINAÇÃO DE FRATURA E MEIO DE GRAVAÇÃO LEGÍVEL POR COMPUTADOR.
CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a um método para determinação de fratura, um aparelho para determinação de fratura, um programa, e um meio de gravação legível por computador para determinar uma fratura de uma lâmina de metal, uma parte formada por uma lâmina de metal, e uma estrutura formada por uma lâmina de metal, e similares, em uma simulação de colisão de um automóvel, uma simulação de estampagem de uma parte, ou algo do gênero.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA [0002] Nos últimos anos, na indústria automotiva, o desenvolvimento de uma estrutura de carroceria veicular capaz de reduzir danos aos passageiros em colisões é uma questão urgente. Uma estrutura de carroceria veicular que se distingue em segurança de colisão pode ser obtida absorvendo-se a energia de impacto no caso de uma colisão por membros estruturais ao invés do compartimento dos passageiros, com a finalidade de minimizar a deformação do compartimento dos passageiros e manter um espaço de sobrevivência. [0003] Ou seja, é importante permitir que os membros estruturais absorvam a energia de impacto. Com a finalidade de aperfeiçoar a absorção de energia de impacto, é crucial estabilizar um modo de empenamento e proibir dobras ou fraturas na parte intermediária, e é necessário avaliar com precisão qual o grau de risco de fratura alcançado no presente momento.
[0004] No entanto, em uma colisão ou estampagem de um automóvel, cada membro passa por uma trajetória de deformação complicada e, portanto, o risco de fratura varia dependendo de seu
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 4/53
2/40 histórico de deformação. Portanto, é difícil avaliar precisamente os riscos de fratura por porção de cada membro.
[0005] De modo convencional, propuseram-se vários métodos e aparelhos para prever fraturas. Por exemplo, a Publicação de Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública No. 2007-152407 (Documento de Patente 1 abaixo) descreve um aparelho de processamento aritmético que prevê uma fratura em estampagem utilizando-se um meio de simulação de estampagem, um meio de cálculo de deformação plástica equivalente, um meio de cálculo de valor de determinação de craqueamento de formação, e um meio de determinação de craqueamento de formação. O meio de determinação de craqueamento de formação do aparelho de processamento aritmético é capaz de prever um craqueamento de formação mais precisamente ao prever um craqueamento de formação com referência a um diagrama de limite de formação prevendo-se um craqueamento de formação se uma deformação plástica equivalente de alvo de determinação exceder ou não um valor de determinação de craqueamento de formação na direção de procedimento da deformação. No entanto, o método do Documento de Patente 1 consiste em avaliar uma margem de fratura pela distância a um valor de limite de formação não-proporcional em um espaço de deformação, e o método precisa recalcular o valor de limite de formação não-proporcional sempre que a direção de procedimento da deformação se alterar, e, portanto, é complicado.
[0006] Ademais, a Publicação de Patente Japonesa Aberta à
Inspeção Pública No. 2007-232714 (Documento de Patente 2 abaixo) descreve que, com uma linha obtida convertendo-se uma razão de expansão de orifício em uma tensão sendo adotada como uma linha de tensão de limite de fratura, o risco de fratura de um material é quantitativamente avaliado comparando-se a relação entre os dados obtidos a partir de uma análise numérica utilizando-se um método de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 5/53
3/40 elemento finito e a linha de tensão de limite de fratura. No método do Documento de Patente 2, é possível obter fácil e eficientemente uma linha de limite de fratura ao determinar o limite de fratura de uma lâmina delgada em um processo que inclui uma ou mais variações de trajetória de deformação, e determinar um limite de fratura com alta precisão de previsão.
[0007] Ademais, a Publicação de Patente Japonesa Aberta à
Inspeção Pública No. 2007-232715 (Documento de Patente 3 abaixo) descreve que, com uma linha obtida convertendo-se uma razão de expansão de orifício em uma tensão sendo adotada como uma linha de tensão de limite de fratura, o risco de fratura de um material é quantitativamente avaliado comparando-se a relação entre os dados obtidos a partir de uma análise numérica utilizando-se um método de elemento finito e a linha de tensão de limite de fratura. No método do Documento de Patente 3, é possível obter fácil e eficientemente uma linha de limite de fratura ao determinar o limite de fratura de uma parte de flange de extensão em uma lâmina delgada em um processo que inclui uma ou mais variações de trajetória de deformação, e determinar uma fratura com alta precisão, permitindo, assim, a avaliação do risco de fratura durante a estampagem ou no caso de colisão.
[0008] Além disso, a Publicação de Patente Japonesa Aberta à
Inspeção Pública No. 2007-285832 (Documento de Patente 4 abaixo) descreve um sistema de obtenção de limite de fratura no qual um terminal de usuário proporciona dados de material como o alvo de determinação de fratura a um servidor e obter dados de uma linha de limite de fratura a partir do servidor. Esta descreve que o terminal de usuário avalia quantitativamente o risco de fratura de um material utilizando-se a linha de limite de fratura obtida.
LISTA DE CITAÇÃO
Literatura de Patente
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 6/53
4/40 [0009] Literatura de Patente 1: Publicação de Patente japonesa
Aberta à Inspeção Pública No. 2007-152407 [00010] Literatura de Patente 2: Publicação de Patente japonesa
Aberta à Inspeção Pública No. 2007-232714 [00011] Literatura de Patente 3: Publicação de Patente japonesa
Aberta à Inspeção Pública No. 2007-232715 [00012] Literatura de Patente 4: Publicação de Patente japonesa
Aberta à Inspeção Pública No. 2007-285832
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Problema Técnico [00013] No entanto, embora os Documentos de Patentes 2 a 4 descritos anteriormente possam corresponder a uma deformação nãoproporcional por avaliação com tensão, estes não apresentam, de modo específico, índices quantitativos que representam o grau de riscos de falha. Ademais, em um simples método para determinação de fratura, há um problema que o risco de fratura varia se a estrutura metálica tiver retornado a partir de um estado plástico para um estado elástico.
[00014] A presente invenção é concebida tendo em vista os problemas de técnicas convencionais conforme descrito anteriormente, e um objetivo desta consiste em proporcionar um método para determinação de fratura, um aparelho para determinação de fratura, um programa, e um meio de gravação legível por computador que sejam capazes de realizar uma determinação de fratura com alta precisão mesmo quando a estrutura metálica tiver retornado a partir de um estado plástico para um estado elástico.
Solução ao Problema [00015] A presente invenção consiste em um método para determinação de fratura que serve para determinar uma fratura de uma estrutura metálica, sendo que o método inclui: uma etapa de análise de deformação para realizar uma análise de deformação a partir do início
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 7/53
5/40 da deformação até o fim da deformação da estrutura metálica; e uma etapa de determinação de fratura para extrair uma porção-alvo de determinação de fratura a partir de um estado de deformação da estrutura metálica obtido na etapa de análise de deformação, e quando a porção-alvo de determinação de fratura extraída tiver retornado a partir de um estado plástico para um estado elástico, dado que uma tensão quando a porção tiver retornado ao estado elástico é (x, y) = (σ2, σ1) (tensão principal máxima: σ1, tensão principal mínima: σ2) em um plano de coordenadas (x, y), realizar uma determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura utilizando-se uma limite de reescoamento determinada por uma interseção entre a linha reta que satisfaz uma relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento obtida a partir do estado plástico da porção-alvo de determinação de fratura.
[00016] Ademais, a presente invenção consiste em um aparelho para determinação de fratura que serve para determinar uma fratura de uma estrutura metálica, sendo que o aparelho inclui: uma unidade de análise de deformação para realizar uma análise de deformação a partir do início da deformação até o fim da deformação da estrutura metálica; e uma unidade de determinação de fratura para extrair uma porção-alvo de determinação de fratura a partir de um estado de deformação da estrutura metálica obtido na unidade de análise de deformação, e quando a porção-alvo de determinação de fratura extraída tiver retornado a partir de um estado plástico para um estado elástico, dado que uma tensão quando a porção tiver retornado ao estado elástico é (x, y) = (σ2, σ1) (tensão principal máxima: σ1, tensão principal mínima: σ2) em um plano de coordenadas (x, y), realizar uma determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura utilizando-se uma limite de re-escoamento determinada por uma interseção entre a linha reta que satisfaz uma relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento obtida a partir do estado plástico da porção-alvo de determinação de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 8/53
6/40 fratura.
[00017] Ademais, a presente invenção consiste em um programa para determinar uma fratura de uma estrutura metálica, sendo que o programa faz com que um computador execute: uma etapa de análise de deformação para realizar uma análise de deformação a partir do início da deformação até o fim da deformação da estrutura metálica; e uma etapa de determinação de fratura para extrair uma porção-alvo de determinação de fratura a partir de um estado de deformação da estrutura metálica obtido na etapa de análise de deformação, e quando a porção-alvo de determinação de fratura extraída tiver retornado a partir de um estado plástico para um estado elástico, dado que uma tensão quando a porção tiver retornado ao estado elástico é (x, y) = (σ2, σ1) (tensão principal máxima: σ1, tensão principal mínima: σ2) em um plano de coordenadas (x, y), realizar uma determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura utilizando-se uma limite de reescoamento determinada por uma interseção entre a linha reta que satisfaz uma relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento obtida a partir do estado plástico da porção-alvo de determinação de fratura.
[00018] Ademais, a presente invenção consiste em um meio de gravação legível por computador para gravar um programa para determinar uma fratura de uma estrutura metálica, sendo que o programa faz com que um computador execute: uma etapa de análise de deformação para realizar uma análise de deformação a partir do início da deformação até o fim da deformação da estrutura metálica; e uma etapa de determinação de fratura para extrair uma porção-alvo de determinação de fratura a partir de um estado de deformação da estrutura metálica obtido na etapa de análise de deformação, e quando a porção-alvo de determinação de fratura extraída tiver retornado a partir de um estado plástico para um estado elástico, dado que uma tensão quando a porção tiver retornado ao estado elástico é (x, y) = (σ2,
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 9/53
7/40 σ1) (tensão principal máxima: σ1, tensão principal mínima: σ2) em um plano de coordenadas (x, y), realizar uma determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura utilizando-se uma limite de reescoamento determinada por uma interseção entre a linha reta que satisfaz uma relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento obtida a partir do estado plástico da porção-alvo de determinação de fratura. EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [00019] De acordo com a presente invenção, a determinação de fratura pode ser realizada com alta precisão mesmo quando uma porção-alvo de determinação de fratura de uma estrutura metálica tiver retornado a partir de um estado plástico a um estado elástico.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00020] A figura 1 é um diagrama que ilustra uma estrutura funcional de um aparelho para determinação de fratura.
[00021] A figura 2 é um fluxograma que ilustra o processamento de um método para determinação de fratura em um primeiro modo de determinação de fratura.
[00022] A figura 3 é um fluxograma que ilustra o processamento de um método para determinação de fratura em um segundo modo de determinação de fratura.
[00023] A figura 4 é um diagrama que ilustra um espaço de tensão em um estado elástico.
[00024] A figura 5 é um diagrama que ilustra um espaço de tensão em um estado plástico.
[00025] A figura 6 é um diagrama que ilustra um espaço de tensão quando retornado a partir do estado plástico ao estado elástico.
[00026] A figura 7 é um fluxograma que ilustra o processamento de cálculo de um risco de fratura.
[00027] A figura 8 é um diagrama que ilustra o processamento de cálculo de uma deformação plástica equivalente e uma deformação
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 10/53
8/40 plástica equivalente de limite de fratura.
[00028] A figura 9 é um fluxograma que ilustra a determinação de fratura em um processo de formação.
[00029] A figura 10 é um fluxograma que ilustra a determinação de fratura em um processo de colisão.
[00030] A figura 11 é um diagrama esquemático que ilustra uma estrutura interna do aparelho para determinação de fratura.
[00031] A figura 12 é um diagrama que ilustra um exemplo de exibição de um risco de fratura calculado por um método do exemplo comparativo com curvas de nível.
[00032] A figura 13 é um diagrama que ilustra um exemplo de exibição de um risco de fratura calculado por um método da primeira modalidade com curvas de nível.
[00033] A figura 14 é um diagrama que ilustra um exemplo de exibição de um risco de fratura calculado por um método da segunda modalidade com curvas de nível.
[00034] A figura 15 é um diagrama que ilustra as curvas de nível de riscos de fratura a partir do ponto de partida s até o topo t.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [00035] Nas partes que se seguem do presente documento, as modalidades preferenciais da presente invenção serão descritas com referência aos desenhos em anexo.
[00036] A figura 1 é um diagrama que ilustra uma estrutura funcional de um aparelho para determinação de fratura 10 de acordo com esta modalidade. O aparelho para determinação de fratura 10 inclui uma unidade principal de determinação de fratura 1, uma unidade de entrada 2, e uma unidade de exibição 3. A unidade principal de determinação de fratura 1 inclui uma unidade de análise de deformação 4, uma unidade de extração 5, e uma unidade de análise de fratura 6. A unidade de análise de fratura 6 inclui uma unidade de estimação 7, uma unidade de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 11/53
9/40 conversão 8, e uma unidade de determinação de fratura 9.
[00037] O aparelho para determinação de fratura 10 desta modalidade simula uma sequência de deformação a partir do início da deformação até o fim da deformação de uma lâmina de metal, uma parte constituída por uma lâmina de metal, e uma estrutura constituída por uma lâmina de metal (nas partes que se seguem do presente documento referida como uma estrutura metálica). O aparelho para determinação de fratura 10 extrai uma porção-alvo de determinação de fratura como o alvo da determinação de fratura a partir do estado de deformação da estrutura metálica em uma sincronização arbitrária correspondente a um modo de determinação de fratura, e realiza uma determinação de fratura em relação a esta porção-alvo de determinação de fratura.
[00038] Em um primeiro modo de determinação de fratura, após uma análise de deformação ser realizada a partir do início da deformação até o fim da deformação da estrutura metálica, a porção-alvo de determinação de fratura é extraída do estado de deformação em uma ou mais etapas arbitrárias ou predeterminadas, e realiza uma determinação de fratura em relação à porção-alvo de determinação de fratura extraída.
[00039] Em um segundo modo de determinação de fratura, realizase uma análise de deformação a partir do início da deformação da estrutura metálica e, de modo subsequente, a porção-alvo de determinação de fratura é extraída do estado de deformação da mesma, realiza-se uma determinação de fratura em relação à porção-alvo de determinação de fratura extraída, e a análise de deformação e a determinação de fratura são repetidas até o fim da deformação.
[00040] Em primeiro lugar, descreve-se um método para determinação de fratura no primeiro modo de determinação de fratura com referência ao fluxograma ilustrado na figura 2. No presente
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 12/53
10/40 documento, no aparelho para determinação de fratura 10, o material e os valores característicos mecânicos, e similares, da estrutura metálica são armazenados antecipadamente, e o mesmo se encontra pronto para simulação.
[00041] Supondo-se que uma tensão predeterminada seja aplicada a uma posição predeterminada da estrutura metálica, a unidade de análise de deformação 4 inicia a análise de deformação da estrutura metálica em resposta a uma instrução proveniente da unidade de entrada 2 (S21). A unidade de análise de deformação 4 realiza a análise de deformação em etapas em cada momento predeterminado ou em cada momento determinado de acordo com o grau de deformação. Ademais, a unidade de análise de deformação 4 usa uma abordagem, tal como um método de elemento finito para cada etapa para analisar sequencialmente o estado de deformação de tensão, deformação, ou similares, que ocorre na estrutura metálica, e realiza uma análise de deformação na próxima etapa com base neste estado de deformação (S22). Por exemplo, uma porção da estrutura metálica se altera de um estado elástico para um estado plástico ou retorna a partir de um estado plástico para um estado elástico, conforme será descrito a seguir. A unidade de análise de deformação 4 realiza a análise de deformação até o fim da deformação da estrutura metálica (S23). A unidade de análise de deformação 4 armazena o estado de deformação da estrutura metálica obtido pela análise de deformação em cada etapa. Nota-se que em uma análise prática de uma estrutura metálica, o número de etapas pode, por exemplo, ser igual a dezenas de milhares de etapas a milhões de etapas.
[00042] A seguir, a unidade de extração 5 extrai o estado de deformação de uma ou mais etapas arbitrárias ou predeterminadas dos estados de deformação armazenados, e extrai uma porção-alvo de determinação de fratura arbitrária ou predeterminada do estado de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 13/53
11/40 deformação extraído (S24). O estado de deformação a ser extraído é o estado de deformação de uma etapa que seja arbitrariamente inserida através da unidade de entrada 2 pelo usuário, ou o estado de deformação de uma etapa predeterminada. Ademais, a porção-alvo de determinação de fratura a ser extraída é uma porção-alvo de determinação de fratura que seja arbitrariamente inserida através da unidade de entrada 2 pelo usuário, ou uma porção-alvo de determinação de fratura predeterminada. A porção-alvo de determinação de fratura a ser extraída pode ser todas as porções da estrutura metálica. Ademais, para o estado de deformação da etapa a ser extraída, embora seja desejado extrair os estados de deformação de todas as etapas para descobrir um estado de fratura, é preferível extrair o estado de deformação a cada 10 etapas a 1000 etapas para aumentar a eficiência do cálculo.
[00043] A unidade de análise de fratura 6 realiza uma determinação de fratura de cada porção-alvo de determinação de fratura extraída (etapas S25, S26). Nota-se que os detalhes da determinação de fratura pela unidade de análise de fratura 6 serão descritos mais adiante. A unidade de análise de fratura 6 armazena a determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura e finaliza a determinação de fratura.
[00044] No primeiro modo de determinação de fratura, o estado de deformação de uma ou mais etapas é extraído após a análise de deformação a partir do início da deformação até o fim da determinação da estrutura metálica, uma porção-alvo de determinação de fratura arbitrária ou predeterminada é extraída do estado de deformação extraído, e a determinação de fratura é realizada para a porção-alvo de determinação de fratura extraída. Portanto, a determinação de fratura em uma etapa arbitrária é possível quando a porção-alvo de determinação de fratura da estrutura metálica estiver em um estado
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 14/53
12/40 elástico ou em um estado plástico. Ademais, visto que a determinação de fratura de uma porção-alvo de determinação de fratura arbitrária pode ser realizada, o usuário pode compreender uma resistência local da estrutura metálica.
[00045] A seguir, um método para determinação de fratura no segundo modo de determinação de fratura será descrito com referência ao fluxograma ilustrado na figura 3. No presente documento, no aparelho para determinação de fratura 10, o material e os valores característicos mecânicos, e assim por diante, da estrutura metálica são armazenados antecipadamente, e o mesmo se encontra pronto para simulação.
[00046] Supondo-se que uma tensão predeterminada seja aplicada a uma posição predeterminada da estrutura metálica, a unidade de análise de deformação 4 inicia a análise de deformação da estrutura metálica em resposta a uma instrução proveniente da unidade de entrada 2 (S31). A unidade de análise de deformação 4 realiza a análise de deformação em etapas em cada momento predeterminado ou em cada momento determinado de acordo com o grau de deformação. Ademais, a unidade de análise de deformação 4 usa uma abordagem tal como um método de elemento finito para cada etapa para analisar sequencialmente o estado de deformação de tensão, deformação, ou similares, que ocorre na estrutura metálica, e realiza uma análise de deformação na próxima etapa com base neste estado de deformação (S32, S33). Por exemplo, uma porção da estrutura metálica se altera de um estado elástico para um estado plástico ou retorna a partir de um estado plástico para um estado elástico, conforme será descrito a seguir. A unidade de análise de deformação 4 armazena o estado de deformação da estrutura metálica obtido pela análise de deformação em cada etapa.
[00047] Então, a unidade de extração 5 extrai uma porção-alvo de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 15/53
13/40 determinação de fratura arbitrária ou predeterminada do estado de deformação da estrutura metálica após um intervalo de etapa predeterminada (S34). Nota-se que embora o intervalo de etapa possa ser um intervalo de etapa ou intervalos de etapa arbitrária, é preferível que seja a cada 10 etapas a 1000 etapas para aumentar a eficiência de cálculo. Ademais, a porção-alvo de determinação de fratura a ser extraída é uma porção-alvo de determinação de fratura que seja arbitrariamente inserida através da unidade de entrada 2 pelo usuário, ou uma porção-alvo de determinação de fratura predeterminada. A porção-alvo de determinação de fratura a ser extraída pode ser todas as porções da estrutura metálica. Nota-se que o fluxograma ilustrado na figura 3 descreve um método para realizar a análise de fratura após um intervalo de duas etapas.
[00048] A seguir, a unidade de análise de fratura 6 realiza uma determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura extraída (S35). Nota-se que os detalhes da determinação de fratura pela unidade de análise de fratura 6 serão descritos mais adiante. A unidade de análise de fratura 6 armazena a determinação de fratura da porçãoalvo de determinação de fratura.
[00049] Posteriormente, de modo similar, subsequente à análise de deformação após o intervalo de etapa predeterminada (S36, S37), a unidade de extração 5 extrai uma porção-alvo de determinação de fratura arbitrária ou predeterminada do estado de deformação da estrutura metálica (S38). A unidade de análise de fratura 6 realiza uma determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura extraída (S39), grava a determinação de fratura, e finaliza a determinação de fratura.
[00050] No segundo modo de determinação de fratura, subsequente à análise de deformação após o intervalo de etapa predeterminada do início da deformação da estrutura metálica, uma porção-alvo de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 16/53
14/40 determinação de fratura arbitrária ou predeterminada é extraída do estado de deformação desta, e a determinação de fratura é realizada para a porção-alvo de determinação de fratura extraída. Este processamento é realizado até o fim da deformação. Portanto, a determinação de fratura é possível quando a porção-alvo de determinação de fratura da estrutura metálica estiver em um estado elástico ou em um estado plástico. Ademais, visto que a determinação de fratura de uma porção-alvo de determinação de fratura pode ser realizada sequencialmente, o usuário pode compreender por qual processo a estrutura metálica passa para fraturar.
[00051] Portanto, o aparelho para determinação de fratura 10 pode realizar uma determinação de fratura de um estado de deformação que o usuário desejar. Ademais, visto que o aparelho para determinação de fratura 10 é capaz de realizar uma determinação de fratura sequencialmente após o fim da deformação da estrutura metálica ou a partir do início da deformação até o fim da deformação da estrutura metálica, é possível responder de modo flexível a um método para determinação de fratura arbitrária que o usuário desejar.
Primeira Modalidade [00052] A seguir, descreve-se um método para determinação de fratura de acordo com a primeira modalidade. Nota-se que embora a determinação de fratura de uma porção-alvo de determinação de fratura extraída pela unidade de extração 5 seja descrita mais adiante, a determinação de fratura é realizada de modo similar para qualquer outra porção-alvo de determinação de fratura extraída.
[00053] A unidade de análise de fratura 6 é capaz de realizar uma determinação de fratura de uma porção-alvo de determinação de fratura em um processo que inclui uma ou mais variações de trajetória de deformação. A unidade de análise de fratura 6 inclui a unidade de estimação 7, a unidade de conversão 8, e a unidade de determinação
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 17/53
15/40 de fratura 9 conforme descrito acima. A unidade de estimação 7 estima uma linha de limite de fratura em um espaço de deformação através de uma trajetória de carregamento proporcional. A unidade de conversão 8 converte a linha de limite de fratura no espaço de deformação obtido através da trajetória de carregamento proporcional em uma linha de limite de fratura em um espaço de tensão (nas partes que se seguem do presente documento referido como uma linha de tensão de limite de fratura). A unidade de determinação de fratura 9 calcula um risco de fratura utilizando-se a linha de tensão de limite de fratura, realiza uma determinação de fratura a partir do risco de fratura calculado, e exibe o resultado da determinação de fratura na unidade de exibição 3, e/ou exibe o risco de fratura sob a forma de curvas de nível.
[00054] No presente documento, as linhas de tensão de limite de fratura convertidas em um espaço de tensão pela unidade de conversão 8 são ilustradas nas figuras 4 a 6. As figuras 4 a 6 são diagramas que ilustram o espaço de tensão em um plano de coordenadas (x, y). Nas figuras 4 a 6, a porção-alvo de determinação de fratura extraída é a mesma, porém, a sincronização de extração é diferente. Ou seja, a figura 4 ilustra o espaço de tensão no momento no qual se extrai o estado elástico antes de a porção-alvo de determinação de fratura iniciar a se deformar plasticamente. A figura 5 ilustra o espaço de tensão no momento no qual se extrai o estado plástico quando a porção-alvo de determinação de fratura iniciar a se deformar plasticamente. A figura 6 ilustra o espaço de tensão no momento no qual se extrai o estado quando a porção-alvo de determinação de fratura tiver retornado a partir do estado plástico para o estado elástico. Nas partes que se seguem do presente documento, as figuras 4 a 6 serão descritas de modo específico.
[00055] No espaço de tensão do estado elástico ilustrado na figura 4, a linha de tensão de limite de fratura descrita anteriormente pode ser
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 18/53
16/40 descrita no lado mais externo, e na parte interna deste, uma curva de escoamento de um estado inicial estimado com base no material da estrutura metálica pode ser descrita. Ademais, uma tensão P do estado elástico ilustrado na figura 4 é aquela que ocorre na porção-alvo de determinação de fratura, e pode ser representada por uma tensão principal mínima σ2 no eixo geométrico x e uma tensão principal máxima σ1 no eixo geométrico y.
[00056] Na figura 4, supondo-se que a tensão P passe pela trajetória de carregamento proporcional, pode-se obter uma linha reta que satisfaz uma relação y = (σ1/σ2^ que conecta a origem e a tensão P. A interseção onde esta linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2^ e a curva de escoamento do estado inicial é uma tensão plástica inicial estimada A. A tensão plástica inicial A é uma tensão quando a porçãoalvo de determinação de fratura se alterar a partir do estado elástico para o estado plástico. Portanto, se encontra no estado elástico até que a tensão P exceda a tensão plástica inicial A na porção-alvo de determinação de fratura, e quando a tensão exceder a tensão plástica inicial A, a porção começa a se deformar plasticamente e muda para o estado plástico.
[00057] Ademais, na figura 4, a interseção onde a linha reta descrita anteriormente que satisfaz a relação y = (σ1/σ2^ e a linha de tensão de limite de fratura se cruzam é uma tensão de limite de fratura B estimada. A tensão de limite de fratura B é uma tensão quando a porção-alvo de determinação de fratura se fratura. Portanto, uma fratura ocorre quando a tensão P na porção-alvo de determinação de fratura alcançar a tensão de limite de fratura B.
[00058] A seguir, no espaço de tensão do estado plástico ilustrado na figura 5, a mesma linha de tensão de limite de fratura e a curva de escoamento do estado inicial conforme na figura 4 podem ser descritas. Ademais, uma tensão P do estado plástico ilustrado na figura 5 é aquela
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 19/53
17/40 que ocorre na porção-alvo de determinação de fratura, e pode ser representada com uma tensão principal mínima σ2 sobre o eixo geométrico x, e uma tensão principal máxima σ1 sobre o eixo geométrico y.
[00059] Na figura 5, conforme descrito anteriormente na figura 4, a tensão P excedeu a tensão plástica inicial A, e, logo, a porção-alvo de determinação de fratura se encontra no estado plástico. Ademais, em conjunto com o aumento da tensão P do estado plástico, pode-se ilustrar a curva de escoamento do estado plástico.
[00060] Agora, na análise de deformação, a porção-alvo de determinação de fratura pode ser descarregada devido, por exemplo, ao empenamento de uma porção diferente a partir da porção-alvo de determinação de fratura, ou similares. Neste momento, a tensão P da porção-alvo de determinação de fratura é menor que a tensão P do estado plástico, e, portanto, a porção-alvo de determinação de fratura retorna do estado plástico para o estado elástico. A figura 6 ilustra o espaço de tensão quando a porção-alvo de determinação de fratura tiver retornado do estado plástico para o estado elástico desta maneira.
[00061] No espaço de tensão quando a porção tiver retornado do estado plástico para o estado elástico conforme ilustrado na figura 6, a mesma linha de tensão de limite de fratura e a curva de escoamento do estado inicial conforme na figura 4 podem ser descritas. Ademais, uma tensão P quando a porção tiver retornado ao estado elástico ilustrado na figura 6 é aquela que ocorre na porção-alvo de determinação de fratura, e pode ser representada com uma tensão principal mínima σ2 sobre o eixo geométrico x, e uma tensão principal máxima σ1 sobre o eixo geométrico y. Nota-se que a tensão P é menor que a tensão P do estado plástico ilustrado na figura 5 devido ao descarregamento.
[00062] Ademais, na figura 6, pode-se ilustrar uma curva de escoamento quando a porção tiver retornado ao estado elástico. A curva
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 20/53
18/40 de escoamento quando a porção tiver retornado ao estado elástico e a curva de escoamento do estado plástico ilustrada na figura 5 são as mesmas curvas. Nas partes que se seguem do presente documento, a curva de escoamento quando a porção tiver retornado ao estado elástico da figura 6 e a curva de escoamento quando a porção tiver retornado ao estado elástico da figura 5 são descritas como uma curva de escoamento atual. Ou seja, quando a porção-alvo de determinação de fratura tiver retornado do estado plástico para o estado elástico, a curva de escoamento atual ilustrada na figura 6 é mantida inalterada a partir da curva de escoamento atual ilustrada na figura 5. Portanto, a curva de escoamento atual ilustrada na figura 6 pode ser obtida a partir da curva de escoamento atual ilustrada na figura 5. No presente documento, a porção se encontra no estado elástico onde a tensão P quando a porção tiver retornado ao estado elástico está localizada dentro da curva de escoamento atual conforme ilustrado na figura 6. Por outro lado, a partir do estado ilustrado na figura 6, quando a tensão P da porção-alvo de determinação de fratura exceder a curva de escoamento atual, a porção começa novamente a se deformar plasticamente e muda para o estado plástico. A partir disto, a interseção onde a linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2)χ e a curva de escoamento atual é uma limite de re-escoamento R estimada onde a porção-alvo de determinação de fratura começa novamente a se deformar plasticamente.
[00063] Agora, quando a determinação de fratura for realizada utilizando-se o espaço de tensão ilustrado nas figuras 4 a 6, o risco de fratura (ou margem de deformação) foi calculado até aqui comparandose a linha de tensão de limite de fratura com a tensão P que ocorre na porção-alvo de determinação de fratura. De modo específico, o grau de tensão foi calculado com a expressão f1 a seguir.
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 21/53
19/40
Expressão 1 [00064] Exemplo comparativo:
[00065] Esta expressão f1 representa o risco de fratura como a razão entre a distância ao ponto de coordenadas da tensão P que ocorre na porção-alvo de determinação de fratura em cada uma das figuras 4 a 6 e a distância ao ponto de coordenadas da tensão de limite de fratura B, a partir da origem como uma referência onde existe uma tensão zero ilustrada nas figuras 4 a 6.
[00066] Com a expressão f1, quando a tensão P do estado plástico e a limite de re-escoamento R se combinarem como no estado plástico ilustrado na figura 5, pode-se calcular o risco de fratura que é preciso até um determinado grau. No entanto, quando a porção tiver retornado do estado plástico para o estado elástico conforme ilustrado na figura 6, a tensão P quando a porção tiver retornado ao estado elástico se torna mais próxima à origem do que a limite de re-escoamento R. Consequentemente, apesar de a plasticidade da porção-alvo de determinação de fratura estar procedendo, o risco de fratura é calculado menor que a limite de re-escoamento R, e não é possível realizar a determinação de fratura precisa. Ademais, com a expressão f1, visto que a referência para calcular o risco de fratura é a origem, a tensão P do estado elástico ilustrada na figura 4 não excede a tensão plástica inicial A no estado elástico, e o risco de fratura é calculado apesar de não ocorrer nenhum risco de fratura.
[00067] Consequentemente, nesta modalidade, quando a determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura for realizada, no estado plástico ilustrado na figura 5, o risco de fratura é calculado utilizando-se a tensão P do estado plástico. Ademais, quando a porção tiver retornado do estado plástico para o estado elástico
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 22/53
20/40 f 2 — 0
Λ --ÃL
AB plástico para o estado conforme ilustrado na figura 6, utiliza-se a limite de re-escoamento R ao invés da tensão P quando a porção tiver retornado ao estado elástico, com a finalidade de calcular o risco de fratura.
[00068] Ademais, para calcular o risco de fratura excluindo o caso onde não ocorrem riscos de fratura, a referência para calcular o risco de fratura é ajustada para a tensão plástica inicial A ao invés da origem. Portanto, no estado elástico ilustrado na figura 4, i risco de fratura é calculado como 0.
[00069] De modo específico, o risco de fratura é calculado com a expressão f2 a seguir.
Expressão 2 [00070] O exemplo da presente invenção:
Quando estiver no estado elástico
Quando estiver no estado plástico Quando tiver retornado do estado elástico
ÃR
J Ί ~ ---‘ AB [00071] Quando a expressão f2 descrita anteriormente for usada, no estado elástico ilustrado na figura 4, o risco de fratura é calculado como 0. Ademais, no estado plástico ilustrado na figura 5, o risco de fratura é calculado como um valor numérico entre 0 e 1 com base no ponto de coordenadas da tensão P do estado plástico. Ademais, quando a porção tiver retornado do estado plástico para o estado elástico conforme ilustrado na figura 6, o risco de fratura é calculado como um valor numérico entre 0 e 1 com base no ponto de coordenadas da limite de re-escoamento R.
[00072] A seguir, a unidade de determinação de fratura 9 pode realizar uma determinação de fratura utilizando-se o risco de fratura
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 23/53
21/40 calculado como um índice de determinação de fratura. De modo específico, a unidade de determinação de fratura 9 realiza uma determinação de fratura com base em um coeficiente de segurança que é inserido antecipadamente pelo usuário através da unidade de entrada
2. A unidade de determinação de fratura 9 determina que não há possibilidade de fratura quando o risco de fratura for 0, determina que o risco de fratura é baixo quando o risco de fratura for maior que 0 e menor que o coeficiente de segurança, determina que o risco de fratura é alto quando o risco de fratura for maior que o coeficiente de segurança e menor que 1, ou determina que ocorreu fratura quando o risco de fratura for 1. O coeficiente de segurança pode ser ajustado arbitrariamente pelo usuário, por exemplo, na faixa de 0 a 1, tal como 0,9.
[00073] A seguir, um método para calcular o risco de fratura descrito anteriormente será descrito com referência ao fluxograma ilustrado na figura 7. No presente documento, a unidade de estimação 7 já estimou a linha de limite de fratura no espaço de deformação, e a unidade de conversão 8 converte a linha de limite de fratura estimada no espaço de deformação na linha de tensão de limite de fratura no espaço de tensão e a apresenta em um plano de coordenadas (x, y) conforme ilustrado nas figuras 4 a 6. De modo similar, a unidade de conversão 8 ilustra a curva de escoamento de um estado inicial e, em alguns casos, a curva de escoamento atual ilustrada nas figuras 5 e 6 no plano de coordenadas (x, y).
[00074] Primeiramente, a unidade de determinação de fratura 9 determina se a porção-alvo de determinação de fratura começou a se deformar plasticamente ou não (S71). A unidade de determinação de fratura 9 pode determinar que a porção começou a se deformar plasticamente quando uma deformação plástica for armazenada durante a análise de deformação pela unidade de análise de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 24/53
22/40 deformação 5.
[00075] Quando a porção-alvo de determinação de fratura tiver começado a se deformar plasticamente, a unidade de determinação de fratura 9 determina se a porção-alvo de determinação de fratura se encontra em um estado plástico ou em um estrado retornado do estado plástico para um estado elástico (S72). A unidade de determinação de fratura 9 determina que esta se encontra em um estado plástico quando a tensão P tiver alcançado a curva de escoamento atual no espaço de tensão ilustrado nas figuras 5 e 6, ou determina que esta se encontra em um estado retornado do estado plástico para um estado elástico quando a tensão P não tiver alcançado a curva de escoamento atual.
[00076] Nota-se que no processo descrito anteriormente da análise de deformação ilustrado nas figuras 2 e 3, a unidade de análise de deformação 5 armazena uma deformação plástica da porção-alvo de determinação de fratura, e a unidade de estimação 7 e a unidade de conversão 8 usam esta deformação plástica para descrever a curva de escoamento atual sobre o plano de coordenadas (x, y). Este processamento é similar ao processamento da unidade de conversão 8 para converter a linha de limite de fratura no espaço de deformação estimado pela unidade de estimação 7 em uma linha de tensão de limite de fratura, e o descreve sobre o plano de coordenadas (x, y).
[00077] No caso onde a porção-alvo de determinação de fratura se encontra em um estado retornado do estado plástico para o estado elástico, a unidade de determinação de fratura 9 estima a limite de reescoamento R (S73). De modo específico, conforme descrito anteriormente com a figura 6, a unidade de determinação de fratura 9 calcula como a limite de re-escoamento R a interseção onde a linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2)χ e a curva de escoamento atual se cruzam.
[00078] A seguir, a unidade de determinação de fratura 9 calcula o
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 25/53
23/40 risco de fratura da porção-alvo de determinação de fratura (S74). Quando for determinado que a porção-alvo de determinação de fratura ocorre antes de iniciar a de deformar plasticamente (quando procede para NÃO a partir de S71), a unidade de determinação de fratura 9 determina que a porção-alvo de determinação de fratura se encontra em um estado elástico, e calcula o risco de fratura como 0 com a expressão f2 descrita anteriormente.
[00079] Ademais, quando a porção-alvo de determinação de fratura se encontrar em um estado plástico (quando procede para o estado plástico a partir de S72), a unidade de determinação de fratura 9 calcula o risco de fratura utilizando-se a tensão P do estado plástico, a tensão plástica inicial A, e a tensão de limite de fratura B na expressão f2 descrita anteriormente. Nota-se que conforme descrito anteriormente com a figura 5, a unidade de determinação de fratura 9 calcula como a tensão plástica inicial A a interseção onde a linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2)χ e a curva de escoamento do estado inicial se cruzam. Ademais, a unidade de determinação de fratura 9 calcula como a tensão de limite de fratura B a interseção onde a linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2^ e a linha de tensão de limite de fratura se cruzam. [00080] Quando a porção-alvo de determinação de fratura tiver retornado do estado plástico para o estado elástico (quando procede de S73 para S74), a unidade de determinação de fratura 9 calcula o risco de fratura utilizando-se a limite de re-escoamento R estimada na etapa S73, a tensão plástica inicial A, e a tensão de limite de fratura B na expressão f2 descrita anteriormente. Nota-se que a tensão plástica inicial A e a tensão de limite de fratura B podem ser calculadas de modo similar ao caso do estado plástico.
[00081] Portanto, a unidade de determinação de fratura 9 calcula o risco de fratura utilizando-se a limite de re-escoamento R quando a porção-alvo de determinação de fratura tiver retornado a partir de um
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 26/53
24/40 estado plástico para um estado elástico. Portanto, quando a determinação de fratura for realizada no espaço de tensão, é possível evitar um problema que o risco de fratura se altera quando a porçãoalvo de determinação de fratura tiver retornado do estado plástico para o estado elástico.
[00082] Ademais, ajustando-se a referência para calcular o risco de fratura à tensão plástica inicial A ao invés da origem, o risco de fratura pode ser calculado excluindo-se o caso onde não ocorrem riscos de fratura.
[00083] Nota-se que embora o método para determinação de fratura descrito anteriormente seja descrito a partir de um estado onde não ocorreu nenhuma deformação plástica na porção-alvo de determinação de fratura, é possível realizar uma determinação de fratura de modo similar quando uma deformação plástica tiver ocorrido em parte da estrutura metálica. Ou seja, o aparelho para determinação de fratura 10 pode realizar uma determinação de fratura também em uma estrutura metálica na qual se realiza, por exemplo, estampagem, ou algo do gênero, e uma deformação plástica ocorreu.
[00084] No caso de tal estrutura metálica, dependendo da porçãoalvo de determinação de fratura, a curva de escoamento atual está presente fora da curva de escoamento do estado inicial conforme ilustrado na figura 6 antes de a análise de deformação ser iniciada. Através da unidade de análise de deformação 5 que utiliza uma deformação plástica armazenada na análise de deformação de estampagem, ou similares, a unidade de conversão 8 pode descrever esta curva de escoamento atual sobre o plano de coordenadas (x, y) do espaço de tensão.
Segunda Modalidade [00085] A seguir, um método para determinação de fratura de acordo com uma segunda modalidade será descrito com referência à figura 8.
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 27/53
25/40 [00086] Na segunda modalidade, a unidade de determinação de fratura 9 converte cada limite de re-escoamento R e tensão de limite de fratura B que são calculadas utilizando-se o espaço de tensão na primeira modalidade em uma tensão equivalente, e uma curva de tensão equivalente e deformação plástica equivalente ilustrada na figura 8 é usada para obter uma deformação plástica equivalente seqP e uma deformação plástica equivalente de limite de fratura seqB, com a finalidade de calcular o risco de fratura. A curva de tensão equivalente e deformação plástica equivalente ilustrada na figura 8 se baseia no material da estrutura metálica, e é armazenada antecipadamente no aparelho para determinação de fratura 10. Ademais, de modo similar à primeira modalidade, para o estado elástico até que a tensão P da porção-alvo de determinação de fratura exceda a tensão plástica inicial A, o risco de fratura é calculado como 0.
[00087] De modo específico, no estado plástico ilustrado na figura 5, a unidade de determinação de fratura 9 calcula a tensão P do estado plástico como a limite de re-escoamento R. Ademais, a unidade de determinação de fratura 9 calcula a tensão de limite de fratura B a partir da interseção onde a linha reta que satisfaz a relação y = (o1/o2)x e a linha de tensão de limite de fratura se cruzam.
[00088] Ademais, quando a porção tiver retornado do estado plástico para o estado elástico conforme ilustrado na figura 6, a unidade de determinação de fratura 9 calcula a limite de re-escoamento R a partir da interseção onde a linha reta que satisfaz a relação y = (o1/o2)x e a curva de escoamento atual se cruzam. Além disso, a unidade de determinação de fratura 9 calcula a tensão de limite de fratura B a partir da interseção onde a linha reta que satisfaz a relação y = (o1/o2)x e a linha de tensão de limite de fratura se cruzam.
[00089] A unidade de determinação de fratura 9 converte cada limite de re-escoamento R calculada e tensão de limite de fratura B em uma
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 28/53
26/40 tensão equivalente, e usa a curva de tensão equivalente e deformação plástica equivalente ilustrada na figura 8 para obter a deformação plástica equivalente seqP e a deformação plástica equivalente de limite de fratura seqB. No presente documento, a limite de re-escoamento R é a mesma no estado plástico ilustrado na figura 5 ou quando a porção tiver retornado do estado plástico para o estado elástico conforme ilustrado na figura 6, e a tensão de limite de fratura B também é a mesma. Consequentemente, a deformação plástica equivalente seqP obtida é a mesma, e a deformação plástica equivalente de limite de fratura seqB também é a mesma. A unidade de determinação de fratura 9 substitui a deformação plástica equivalente seqP obtida e a deformação plástica equivalente de limite de fratura seqB na expressão f3 a seguir para calcular o risco de fratura.
Expressão 3 [00090] O exemplo da presente invenção:
Quando estiver no estado elástico 3 ~ 0
Quando estiver no estado plástico e quando tiver retornado do estado plástico para o estado elástico [00091] Na curva de tensão equivalente e deformação plástica equivalente ilustrada na figura 8, o grau de alteração da deformação plástica equivalente é maior em relação ao grau da tensão equivalente, e, portanto, a utilização da deformação plástica equivalente e da deformação plástica equivalente de limite de fratura para calcular o risco de fratura aperfeiçoa sua precisão. Ademais, é possível suprimir o desvio do risco de fratura observado através da tensão proveniente do risco de fratura observado através da deformação devido à nãolinearidade da tensão e deformação.
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 29/53
27/40 [00092] Incidentalmente, de modo similar à primeira modalidade, a unidade de determinação de fratura 9 pode realizar uma determinação de fratura utilizando-se o risco de fratura calculado e o fator de segurança.
Terceira Modalidade [00093] A seguir, descreve-se um método para determinação de fratura de acordo com uma terceira modalidade.
[00094] Na terceira modalidade, o risco de fratura descrito na primeira modalidade ou na segunda modalidade é calculado e, independentemente se a porção-alvo de determinação de fratura se encontra em um estado elástico ou em um estado plástico ou tiver retornado do estado plástico para o estado elástico conforme ilustrado nas figuras 4 a 6, a tensão P que ocorre na porção-alvo de determinação de fratura e a tensão de limite de fratura B são usadas no exemplo comparativo f1 descrito anteriormente para calcular o risco de fratura. Neste caso, a unidade de determinação de fratura 9 exibe pelo menos um risco de fratura calculado pelo método da primeira modalidade ou da segunda modalidade e o risco de fratura calculado pelo exemplo comparativo na unidade de exibição 3 em resposta a uma instrução pelo usuário através da unidade de entrada 2.
[00095] De modo específico, a unidade de determinação de fratura 9 calcula como o risco de fratura a razão entre a distância e o ponto de coordenadas da tensão P que ocorre na porção-alvo de determinação de fratura nas figuras 4 a 6 e a distância ao ponto de coordenadas da tensão de limite de fratura B, com referência à origem onde a tensão é zero. Nota-se que a unidade de determinação de fratura 9 calcula a tensão de limite de fratura B a partir da interseção onde a linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2)χ e a linha de tensão de limite de fratura se cruzam.
[00096] Quando o usuário tiver uma intenção de aumentar a margem
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 30/53
28/40 de um material usado para a porção-alvo de determinação de fratura, ou similares, o risco de fratura calculado pela primeira modalidade ou pela segunda modalidade será um índice mais benéfico. Por outro lado, quando o usuário tiver uma intenção de suprimir a tensão na porçãoalvo de determinação de fratura, ou similares, pode ser desejado compreender a tensão que ocorre na porção-alvo de determinação de fratura independentemente da porção-alvo de determinação de fratura. Neste caso, o risco de fratura calculado pelo exemplo comparativo f1 descrito anteriormente será um índice mais benéfico. Portanto, calculando-se tanto o risco de fratura pelo método da primeira modalidade ou da segunda modalidade como o risco de fratura pelo método do exemplo comparativo, um deles pode ser selecionado e usado dependendo da intenção, tal como 1) aumentar a margem como um material, e 2) suprimir a tensão. Ou seja, se torna possível projetar a estrutura metálica realizando-se uma seleção entre manter a margem como um material e manter a margem como um estado de tensão.
[00097] A seguir, descreve-se um método de cálculo específico pela unidade de estimação 7, pela unidade de conversão 8, e pela unidade de determinação de fratura 9 descritas anteriormente.
[00098] A unidade de estimação 7 usa, por exemplo, uma expressão apropriada da curva de tensão e deformação obtida a partir de um teste de tensão uniaxial.
Expressão 4 σ^^(εαίΙ+ε0Υ Q|J aCÍI =€επ α} um modelo de estiramento localizado
Expressão 5 um modelo de estiramento difuso
Expressão 6
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 31/53
29/40
2n(p2 +p + l) (p + l)(2p2 - p + 2) ( p>0) para obter um limite de ocorrência de estiramento em urn espaço de deformação, com a finalidade de estimar a linha de limite de fratura em um espaço de deformação através de uma trajetória de carregamento proporcional.
[00099] A unidade de estimação 7 pode usar uma expressão aproximada de curva de tensão e deformação obtida a partir de um teste de tensão uniaxial,
Expressão 7 %=<^+£o)''ou uma equação constitutiva na qual a direção de um tensor de incremento de deformação plástica depende de um tensor de incremento de tensão como uma regra de incremento de deformação plástica, um parâmetro de material Kc que define a direção do tensor de incremento de deformação plástica, e um modelo de estiramento localizado de Storen-Rice com a finalidade de obter um limite de ocorrência de estiramento no espaço de deformação, e estimar a linha de limite de fratura no espaço de deformação através de uma trajetória de carregamento proporcional. No presente documento, a unidade de estimação 7 identifica o parâmetro de material Kc com base em valores de medição de uma ou mais deformações de limite de fratura máxima ε1 e deformações de limite de fratura mínima ε2.
[000100] Nota-se que neste exemplo, o caso de estimar logicamente a linha de limite de fratura no espaço de deformação utilizando-se a unidade de estimação 7 é ilustrado, porém, a linha de limite de fratura no espaço de deformação pode ser medida experimentalmente sem usar a unidade de estimação 7. De modo específico, após obter várias razões de deformação em plano em relação a uma lâmina de metal por um experimento de carregamento proporcional, a linha de limite de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 32/53
30/40 fratura no espaço de deformação é obtida utilizando-se valores de medição da deformação de limite de fratura máxima ε1 e da deformação de limite de fratura mínima ε2 em cada uma das razões de deformação. [000101] Ao converter a linha de limite de fratura no espaço de deformação na linha de tensão de limite de fratura no espaço de tensão, a unidade de conversão 8 realiza a conversão descrita acima utilizandose uma regra vertical de superfície de escoamento como uma regra de incremento de deformação plástica. De modo específico, uma função de escoamento Mises que é uma expressão relacionai de uma deformação plástica equivalente seq e cada componente de deformação sij,
Expressão 8 [2 ’ J , é usada conforme descrito anteriormente.
[000102] A unidade de determinação de fratura 9 realiza uma avaliação comprando-se a relação posicionai entre a linha de tensão de limite de fratura no espaço de tensão convertida pela unidade de conversão 8 e o estado de deformação de cada porção obtida a partir de resultados de simulação por um método de elemento finito em um processo de deformação plástica, e determina que ocorreu uma fratura, o risco de fratura é alto, ou similares, quando a deformação no processo de deformação alcançar esta deformação limite. No presente documento, utilizando-se um método de deformação explícita que consiste em um dos métodos de elemento finito como um método de análise de deformação, a deformação plástica obtida pelo método explícito dinâmico é convertida em uma tensão, e esta tensão e a linha de tensão de limite de fratura no espaço de tensão são comparadas.
[000103] Nota-se que a unidade de determinação de fratura 9 pode converter uma tensão obtida a partir de um estado de deformação da estrutura metálica avaliado pelo experimento em uma tensão, e avaliar
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 33/53
31/40 quantitativamente a presença/ausência da ocorrência de fratura utilizando-se a linha de tensão de limite de fratura no espaço de tensão, ao invés de realizar a simulação descrita anteriormente.
[000104] No presente documento, quando ocorrer uma deformação rápida na estrutura metálica em uma análise de colisão de um membro automotivo, a unidade de determinação de fratura 9 executa a análise de deformação considerando a dependência de taxa de deformação da tensão de deformação da estrutura metálica. A unidade de determinação de fratura 9 converte uma deformação plástica obtida a partir desta análise de deformação para calcular uma tensão em uma taxa de deformação de referência, e compara esta tensão com a linha de tensão de limite de fratura no espaço de tensão correspondente a esta taxa de deformação de referência.
[000105] A seguir, o processamento de realizar uma determinação de fratura em S25, S26 ilustrado na figura 2 e S35, S39 ilustrado na figura 3 que são descritos anteriormente será descrito com referência a um fluxograma ilustrado na figura 9. A figura 9 é um fluxograma para realizar uma determinação de fratura no processo de formação de uma estrutura metálica, de modo específico, uma lâmina de metal.
[000106] Primeiramente, a unidade de estimação 7 estima a linha de limite de fratura no espaço de deformação através de uma trajetória de carregamento proporcional com base no material e nos valores característicos mecânicos (t (espessura da lâmina de metal), YP (resistência de escoamento), TS (resistência de tensão), El (alongamento total), U. El (alongamento uniforme), valor r (valor de Lankford), lei de encruamento a n-ésima potência/lei de encruamento de Swift) da lâmina de metal que são armazenados antecipadamente (S91).
[000107] De modo subsequente, a unidade de conversão 8 converte, utilizando-se a função de escoamento de Mises, por exemplo, a linha de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 34/53
32/40 limite de fratura no espaço de deformação que é medida experimentalmente em uma linha de tensão de limite de fratura no espaço de tensão (S92).
[000108] De modo subsequente, a unidade de determinação de fratura 9 usa a linha de tensão de limite de fratura convertida pela unidade de conversão 8, sendo que a tensão ocorre na porção-alvo de determinação de fratura, a curva de escoamento atual, e a curva de escoamento de um estado inicial para calcular o risco de fratura da porção-alvo de determinação de fratura, e realiza uma determinação de fratura (S93). Na determinação de fratura, que utiliza o risco de fratura e o fator de segurança conforme descrito anteriormente, realiza-se uma determinação tal como não há possibilidade de ocorrência de fratura, o risco de fratura é baixo, o risco de fratura é alto, ocorreu fratura, ou similares. Ademais, o processamento de calcular o risco de fratura é equivalente ao fluxograma descrito anteriormente ilustrado na figura 7.
[000109] Na etapa S93, quando for determinado que ocorreu fratura ou o risco de fratura é alto utilizando-se o risco de fratura da porçãoalvo de determinação de fratura e o fator de segurança, a unidade de determinação de fratura 9 realiza o processamento (S94) a seguir.
[000110] Ou seja, a unidade de determinação de fratura 9 emite o ID de elemento, as informações de espessura da lâmina de metal, deformação, tensão a um arquivo de log. Em alguns casos, a unidade de determinação de fratura 9 deleta o elemento fraturado, e a unidade de análise de deformação 4 continua a análise de deformação após a fratura.
[000111] De modo subsequente, a unidade de determinação de fratura 9 realiza as várias exibições a seguir na unidade de exibição 3 (etapa S95). De modo específico, o contorno da unidade de determinação de fratura 9 exibe o risco de fratura de ocorrer uma fratura na lâmina de metal por um valor escalar, ou exibe os históricos de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 35/53
33/40 tensão e a linha de tensão de limite de fratura do risco de fratura porção no espaço de tensão. Simultaneamente, o contorno da unidade de determinação de fratura 9 exibe o risco de ocorrência de um enrugamento na lâmina de metal. No presente documento, o risco de fratura pode ser exibido em relação à dispersão (valor médio, valor de limite inferior) dentro do padrão de valores de teste de remessa.
[000112] Por outro lado, na etapa S93, quando for determinado que não há possibilidade de ocorrência de fratura ou o risco de fratura é baixo em cada porção-alvo de determinação de fratura, a unidade de determinação de fratura 9 exibe estas informações na unidade de exibição 3 (S96).
[000113] A figura 10 é um fluxograma do caso onde a determinação de fratura é realizada em um processo de colisão da estrutura formada da lâmina de metal submetendo-se a lâmina de metal ao processo de formação, subsequente à determinação de fratura no processo de formação da lâmina de metal da figura 9.
[000114] Neste caso, a linha de tensão de limite de fratura convertida na etapa S92 da figura 9 é herdada e usada. A unidade de determinação de fratura 9 realiza a análise de deformação em consideração à dependência da taxa de deformação de uma tensão de deformação na estrutura formada da lâmina de metal. A unidade de determinação de fratura 9 converte uma deformação plástica obtida a partir desta análise de deformação para calcular a tensão em uma taxa de deformação de referência, compara esta tensão com a linha de tensão de limite de fratura correspondente à taxa de deformação de referência, calcula o risco de fratura da porção-alvo de determinação de fratura, e realiza uma determinação de fratura (S103). Na determinação de fratura, utilizando-se o risco de fratura e o fator de segurança conforme descrito anteriormente, realiza-se uma determinação tal como não há possibilidade de ocorrência de fratura, o risco de fratura é baixo, o
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 36/53
34/40 risco de fratura é alto, ocorreu fratura, ou similares. Ademais, o processamento de calcular o risco de fratura é equivalente ao fluxograma descrito anteriormente ilustrado na figura 7.
[000115] Nesta etapa S103, a unidade de determinação de fratura 9 herda o estado de deformação da lâmina de metal submetida à análise de deformação no processo de formação da figura 9 como uma condição inicial da análise de deformação no processo de colisão. Este estado de deformação é uma espessura de lâmina e uma deformação plástica equivalente da lâmina de metal, ou uma espessura de lâmina, uma deformação plástica equivalente, e um tensor de tensão e um tensor de deformação da lâmina de metal.
[000116] Na etapa S103, quando for determinado que ocorreu fratura ou o risco de fratura é alto utilizando-se o risco de fratura da porção-alvo de determinação de fratura e o fator de segurança, a unidade de determinação de fratura 9 realiza o processamento (S104) a seguir.
[000117] Ou seja, a unidade de determinação de fratura 9 emite o ID de elemento, as informações de espessura da lâmina de metal, deformação, e tensão a um arquivo de log. Em alguns casos, a unidade de determinação de fratura 9 deleta o elemento fraturado, e a unidade de análise de deformação 4 continua a análise de deformação após a fratura.
[000118] De modo subsequente, a unidade de determinação de fratura 9 realiza as várias exibições a seguir na unidade de exibição 3 (etapa S105). De modo específico, o contorno da unidade de determinação de fratura 9 exibe o risco de fratura de ocorrer uma fratura na estrutura formada da lâmina de metal por um valor escalar, ou exibe os históricos de tensão e a linha de tensão de limite de fratura do risco de fratura porção no espaço de tensão. Simultaneamente, o contorno da unidade de determinação de fratura 9 exibe o risco de ocorrência de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 37/53
35/40 um enrugamento na estrutura formada da lâmina de metal. No presente documento, o risco de fratura pode ser exibido em relação à dispersão (valor médio, valor de limite inferior) dentro do padrão de valores de teste de remessa.
[000119] Por outro lado, na etapa S103, quando for determinado que não há possibilidade de ocorrência de fratura ou o risco de fratura é baixo em cada porção-alvo de determinação de fratura, a unidade de determinação de fratura 9 exibe estas informações na unidade de exibição 3 (S106).
[000120] Conforme descrito anteriormente, de acordo com esta modalidade, quando for realizada uma determinação de fratura da estrutura metálica, é possível obter fácil e eficientemente a linha de tensão de limite de fratura e realizar uma determinação de fratura com alta precisão. Portanto, é possível avaliar quantitativamente o risco de fratura no momento da estampagem ou colisão, e pode-se obter, simultaneamente, um design eficiente e preciso de uma carroceria automotiva, ou similares, considerando o material, o método de construção, e a estrutura.
[000121] As funções dos respectivos componentes (excluindo a unidade de exibição 3 e a unidade de entrada 2) que formam o aparelho para determinação de fratura 10 descrito anteriormente podem ser obtidas pela operação de um programa armazenado em uma RAM, ROM, ou similares, de um computador. De modo semelhante, as respectivas etapas de análise de deformação e determinação de fratura (fluxogramas da figura 2, figura 3, figura 7, figura 9, e figura 10) podem ser obtidas pela operação de um programa armazenado em uma RAM, ROM, ou similares, de um computador. Este programa e um meio de armazenamento legível por computador que grava este programa estão incluídos na presente invenção.
[000122] De modo específico, o programa é proporcionado ao
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 38/53
36/40 computador, por exemplo, gravando-o em um meio de gravação, tal como CD-ROM, ou através de um entre vários tipos de mídias de transmissão. Como o meio de gravação que grava o programo, um disco flexível, um disco rígido, uma fita magnética, um disco óptico, um cartão de memória não-volátil, ou similares, podem ser usados além do CDROM. Por outro lado, como o meio de transmissão para o programa, pode-se utilizar um meio de comunicação em um sistema de rede computacional para fornecer informações de programa propagando-se como ondas portadoras. No presente documento, a rede computacional é LAN, WAN tal como a Internet, rede de comunicação via rádio, ou similares, e o meio de comunicação é uma linha cabeada de fibra óptica, ou similares, uma linha sem fio, ou similares.
[000123] Ademais, o programa incluído na presente invenção não é único, de tal modo que um programa fornecido seja executado em um computador para alcançar as funções das modalidades descritas anteriormente. Por exemplo, quando este programa cooperar com o OS (sistema operacional) que opera no computador ou com outro software de aplicativo, ou similares, para alcançar as funções das modalidades descritas anteriormente, tal como um programa está incluído na presente invenção. Ademais, quando todo ou parte do processamento do programa fornecido for executado em uma placa de expansão de função ou em uma unidade de expansão de função do computador para alcançar as funções das modalidades descritas anteriormente, tal programa está incluído na presente invenção.
[000124] Por exemplo, a figura 11 é um diagrama esquemático que ilustra uma estrutura interna do aparelho para determinação de fratura 10. Na figura 11, a referência numérica 1200 denota um computador pessoal (PC) incluindo uma CPU 1201. O PC 1200 executa o software de controle do dispositivo armazenado em uma ROM 1202 ou disco rígido (HD) 1211 ou fornecido através de uma unidade de disco flexível
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 39/53
37/40 (FD) 1212. Este PC 1200 controla totalmente os respectivos dispositivos conectados ao barramento do sistema 1204.
[000125] Com o programa armazenado na CPU 1201, ROM 1202, ou disco rígido (HD) 1211 do PC 1200, os procedimentos das respectivas etapas, ou similares, dos fluxogramas das figuras 2, 3, 7, 9 e 10 são alcançados. A referência numérica 1203 denota uma RAM, que funciona como uma memória principal, área de trabalho, ou similares, da CPU 1201. A referência numérica 1205 denota um controlador de teclado (KBC), que controla uma entrada de instrução proveniente de um teclado (KB) 1209, um dispositivo não ilustrado, ou similares.
[000126] A referência numérica 1206 denota um controlador de CRT (CRTC), que controla a exibição na tela CRT (CRT) 1210. A referência numérica 1207 denota um controlador de disco (DKC). O DKC 1207 controla o acesso ao disco rígido (HD) 1211 e ao disco flexível (FD) 1212 que armazenam um programa de boot, vários aplicativos, arquivos de edição, arquivos de usuário, um programa de gerenciamento de rede, e similares. No presente documento, o programa de boot é um programa de inicialização: um programa que inicia a execução (operação) de hardware ou software do computador pessoal.
[000127] A referência numérica 1208 denota um cartão de interface de rede (NIC) que troca dados bidirecionalmente com uma impressora de rede, outro aparelho de rede, ou outro PC através de uma LAN 1220. [000128] A seguir, exemplos de exibir um risco de fratura quando a lâmina de metal for estampada com curvas de nível serão descritos com referência às figuras 12 a 14.
[000129] A figura 12 é um diagrama que ilustra um resultado da exibição do risco de fratura calculado utilizando-se o exemplo comparativo f1 com curvas de nível. Conforme ilustrado na figura 12, as curvas de nível nas adjacências do topo onde o risco de fratura for o maior são grossas, e a porção do risco de fratura não pode ser
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 40/53
38/40 identificada. Por outro lado, em porções de extremidade opostas na direção longitudinal, apesar de a deformação ser muito pequena, a tensão quando a porção tiver retornado de um estado plástico para um estado elástico é carregada com uma distribuição, e, portanto, formamse curvas de nível densas.
[000130] As figuras 13 e 14 são diagramas que ilustram resultados de exibição de um risco de fratura calculado pelo método das modalidades com curvas de nível. Exibindo-se o risco de fratura calculado pela primeira modalidade e pela segunda modalidade com curvas de nível, pode-se visualizar um risco de fratura preciso.
[000131] A figura 13 é um diagrama que ilustra o risco de fratura calculado pelo método da primeira modalidade com curvas de nível. Conforme ilustrado na figura 13, o alto risco de fratura é claramente exibido nas adjacências do topo no centro da lâmina de metal. Ademais, dentre as curvas de nível ilustradas na figura 13, as curvas de nível são grossas em porções onde a deformação é pequena em porções de extremidade opostas na direção longitudinal comparada à figura 12, e pode-se observar que o risco de fratura é baixo.
[000132] A figura 14 é um diagrama que ilustra o risco de fratura calculado pelo método da segunda modalidade com curvas de nível. Dentre as curvas de nível ilustradas na figura 14, a distribuição do risco de fratura nas adjacências do topo no centro da lâmina de metal é exibida em maiores detalhes, e pode-se observar que o risco de fratura é ligeiramente alto fora do topo. Ademais, dentre as curvas de nível ilustradas na figura 14, pode-se observar que o risco de fratura é muito pequeno onde uma deformação é pequena em porções de extremidade opostas na direção longitudinal. Pode-se observar que este ponto é sensitivamente compatível às experiências convencionais.
[000133] A figura 15 é um diagrama que ilustra as curvas de nível ilustradas nas figuras 12 a 14 ao longo de uma trajetória do ponto de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 41/53
39/40 partida s até o topo t conforme ilustrado na figura 12. Nota-se que a figura 15 ilustra curvas de nível em um estado de ser adicionalmente deformadas a partir dos estados de deformação ilustrados nas figuras 12 a 14. O eixo geométrico horizontal representa a posição do ponto de partida s até o topo t, e o eixo geométrico vertical representa o risco de fratura. Conforme ilustrado na figura 15, uma posição realmente fraturada se encontra nas adjacências do topo. Com as curvas de nível do risco de fratura calculadas utilizando-se o exemplo comparativo f1, é difícil identificar precisamente a posição para fraturar. Por outro lado, com as curvas de nível do risco de fratura calculadas utilizando-se a primeira modalidade, é possível identificar a posição para fratura até um determinado grau, e esta posição é substancialmente compatível à posição que está realmente fraturada por experimento. Ademais, com as curvas de nível do risco de fratura calculado utilizando-se a segunda modalidade, a diferença entre a posição de fratura e o risco de fratura de outras posições fica clara, e é possível identificar a posição para fraturar mais precisamente.
[000134] Portanto, nas modalidades, o grau do risco de fratura pode ser avaliado com alta precisão em cada porção-alvo de determinação de fratura mesmo quando uma deformação complicada estiver envolvida. Ademais, a visualização do risco de fratura pode facilitar a compreensão intuitiva, e, portanto, isto é vantajoso para considerar medições.
[000135] Ademais, mesmo quando ocorrer um descarregamento, o risco de fratura não se alterará, e é possível reconhecer a maleabilidade de permanece substancialmente. Ademais, o risco de fratura pode ser convertido em uma margem de deformação e exibido, que pode facilitar, ainda, a compreensão intuitiva.
[000136] Os efeitos específicos das modalidades são os seguintes.
1) O risco de fratura pode ser calculado de acordo com os
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 42/53
40/40 danos que uma estrutura metálica recebeu, e, portanto, não causa uma engato que esta é recuperada de danos durante o descarregamento.
2) Convertendo-se em uma deformação plástica equivalente, uma porção onde o risco de fratura é alto pode ser avaliada em maiores detalhes. Ademais, as curvas de nível em uma porção onde o risco de fratura é baixo podem se tornar grossas, e, portanto, um desvio considerando o risco de fratura a partir de experiências convencionais pode-se tornar pequeno.
[000137] Anteriormente, a presente invenção foi descrita junto a várias modalidades, porém, a invenção não se limita apenas a estas modalidades, e modificações, ou similares, podem ser realizadas dentro do escopo da invenção. Nota-se que A determinação de fratura de acordo com as modalidades pode ser adequada para aquelas onde uma deformação e uma tensão ocorreram ao longo de um plano liso tendo um eixo geométrico x e um eixo geométrico y em uma porção-alvo de determinação de fratura de uma estrutura metálica, e qualquer deformação e tensão na direção do eixo geométrico z ortogonal ao eixo geométrico x e ao eixo geométrico y pode ser ignorada.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL [000138] A presente invenção pode ser usada para simulação de colisões de um automóvel ou para simulação de estampagem de uma parte.

Claims (5)

1/5
REIVINDICAÇÕES
1. Método para determinação de fratura que serve para determinar uma fratura de uma estrutura metálica, o método compreendendo:
uma etapa de análise de deformação (S21, S22, S23, S31, S32, S33, S36, S37) de realizar uma análise de deformação desde o início da deformação até o fim da deformação da estrutura metálica; e caracterizado pelo fato de ainda compreender:
uma etapa de determinação de fratura (S25, S26, S35, S39) de extrair uma porção-alvo de determinação de fratura de um estado de deformação da estrutura metálica obtido na etapa de análise de deformação (S21, S22, S23, S31, S32, S33, S36), e quando a porçãoalvo de determinação de fratura extraída tiver retornado de um estado plástico para um estado elástico, dado que uma tensão quando a porção tiver retornado ao estado elástico é (x, y) = (σ2, σ1) (tensão principal máxima: σ1, tensão principal mínima: σ2) em um plano de coordenadas (x, y), realizar uma determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura (S25, S26, S35, S39) utilizando-se um limite de re-escoamento determinado por uma interseção entre uma linha reta que satisfaz uma relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento (A) obtida a partir do estado plástico da porção-alvo de determinação de fratura, em que, na etapa de determinação de fratura (S25, S26, S35, S39), obtém-se:
um ponto de coordenadas (A) de uma tensão plástica inicial determinado por uma interseção entre a linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento (A) de um estado inici al da porção-alvo de determinação de fratura; e um ponto de coordenadas (B) de uma tensão de limite de
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 44/53
2/5 fratura determinado por uma interseção entre uma linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2)χ e uma linha de tensão de limite de fratura da porção-alvo de determinação de fratura, e sendo que um risco de fratura da porção-alvo de determinação de fratura é calculado (S74) utilizando-se uma distância a partir do ponto de coordenadas da tensão plástica inicial (A) até o ponto de coordenadas da tensão de limite de fratura (B) e uma distância a partir do ponto de coordenadas da tensão plástica inicial até um ponto de coordenadas (R) do limite de re-escoamento.
2. Método para determinação de fratura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um risco adicional de fratura da porção-alvo de determinação de fratura é calculado utilizando-se uma distância entre uma origem (O) e o ponto de coordenadas da tensão limite de fratura (B) e uma distância entre a origem (O) e um ponto de coordenadas (P) de uma tensão quando a parte retorna ao estado elástico, e um dos riscos de fratura da porção-alvo de determinação de fratura calculados é selecionado e utilizado.
3. Aparelho para determinação de fratura (10) que serve para determinar uma fratura de uma estrutura metálica, o aparelho compreendendo:
uma unidade de análise de deformação (4) que realiza uma análise de deformação a partir do início da deformação até o fim da deformação da estrutura metálica;
o aparelho caracterizado pelo fato de compreender ainda:
uma unidade de determinação de fratura (9) que extrai uma porção-alvo de determinação de fratura a partir de um estado de deformação da estrutura metálica obtido na unidade de análise de deformação (4), e quando a porção-alvo de determinação de fratura extraída tiver retornado de um estado plástico para um estado elástico,
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 45/53
3/5 dado que uma tensão quando a porção tiver retornado ao estado elástico é (x, y) = (σ2, σ1) (tensão principal máxima: σ1, tensão principal mínima: σ2) em um plano de coordenadas (x, y), realizar uma determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura utilizando-se um limite de re-escoamento determinado por uma interseção entre a linha reta que satisfaz uma relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento (A) obtida a partir do estado plástico da porção-alvo de determinação de fratura, em que, a unidade de determinação de fratura (9) é adaptada para obter:
um ponto de coordenadas (A) de uma tensão plástica inicial determinado por uma interseção entre a linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento (A) de um estado inicial da porção-alvo de determinação de fratura; e um ponto de coordenadas (B) de uma tensão de limite de fratura determinado por uma interseção entre uma linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2^ e uma linha de tensão de limite de fratura da porção-alvo de determinação de fratura, e um risco de fratura da porção-alvo de determinação de fratura é calculado utilizando-se uma distância a partir do ponto de coordenadas da tensão plástica inicial (A) até o ponto de coordenadas da tensão de limite de fratura (B) e uma distância a partir do ponto de coordenadas da tensão plástica inicial até um ponto de coordenadas (R) do limite de re-escoamento.
4. Meio de gravação legível por computador para determinar uma fratura de uma estrutura metálica, o meio de gravação legível por computador fazendo com que o computador execute as seguintes etapas de método:
uma etapa de análise de deformação (S21, S22, S23, S31, S32, S33, S36, S37) de realizar uma análise de deformação a partir do
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 46/53
4/5 início da deformação até o fim da deformação da estrutura metálica; e o meio de gravação caracterizado por fazer com que o computador execute ainda as seguintes etapas:
uma etapa de determinação de fratura (S25, S26, S35, S39) de extrair uma porção-alvo de determinação de fratura a partir de um estado de deformação da estrutura metálica obtido na etapa de análise de deformação (S21, S22, S23, S31, S32, S33, S36,S37), e quando a porção-alvo de determinação de fratura extraída tiver retornado de um estado plástico para um estado elástico, dado que uma tensão quando a porção tiver retornado ao estado elástico é (x, y) = (σ2, σ1) (tensão principal máxima: σ1, tensão principal mínima: σ2) em um plano de coordenadas (x, y), realizar uma determinação de fratura da porção-alvo de determinação de fratura (S25, S26, S35, S39) utilizando-se uma limite de re-escoamento (R) determinado por uma interseção entre a linha reta que satisfaz uma relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento obtida a partir do estado plástico da porção-alvo de determinação de fratura, em que, na etapa de determinação de fratura (S25, S26, S35, S39), obtém-se:
um ponto de coordenadas (A) de uma tensão plástica inicial determinado por uma interseção entre a linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2^ e uma curva de escoamento (A) de um estado inicial da porção-alvo de determinação de fratura; e um ponto de coordenadas (B) de uma tensão de limite de fratura determinado por uma interseção entre uma linha reta que satisfaz a relação y = (σ1/σ2^ e uma linha de tensão de limite de fratura da porção-alvo de determinação de fratura, e sendo que um risco de fratura da porção-alvo de determinação de fratura é calculado (S74) utilizando-se uma distância a
Petição 870190102190, de 11/10/2019, pág. 47/53
5/5 partir do ponto de coordenadas da tensão plástica inicial (A) até o ponto de coordenadas da tensão de limite de fratura (B) e uma distância a partir do ponto de coordenadas da tensão plástica inicial até um ponto de coordenadas (R) do limite de re-escoamento.
BR112012025328A 2010-04-07 2011-04-06 método para determinação de fratura, aparelho para determinação de fratura e meio de gravação legível por computador BR112012025328B1 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010088269 2010-04-07
PCT/JP2011/058739 WO2011126058A1 (ja) 2010-04-07 2011-04-06 破断判定方法、破断判定装置、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112012025328A2 BR112012025328A2 (pt) 2016-06-28
BR112012025328B1 true BR112012025328B1 (pt) 2020-02-04

Family

ID=44762993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112012025328A BR112012025328B1 (pt) 2010-04-07 2011-04-06 método para determinação de fratura, aparelho para determinação de fratura e meio de gravação legível por computador

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8606532B2 (pt)
EP (2) EP3023764B1 (pt)
JP (1) JP4980499B2 (pt)
KR (1) KR101227295B1 (pt)
CN (1) CN102822659B (pt)
BR (1) BR112012025328B1 (pt)
ES (2) ES2637038T3 (pt)
MY (1) MY165050A (pt)
RU (1) RU2507496C1 (pt)
TW (1) TWI391657B (pt)
WO (1) WO2011126058A1 (pt)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10330641B2 (en) * 2012-10-27 2019-06-25 Valerian Goroshevskiy Metallic constructions monitoring and assessment in unstable zones of the earth's crust
EP2924596A4 (en) * 2013-05-10 2016-09-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp DEFORMATION ANALYSIS DEVICE, DEFORMATION ANALYSIS PROCESS AND PROGRAM
EP3016009B1 (en) * 2013-06-26 2021-10-13 Nippon Steel Corporation Method for determining bending fracture in metal plate, program, and storage medium
US10639695B2 (en) 2014-01-28 2020-05-05 Jfe Steel Corporation Press forming method, method for manufacturing press-formed component and method for determining preform shape used in these methods
US10352836B2 (en) 2014-05-08 2019-07-16 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Evaluation method of plastic material and evaluation method of deformation processing of plastic material
KR101543707B1 (ko) 2014-05-28 2015-08-11 한양대학교 산학협력단 초음파를 이용한 강도 추정 장치 및 이의 강도 추정 방법
CN106461614B (zh) 2014-05-28 2019-04-26 汉阳大学校产学协力团 利用超声波的热化评价及强度估算装置及方法
WO2016045024A1 (zh) * 2014-09-25 2016-03-31 华东理工大学 一种高温环境下的结构材料断裂韧性测量与确定方法
MX2017014626A (es) 2015-05-18 2018-03-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Metodo de prediccion de ruptura, programa, medio de grabacion y dispositivo de procesamiento aritmetico.
RU2711416C1 (ru) * 2016-10-05 2020-01-17 Ниппон Стил Корпорейшн Устройство определения разрушения, программа для определения разрушения и способ для этого
WO2018169013A1 (ja) 2017-03-16 2018-09-20 新日鐵住金株式会社 冷間加工部品の硬度推定方法及び鋼材の硬度‐相当塑性ひずみ曲線取得方法
CN107766693B (zh) * 2017-09-30 2020-05-29 上海思致汽车工程技术有限公司 一种用于冲压的流经拉延筋的板料的开裂评判方法
JP6748382B1 (ja) * 2018-12-17 2020-09-02 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車車体用金属板材の衝突性能評価試験方法および設備
EP4202401A4 (en) * 2020-09-30 2024-02-28 Daikin Ind Ltd PREDICTION APPARATUS AND PREDICTION METHOD
CN113959838B (zh) * 2021-09-15 2024-03-29 深圳市比洋光通信科技股份有限公司 一种用于光纤毛细管应力监测方法
CN115712998A (zh) * 2022-11-11 2023-02-24 国能锅炉压力容器检验有限公司 调峰机组金属通流部件内壁开裂的可修复性判定方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4299120A (en) 1979-03-19 1981-11-10 Terra Tek, Inc. Method for determining plane strain fracture toughness of non-elastic fracture mechanics specimens
US4733567A (en) * 1986-06-23 1988-03-29 Shosei Serata Method and apparatus for measuring in situ earthen stresses and properties using a borehole probe
JPH0610648B2 (ja) * 1988-12-09 1994-02-09 昭 前川 主として金属材料の近似耐力測定方法
JP2000301262A (ja) 1999-04-20 2000-10-31 Hitachi Metals Ltd 金型寿命の予測方法及びそれを用いた金型材の最適物性値の予測方法
JP4313890B2 (ja) * 1999-04-28 2009-08-12 トヨタ自動車株式会社 スプリングバック量予測方法
RU2146818C1 (ru) * 1999-06-22 2000-03-20 Чургель Анатолий Олегович Способ определения характеристик напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов
JP3978377B2 (ja) * 2002-07-12 2007-09-19 株式会社豊田中央研究所 成形シミュレーション解析方法
JP4018572B2 (ja) * 2003-03-24 2007-12-05 株式会社神戸製鋼所 降伏応力及び残留応力のバラツキの小さい鋼板の製造方法
JP4150383B2 (ja) * 2004-04-13 2008-09-17 新日本製鐵株式会社 スポット溶接部の破断予測装置、方法、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
RU2261436C1 (ru) * 2004-06-28 2005-09-27 Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН Способ определения ресурса работоспособности металлов
WO2006006412A1 (ja) * 2004-07-09 2006-01-19 Kyushu Tlo Company, Limited 疲労き裂成長曲線の推定法、推定プログラムおよび推定装置
RU2279657C1 (ru) * 2004-11-22 2006-07-10 Дмитрий Михалевич Беленький Способ определения механических характеристик и физического критерия прочности материала детали
JP4371985B2 (ja) * 2004-11-30 2009-11-25 株式会社豊田中央研究所 応力解析方法、プログラムおよび記録媒体
JP2007152407A (ja) 2005-12-07 2007-06-21 Fusahito Yoshida プレス成形における成形割れ予測方法および予測装置
JP4621216B2 (ja) 2006-02-01 2011-01-26 新日本製鐵株式会社 破断限界取得方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体
RU2402010C2 (ru) * 2006-02-01 2010-10-20 Ниппон Стил Корпорейшн Способ прогнозирования разрушения
JP4621217B2 (ja) 2006-02-01 2011-01-26 新日本製鐵株式会社 破断予測方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体
JP4818786B2 (ja) 2006-04-14 2011-11-16 新日本製鐵株式会社 破断限界取得システム及び方法、破断予測システム及び方法、並びにこれら方法のプログラム及び記録媒体
CN1995962A (zh) * 2006-12-29 2007-07-11 北京工业大学 扫描电镜中单根纳米线原位力学综合性能测试装置及方法
CN100552426C (zh) * 2007-01-22 2009-10-21 中国科学院力学研究所 一种涂层质量的判断方法
JP4733159B2 (ja) * 2008-04-02 2011-07-27 株式会社フューチュアテック 降伏応力測定法
US8494827B2 (en) * 2009-09-25 2013-07-23 Exxonmobil Upstream Research Company Method of predicting natural fractures and damage in a subsurface region
US8688415B2 (en) * 2010-02-03 2014-04-01 Kellogg Brown & Root Llc Systems and methods for performing stress intensity factor calculations using non-singular finite elements

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120123724A (ko) 2012-11-09
TW201144800A (en) 2011-12-16
WO2011126058A1 (ja) 2011-10-13
EP2543983A4 (en) 2013-11-06
KR101227295B1 (ko) 2013-01-30
CN102822659A (zh) 2012-12-12
RU2507496C1 (ru) 2014-02-20
MY165050A (en) 2018-02-28
EP2543983A1 (en) 2013-01-09
JP4980499B2 (ja) 2012-07-18
EP3023764A1 (en) 2016-05-25
ES2565802T3 (es) 2016-04-07
CN102822659B (zh) 2014-02-19
TWI391657B (zh) 2013-04-01
US20130006543A1 (en) 2013-01-03
EP3023764B1 (en) 2017-05-31
ES2637038T3 (es) 2017-10-10
EP2543983B1 (en) 2016-01-27
JPWO2011126058A1 (ja) 2013-07-11
US8606532B2 (en) 2013-12-10
BR112012025328A2 (pt) 2016-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112012025328B1 (pt) método para determinação de fratura, aparelho para determinação de fratura e meio de gravação legível por computador
CA2991964C (en) Method and system for non-destructive testing
Al-Refaie et al. Evaluating measurement and process capabilities by GR&R with four quality measures
Huang et al. A probabilistic damage detection approach using vibration-based nondestructive testing
Behnke et al. Thermo-mechanically coupled investigation of steady state rolling tires by numerical simulation and experiment
US8990028B2 (en) Fracture prediction method, device, a program arrangement and computer-accessible medium therefor
JP5146395B2 (ja) 歪勾配を考慮した伸びフランジ割れの推定方法およびプレス成形シミュレーションの伸びフランジ割れ判定システム
JP4621217B2 (ja) 破断予測方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体
Andrade-Campos et al. Novel criteria for determination of material model parameters
Yun et al. A self-optimizing inverse analysis method for estimation of cyclic elasto-plasticity model parameters
Seifi et al. Effects of plasticity on residual stresses measurement by hole drilling method
Hertel et al. Short-crack-growth-based fatigue assessment of notched components under multiaxial variable amplitude loading
Leyi et al. Mechanics analysis and simulation of material Brinell hardness measurement
BR112014025177B1 (pt) Método para predizer a resistência de empenamento de encaixe de um painel de chapa metálica e aparelho para executar e predizer a resistência de empenamento de encaixe de um painel de chapa metálica
Guo et al. The stress field near the tip of a plane stress crack in a gel consisting of chemical and physical cross-links
Hertelé et al. Full-range stress–strain behaviour of contemporary pipeline steels: part II. Estimation of model parameters
Khoddam et al. An inverse thermal–mechanical analysis of the hot torsion test for calibrating the constitutive parameters
JP2016031314A (ja) 薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにそのプログラム及び記録媒体
KR101658748B1 (ko) 신뢰성 설계 지원 장치 및 신뢰성 설계 지원 방법
Tsoupis et al. Prediction of damage in small curvature bending processes of high strength steels using continuum damage mechanics model in 3D simulation
Koskulics et al. Reliability models for stress sequence loading
Saxena et al. An improved method for numerical determination of SZW using FEM
JP6032493B2 (ja) 建物の健全性確認方法
JP2023010057A (ja) 鋼材の熱処理条件決定方法、鋼材の製造方法、情報処理装置、及び鋼材の熱処理条件決定プログラム
JP2020093781A (ja) タイヤの転がり抵抗の計算方法、コンピュータプログラム及び計算装置

Legal Events

Date Code Title Description
B25D Requested change of name of applicant approved

Owner name: NIPPON STEEL AND SUMITOMO METAL CORPORATION (JP)

B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B25D Requested change of name of applicant approved

Owner name: NIPPON STEEL CORPORATION (JP)

B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 06/04/2011, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.