BR112012025349B1 - método de análise de fratura, dispositivo e programa para porção soldada por pontos, e meio de armazenamento legível por computador - Google Patents

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Abstract

método de análise de fratura, dispositivo e programa para porção soldada por pontos, e meio de armazenamento legível por computador. a presente invenção refere-se a valores de carga permissível máximo de uma porção soldada em modos de fratura respectivos de uma fratura de carga, uma fratura de momento, e uma fratura interior de pepita que são encontrados com base em pelo menos um dentre uma espessura de folha t, uma resistência à tração ts, um alongamento ei, e uma composição química de uma porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d de uma porção soldada, uma largura efetiva b da porção soldada determinada por uma distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e uma altura seccional h. então, de acordo com esses modos de fratura, um valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado é encontrado, e um deslocamento ou um momento no qual o valor de carga permissível se trona 0, ou seja, no qual uma fratura completa ocorre é encontrado, encontrando-se , por meio disso, um limite de fratura.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO DE ANÁLISE DE FRATURA, DISPOSITIVO E PROGRAMA PARA PORÇÃO SOLDADA POR PONTOS, E MEIO DE ARMAZENAMENTO LEGÍVEL POR COMPUTADOR.
CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a um método, um dispositivo, e um programa para a análise de uma fratura de uma porção soldada por pontos em uma simulação de batida de carro e similares, e um meio de armazenamento legível por computador.
TÉCNICA ANTECEDENTE [0002] Em uma indústria automobilística, frequentemente há uma necessidade urgente de se desenvolver uma estrutura de corpo de carro capaz de reduzir ferimentos em um paciente no momento de uma batida. É possível realizar tal estrutura de corpo de carro excelente em segurança contra batidas ao absorver energia de impacto no momento da batida através de membros estruturais, exceto pela seção de passageiro, para minimizar a deformação da seção do passageiro, garantindo, por meio disso, espaço de sobrevivência. Ou seja, é importante que os membros estruturais absorvam a energia de impacto.
[0003] Um membro estrutural principal que absorve a energia de impacto em uma colisão de volta completa ou uma colisão de deslocamento de um automóvel é um membro lateral frontal. Uma seção transversal do membro lateral frontal é fechada por soldagem por pontos após a estampagem ou similares. Em geral, uma flambagem ocorre nesse membro lateral frontal de modo a absorver a energia de impacto. Para melhorar a absorção da energia de impacto, é importante estabilizar um modo de flambagem de modo a não causar uma flexão ou uma fratura no meio do percurso.
[0004] A soldagem por pontos do membro tem um problema que, a não ser que um intervalo de soldagem por pontos, um diâmetro de
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2/39 pepita, e uma condição de soldagem sejam otimizados para estabilizar a flambagem, uma fratura ocorre a partir de um ponto soldado durante a flambagem para causar um modo de flambagem instável, resultando na redução na absorção da energia de impacto.
[0005] Para resolver esse tipo de problema, as condições que realizam a flambagem estável sem causar qualquer fratura em um ponto soldado foram convencionalmente estudadas por membro fabricado experimentalmente sob intervalos de soldagem por pontos variados e conduzindo um teste de flambagem.
[0006] Esse método, entretanto, exige tentativas e falhas, ou seja, a fabricação experimental e o teste são necessários para cada automóvel e cada membro. Isso apresenta os problemas de que a fabricação é custosa e toma muito tempo para ser projetada.
[0007] Como um método de estimativa de um limite de fratura de uma porção soldada por pontos, várias propostas foram feitas convencionalmente, e, por exemplo, a Publicação de Patente aberta à inspeção Japonesa n° JP 2005-148053 (a Literatura de Patente 1 citada abaixo) descreve um método no qual um teste de tração de cisalhamento ou um teste de tração cruzada de uma peça de teste que tem uma porção soldada por pontos é conduzido para se constatar, antecipadamente, uma relação de uma razão de um diâmetro de pepita d para uma largura da peça de teste e um fator de concentração de tensão α, e as cargas de limite de fratura do teste de tração de cisalhamento e o teste de tração cruzada são estimados para um material que tem uma dada resistência à tração, através da qual uma carga limite de fratura em uma nova condição de teste ou em uma porção soldada por pontos de um membro real é estimada.
[0008] Ademais, a Publicação de Patente aberta à inspeção Japonesa n° JP 2005-315854 (a Literatura de Patente 2 citada abaixo) des
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3/39 creve um método em que um teste de tração de um flange que tem uma porção soldada por pontos é conduzido, a eficácia de momento γ é encontrada antecipadamente a partir de um momento fletor aplicado a uma porção de extremidade da porção soldada por pontos e um momento plástico completo Mp teoricamente calculado a partir de uma espessura de folha, uma largura de folha, e uma característica de resistência de uma folha de amostra, e a partir dessa eficácia de momento γ e um momento plástico completo Mp' a um material que tem uma dada espessura de folha, largura de folha, e característica de resistência, um momento de limite de fratura de uma porção soldada por pontos no flange teste de tração é estimado.
[0009] Ademais, a Publicação de Patente aberta à inspeção Japonesa n° JP 2005-326401 (a Patente de Literatura 3 citada abaixo) descreve um método no qual, baseado em um teste de tração cruzada e/ou um teste de tração de cisalhamento de uma junta soldada por pontos, um parâmetro de resistência à fratura de uma porção soldada por pontos em tensão transversal e/ou tensão a cisalhamento é calculado a partir de todos ou um dentre uma resistência de material, uma espessura de folha, um diâmetro de pepita de soldagem por pontos, uma largura de folha da junta, e um ângulo de rotação da junta no teste de tração, o parâmetro de resistência à fratura de cada tipo de aço é armazenado, e o parâmetro de resistência à fratura armazenado é introduzido em uma fórmula de previsão de fratura na qual a deformação de uma periferia da soldagem por pontos é modelada por um método de elemento finito, e uma fratura da porção soldada por pontos é determinada.
[00010] Ademais, a Publicação de Patente aberta à inspeção Japonesa n° JP 2007-304005 (a Literatura de Patente 4 citada abaixo) descreve um método em que, com base em um teste de tração cruzada e/ou a teste de tração de cisalhamento de uma junta soldada por pon
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4/39 tos, parte ou a totalidade de uma espessura de folha, um diâmetro de pepita de soldagem por pontos, uma resistência de material de um material base, e um alongamento de fratura, e um ou ambos dentre um intervalo de soldagem de junta e um comprimento de junta perpendicular ao intervalo de soldagem são inseridos em um computador, o computador calcula, a partir dos dados inseridos, um parâmetro de deformação de ruptura de uma porção soldada por pontos em tensão transversal e/ou tensão de cisalhamento, o parâmetro de deformação de ruptura de cada tipo de aço é armazenado em um armazenamento de parâmetro, o parâmetro de deformação de ruptura armazenado no armazenamento de parâmetro é introduzido em uma fórmula de precisão de ruptura em que a deformação da periferia da soldagem por pontos é modelada por um método de elemento finito, e uma ruptura da porção soldada por pontos é determinada, em que uma ruptura de uma porção soldada por pontos de, por exemplo, um membro de automóvel é prevista na análise de método de elemento finito no computador.
LISTA DE CITAÇÃO
LITERATURA DE PATENTE [00011] Literatura de Patente 1: Publicação de Patente aberta à inspeção Japonesa n° JP 2005-148053
Literatura de Patente 2: Publicação de Patente aberta à inspeção Japonesa n° JP 2005-315854
Literatura de Patente 3: Publicação de Patente aberta à inspeção Japonesa n° JP 2005-326401
Literatura de Patente 4: Publicação de Patente aberta à inspeção Japonesa n° JP 2007-304005
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA [00012] Entretanto, em qualquer uma das Literaturas de Patente, um valor de carga permissível antes que uma fratura completa ocorra
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5/39 após um valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado não é encontrado. Ademais, qualquer um desses métodos não pode lidar com uma fratura de carga que é uma fratura devido à tensão que atua em uma porção soldada por pontos (daqui em diante também chamada de fratura de plugue base de material do tipo de carga), uma fratura de momento que é uma fratura devido a um momento fletor aplicado a uma porção de extremidade de uma porção soldada por pontos (daqui em diante também chamada de fratura de plugue base de material do tipo momento), e uma fratura interior de pepita que é uma fratura devido a uma força de cisalhamento que atua em uma porção soldada por pontos.
[00013] A presente invenção foi praticada levando em consideração os problemas das técnicas convencionais descritas acima e tem um objeto de tornar possível encontrar um valor de carga permissível antes que uma fratura completa ocorra após um valor de carga permissível máximo de uma porção soldada ser alcançado.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [00014] A presente invenção foi feita como consequência de estudos para a solução dos problemas supracitados e sua essência é conforme segue.
(1) Um método de análise de fratura para uma porção soldada por pontos que inclui:
um procedimento para encontrar um valor de carga permissível máximo de uma porção soldada em um modo de fratura predeterminado baseado em pelo menos uma dentre uma espessura de folha t, uma resistência à tração TS, um alongamento El, e uma composição química de uma porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d da porção soldada, uma largura efetiva B da porção soldada determinada por uma distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e
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6/39 uma altura seccional H; e um procedimento para encontrar um valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado, de acordo com o modo de fratura predeterminado, para encontrar um deslocamento ou um momento no qual o valor de carga permissível se torne 0.
(2) O método de análise de fratura para a porção soldada por pontos descrito em (1), em que, como o modo predeterminado, uma fratura de carga, uma fratura de momento, e uma fratura interior de pepita são usadas.
(3) O método de análise de fratura para a porção soldada por pontos descrito em (1), em que o modo de fratura predeterminado é uma fratura de momento e o valor de carga permissível máximo da mesma é corrigido pela altura seccional H.
(4) O método de análise de fratura para a porção soldada por pontos descrito em (1), em que o modo de fratura predeterminado é uma fratura interior de pepita, e ao encontrar o valor de carga permissível máximo da mesma, uma média ponderada de espessuradireção Ceq de um equivalente de carbono da porção de pepita, expressa pela seguinte fórmula é usada como um tipo i (i = 1 a n) de uma peça de teste soldada.
C.-..=Z ' {ti-Ceq i}/Zi=1 n {t i} (5) O método de análise de fratura para a porção soldada por pontos descrito em (1), em que no procedimento para encontrar o valor de carga permissível máximo, quando o número das folhas de aço soldadas é três ou mais, duas porções soldadas ou mais, em que três folhas de aço ou mais são unidas são separadamente submetidas à determinação, e na determinação, conforme a espessura de folha da folha de aço empilhada em um lado de superfície posterior, uma espessura de folha total das folhas de aço empilhadas no lado de super-
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7/39 fície posterior é adotada.
(6) O método de análise de fratura para a porção soldada por pontos descrito em (1), em que informações de fratura detalhadas são emitidas.
(7) Um dispositivo de análise de fratura para uma porção soldada por pontos incluindo:
um meio para encontrar um valor de carga permissível máximo de uma porção soldada em um modo de fratura predeterminado com base em pelo menos um dentre uma espessura de folha t, uma resistência à tração TS, um alongamento El, e uma composição química de uma porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d da porção soldada, uma largura efetiva B da porção soldada determinada por uma distância entre as porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e uma altura seccional H; e um meio para encontrar um valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado, conforme o modo de fratura predeterminado, para encontrar um deslocamento ou um momento no qual o valor de carga permissível se torna 0.
(8) Um programa que leva um computador a executar: processamento para encontrar um valor de carga permissí- vel máximo de uma porção soldada em um modo de fratura predeterminado com base em pelo menos um dentre uma espessura de folha t, uma resistência à tração TS, um alongamento El, e uma composição química de uma porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d da porção soldada, uma largura efetiva B da porção soldada determinada por uma distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e uma altura seccional H; e
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8/39 processamento para encontrar um valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado, conforme o modo de fratura predeterminado, para encontrar um deslocamento ou um time no qual o valor de carga permissível se torne 0.
(9) Um meio de armazenamento legível por computador que armazena um programa que leva um computador a executar:
processamento para encontrar um valor de carga permissível máximo de uma porção soldada em um modo de fratura predeterminado com base em pelo menos um dentre uma espessura de folha t, uma resistência à tração TS, um alongamento El, e uma composição química de uma porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d da porção soldada, uma largura efetiva B da porção soldada determinada por uma distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e uma altura seccional H; e processamento para encontrar um valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado, de acordo com o modo de fratura predeterminado, para encontrar um deslocamento ou um momento no qual o valor de carga permissível se torna 0.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [00015] De acordo com a presente invenção, o valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado é encontrado de acordo com o modo de fratura predeterminado, e o deslocamento ou o momento no qual o valor de carga permissível se torna 0 é encontrado, o que torna possível encontrar o valor de carga permissível antes que uma fratura completa ocorra. Ademais, de acordo com uma propriedade e um estado de carga da porção soldada por pontos, é possível estimar um com
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9/39 portamento de fratura correto mesmo quando não se sabe antecipadamente qual modo de fratura ocorrerá. Ademais, o manuseio quando o número das folhas de aço é três ou mais e a emissão das informações detalhadas podem facilitar a consideração de uma técnica para a medida de prevenção à fratura.
Breve Descrição dos Desenhos [00016] [Figura 1] A Figura 1 é um diagrama que mostra uma estrutura de um dispositivo de análise de fratura para uma porção soldada por pontos, de acordo com essa modalidade.
[00017] [Figura 2] A Figura 2 é uma vista esquemática que mostra um contorno de um teste de tração de cisalhamento.
[00018] [Figura 3] A Figura 3 é uma vista em perspectiva que mostra um exemplo de um membro no qual uma pluralidade de pontos de soldagem por pontos existe.
[00019] [Figura 4] A Figura 4 é uma vista em seção transversal quando três folhas de aço A, B, C são empilhadas e uma fratura entre as folhas de aço A-B é avaliada.
[00020] [Figura 5A] A Figura 5A é um diagrama que mostra um método para diminuir um valor de carga permissível em uma fratura de carga.
[00021] [Figura 5B] A Figura 5B é um diagrama que mostra um método de diminuir um valor de carga permissível em uma fratura de momento.
[00022] [Figura 5C] A Figura 5C é um diagrama que mostra um método para diminuir um valor de carga permissível em uma fratura interior de pepita.
[00023] [Figura 6] A Figura 6 é um fluxograma que mostra as etapas de cálculo nessa modalidade.
[00024] [Figura 7] A Figura 7 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de um sistema de computador capaz de configurar o disPetição 870190102471, de 11/10/2019, pág. 16/56
10/39 positivo de análise de fratura para a porção soldada por pontos.
[00025] [Figura 8] A Figura 8 é uma vista que mostra um exemplo de um modelo de análise usado em um exemplo.
[00026] [Figura 9A] A Figura 9A é uma vista usada para explicar um tado de uma fratura de uma porção soldada por pontos no momento de um teste de trituração dinâmico de u membro em um exemplo e é uma vista que mostra um resultado de análise.
[00027] [Figura 9B] A Figura 9B é uma vista usada para explicar um estado de uma fratura de uma porção soldada por pontos no momento de um teste de trituração dinâmico do membro no exemplo e é uma vista que mostra esquematicamente uma fotografia de um resultado de teste por meio de um gráfico.
[00028] [Figura 10] A Figura 10 é uma vista que mostra um exemplo de um modelo de análise usado em um exemplo.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [00029] Daqui em diante, uma modalidade adequada da presente invenção será descrita com referência aos desenhos anexados.
[00030] A Figura 1 é um diagrama que mostra uma estrutura de um dispositivo de análise de fratura 100 para uma porção soldada por pontos de acordo com essa modalidade. 101 denota uma parte de entrada, à qual uma espessura de folha t, uma resistência à tração TS, um alongamento El, e uma composição química de uma porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d de uma porção soldada, uma largura efetiva B determinada por uma distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e uma altura seccional H são inseridas.
[00031] 102a, 102b, 102c denotam uma unidade de cálculo de valor de carga permissível máximo para uma fratura de carga, uma unidade de cálculo de valor de carga permissível máximo para uma fratura de momento, e uma unidade de cálculo de valor de carga permissível
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11/39 máximo para uma fratura interior de pepita respectivamente, que analisam e calculam os valores de carga permissível máximo da porção soldada em um modo de fratura de carga, um modo de fratura de momento, e um modo de fratura interior de pepita, respectivamente.
[00032] 102d denota uma unidade de cálculo de valor de carga permissível, a qual encontra valores de carga permissível em cada momento após os valores de carga permissível máximos da porção soldada calculados na unidade de cálculo de valores de carga permissível máximo 102a a 102c serem alcançados, para encontrar um deslocamento ou um no qual os valores de carga permissível se tornam 0. [00033] 103 denota uma unidade de emissão, que emite informações de fratura detalhadas obtidas pela unidade de cálculo de valores de carga permissível máximo 102a a 102c e pela unidade de cálculo de valor de carga permissível 102d.
[00034] A Figura 2 é uma vista que mostra um contorno de um teste de tração de cisalhamento. Conforme mostrado na Figura 2, em uma peça de teste, duas folhas de aço que são materiais base 2, sendo que cada uma tem uma largura de peça de teste 4, são empilhadas e soldadas por pontos, através do qual uma pepita 1 é formada. Essa peça de teste é submetida a um teste de tração até que a peça de teste fracione em uma direção de tração mostrada pelas setas 3. Nesse momento, um deslocamento da peça de teste na direção de tração 3 e uma carga são medidas. A fratura ocorre acerca da pepita 1 e nesse momento uma deformação se torna maior.
[00035] Técnicas convencionais eram aplicáveis apenas aos modos de fratura de uma fratura de carga que é uma fratura devido a uma tensão atuando em uma porção soldada por pontos (daqui em diante também chamada de uma fratura de plugue base de material do tipo de carga) e uma fratura de momento que é uma fratura devido a um
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12/39 momento fletor aplicado a uma porção de extremidade de uma porção soldada por pontos (daqui em diante também chamada de uma fratura de plugue base de material do tipo momento), e a análise considerando uma pluralidade de modos de fratura não era possível, e, em conformidade, há, algumas vezes, um caso em que os resultados da análise diferem enormemente dos resultados experimentais.
[00036] Portanto, nessa modalidade, com base na espessura de folha t, a resistência à tração TS, o alongamento El, e a composição química da porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadaspor pontos, o diâmetro de pepita d da porção soldada, a largura efetiva B determinada pela distância entre porções soldadas adjacentes, as linhas de bordas ou ranhura, e a altura seccional H, os valores de carga permissível máximo da porção soldada nos modos de fratura respectivos da fratura de carga, a fratura de momento, e a fratura interior de pepita são encontrados, e quando uma quantia declarada da porção soldada por pontos alcança o valor de carga permissível máximo de qualquer um dos modos de fratura, avalia-se que uma fratura ocorre nesse modo de fratura. Consequentemente, de acordo com uma propriedade e um estado de carga da porção soldada por pontos, é possível estimar um comportamento de fratura correto mesmo quando não se sabe antecipadamente qual dos modos de fratura ocorrerá. Como a quantidade declarada da porção soldada por pontos, uma carga é utilizável para a fratura de carga e a fratura interior de pepita, e um momento é utilizável para a fratura de momento, mas no presente pedido de patente, o termo o valor de carga permissível máximo também é usado para a fratura de momento. Quando um método de elemento finito é usado, a porção soldada é modelada com o uso de elemento de feixe e/ou elemento sólido. Já em relação às cargas e momentos aplicados a esses elementos, seus valores são obtidos como quantidades, cada uma tendo uma direção e uma magnitude, e, porPetição 870190102471, de 11/10/2019, pág. 19/56
13/39 tanto, são utilizáveis nesse método de análise de fratura.
[00037] Note que a largura efetiva B é determinada pela distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura. Concretamente, em uma peça de teste na qual há um ponto de soldagem por pontos, a largura de peça de teste 4 é correspondente a uma distância entre as bordas que ensanduicham o ponto de soldagem por pontos, conforme mostrado na Figura 2. Quando há uma pluralidade de pontos de soldagem por pontos, por exemplo, em um membro mostrado na Figura 3, é uma distância 6 a uma soldagem por pontos adjacente quando uma força que atua sobre a porção soldada é grande em uma direção perpendicular a uma direção de membro longitudinal, e é uma distância 5 entre uma borda e uma linha de ranhura que ensanduicha a porção soldada quando a força é grande na direção de membro longitudinal.
[00038] O valor de carga permissível máximo da fratura de momento é, de preferência, corrigido pela altura seccional H. Ademais, ao encontrar o valor de carga permissível máximo da fratura interior de pepita, uma média ponderada de espessura-direção de um equivalente de carbono da porção de pepita é usado, de preferência. A altura seccional H refere-se a uma altura seccional de uma estrutura e refere-se a, por exemplo, uma altura mostrada pelo número de referência 7 na Figura 3.
[00039] Em um método para a correção do valor de carga permissível máximo da fratura de momento pela altura seccional H, é preferível, por exemplo, que B' calculado por uma função linear da altura seccional H, conforme expresso pela seguinte fórmula (1) seja usado como a largura efetiva B determinada pela distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e a correção é realizada de modo que a largura efetiva B diminua conforme a altura seccional H se torna maior.
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B' = B + a - b/(cH + d) ... (1), em que a, b, c, d são coeficientes.
[00040] Ademais, o valor de carga permissível máximo da fratura interior de pepita é configurado como uma função da composição química da porção de pepita e na soldagem das folhas de aço diferentes em composição química, um valor médio ponderado de acordo com a espessura de folha é usado, através do qual é possível obter um resultado de análise mais próximo a um resultado experimental.
[00041] Ademais, quando há três folhas de aço soldadas ou mais, duas porções soldadas por pontos ou mais, em que as três folhas de aço ou mais são unidas, as mesmas são separadamente submetidas à determinação, e, nesse momento, como a espessura de folha da folha de aço empilhada em um lado de superfície posterior, a espessura de folha total das folhas de aço empilhadas no lado de superfície posterior é, de preferência, usada. A Figura 4 mostra um exemplo em que três folhas de aço A, B, C são empilhadas. Na soldagem por pontos, as folhas empilhadas são prensadas ao serem ensaduichadas por eletrodos e são aquecidos por corrente, e nesse momento, as folhas derretem a partir de suas porções de centro. Quando essas porções são novamente solidificadas, a união das folhas é concluída, e a porção elíptica na Figura 4 mostra esquematicamente uma pepita formada através da fusão-solidificação. Quando uma fratura entre as folhas de aço A-B está para ser avaliada, pelo uso de um valor de espessura de folha total das folhas de aço B e C no lugar da espessura de folha da lado de folha de aço B, é possível analisar com precisão a fratura mesmo quando há três folhas de aço soldadas ou mais.
[00042] De acordo com essa modalidade, os modos de fratura que incluem a fratura interior de pepita e a carga de fratura são conhecidos, e, ademais, a precisão aumenta quando a rigidez secional é alta, quanto uma fratura interior de pepita ocorre na união de folhas de aço
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15/39 diferentes em grau, quando uma fratura ocorre em porções soldadas das três folhas empilhadas ou mais, e quando uma fratura ocorre em uma estrutura com múltiplos pontos de soldagem, o que facilita a medição de acordo com o modo de fratura.
[00043] Ademais, após o valor de carga permissível máximo de cada um dos modos de fratura ser alcançado, o valor de carga permissível em cada momento é encontrado de acordo com cada um dos modos de fratura, e o deslocamento ou o momento no qual o valor de carga permissível se torna 0 é encontrado. No caso de a fratura de carga e a fratura de momento, após uma pequena rachadura ocorrer nos materiais base em volta da pepita, a rachadura passa através de uma periferia da pepita e a espessura de folha dos materiais base, de modo que uma fratura ocorra na porção soldada por pontos. Em geral, já que um material usado para um corpo de carro tem ductilidade o suficiente, uma diminuição do valor de carga permissível devido ao progresso dessa rachadura é lento. Por outro lado, no caso de a fratura interior de pepita, já que uma rachadura ocorre em uma pepita muito rígida (metal soldado) e isso se propagada para a pepita relativamente rapidamente, o valor de carga permissível nesse caso rapidamente reduz. A Figura 5A é um diagrama que mostra um método para diminuir o valor de carga permissível na fratura de carga, a Figura 5B é um diagrama que mostra um método para diminuir o valor de carga permissível na fratura de momento, e a Figura 5C é um diagrama que mostra um método para diminuir o valor de carga permissível na fratura interior de pepita. O eixo geométrico horizontal representa o deslocamento, e isso representa um deslocamento relativo entre dois mate riais base unidos por soldagem por pontos. O deslocamento antes de o valor de carga permissível se tornar 0, ou seja, antes de a fratura completa ocorrer após o valor de carga permissível máximo ser alcançado, pode ser usado com referência à espessura de folha, ao diâme
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16/39 tro de pepita, e assim por diante. Incidentemente, em análise numérica, o cálculo é frequentemente realizado sob uma condição de velocidade fixa, com um tempo sendo uma variável de controle, e, nesse caso, o valor de carga permissível pode ser diminuído pelo uso do tempo no lugar do deslocamento.
[00044] As cargas que atuam na porção soldada por pontos incluem uma força aplicada perpendicularmente na porção soldada (pepita) (força axial), uma força que cisalha a pepita (força de cisalhamento), e a flexão da pepita (momento). Na análise numérica, também, esses três tipos de componentes de força são calculados em cada momento, são comparados com os valores de carga permissível máximo, e, quando o valor de carga permissível máximo é alcançado, é determinado que uma fratura ocorra. A Figura 5A à Figura 5C mostra exemplos de como as forças aplicadas a uma porção soldada mudam após alcançar o valor de carga permissível máximo. Por exemplo, a Figura 5A e a Figura 5C mostram casos em que a força axial (a curva superior nos desenhos) é mais alta que a força de cisalhamento (a curva inferior nos desenhos), e mostram que ambas as forças são diminuídas após alcançarem o valor de carga permissível máximo representado pela linha vertical. Note que difere de caso para caso qual dentre a força de cisalhamento e a força axial é a mais alta, e a Figura 5A e Figura 5C mostram apenas exemplos.
[00045] Ademais, ao criar um programa capaz de executar o método de análise de fratura descrito acima em um computador, é possível executar um programa de computador de análise de fratura para uma porção soldada por pontos para levar um computador a executar: processamento para encontrar um valor de carga permissível máximo de uma porção soldada em um modo de fratura predeterminado com base em pelo menos um dentre uma espessura de folha t, uma resistência à tração TS, um alongamento El, e uma composição química de
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17/39 uma porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d da porção soldada, uma largura efetiva B da porção soldada determinada por uma distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e uma altura seccional H; e processamento para encontrar um valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado, de acordo como modo de fratura predeterminado, para encontrar um deslocamento ou um momento no qual o valor de carga permissível se torna 0, e ao registrar o programa em um meio de armazenamento legível por computador, é possível realizar versatilidade, permitindo o uso por muitos usuários.
[00046] A Figura 6 é um diagrama que mostra etapas de cálculo nessa modalidade.
[00047] Primeiramente, informações de entrada ao lidas (etapa S1). Itens de entrada quando as folhas de aço A, B são soldadas por pontos são mostradas na Tabela
1. Os itens de entrada usados para a determinação diferem, dependendo de cada modo de fratura, mas o uso de todos os itens de entrada listados aqui permite a avaliação para todos os modos de fratura e permite que se saiba o modo de fratura em que o valor de carga permissível máximo é alcançado em primeiro lugar.
[Tabela 1]
Modo de fratura de carga Modo de fratura de momento Modo de fratura interior de pepita
folha de aço folha de aço A Espessura de folha 0 0
Resistência à tração 0 0
Alongamento 0 0
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Componente 0
folha de aço B Espessura de folha 0 0
Resistência à tração 0 0
Alongamento 0 0
Componente 0
Porção soldada Diâmetro de pepita 0 0 0
Formato Largura efetiva 0 0
Altura seccional 0
[00048] A seguir, ao usar os itens de entrada marcados pelos círculos na Tabela 1, de acordo com os modos de fratura da fratura de carga, da fratura de momento, e da fratura interior de pepita, os valores de carga permissível máximo da porção soldada são calculados (Etapa S2).
[00049] Na presente invenção, um método de cálculo do valor de carga permissível máximo em cada um dos modos de fratura não é limitado, mas o seguinte método é preferencialmente usado, por exemplo.
[00050] Primeiramente, no caso da fratura de carga, um método preferível é aquele de um teste de tração de cisalhamento ou um teste de tração cruzada de uma peça de teste que tem uma porção soldada por pontos é conduzido, uma relação entre uma razão d/W do diâmetro de pepita d (mm) para uma largura W (mm) da peça de teste e um fator de concentração de tensão α encontrado pela fórmula (2) é encontrada antecipadamente, e em relação a um material alvo que tem uma dada resistência à tração, um valor de carga permissível máximo Fs(N) de uma porção soldada por pontos no teste de tração de cisalhamento é calculado pela fórmula (3).
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O=TS-W-t/F... (2)
Aqui,
TS: resistência à tração (MPa), t: espessura (mm) da peça de teste, F: tensão limite de fratura (N)
Fs = TS-W-t /α... (3) [00051] Ademais, no caso da fratura de momento, um método preferível que é aquele de um teste de tração de um flange que tem uma porção soldada por pontos é conduzido, a eficácia de momento γ encontrada pela fórmula (4) é encontrada antecipadamente a partir de um momento fletor M(N m) aplicado a uma porção de extremidade da porção soldada por pontos e um momento plástico completo Mp(N m) teoricamente encontrado a partir de uma espessura de folha, uma largura de folha, e uma característica de resistência de um material de teste, e um valor de carga permissível máximo (momento máximo permissível) Mlim(N m) da porção soldada por pontos no flange teste de tração é calculado pela fórmula (5) a partir da eficácia de momento γ e um momento plástico completo Mp' para um material que tem a dada espessura de folha, largura de folha, e característica de resistência.
γ=Μρ/Μ... (4)
Mlim = Mp '/γ... (5) [00052] Ademais, no caso da fratura interior de pepita, um método preferível é aquele, por exemplo, e que um valor de carga permissível máximo Fs(N) de uma porção soldada por pontos é calculado pela seguinte fórmula (6), com o uso de uma média ponderada de espessuradireção Ceq de um equivalente de carbono da porção de pepita expressa pela seguinte fórmula (7).
Fs=exn (d/2) 2x (fxCeq + g) ... (6)
Ceq=Zi=in {t i Ceqi}/Zi=in {t i} ... (7)
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20/39 [00053] Aqui, d: diâmetro de pepita (mm), Ceq: média ponderada de espessura-direção do equivalente de carbono da porção de pepita, t: espessura (mm) da peça de teste, i: tipo da peça de teste soldada (i = 1 a n), e, f, g: coeficiente [00054] Então, em cada momento, uma variável de estado em cada modo, baseado em uma emissão de momento de carga de um elemento soldado por pontos é calculada (Etapa S3). Note que o elemento soldado por pontos não é feito apenas de um elemento finito no método de elemento finito, mas também é um feito de uma pluralidade de elementos finitos em algum caso.
[00055] A seguir, o valor de carga permissível máximo na Etapa S2 e a variável de estado na Etapa S3 são comparados para cada um dos modos de fratura (Etapa S4).
[00056] Quando o valor de estado de cada um dos modos alcançar o valor de carga permissível máximo, é, a partir disso, determinado que a fratura ocorreu, o valor de carga permissível é diminuído de acordo com deslocamentos relativos subsequentes (deformações) do elemento soldado por pontos, e um deslocamento ou um momento no qual o valor de carga permissível se torna 0 é encontrado (Etapa S5).
[00057] Após a computação de todos os processos ser concluída, as informações de fratura detalhadas são emitidas (Etapa S6).
[00058] Como a emissão das informações de fratura detalhadas com base nas quais se avalia que a fratura ocorreu, não apenas o resultado do efeito de que a fratura ocorreu,mas também o modo de fratura, o valor de carga permissível máximo, e o valor de carga permissível são emitidos, de modo que a emissão possa ser usada como informações relacionadas a uma causa da fratura e melhoria.
[00059] Membros em um formato arbitrário unidos pela soldagem por pontos são modelados pelo uso do método de elemento finito no computador, e nesse momento uma deformação plástica equivalente
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21/39 ερ de um elemento que une os membros, que é um modelo de soldagem por pontos, é sequencialmente calculado pelo computador durante a deformação na análise de impacto reproduzida pelo método de elemento finito. Um meio para calcular essa deformação plástica equivalente ερ depende de um código de análise para propósitos gerais, e, por exemplo, manual de usuário de PAM-CRASH v2002 por ESI GmbH é citado.
[00060] Ao fazê-lo, é possível prever precisamente a determinação de fratura da soldagem por pontos no computador sem a fabricação real dos membros e qualquer verificação por um teste de impacto. O uso desse método torna possível examinar, no computador, condições sob as quais nenhuma fratura ocorre na soldagem por pontos, ao variar o formato do membro, o material, a espessura de folha, o diâmetro de pepita, e a posição de soldagem, o que permite o projeto do membro ótimo.
[00061] A Figura 7 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de um sistema de computador capaz de configurar um dispositivo de análise de fratura pra uma porção soldada por pontos. Nesse desenho, 1200 denota um computador (PC). 1201 denota uma CPU 1201, que executa o software de controle de dispositivo armazenado em uma ROM 1202 ou um disco rígido (HD) 1211 ou fornecido a partir de uma unidade de disco flexível (FD) 1212 para controlar de maneira geral os dispositivos conectados a um barramento de sistema 1204. Cada meio de função é configurado por um programa armazenado na CPU 1201, na ROM 1202, ou no disco rígido (HD) 1211 do PC 1200.
[00062] 1203 denota uma RAM, que funciona como uma memória principal, uma área de trabalho, e assim por diante na CPU 1201. 1205 denota um controlador de teclado (KBC), que realiza o controle para a entrada, a um corpo principal de sistema, uma entrada de sinal de um teclado (B) 1209. 1206 denota um controlador de visor (CRTC), que
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22/39 controla em um dispositivo de exibição (CRT) 1210. 1207 denota um controlador de disco (DKC), que controla acesso ao disco rígido (HD) 1211 que armazena um programa de reinicialização (programa de inicialização: um programa que inicia a execução (operação) de hardware e software do computador pessoal), uma pluralidade de programas de aplicação, um arquivo de edição, um arquivo de usuário, um programa de gerenciamento de rede, e assim em diante, e para o disco flexível (FD) 1212.
[00063] 1208 denota um cartão de interface de rede (NIC), que troca dados de maneira bidirecional com uma impressora de rede, outros dispositivos de rede ou outros PC através de uma LAN 1220.
[00064] As funções descritas acima são também são realizadas pelo computador que executa um programa. Ademais, um meio para fornecer o programa ao computador, por exemplo, um meio de armazenamento legível por computador que grava tal programa como um CDROM ou um meio de transmissão que transmite tal programa, como a Internet, também é aplicável como uma modalidade de a presente invenção. Ademias, um produto de programa como um meio de armazenamento legível por computador que grava o programa supracitado também é aplicável como uma modalidade e a presente invenção. O programa supracitado, meio de armazenamento, meio de transmissão e produto de programa são incluídos no escopo da presente invenção. Como o meio de armazenamento são utilizáveis, por exemplo, um disco flexível, um disco rígido, um disco óptico, um disco ópticomagnético, CD-ROM, uma fita magnética, uma memória não volátil, ROM, e assim por diante.
[00065] Ao usar tal configuração de dispositivo, é possível realizar um dispositivo de análise de fratura para uma porção soldada por pontos sendo um dispositivo de análise de fratura usado no método de análise de fratura para a porção soldada por pontos descrito acima,
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23/39 sendo que o dispositivo inclui: um meio para encontrar um valor de carga permissível máximo de uma porção soldada em um modo de fratura predeterminado com base em pelo menos um dentre uma espessura de folha t, uma resistência à tração TS, um alongamento El, e uma composição química de uma porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d da porção soldada, uma largura efetiva B da porção soldada determinada por uma distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e uma altura seccional H; e um meio para encontrar um valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado, de acordo com o modo de fratura predeterminado, para encontrar um deslocamento ou um momento no qual o valor de carga permissível se torna 0.
[00066] Ademais, na análise de método de elemento finito no computador, já que é possível prever com precisão fratura em uma porção que é modelada na soldagem por pontos de, por exemplo, um membro de automóvel, é possível omitir a verificação da fratura da porção soldada por pontos no momento de um teste de impacto de um membro de automóvel real. Alternativamente, é possível reduz enormemente o número de vezes de testes de verificação. Ademais, um projeto de membro que evita a fratura da soldagem por pontos com base na fabricação experimental de um membro de automóvel sob várias condições de soldagem por pontos e um experimento de larga escala de um teste de impacto pode ser substituído por um projeto que evita a fratura da porção soldada por pontos com base na análise de impacto no computador, que pode contribuir com uma grande redução de custo e uma redução de um período de projeto e desenvolvimento.
EXEMPLO [00067] Os modelos de análise usados nos exemplos da presente invenção são mostrados na Tabela 2. Por exemplo, um exemplo de
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24/39 invenção 14 é um exemplo em que os valores de carga permissível máximo em todos dentre o modo de fratura de carga, o modo de fratura de momento, e o modo de fratura interior de pepita são encontrados e os valores de carga permissível em cada momento após os valores de carga permissível máximo que são alcançados são encontrados. Ademais, o valor de carga permissível máximo da fratura de momento é corrigido pela altura seccional H, e ao encontrar o valor de carga permissível máximo da fratura interior de pepita, a média ponderada de espessura-direção do equivalente de carbono da porção de pepita é usado. Ademais, quando o número das folhas de aço soldadas é três ou mais, duas porções soldadas por pontos ou mais, em que as três folhas de aço ou mais são unidas, são separadamente submetidas à determinação, e nesse momento, conforme a espessura de folha da folha de aço empilhada no lado de superfície posterior, a espessura de folha total das folhas de aço empilhadas no lado de superfície posterior é usada.
[00068] Por outro lado, um exemplo comparativo 1 é um exemplo em que o valor de carga permissível máximo é encontrado por um método diferente daquele da presente invenção sem levar em consideração o modo de fratura de carga, o modo de fratura de momento, e o modo de fratura interior de pepita, e o valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo ser alcançado não é encontrado. Ademais, os exemplos comparativos 2, 3, 4 são exemplos em que os valores de carga permissível máximo são encontrados para o modo de fratura de carga, o modo de fratura de momento, e o modo de fratura interior de pepita respectivamente, mas o valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo ser alcançado não é encontrado.
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25/39 [Tabela 2]
Tipo de modo de fratura Outras condições adicionais
Fratura de carga Fratura de momento Fratura interior de pepita Correção por altura seccional H Uso de valor de equivalen- Uso de espessura de folha total
te de bono dio car- mé-
Exemplo de invenção 1 0 X X X X X
Exemplo de invenção 2 0 0 0 X X X
Exemplo de invenção 3 0 0 0 0 X X
Exemplo de invenção 4 0 0 0 X 0 X
Exemplo de invenção 5 0 0 0 X X 0
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Exemplo de invenção 6 0 X X 0 X X
Exemplo de invenção 7 0 X X X X 0
Exemplo de invenção 8 X 0 X X X X
Exemplo de invenção 9 X 0 X X 0 X
Exemplo de invenção 10 X X X X 0
Exemplo de invenção 11 X X 0 X X X
Exemplo de invenção 12 X X 0 X 0 X
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Exemplo de invenção 13 X X 0 X X 0
Exemplo de invenção 14 0 0 0 0 0 0
Exemplo de invenção 1 X X X X X X
Exemplo de invenção 2 0 X X X X X
Exemplo de invenção 3 X 0 X 0 X X
Exemplo de invenção 4 X X 0 X X X
[00069] No exemplos de invenção 5, 7, 10, 13, 14, quando três folhas de aço A-B-C são empilhadas, uma espessura de folha total de B e C foi inserida como uma espessura de folha de B para uma porção soldada entre A e B, e uma espessura de folha total de B e A foi inserida como uma espessura de folha de B para uma porção soldada enPetição 870190102471, de 11/10/2019, pág. 34/56
28/39 tre B e C. Note que nos seguintes exemplos, a resistência à tração TS (MPa) é mostrada como o tipo de aço e t (mm) é mostrada como a espessura de folha.
<Exemplo 1>
[00070] Uma condição experimental e um resultado experimental de um exemplo 1 são mostrados na Tabela 3.
[Tabela 3]
Método de experimento Folha de aço A Folha de aço B Diâmetro de pepita [mm] Largura da peça de teste [mm] Carga de fratura [kN] Modo de fratura
Tipo de aço Espessura de folha Tipo de aço Espessura de folha
Teste de cisalhamento de tração 590 1,8 590 1,8 6,71 20 22,8 Fratura de carga
[00071] As condições de análise e resultados de análise do exemplo 1 são mostrados na Figura 8 e Tabela 4. Nos exemplos de invenção 1 a 7, o modo de fratura era a fratura de carga e um erro da carga de fratura era pequeno, como -2],6%. Já que a fratura de carga ocorre no experimento na Tabela 3, o modo de fratura de carga é, de preferência usado para análise como nos exemplos de invenção 1 a 7, mas na análise, já que uma força ou momento aplicado a uma porção soldada aumenta de acordo com o progresso da deformação, uma fratura em um modo que não é o modo de fratura de carga pode ser prevista. Os exemplos de invenção 8 a 10 são resultados da determinação de fratura com o uso do modo de fratura de momento, e de exemplos de
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29/39 invenção 11 a 13 são resultados da determinação de fratura com o uso do modo de fratura interior de pepita. Conforme mostrado na Tabela 4, sua precisão da análise relativa ao experimento é levemente pior que aquela da determinação com o uso do modo de fratura de carga, mas a previsão quase precisa o suficiente foi possível. Por outro lado, no exemplo comparativo 1, um erro da carga de fratura foi tão grande quanto 13%.
[Tabela 4]
Nível Modo de fratura determinado Carga de fratura Erro de resultado de teste
(kN) (%)
Exemplo de invenção 1 Fratura de carga 22,2 -2,6
Exemplo de invenção 2 Fratura de carga 22,2 -2,6
Exemplo de invenção 3 Fratura de carga 22,2 -2,6
Exemplo de invenção 4 Fratura de carga 22,2 -2,6
Exemplo de invenção 5 Fratura de carga 22,2 -2,6
Exemplo de invenção 6 Fratura de carga 22,2 -2,6
Exemplo de invenção 7 Fratura de carga 22,2 -2,6
Exemplo de invenção 8 Fratura de momento 23,8 4,38
Exemplo de invenção 9 Fratura de momento 23,8 4,38
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Exemplo de invenção 10 Fratura de momento 23,8 4,38
Exemplo de invenção 11 Fratura de interior de pepita 24,9 9,21
Exemplo de invenção 12 Fratura de interior de pepita 24,9 9,21
Exemplo de invenção 13 Fratura de interior de pepita 24,9 9,21
Exemplo de invenção 14 Fratura de carga 22,2 -2,6
Exemplo de invenção 1 - 25,8 13
<Exemplo 2>
[00072] Uma condição de experimento de um exemplo 2 é mostrada na tabela 5. No exemplo de invenção 1 e no exemplo comparativo 2, o modo de fratura é a fratura de carga.
[Tabela 5]
Dimensão da folha de aço Condição de soldagem
Tipo Resistência à tra- ção (Mps) Espessura de folha (mm) Linha reta da porção inferior de cha péu Largura (mm ) Altura seccional (mm) Comprimento total (mm) Intervalo de soldagem por pontos (mm) Diâmetro de pepita (mm)
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(mm )
Mem bro com seção em formato de chapéu 980 1,4 45 20 48 370 46 6,0
Objeto de teste em formato de folha plana 980 1,4 100 360
[00073] No caso do exemplo de invenção 1, uma porção de fratura de uma porção soldada por pontos e um formato de deformação de um objeto de teste em conformidade com aqueles no experimento, conforme mostrado na Figura 9A e Figura 9B. Por outro lado, no caso do exemplo comparativo 2, o valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo de uma porção sol
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32/39 dada ser alcançado não é encontrado e o valor de carga permissível é configurado para 0 imediatamente após o valor de carga permissível máximo ser alcançado. Nesse caso, uma cadeia de fraturas ocorridas nas porções soldadas por pontos, resultando na ocorrência de fraturas em todas as porções soldadas por pontos do objeto de teste do tipo chapéu, e resultado não estava em conformidade com o resultado experimental.
<Exemplo 3>
[00074] Uma condição experimental de um exemplo 3 é mostrada na Tabela 6.
[Tabela 6]
método de ex- perimento folha de aço de lado de chapéu folha de aço de lado de placa plana diâmetro de pepita (mm)
tipo de aço espessura de folha tipo de aço espessura de folha
trituração axial de membro com seção de chapéu 440 1,6 590 1,6 6,32
[00075] As dimensões principais de um obje to de teste usado no
exemplo 3 são mostradas abaixo.
Chapéu: linha reta de uma porção inferior de chapéu 45 mm, largura de flange 20 mm, altura seccional 43 mm, comprimento total 370 mm
Folha plana: largura 100 mm, comprimento 360 mm
Intervalo de soldagem por pontos: 40 mm
Condições de teste do exemplo 3 são mostradas abaixo. [00076] Teste de trituração de peso de queda: peso de martelo de queda 140 kg, velocidade inicial 36 km/h.
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33/39 [00077] Como uma largura efetiva, uma largura de flange de 20 mm foi inserida para um membro de lado de chapéu, e sendo que 50 mm é meta de largura que foi inserida para o material de folha plana em todos os exemplos, e como um resultado do teste, uma fratura de plugue ocorreu em dois pontos de soldagem.
[00078] As condições de análise e os resultados de análise do exemplo 3 são mostrados na Figura 10 e na Tabela 7. Conforme mostrado no exemplo 1, em um teste em que um formato seccional é uma folha plana e a rigidez é baixa, o resultado experimental é bem reproduzido também no exemplo de invenção 2. No exemplo de invenção 3, o modo de fratura era a fratura de momento. Por outro lado, no exemplo de invenção 2, nenhuma fratura ocorreu na análise. Na folha plana, nenhum cuidado especial é necessário, mas na aplicação a um formato tridimensional que tem rigidez seccional alta, a correção pela altura seccional é feita preferencialmente. No exemplo comparativo 3, o valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo de uma porção soldada ser alcançado não é encontrado, e o valor de carga permissível é ajustado para 0 imediatamente após o valor de carga permissível máximo ser alcançado. Nesse caso, uma cadeia de fraturas de porções soldadas por pontos ocorreu, resultando na ocorrência de fraturas em dez porções soldadas por pontos, e o resultado não concordou com o resultado experimental.
[Tabela 7]
valor de entrada de altura seccional do membro de lado de chapéu (mm) modo de fratura determinado número de pontos em que a fratura ocorre
exemplo de invenção 3 43 momento 2
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34/39
exemplo de invenção 2 nenhuma entra- da nenhuma fratura de determinação
exemplo de invenção 3 43 momento 10
<Exemplo 4>
[00079] Uma condição de experimento e um resultado experimental de um exemplo 4 são mostrados na Tabela 8.
[Tabela 8]
método de expe- rimento folha de aço A folha de aço B diâmetro de pepita [mm] largura da peça de teste [mm] carga de fratura [kN] modo de fratura
tipo de aç o espessura de folha tipo de aço espessura de folha
teste de cisalhamento de tração 78 0 3,2 1.1 80 1,2 4,81 40 11,1 fratura de interior de pepita
[00080] As condições de análise e resultados de análise do exemplo 4 são mostradas na Tabela 9. Conforme mostrado no exemplo 1, quando os mesmos materiais são soldados, nenhuma diferença ocorre entre os mesmos. Um exemplo na presente invenção é um exemplo quando materiais diferentes são unidos, conforme mostrado na Tabela
8. No exemplo de invenção 4 com o uso de uma válvula de um equivalente de carbono médio dos materiais diferentes, encontrou-se que o modo de fratura é a fratura interior de pepita, um erro da carga de fra
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35/39 tura é pequena como 7,2%, e boa precisão é, assim, obtida. No exemplo de invenção 2, em vez de usar o valor do equivalente de carbono médio, um valor de um equivalente de carbono de um dos materiais foi usado na análise. No exemplo de invenção 2(a) em que o valor do equivalente de carbono do material cujo limite de fratura interior de pepita é inferior foi usado na análise, um erro da carga de fratura foi tão grande quanto -17%. No exemplo de invenção 2(b) em que o valor do equivalente de carbono do material cujo limite de fratura interior de pepita era mais alto foi usado na análise, o modo de fratura era a fratura de carga e o resultado era diferente do resultado experimental, e um erro da carga de fratura era tão grande quanto 31%. Quando os mesmos materiais são unidos, nenhum cuidado especial é necessário, mas no caso dos materiais diferentes, como o equivalente de carbono usado na fratura interior de pepita, um obtido por média ponderada pela espessura de folha é preferencialmente usado. Incidentalmente, quando os mesmos materiais são unidos, a média ponderada pode ser constantemente realizada já que o resultado da media ponderada não muda.
[Tabela 9]
modo de fratura determinado carga de fratura erro de resultado de teste
(kN) (%)
exemplo de invenção 4 interior de pepita 11,9 7,2
exemplo de invenção 2(a) interior de pepita 9,2 -17
exemplo comparativo 2(b) carga 14,5 31
<Exemplo 5>
[00081] Uma condição de um exemplo 5 é mostrada na Tabela 10,
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36/39 e quando um cisalhamento de tração era conduzido no qual três folhas de aço A-B-C eram empilhadas na ordem mencionada e a folha de aço A e a folha de aço C foi agarrada para ser puxada, a folha de aço A sofreu uma fratura de plugue e a carga de fratura era de 15,9 kN.
[Tabela 10]
método de expe- rimento folha de aço A folha de aço B folha de aço C diâmetro de pepita [mm] largura da peça de teste [mm]
tipo de aç o espessura de folha tipo de aç o espessura de folha tipo de aç o espessura de folha
teste de cisalhamento de tração 59 0 1,4 27 0 0,8 59 0 1,6 4,51 40
[00082] As condições de análise e resultados de análise do exemplo 5 são mostrados na Tabela 11. No caso do empilhamento das duas folhas, o exemplo de invenção 2 é completamente igual ao exemplo de invenção 5, e, portanto, é óbvio que bons resultados também são exibidos nos exemplos supracitados 1 a 4. Apenas quando um alvo de análise é uma pilha de três folhas, é necessário cuidado. No exemplo de invenção 5, o modo de fratura era a fratura de carga e um erro da carga de fratura era pequeno. Por outro lado, no exemplo de invenção 2, o modo de fratura era a fratura de carga, mas um erro da carga de fratura era grande. Nenhum cuidado especial era necessário no caso de uma pilha normal de duas folhas, mas, no caso da pilha de três folhas, em relação a duas porções de junta de interesse, a espessura de folha total de ouro conjunto de folhas unidas é desejavelmente usada como a espessura de folha.
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37/39 [Tabela 11]
modo de fratura determinado carga de fratura erro de resultado de teste porção fraturada material fra- turado
(kN) (%)
exemplo de invenção 5 carga 16,4 3,14 entre A- B folha de aço A
exemplo de invenção 2 carga 4,3 -72,96 entre B- C folha de aço B
<Exemplo 6>
[00083] Uma condição de experimento de um exemplo 6 é mostrada na Tabela 12.
[Tabela 12]
método de experimento folha de aço de lado de chapéu folha de aço de lado de placa plana
tipo de aço espessura de aço tipo aço de espessura de aço
trituração axial de membro com seção de chapéu 980 1,4 980 1,4
[00084] As dimensões principais de um objeto de teste usado no exemplo 6 são mostradas abaixo.
chapéu: linha reta de uma porção inferior de chapéu 45 mm, largura de flange 20 mm, altura seccional 48 mm, comprimento total 370 mm folha plana: largura 100 mm, comprimento 360 mm intervalo de soldagem por pontos: 46 mm condição de diâmetro de pepita: (1) 6,0 mm, (2) 5,0 mm
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Uma condição de teste do exemplo 6 é mostrada abaixo.
Teste de trituração axial de peso de queda: peso de martelo de queda 140 kg, velocidade inicial 36 km/h [00085] Em um resultado experimental do exemplo 6, fraturas sucessivas ocorreram sob a condição (1) e uma fratura completa ocorreu instantaneamente sob a condição (2).
[00086] As condições de análise do exemplo 6 são mostradas abaixo. No exemplo de invenção 14, o valor de carga permissível é gradualmente diminuído até o alongamento de um elemento soldado por pontos se tornar igual ao diâmetro de pepita, para a fratura de carga e a fratura de momento. Por outro lado, para a fratura interior de pepita, o valor de carga permissível foi gradualmente diminuído até que o alongamento do elemento soldado por pontos se tornou igual à espessura de folha. No exemplo comparativo 2, a previsão de fratura no modo de fratura de carga foi realizada, mas quando o valor de carga permissível máximo foi alcançado, o valor de carga permissível foi instantaneamente ajustado para 0. Até a ocorrência da fratura, a estrutura é igual àquela do exemplo de invenção 11. No exemplo comparativo 4, a previsão de fratura no modo de fratura interior de pepita foi realizada, mas quando o valor de carga permissível máximo foi alcançado, o valor de carga permissível foi instantaneamente ajustado para 0. Até a ocorrência da fratura, a estrutura é igual àquela do exemplo de invenção 11.
[00087] No resultado de análise do exemplo 6, sob as condições (1) e (2), o resultado foi reproduzido no exemplo de invenção 14 (os resultados sob a condição (1) são mostrados na Figura 9A e Figura 9B). No exemplo comparativo 2, sob a condição (2), o resultado poderia ser reproduzido, mas as fraturas ocorreram em toda a soldagem instantaneamente, também sob a condição (1). Também no exemplo comparativo 4, o resultado poderia ser reproduzido sob a condição (2), como
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39/39 no exemplo comparativo 2, mas as fraturas ocorreram instantaneamente em toda a soldagem, também sob a condição (1). Encontrou-se que, quando o progresso de pontos de soldagem nos quais uma fratura ocorre precisa ser avaliado em uma estrutura que tem muitos pontos de soldagem, é importante em qualquer um dos modos de fratura encontrar o valor de carga permissível em cada momento e encontrar o deslocamento ou o tempo no qual o valor de carga permissível se torna 0, em vez de instantaneamente ajustar o valor de carga permissível para 0 após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado. A partir dos exemplos descritos acima, os efeitos de uma presente invenção oram confirmados.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL [00088] Em uma presente invenção, de acordo com um modo de fratura predeterminado, o valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado é encontrado, e o deslocamento ou o momento no qual o valor de carga permissível se torna 0 é encontrado, o que torna possível encontrar o valor de carga permissível antes que uma fratura completa ocorra. Ademais, de acordo com a propriedade e o estado de carga da porção soldada por pontos, é possível estimar um comportamento de fratura correto mesmo quando não se conhece antecipadamente qual dos modos de fratura ocorrerá. Adicionalmente, o manuseio no caso das três folhas ou mais e a saída das informações detalhadas torna possível facilitar a consideração da técnica para a medida de prevenção da fratura.

Claims (6)

1/5
REIVINDICAÇÕES
1. Método de análise de fratura para uma porção soldada por pontos, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
calcular um valor de carga permissível máximo, o valor de carga permissível máximo sendo um valor de carga máximo no qual a rachadura ocorre, de uma porção soldada em um modo de fratura de carga, um modo de fratura de momento, e um modo de fratura interior de pepita com base em pelo menos um dentre uma espessura de folha t, uma resistência à tração TS, um alongamento El, e uma composição química de uma porção de pepita (1) em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d da porção soldada, uma largura efetiva B da porção soldada determinada por uma distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e uma altura seccional H; e encontrar um modo de fratura no qual o valor de carga permissível máximo é alcançado primeiro no modo de fratura de carga, no modo de fratura de momento, e no modo de fratura interior de pepita;
calcular um valor de carga permissível em cada momento após o valor de carga permissível máximo da porção soldada ser alcançado, no modo de fratura no qual o valor de carga permissível máximo é alcançado primeiro no modo de fratura, e encontrar um deslocamento ou um momento no qual o valor de carga permissível se torna 0, no qual uma fratura completa ocorre;
em que o valor de carga permissível máximo Fs de uma porção soldada no modo de fratura de carga é calculado da seguinte forma:
Fs=TS-W-t Ζα... (3);
no qual α é um fator de concentração de tensão obtido através da condução do teste de tração de cisalhamento ou do teste
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2/5 de tração cruzada, TS é uma resistência à tração, W (mm) é uma largura W (mm) da peça de teste e T (mm) é a espessura da peça de teste;
o valor de carga permissível máximo Mlim(N m) da porção soldada no momento do modo de fratura é calculado da seguinte forma:
y=Mp/M (4);
Mlim = Mp'/y ··· (5);
no qual M é um momento fletor obtido através da condução do flange teste de tração, Mp é um momento plástico completo do teste de peça e Mp' é um momento plástico completo Mp' para materiais arbitrários, e o valor de carga permissível máximo Fs de uma porção soldada no modo de fratura interior de pepita é calculado da seguinte forma:
Fs=e*n(d/2)2x(fxCeq+g) ··· (6);
Ceq = Zi=in{ti-Ceq i}/Zi=in{ti} ··· (7);
no qual i é o tipo da peça de teste, d é o diâmetro da pepita, Ceq é uma média ponderada de espessura-direção de um equivalente de carbono da porção de pepita, e e, f e g são os coeficientes.
2. Método de análise de fratura para a porção soldada por pontos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, o valor de carga permissível máximo do modo de fratura de momento é corrigido por decréscimo da largura efetiva B conforme a altura seccional H se torna maior.
3. Método de análise de fratura para a porção soldada por pontos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de encontrar o valor de carga permissível máximo, quando o número de folhas de aço soldadas é três ou mais, duas porções soldadas ou mais em que as três folhas de aço ou mais são unidas são separadamente submetidas à determinação, e na determinação,
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3/5 como a espessura de folha da folha de aço empilhada do lado de superfície posterior, uma espessura de folha total das folhas de aço empilhadas no lado de superfície posterior é adotada.
4. Método de análise de fratura para a porção soldada por pontos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as informações de fratura detalhadas são emitidas.
5. Dispositivo de análise de fratura para uma porção soldada por pontos caracterizado pelo fato de que compreende:
um meio de entrada (101) para a entrada de pelo menos um dentre uma espessura de folha t, uma resistência à tração TS, um alongamento El, e uma composição química de uma porção de pepita em cada uma das folhas de aço soldadas por pontos, um diâmetro de pepita d da porção soldada, uma largura efetiva B da porção soldada determinada por uma distância entre porções soldadas adjacentes, linhas de bordas ou ranhura, e uma altura seccional H;
um primeiro meio de cálculo (102a) para calcular um valor de carga permissível máximo de uma porção soldada em um modo de fratura de carga através do uso da informação de entrada através do meio de entrada;
um segundo meio de cálculo (102b) para calcular um valor de carga permissível máximo de uma porção soldada em um modo de fratura de momento através do uso da informação de entrada através do meio de entrada;
um terceiro meio de cálculo (102c) para calcular um valor de carga permissível máximo de uma porção soldada em um modo de fratura interior de pepita através do uso da informação de entrada através do meio de entrada;
em que o valor de carga permissível máximo é um valor de carga máximo no qual a rachadura ocorre;
um meio para encontrar um modo de fratura onde o valor
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4/5 de carga permissível máximo é primeiro alcançado em um modo de fratura de carga, um modo de fratura de momento, e um modo de fratura interior de pepita;
um meio (102d) para calcular um valor de carga permissível em cada momento após os valores de carga permissível máximos da porção soldada serem alcançados, no modo de fratura onde o valor de carga permissível máximo é alcançado primeiro no modo de fratura, e para encontrar um deslocamento ou um tempo no qual os valores de carga permissível se tornam 0, no qual a rachadura ocorre;
em que o primeiro meio de cálculo (102a) para calcular um valor de carga permissível máximo da porção soldada no modo de fratura de carga é adaptado para calcular um valor de carga permissível máximo Fs através do uso da equação (3);
Fs=TS-W-t/a ··· (3);
no qual α é um fator de concentração de tensão obtido através da condução do teste de tração de cisalhamento ou do teste de tração cruzada, TS é uma resistência à tração, W (mm) é uma largura W (mm) da peça de teste e T (mm) é a espessura da peça de teste;
o segundo meio de cálculo (102b) para calcular um valor de carga permissível máximo da porção soldada no modo de fratura de momento é adaptado para calcular um valor de carga permissível máximo Mlim através do uso das equações (4) e (5):
γ=Μρ/Μ ··· (4);
Mlim = Mp'/y ··· (5);
no qual M é um momento fletor obtido através da condução do flange teste de tração, Mp é um momento plástico completo do teste de peça e Mp' é um momento plástico completo para materiais arbitrários, e o terceiro meio de cálculo (102c) para calcular um valor de
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5/5 carga permissível máximo da porção soldada no modo de fratura interior de pepita é adaptado para calcular um valor de carga permissível máximo Fs através do uso das equações (6) e (7):
Fs=e*n(d/2)2x(fxCeq+g) ··· (6)
C. -Σ =in{ti-Ceq i}/Zi==in{ti} ··· (7) no qual i é o tipo da peça de teste, d é o diâmetro da pepita, Ceq é uma média ponderada de espessura-direção de um equivalente de carbono da porção de pepita, e e, f e g são os coeficientes.
6. Meio de armazenamento legível por computador, caracterizado pelo fato de que armazena um programa que leva um computador a executar as etapas como definidas na reivindicação 1.
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