BRPI0810923B1 - Método de predição de fratura, dispositivo de processamento, produto de programa e meio de gravação - Google Patents

Abstract

método de predição de fratura, dispositivo de processamento, produto de programa e meio de gravação. quando discretizando uma parte alvo da análise em vários elementos e executando a análise, a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo em uma posição equivalente incluindo um mesmo elemento é comparado ou por uma maneira de combinação de dois elementos adjacentes depois da análise ou por uma maneira de mudança do tamanho da discretização do elemento com dois tipos e execução da análise, e o elemento onde a diferença é grande é extraído como uma porção com risco de fratura. com essa estrutura, uma porção com risco de fratura pode ser extraída com segurança quando uma fratura é predita por um método de elemento finito.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO DE PREDIÇÃO DE FRATURA, DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO, PRODUTO DE PROGRAMA E MEIO DE GRAVAÇÃO. CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a um método de predição de fratura para extrair uma porção com risco de fratura quando executando a análise de deformação por um método de elemento finito, um dispositivo de processamento, um produto de programa e um meio de gravação.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [002] Nos anos recentes, na indústria de automóveis, tem se tornado um problema urgente desenvolver uma estrutura de veículo capaz de reduzir ferimentos em um passageiro no momento da colisão. Por outro lado, a redução no peso do chassi do veículo é também importante para melhorar a eficiência de combustível. Para resolver esses problemas, a aplicação de materiais com resistência mais elevada, lâminas de aço de alta resistência como materiais de aço em particular, é considerada. Entretanto, geralmente é dito que o aumento na resistência leva à deterioração na capacidade de formação. Para expandir a aplicação, é importante melhorar a capacidade de formação, particularmente, a capacidade de formação do flange de extensão.

[003] Para resolver tais problemas, o desenvolvimento de um material com excelente capacidade de formação do flange de extensão está em andamento. Por exemplo, no Documento de Patente 1, é descrito um material com capacidade de formação do flange de extensão aperfeiçoada controlando a microestrutura tais como ferrita e bainita. Além do que, no Documento de Patente 2, são descritas lâminas de liga de alumínio com excelente capacidade de formação do flange de extensão definindo a anisotropia plástica e o alongamento uniforme em um teste de tração em uma direção específica.

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2/38 [004] Entretanto, a capacidade de formação em uma parte real é determinada não somente pelas propriedades do material, mas é afetada pela configuração da matriz, condições de lubrificação, condições de formação e/ou similar em uma maneira complicada. Portanto, é necessário ajustar esses fatores complicados apropriadamente, junto com os materiais, de modo a tirar vantagem das excelentes propriedades do material. Para tais finalidades, técnicas de análise numérica são aplicadas.

[005] No Documento de Patente 3, é descrito um método para predizer uma fratura ou uma ondulação, que é um defeito de formação no momento da formação, usando um método de elemento finito. De acordo com esse método, a análise é executada com o método de elemento finito, e a geração da fratura ou ondulação é determinada usando dados de esforço e/ou estresse de um elemento de interesse. Entretanto, quando usando um tal método, é necessário executar a discretização do elemento por um tamanho apropriado de acordo com o alvo de análise. Quando a análise é executada com discretização de elemento não apropriado, existe o receio que os resultados da predição fiquem acima ou abaixo da estimativa e, portanto não correspondam com a realidade.

[006]

Documento de Patente 1

Pedido de Patente Japonesa

Apresentado Aberto No. 2002-60898 [007]

Documento de Patente 2

Pedido de Patente Japonesa

Apresentado Aberto No. 2006-257506 [008]

Documento de Patente 3

Pedido de Patente Japonesa

Apresentado Aberto No. Hei 8-339396

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [009] Como descrito acima, tem sido muito difícil extrair uma por ção com risco de fratura de maneira confiável pelas técnicas conven cionais quando predizendo a geração de uma fratura ou uma ondula

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3/38 ção, que é um defeito de formação no momento da formação, usando o método de elemento finito.

[0010] A presente invenção é concebida em vista dos problemas acima descritos e um objetivo da mesma é proporcionar um método de predição de fratura para extrair uma porção com risco de fratura de maneira fácil e confiável quando predizendo uma fratura pelo método de elemento finito, um dispositivo de processamento, um produto de programa e um meio de gravação.

[0011] Os presentes inventores consideraram o método de predição de fratura enquanto focalizando atenção em onde a deformação se localiza em uma porção com risco de fratura e um gradiente de deformação grande ocorre ao redor da porção e verificaram que a porção com o risco de fratura pode ser determinada de maneira confiável. A meta da presente invenção é como segue.

1. Um método de predição de fratura inclui:

[0012] uma primeira etapa de discretização de uma parte alvo da análise por uma primeira área e uma segunda área maior do que a primeira área respectivamente e execução da análise de formação usando um método de elemento finito, [0013] uma segunda etapa de cálculo do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina para cada parte discretizada pela primeira área e a segunda área e [0014] uma terceira etapa de extração de uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise discretizada pela primeira área, onde a diferença do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina entre valores calculados na parte discretizada pela primeira área e esses na parte discretizada pela segunda área é maior do que um valor predeterminado em uma posição correspondendo com uma mesma porção na parte alvo da análise.

2. No método de predição de fratura, de acordo com 1, na

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4/38 primeira etapa, o tamanho da primeira área e o tamanho da segunda área são determinados por uma relação com n valor da parte alvo da análise.

3. No método de predição de fratura, de acordo com 1 ou 2, na terceira etapa, quando uma porção com risco de fratura onde a diferença é maior do que o valor predeterminado não é extraída, pelo menos a primeira área dentre a primeira área e a segunda área é ajustada menor, e a primeira etapa, a segunda etapa e a terceira etapa são executadas de novo sequencialmente.

4. No método de predição de fratura, de acordo com qualquer uma de 1 a 3, na primeira etapa, uma porção de borda da parte alvo da análise é discretizada pela primeira área e a segunda área respectivamente, e a seguir a análise de formação é executada.

5. Um método de predição de fratura inclui:

[0015] uma primeira etapa de discretização de uma parte alvo da análise em várias áreas e execução da análise de formação usando um método de elemento finito, [0016] uma segunda etapa de cálculo do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina para cada uma das áreas, [0017] uma terceira etapa de combinação de duas ou mais das áreas adjacentes e cálculo do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina na área combinada e [0018] uma quarta etapa de extração, como uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise, da área onde a diferença do esforço principal máximo ou a taxa de redução da espessura da lâmina antes e depois da combinação das áreas é maior do que um valor predeterminado.

6. No método de predição de fratura, de acordo com 5, na primeira etapa, uma porção de borda da parte alvo da análise é discretizada pela área e a seguir a análise de formação é executada.

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7. Um dispositivo de processamento usado para o método de predição de fratura de uma parte alvo da análise inclui:

[0019] uma primeira unidade discretizando uma parte alvo da análise por uma primeira área e uma segunda área maior do que a primeira área respectivamente e executando a análise de formação usando um método de elemento finito, [0020] uma segunda unidade calculando o esforço principal máximo ou a taxa de redução da espessura da lâmina para cada parte discretizada pela primeira área e a segunda área e [0021] uma terceira unidade extraindo uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise discretizada pela primeira área, onde a diferença do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina entre valores calculados na parte discretizada pela primeira área e esses na parte discretizada pela segunda área é maior do que um valor predeterminado em uma posição correspondendo com uma mesma porção na parte alvo da análise.

8. No dispositivo de processamento, de acordo com 7, a primeira unidade determina o tamanho da primeira área e o tamanho da segunda área por uma relação com n valor da parte alvo da análise.

9. Um dispositivo de processamento usado para o método de predição de fratura de uma parte alvo da análise inclui:

[0022] uma primeira unidade discretizando uma parte alvo da análise em várias áreas e executando a análise de formação usando um método de elemento finito, [0023] uma segunda unidade calculando o esforço principal máximo ou a taxa de redução da espessura da lâmina para cada uma das áreas, [0024] uma terceira unidade combinando duas ou mais das áreas adjacentes e calculando o esforço principal máximo ou a taxa de reduPetição 870180155122, de 26/11/2018, pág. 12/50

6/38 ção da espessura da lâmina na área combinada e [0025] uma quarta unidade extraindo, como uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise, a área onde a diferença do esforço principal máximo ou a taxa de redução da espessura da lâmina antes e depois da combinação das áreas é maior do que um valor predeterminado.

10. Um produto de programa induz um computador a executar:

[0026] uma primeira etapa de discretização de uma parte alvo da análise por uma primeira área e uma segunda área maior do que a primeira área respectivamente e execução da análise de formação usando um método de elemento finito, [0027] uma segunda etapa de cálculo do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina para cada parte discretizada pela primeira área e a segunda área e [0028] uma terceira etapa de extração de uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise discretizada pela primeira área, onde a diferença do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina entre valores calculados na parte discretizada pela primeira área e esses na parte discretizada pela segunda área é maior do que um valor predeterminado em uma posição correspondendo com uma mesma porção na parte alvo da análise.

11. No produto de programa, de acordo com 10, na primeira etapa, o tamanho da primeira área e o tamanho da segunda área são determinados por uma relação com n valor da parte alvo da análise.

12. No produto de programa, de acordo com 10 ou 11, na terceira etapa, quando uma porção com risco de fratura onde a diferença é maior do que o valor predeterminado não é extraída, pelo menos a primeira área dentre a primeira área e a segunda área é ajustada menor, e a primeira etapa, a segunda etapa e a terceira etapa são

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7/38 executadas de novo sequencialmente.

13. No produto de programa, de acordo com qualquer um de 10 a 12, na primeira etapa, uma porção de borda da parte alvo da análise é discretizada pela primeira área e a segunda área respectivamente, e a seguir a análise de formação é executada.

14. Um produto de programa induz um computador a executar:

[0029] uma primeira etapa de discretização de uma parte alvo da análise em várias áreas e execução da análise de formação usando um método de elemento finito, [0030] uma segunda etapa de cálculo do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina para cada uma das áreas, [0031] uma terceira etapa de combinação de duas ou mais das áreas adjacentes e cálculo do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina na área combinada e [0032] uma quarta etapa de extração, como uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise, da área onde a diferença do esforço principal máximo ou a taxa de redução da espessura da lâmina antes e depois da combinação das áreas é maior do que um valor predeterminado.

15. No produto de programa, de acordo com 14, na primeira etapa, uma porção de borda da parte alvo da análise é discretizada pela área e a seguir a análise de formação é executada.

16. Meio de gravação legível por computador gravando um produto de programa de acordo com qualquer um de 10 a 15.

[0033] Pela execução da predição da fratura de uma parte a ser processada com base na presente invenção, a dependência da seleção das condições de análise pode ser reduzida e uma porção com risco de fratura pode ser extraída de maneira fácil e confiável. Dessa maneira, os custos necessários para o desenvolvimento podem ser

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8/38 reduzidos e a redução do peso é realizada pela aplicação de um material tendo maior resistência a uma parte a ser processada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0034] A figura 1 é um fluxograma de um método de predição de fratura (dispositivo) da presente invenção, [0035] A figura 2 é uma tabela mostrando os resultados da simulação quando determinando os limites superior e inferior da discretização de elemento grosso e fino, [0036] A figura 3 é um gráfico característico mostrando os resultados da simulação quando determinando os limites superior e inferior da discretização do elemento grosso, [0037] A figura 4 é um gráfico característico mostrando os resultados da simulação quando determinando os limites superior e inferior da discretização do elemento fino, [0038] A figura 5 é um fluxograma de um método de predição de fratura (dispositivo) da presente invenção, [0039] A figura 6 é uma vista explicativa de uma lâmina de material usada para um experimento de formação, [0040] A figura 7A é uma vista esquemática mostrando uma seção transversal vertical antes de começar um teste de formação de flange, [0041] A figura 7B é uma vista esquemática mostrando uma superfície plana antes de começar o teste de formação de flange, [0042] A figura 7C é uma vista esquemática mostrando uma seção transversal vertical depois de acabar o teste de formação do flange, [0043] A figura 8A é uma vista esquemática mostrando a discretização do elemento por um pequeno tamanho usada para a análise de formação, [0044] A figura 8B é uma vista esquemática mostrando a discretização do elemento por um grande tamanho usada para a análise de formação,

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9/38 [0045] A figura 9 é um gráfico característico mostrando os resultados da análise de uma distribuição de esforço principal máximo com elementos grandes e pequenos e [0046] A figura 10 é um diagrama esquemático mostrando uma estrutura interna de um dispositivo de terminal de usuário pessoal. DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS [0047] Primeiro, os presentes inventores examinaram os estados de deformação das porções com fratura das partes alvos de análise em detalhes. Consequentemente, foi verificado que existe o pico em uma posição onde uma fratura realmente ocorre e a deformação, tal como uma taxa de redução de espessura da lâmina ou esforço, diminui por graus na proximidade desse pico. Especificamente, é concebível que depois que a deformação se concentra em alguma área (elemento) em uma parte alvo da análise, a localização da deformação ocorre também na área e ela eventualmente leva a uma fratura. Isso significa que, em outras palavras, em uma porção com fratura de uma parte alvo da análise, um assim chamado gradiente de deformação é grande. O gradiente de deformação é a variação (gradiente) dependendo da posição da quantidade de deformação tal como taxa de redução da espessura da lâmina ou quantidade de esforço em uma certa porção de uma parte alvo da análise. O gradiente de deformação é um coeficiente diferencial obtido pela diferenciação de uma quantidade de deformação por uma posição (distância) e pode ser representado por exemplo considerando uma área minúscula, gradiente de deformação = (quantidade de deformação/distância (mm)).

[0048] Como um método convencional para distinguir uma fratura executando a análise da deformação de uma parte alvo da análise por um método de elemento finito, geralmente é adotado um método para comparar a quantidade de deformação de cada área (cada elemento discretizado em uma forma de malha) obtida pelo cálculo com um limiPetição 870180155122, de 26/11/2018, pág. 16/50

10/38 te de fratura de um material que é obtido separadamente. Especificamente, no método convencional, durante a análise de deformação usando o método de elemento finito, uma porção é determinada como uma porção com risco de fratura quando a quantidade de deformação em um certo elemento excede o limite de fratura definido com base no limite de fratura de um material da parte alvo da análise.

[0049] Entretanto, nesse caso, problemas ocorrem como segue. [0050] No método de elemento finito, a quantidade de deformação calculada para cada elemento será o valor médio dentro desse elemento. Portanto, quando o tamanho do elemento é ajustado para ser relativamente grande, em um elemento no qual uma porção com uma grande quantidade de deformação existe, essa porção existe localmente em uma área estreita no elemento de interesse. Nesse caso, mesmo quando o limite de fratura é excedido localmente na porção de interesse, fazer a média das quantidades de deformação no elemento resulta em que, por assim dizer, a quantidade de deformação da porção de interesse fica embutida no valor médio, e dessa maneira o valor de saída como a média no elemento não excede o limite da fratura. Nesse caso, a porção de interesse não pode ser determinada como a porção com risco de fratura.

[0051] Dessa maneira, para lidar com a localização da deformação, a discretização em elementos adequadamente pequenos é concebível.

[0052] Entretanto, no método de elemento finito, o tempo de cálculo depende amplamente do tamanho do elemento e do número total de elementos. Quando discretizando em elementos adequadamente pequenos que podem lidar com a localização da deformação, um tempo muito longo é necessário para a análise da deformação. Especificamente, o tempo de processamento é proporcional ao número inverso do cubo de uma taxa de redução do tamanho do elemento. Por exem

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11/38 plo, o tempo de cálculo se torna aproximadamente oito vezes mais longo quando o tamanho do elemento é reduzido para 1/2 e aproximadamente 64 vezes mais longo quando o tamanho do elemento é reduzido para 1/4. Embora o uso de um elemento com um lado sendo de 2 mm exija aproximadamente dez horas de tempo de cálculo para a escala de uma parte alvo da análise normal, por exemplo, o uso de um elemento com um lado sendo de 5 mm de modo a melhorar a precisão exige aproximadamente 64 tempos mais longos, 640 horas, de tempo de cálculo, o que carece de praticidade.

[0053] Além do que, quando o tamanho do elemento é pequeno, um problema como segue também ocorre. Especificamente, quando usando um tamanho de elemento menor do que o comprimento de medida (comprimento de medida sendo a referência quando um esforço de uma porção com fratura é medido) no momento da obtenção do limite da fratura de um material da parte alvo da análise, o valor de saída do elemento e o limite de fratura não podem ser comparados diretamente. Nesse caso, algum tipo de correção é necessário.

[0054] Além do mais, em primeiro lugar, não importa quão pequeno seja o tamanho do elemento discretizado, pode existir o caso onde a possibilidade da geração de fratura não pode ser determinada precisamente. Especificamente, mesmo quando uma porção tendo uma quantidade de deformação tão grande quanto seja suficiente para que a geração da fratura exista na parte alvo da análise, pode existir o caso onde a porção de interesse tem uma quantidade de deformação substancialmente uniforme sobre uma área relativamente grande e uma fratura não ocorre porque não existe localização da deformação nela. Um exemplo é a assim chamada deformação de rebarbação, tal que uma quantidade de deformação substancialmente uniforme ocorre na periferia de um furo formado na parte alvo da análise. Em um tal caso, embora nenhuma fratura ocorra realmente, o valor de saída no

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12/38 elemento correspondendo com a porção de interesse excede o limite da fratura e a porção pode ser determinada como uma porção com risco de fratura.

[0055] Como explicado acima, no método de determinação de fratura convencional, é necessário ter um alto grau de perícia para executar a determinação precisa da fratura e também é possível perder uma porção com risco de fratura dependendo da forma da ocorrência da deformação e/ou condições de ajuste.

[0056] Para melhorar essa situação, os presentes inventores focalizaram atenção em que um gradiente de deformação é grande ao redor de uma porção com risco de fratura e dessa maneira planejaram um novo método de determinação de fratura que usa o ponto em que a determinação da média dependendo do tamanho do elemento é executada na análise pelo método do elemento finito.

[0057] De acordo com a presente invenção, dois tipos de elementos (aqui, por conveniência, o menor é citado como o primeiro elemento e o maior como o segundo elemento) tendo tamanhos diferentes de discretização no método de elemento finito são usados para conduzir a análise para uma porção tendo um gradiente de deformação. No método de elemento finito, uma quantidade de deformação em um elemento de interesse é mediada e liberada. Portanto, no caso onde uma porção de deformação tendo um grande gradiente de deformação existe em um certo elemento, para quando o elemento de interesse é o primeiro elemento e quando ele é o segundo elemento, o primeiro se torna o valor de saída maior do que o último.

[0058] De acordo com a presente invenção, a diferença entre os valores médios calculados na parte discretizada pelo primeiro elemento e esses na parte discretizada pelo segundo elemento é usada para extrair uma porção com risco de fratura para o primeiro elemento e o segundo elemento separadamente em uma posição correspondendo

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13/38 com a mesma porção na parte alvo de análise. Nesse caso, quando as saídas dos valores médios são diferentes entre o primeiro elemento e o segundo elemento, é concebível que um gradiente de deformação exista no elemento de interesse. Essa diferença entre os valores de saída corresponde com o grau do gradiente de deformação. Quanto maior o gradiente de deformação, mais elevado o risco de fratura, e o grau do risco de fratura pode ser determinado pela diferença entre os valores de análise.

[0059] De acordo com a presente invenção, uma estrutura possível é tal que, depois de analisar com elementos tendo um tamanho predeterminado ao invés de usar dois tipos de elementos tendo tamanhos de discretização diferentes como descrito acima, dois ou mais elementos são combinados de modo a pegar a diferença entre os valores de saída antes e depois da combinação dos elementos. Nesse caso, quando as saídas dos valores médios antes e depois da combinação dos elementos são diferentes, é concebível que um gradiente de deformação exista nos elementos de interesse. Quanto maior o gradiente de deformação, mais elevado o risco de fratura e o grau do risco de fratura pode ser determinado pela diferença entre os valores de análise.

[0060] Como os valores de análise mencionados aqui, qualquer valor pode ser usado, tais como espessura da lâmina, taxa de redução da espessura da lâmina, esforço principal máximo, permissão de formação em um diagrama de limite de formação representado por esforços principais máximo e mínimo ou similares, usados geralmente na determinação da fratura. É desejável usar a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo devido à facilidade de manipulação na análise. Além do que, na análise do método de elemento finito do processo de formação, geralmente como um elemento, um elemento de casca (bidimensional) constituído de vários

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14/38 nós em um plano, mas que não tem nó na direção de espessura é usado e a presente invenção é preferível para esse elemento. Entretanto, a presente invenção pode ser aplicada exatamente da mesma maneira a um elemento unidimensional (elemento de barra) usado para produtos processados em uma forma de barra e um elemento tridimensional (elemento sólido) usado para melhorar a precisão analítica de uma deformação na direção de espessura em mais detalhes.

[0061] Foi verificado que, usando um tal método, é possível executar de maneira simples e confiável a determinação da fratura que era difícil convencionalmente a menos que o tamanho do elemento fosse otimizado por causa da dependência do grau de deformação local de uma porção com risco de fratura, um método de medição quando determinando o limite da fratura ou similar.

[0062] Especificamente, de acordo com a presente invenção, todos os problemas acima descritos na técnica convencional podem ser resolvidos.

[0063] Especificamente, de acordo com a presente invenção, como o primeiro elemento ou o elemento antes da combinação, não é necessário usar um elemento tendo um tamanho muito pequeno como na técnica convencional e, portanto uma redução significativa do tempo de processamento é conseguida. Também nesse caso, não é necessário usar um tamanho de elemento menor do que o comprimento de medida no momento da obtenção do limite de fratura de um material da parte alvo da análise e, portanto, torna-se possível comparar o valor de saída de um elemento e o limite de fratura diretamente.

[0064] De acordo com a presente invenção, fazendo uso de um ponto em um sentido inverso, por assim dizer, que a quantidade de deformação é mediada em um elemento pelo método de elemento finito, dois tipos de elementos tendo tamanhos diferentes são usados. Portanto, considerando que, convencionalmente, a contribuição de

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15/38 uma porção tendo uma grande quantidade de deformação é, por assim dizer, embutida no valor médio fazendo a média de uma quantidade de deformação em um elemento, a presente invenção permite determinar uma porção com risco de fratura precisamente.

[0065] Além do que, como na deformação de rebarbação, mesmo quando uma porção tendo uma quantidade de deformação tão grande quanto é suficiente para que a geração da fratura exista na parte alvo da análise, a presente invenção pode manipular mesmo o caso onde a porção de interesse tem uma quantidade de deformação substancialmente uniforme sobre uma área relativamente grande e uma fratura não ocorre porque não existe localização da deformação nela. Especificamente, nesse caso, a porção de interesse tem um pequeno gradiente de deformação (ou substancialmente nenhum gradiente de deformação) e, portanto pegar a diferença entre os valores de saída do primeiro elemento e do segundo elemento resulta em um valor relativamente pequeno, que pode ser determinado precisamente como não sendo uma porção com risco de fratura.

[0066] Além do que, como um resultado dos estudos dedicados conduzidos pelos presentes inventores, foi verificado que a precisão da determinação da fratura aumenta significativamente quando comparada com o método convencional para, entre vários tipos de fraturas, a forma de deformação que é chamada uma fratura do flange de extensão. A formação do flange de extensão pode ser vista em uma porção de origem de um pilar central que é um painel lateral do chassi, uma porção processada de flange para soldagem dos elementos ou similar e o estado de deformação da mesma está perto de uma tensão uniaxial. Em um tal modo de deformação, o gradiente de deformação de uma porção com risco de fratura é muito grande. Além do que, a deformação é mais local comparada com outras formas de fratura. Portanto, é geralmente necessário usar um elemento muito pequeno

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16/38 quando executando a análise pelo método de elemento finito. Isso torna o cálculo muito longo e é difícil ligar o valor calculado com o valor do limite de fratura de um material medido por um certo comprimento de medida específico.

[0067] Em contraste, com a presente invenção, foi verificado que o gradiente de deformação pode ser avaliado como uma diferença dos valores de análise mudando os tamanhos dos elementos para calcular os valores de análise e uma porção com risco de fratura pode ser extraída de maneira confiável. Quando a presente invenção é aplicada em lâminas de aço de alta resistência tendo resistência de tração final de 440 MPa ou mais alta, na qual a fratura do flange de extensão poderia ocorrer facilmente em relação ao gradiente de deformação, a sua precisão de predição melhora significativamente e dessa maneira a presente invenção é preferível para tal aplicação.

[0068] Além disso, a presente invenção não é limitada ao método de elemento finito e pode ser aplicada a qualquer método de análise contanto que ele execute a discretização do elemento. Além do que, a invenção é eficaz para predição não somente de uma fratura durante a formação, mas uma fratura de um material no momento da deformação pela colisão.

[0069] A seguir, a presente invenção será explicada especificamente.

[0070] A presente invenção de acordo com 1, como mostrado na figura 1, quando uma parte alvo da análise é discretizada em várias áreas (elementos) e a análise de formação é executada pelo método de elemento finito, dois tipos de elementos, um elemento tendo um pequeno tamanho (primeiro elemento) e um elemento (segundo elemento) maior do que o primeiro elemento são usados para executar a análise de formação (unidade (etapa) de discretização 11) e a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo é cal

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17/38 culado para cada um dos elementos (unidade (etapa) de análise 12). A seguir, o primeiro elemento onde o valor da diferença do esforço principal máximo ou a taxa de redução da espessura da lâmina entre o primeiro elemento e o segundo elemento é maior do que um valor predeterminado em uma posição correspondendo com a mesma porção na parte alvo da análise é extraído como uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise (unidade (etapa) de extração 15).

[0071] Aqui, a unidade de discretização 11, a unidade de análise 12 e a unidade de extração 15 são realizadas como funções de uma unidade de processamento central (CPU) de um computador, por exemplo.

[0072] Observe que na figura 1 e figura 5, uma linha sólida representa uma unidade ou etapa requerida e uma linha tracejada representa uma unidade ou etapa alternativa.

[0073] Primeiro, para discretizar a parte alvo da análise em vários elementos (unidade (etapa) de discretização 11), a parte alvo da análise é expressa por dados digitais (dados CAD ou dados de medição de forma) de uma forma tridimensional da parte como um agregado de áreas mais planas bidimensionais. Nesse momento, uma porção de canto da parte é discretizada por elementos suficientemente pequenos porque ela muda na forma amplamente, para dessa maneira garantir a capacidade de reprodução da forma. Além do que, quando analisando uma fratura do flange de extensão em uma porção de borda, é preferível que a discretização do elemento seja executada de modo que a linha periférica externa da parte fique lisa sem qualquer projeção ou recesso. Além do que, quando executando a discretização do elemento pelo primeiro elemento e o segundo elemento com tamanhos diferentes, toda a parte alvo da análise pode ser uniformemente discretizada finamente (ou grossamente) ou algumas áreas da parte onde a determinação da fratura é executada podem ser discretizadas fina ou

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18/38 grossamente. O primeiro é conveniente em termos das etapas de operação e o último é vantajoso para reduzir o tempo de cálculo. Portanto, ambos podem ser selecionados ou combinados apropriadamente considerando a carga geral.

[0074] Aqui, na unidade (etapa) de discretização 11, o tamanho do primeiro elemento e o tamanho do segundo elemento são determinados por uma relação com n valor da parte alvo da análise.

[0075] De acordo com a presente invenção, quando executando a análise com a discretização do elemento pelo método de elemento finito, a discretização do elemento deve ser executada de maneira suficientemente fina de modo a reproduzir a forma geométrica de uma porção alvo, a saber, a curvatura de uma porção de borda, o raio de curvatura de uma porção de canto ou similar, por exemplo. Além do que, de acordo com a presente invenção, quando a análise é executada com a discretização do elemento sendo alterada com dois tipos, o primeiro elemento e o segundo elemento, e a seguir a diferença da taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo é tirado entre o primeiro elemento e o segundo elemento, cuidado extra deve ser tomado para os dois tamanhos de discretização do elemento (grosso e fino). Os presentes inventores conduziram estudos dedicados sobre um método de ajuste dos tamanhos de discretização do elemento grosso e fino e verificaram que os tamanhos estão relacionados com a propriedade de endurecimento de trabalho de um material. Foi verificado que excelente precisão de predição de fratura pode ser obtida quando um tamanho médio L grosso (em unidades de mm) da discretização do elemento grosso e um tamanho médio L fino (em unidades de mm) da discretização do elemento fino satisfazem a relação seguinte, com a propriedade de endurecimento de trabalho de um material sendo representada por n valor que é obtido geralmente por um teste de tração:

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19/38 f(2,n) < L grosso < f(10, n) (1) f(0,5, n) < L fino < f(5, n) (2) [0076] Aqui, n é o n valor do material e as expressões acima são satisfeitas quando n > 0,05. Quando n < 0,05, o valor de n = 0,05 pode ser usado para obter o L grosso e o L fino. Além do que, a função f(L*, n) é dada como segue:

f(L*, n) = L*(1 - exp(0,37/n)/3200)(3) [0077] Em outras palavras, as expressões (1) a (3) acima se tornam:

2(1 - exp(0,37/n)/3200) < L grosso < 10(1 - exp(0,37/n)/3200)(4)

0,5(1 - exp(0,37/n)/3200) < L fino < 5(1 - exp(0,37/n)/3200)(5) [0078] Essa função f tem um valor que fica maior junto com o n valor. A localização da deformação não ocorre facilmente quando o n valor é grande e, portanto a precisão da predição da fratura pode ser garantida mesmo pela discretização do elemento com um tamanho grande. Por outro lado, a deformação pode facilmente ocorrer localmente quando o n valor é pequeno. Dessa maneira, o gradiente de deformação de uma porção com risco de fratura se torna grande e a precisão da predição da fratura diminui a menos que a discretização do elemento por um tamanho suficientemente pequeno seja executada. Dessa maneira, o tamanho da discretização do elemento precisa ser pequeno e, portanto tal ajuste é feito.

[0079] Embora tenha sido previsto que é melhor executar a discretização do elemento por um tamanho pequeno quando o n valor é muito pequeno, menor do que 0,05, a discretização do elemento por um tamanho muito pequeno pode levar ao aumento do tempo de cálculo e, portanto não preferível. Dessa maneira, foi verificado que, mesmo quando o conjunto de discretização de elemento grosso/fino com o n valor sendo 0,05 é usado, não existe problema na prática na faixa de precisão da análise numérica pelo método do elemento finito atual.

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Dessa maneira, quando o n valor é 0,05 ou menor, a discretização do elemento pode ser ajustada com o n valor sendo 0,05. Resultados da simulação quando determinando os limites superior e inferior da discretização do elemento grosso e fino são mostrados na figura 2 e gráficos característicos são mostrados na figura 3 e figura 4.

[0080] Quando avaliando o gradiente de deformação com maior precisão, a razão entre o L grosso e o L fino, L grosso/L fino pode ser

1,5 ou maior, de preferência 2 ou maior.

[0081] A seguir, quando executando a análise de formação pelo método do elemento finito, como software comercialmente disponível, software do tipo incremental tais como PAM-STAMP, LS-DYNA, software do tipo de uma etapa tais como AutoForm, HyperForm ou similares, por exemplo, é usado para conduzir a análise de formação de uma parte inteira e a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo de cada um dos primeiros elementos e cada um dos segundos elementos são calculadas (unidade (etapa) de análise 12). A taxa de redução da espessura da lâmina e o esforço principal máximo são calculados como valores da forma final para executar a determinação da fratura a partir das histórias de incrementos do esforço plástico usados pelo método do elemento finito. Como a análise de formação, a presente invenção pode ser usada para formar o processamento de expansão do furo acompanhante, formação de flange, qualquer formação de prensa tais como extensão ou repuxamento profundo, formação com hidropressão conjuntamente usando uma pressão interna, força axial de operação da hidroformação e pressão interna em um cano e assim por diante.

[0082] Aqui, a diferença da taxa de redução da espessura da lâmina acima descrita ou do esforço principal máximo é calculada como uma diferença entre os elementos extraídos de outros resultados de análise, que estão mais próximos da posição do elemento de interesse

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21/38 com base nos resultados de análise da discretização do elemento pelo menor tamanho.

[0083] Então, um elemento com uma diferença da taxa de redução da espessura da lâmina acima descrita ou esforço principal máximo sendo maior do que um valor predeterminado é extraído como uma porção com risco de fratura (unidade (etapa) de extração 15).

[0084] Aqui, o valor predeterminado antes mencionado pode ser obtido como um valor do limite de fratura por um experimento separadamente executado ou obtido como um valor correspondendo com o tamanho de um elemento combinado depois de executar a análise de formação de uma parte de forma simples.

[0085] Especificamente, por exemplo, quando um elemento com um lado sendo de 2 mm é usado como o primeiro elemento e um elemento com um lado sendo de 4 mm é usado como o segundo elemento, é preferido que o valor predeterminado quando a quantidade de deformação é o esforço principal máximo fique dentro da faixa de 0,01 a 0,50. Aqui, com um valor menor do que 0,01, é possível que ocorra um julgamento errôneo devido à influência dos erros da análise numérica ou existe o receio que mesmo uma porção tendo um gradiente de deformação relativamente pequeno seja reconhecida como uma porção com risco de fratura. Com um valor maior do que 0,50, existe o receio que mesmo uma porção tendo um gradiente de deformação relativamente grande não possa ser reconhecido como uma porção com risco de fratura. Dessa maneira, não é possível identificar uma porção de deformação com alta precisão. Portanto, um valor dentro da faixa de 0,01 a 0,50 é preferível.

[0086] De preferência, na faixa acima mencionada, um valor dentro da faixa de 0,03 a 0,20 é preferível. Mais preferivelmente, um valor dentro da faixa de 0,05 a 0,10 é preferível.

[0087] Por outro lado, é preferido que o valor predeterminado

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22/38 quando a quantidade de deformação é a taxa de redução da espessura da lâmina fique dentro da faixa de 0,10 a 0,25. Aqui, com um valor menor do que 0,01, é possível que um julgamento errôneo ocorra devido à influência dos erros da análise numérica ou existe o receio que mesmo uma porção tendo um gradiente de deformação relativamente pequeno seja reconhecida como uma porção com risco de fratura. Com um valor maior do que 0,25, existe o receio que mesmo uma porção tendo um gradiente de deformação relativamente grande não possa ser reconhecida como uma porção com risco de fratura. Dessa maneira, não é possível identificar uma porção de deformação com alta precisão. Portanto, um valor dentro da faixa de 0,01 a 0,25 é preferível.

[0088] De preferência, na faixa acima, um valor dentro da faixa de 0,02 a 0,15 é preferível. Mais preferivelmente, um valor dentro da faixa de 0,025 a 0,10 é preferível.

[0089] A análise acima descrita (unidade (etapa) de análise 12) e extração (unidade (etapa) de extração 15) podem ser executadas no mesmo computador. Alternativamente, depois que a análise (unidade (etapa) de análise 12) é executada em um computador, a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo de cada um de dois ou mais elementos da discretização do elemento sendo alterado no tamanho como resultados de análise do mesmo podem ser inseridos em outro computador (unidade (etapa) de entrada 13) de modo a executar a extração (unidade (etapa) de extração 15).

[0090] Na presente invenção de acordo com 2, como descrito acima usando a figura 2 a figura 4, na unidade (etapa) de discretização 11, o tamanho do primeiro elemento e o tamanho do segundo elemento são determinados por uma relação com o n valor da parte alvo da análise.

[0091] Na presente invenção de acordo com 3, na extração (uni

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23/38 dade (etapa) de extração 15) de uma porção com risco de fratura, quando o primeiro elemento onde o valor da diferença é maior do que o valor predeterminado não é extraído, pelo menos o primeiro elemento dentre o primeiro elemento e o segundo elemento é ajustado menor, e a seguir a discretização (unidade (etapa) de discretização 11), o cálculo (unidade (etapa) de análise 12) da taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo de cada elemento e a extração (unidade (etapa) de extração 15) de uma porção com risco de fratura são executados de novo sequencialmente.

[0092] Na presente invenção de acordo com 4, na unidade (etapa) de discretização 11 da figura 1, uma porção de borda da parte alvo da análise é discretizada em vários elementos e a seguir a análise de formação é executada e na unidade (etapa) de extração 15, uma das porções de borda é extraída como uma porção com risco de fratura.

[0093] Para dividir a porção de borda da parte alvo da análise em vários elementos, a discretização é executada de modo que o tamanho da discretização do elemento certamente muda particularmente na porção onde a determinação da fratura é executada. Na porção de borda onde a determinação da fratura é executada, elementos devem ser conectados suavemente sem qualquer recesso e/ou projeção em qualquer caso de tamanhos de discretização de elemento grande e pequeno. Além do que, para executar com segurança a determinação da fratura na porção de borda, é importante avaliar o gradiente de deformação ao longo da porção de borda e é desejável que o tamanho da discretização do elemento mude certamente na direção ao longo da porção de borda (fazer referência à figura 8A e à figura 8B).

[0094] Quando extraindo uma das porções de borda como uma porção com risco de fratura, similarmente à invenção de acordo com 1, uma porção do elemento, onde a diferença da taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo de cada elemento

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24/38 predeterminado é maior do que o valor predeterminado, é extraída como uma porção com risco de fratura.

[0095] Na presente invenção de acordo com 5, como mostrado na figura 5, uma parte alvo da análise é discretizada em vários elementos (unidade (etapa) de discretização 21), a análise de formação é executada pelo método de elemento finito e a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo é calculado para cada elemento (unidade (etapa) de análise 22). A seguir, dois ou mais dos elementos adjacentes são combinados, a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo no elemento combinado é calculado (unidade (etapa) de cálculo 24) e o elemento onde a diferença da taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo antes e depois da combinação é maior do que um valor predeterminado é extraída como uma porção com risco de fratura (unidade (etapa) de extração 25).

[0096] Aqui, a unidade de discretização 21, a unidade de análise 22, a unidade de cálculo 24 e a unidade de extração 25 são realizadas como funções de um sistema de processamento central (CPU) de um computador, por exemplo.

[0097] Primeiro, para discretizar a parte alvo da análise em vários elementos (unidade (etapa) de discretização 21), a parte alvo da análise é expressa por dados digitais (dados CAD ou dados de medição de forma) de uma forma tridimensional da parte como um agregado de regiões mais planas bidimensionais. Nesse momento, uma porção de canto da parte é discretizada por elementos suficientemente pequenos porque ela muda na forma amplamente, para dessa maneira garantir a capacidade de reprodução da forma. Além do que, quando analisando uma fratura do flange de extensão em uma porção de borda, é preferível que a discretização do elemento seja executada de modo que a linha periférica externa da parte seja lisa sem qualquer projeção ou

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25/38 recesso.

[0098] A seguir, o mesmo tipo de software como para a análise da figura 1 (unidade (etapa) de análise 12) é usado para executar a mesma análise de formação como na invenção de 1 e a análise de formação de toda a parte é executada, de modo a calcular a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo de cada elemento de interesse (unidade (etapa) de análise 22). O cálculo da taxa de redução da espessura da lâmina e do esforço principal máximo é o mesmo como na análise da figura 1 ((unidade de análise) etapa 12).

[0099] A seguir, para combinar dois ou mais elementos adjacentes, o valor calculado em cada elemento como um alvo da combinação e a informação da posição (coordenadas) de cada elemento são necessários. O valor calculado do elemento depois da combinação (taxa de redução da espessura da lâmina ou esforço principal máximo) é a média aritmética dos valores calculados dos elementos respectivos. A posição do elemento depois da combinação é a média aritmética das posições dos elementos respectivos, ou mais simplesmente, a posição do elemento central pode ser herdada como ela é.

[00100] A seguir, com elementos em posições mais próximas um do outro quando comparado o antes e o depois da combinação sendo extraídos respectivamente, a diferença da taxa de redução da espessura da lâmina antes e depois da combinação dos elementos é calculada como uma diferença entre as taxas de redução da espessura da lâmina desses elementos extraídos. Também quanto ao esforço principal máximo, uma diferença é calculada entre os elementos em posições mais próximas um do outro antes e depois da combinação.

[00101] Então, um elemento tendo uma diferença da taxa de redução da espessura da lâmina ou do esforço principal máximo maior do que um valor predeterminado antes e depois da combinação acima

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26/38 descrita dos elementos é extraído como uma porção com risco de fratura (unidade (etapa) de extração 25).

[00102] O método para obtenção do valor predeterminado é o mesmo como na extração da figura 1 (unidade (etapa) de extração 15).

[00103] A análise acima descrita (unidade (etapa) de análise 22) e o cálculo (unidade (etapa) de cálculo 24) podem ser executados sucessivamente no mesmo computador. Altemativamente, depois que a análise (unidade (etapa) de análise 22) é executada em um computador, a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo de cada elemento como um resultado da análise do mesmo pode ser inserido em um outro computador (unidade (etapa) de entrada 23) de modo a executar o cálculo (unidade (etapa) de cálculo 24) e a extração (unidade (etapa) de extração 25).

[00104] A presente invenção de acordo com 6 é similar a presente invenção de acordo com 4, onde a estrutura da presente invenção de acordo com 4 é aplicada na presente invenção de acordo com 5.

[00105] A presente invenção de acordo com 7 é uma invenção de um dispositivo de processamento correspondendo com a invenção do método de predição de fratura de acordo com 1, onde as etapas na figura 1 podem ser substituídas por unidades.

[00106] Como a unidade de análise 12, o mesmo software como o software comercialmente disponível explicado na invenção de acordo com 1 pode ser instalado e usado.

[00107] Esse dispositivo tem uma unidade de entrada 13 inserindo a taxa de redução da espessura da lâmina ou o esforço principal máximo obtido para cada elemento discretizado em outro computador. Como a unidade de entrada, um teclado, um mouse, vários tipos de digitalizadores ou similares podem ser usados.

[00108] Aqui, a unidade de entrada 13 e a unidade de extração 15

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27/38 podem ficar em uma estrutura de dispositivo separada da unidade de discretização 11 e da unidade de análise 12. Nesse caso, inserindo o resultado da análise de formação executada em um computador em outro computador como dados originais, o processamento pode ser executado em paralelo e dessa maneira o efeito da eficiência melhorada pode ser obtido.

[00109] A presente invenção de acordo com 8 é uma invenção de um dispositivo de processamento correspondendo com a invenção do método de predição de fratura de acordo com 2, onde as etapas na figura 1 podem ser substituídas por unidades.

[00110] A invenção de acordo com 9 é uma invenção de um dispositivo de processamento correspondendo com a invenção do método de predição de fratura de acordo com 5, onde as etapas na figura 5 podem ser substituídas por unidades.

[00111] Aqui, a unidade de entrada 23, a unidade de cálculo 24 e a unidade de extração 25 podem ficar em uma estrutura de dispositivo separada da unidade de discretização 21 e da unidade de análise 22. Nesse caso, inserindo o resultado da análise de formação executada em um computador em um outro computador como dados originais, o processamento pode ser executado em paralelo e, dessa maneira, o efeito da eficiência melhorada pode ser obtido.

[00112] A invenção de acordo com 10 é uma invenção de um produto de programa de computador correspondendo com o método de predição de fratura de acordo com 1, que é um produto de programa de computador para implementar as etapas respectivas na figura 1. [00113] A etapa de entrada 13 pode ser uma etapa de entrada com um teclado ou pode ser uma etapa de entrada (dados de leitura) da taxa de redução da espessura da lâmina ou do esforço principal máximo calculado na etapa de análise 12 automaticamente na etapa de extração 15 no produto de programa.

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28/38 [00114] A presente invenção de acordo com 11 é uma invenção de um produto de programa de computador correspondendo com o método de predição de fratura de acordo com 2 e é um produto de programa de computador para implementar as etapas respectivas na figura

1.

[00115] A presente invenção de acordo com 12 é uma invenção de um produto de programa de computador correspondendo com o método de predição de fratura de acordo com 3 e é um produto de programa de computador para implementar as etapas respectivas na figura

1.

[00116] A presente invenção de acordo com 13 é uma invenção de um produto de programa de computador correspondendo com o método de predição de fratura de acordo com 4 e é um produto de programa de computador para implementar as etapas respectivas na figura

1.

[00117] A presente invenção de acordo com 14 é uma invenção de um produto de programa de computador correspondendo com o método de predição de fratura de acordo com 5 e é um produto de programa de computador para implementar as etapas respectivas na figura

5.

[00118] A etapa de entrada 23 pode ser uma etapa de entrada com um teclado ou pode ser uma etapa de entrada (dados de leitura) da taxa de redução da espessura da lâmina ou do esforço principal máximo calculado na etapa de análise 22 automaticamente para a etapa de extração 24 no produto de programa.

[00119] A presente invenção de acordo com 15 é uma invenção de um produto de programa de computador correspondendo com o método de predição de fratura de acordo com 6, e é um produto de programa de computador para implementar as etapas respectivas na figura

5.

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29/38 [00120] A invenção de acordo com 16 é um meio de gravação legível por computador caracterizado por gravar um produto de programa de computador de acordo com qualquer um de 10 a 15 acima descritos, a saber, um disco flexível, um CD-ROM ou similares.

EXEMPLO 1 [00121] A presente invenção será explicada abaixo por meio da apresentação de exemplos reais. Um experimento de formação foi executado tal que a forma da lâmina do material de um teste de expansão de furo por uma punção cilíndrica que é normalmente conduzido é dividida e uma formação de flange é imitada. Especificamente, uma lâmina de material quadrado de 180 mm produzida com um furo (diâmetro: 60 mm ou 40 mm, 20 mm) no centro foi cortada para 1/4 como mostrado na figura 6 e como mostrado na figura 7A até a figura 7C, uma lâmina a ser processada 4 foi mantida em uma matriz 1 de 106Φ com um ressalto R de 5 mm por um prendedor de peça 2 e a seguir a formação foi executada usando uma punção de fundo plano cilíndrica 3 com um ressalto R de 10 mm. Nesse momento, a altura do flange 5 é aproximadamente 20 mm para um diâmetro de furo de 60 mm, aproximadamente 30 mm para um diâmetro de furo de 40 mm e aproximadamente 40 mm para um diâmetro de furo de 20 mm. Como o material, um aço laminado a frio da classe de 440 MPa e tendo uma espessura de lâmina de 1,6 mm foi usado. A formação foi executada com um grupo de quatro lâminas no experimento. Consequentemente, como o resumo é mostrado na tabela 1, uma fratura foi gerada na porção central para o caso do diâmetro de furo de 60 mm, porém nenhuma fratura foi gerada e a formação do flange foi possível no caso dos diâmetros de furo de 40 mm e 20 mm.

[00122] A análise do método de elemento finito simulando esse resultado experimental foi executada. Foram preparadas lâminas de material discretizadas em elementos por dois tipos de tamanhos de área

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30/38 (cada elemento discretizado em uma forma de malha), aproximadamente 2 mm (figura 8A) e aproximadamente 4 mm (figura 8B). Usando os dados de forma criados por CAD, a discretização foi executada automaticamente por um computador com o número de elementos discretizados de uma porção circunferencial sendo especificado.

[00123] As outras condições de análise foram iguais para ambos os tipos. A análise de formação foi executada com PAM-STAMP. O esforço principal máximo depois da formação e o valor da espessura da lâmina foram extraídos para cada elemento discretizado dos dados analisados completos, e uma taxa de redução da espessura da lâmina foi calculada da espessura da lâmina depois da formação como (espessura da lâmina inicial - espessura da lâmina depois da formação)/(espessura da lâmina inicial). O valor obtido foi liberado com a informação de posição de cada elemento na porção circunferencial e foi inserido em um computador para análise de dados.

[00124] A figura 9 é um gráfico característico mostrando os dados do esforço principal máximo inserido no computador para a análise dos dados quanto aos casos do tamanho de elemento pequeno (aproximadamente 2 mm) e o tamanho de elemento grande (aproximadamente 4 mm), respectivamente. Como mostrado aqui, foi verificado que, no caso do tamanho de elemento pequeno, o maior valor do esforço principal máximo é grande e a distribuição é íngreme. Isso pode ser concebido para indicar que um gradiente de deformação grande é gerado na porção central da circunferência sob essa condição. Primeiro, a posição de um elemento para ter o maior valor do esforço principal máximo no caso do tamanho de elemento pequeno e o seu valor absoluto foram obtidos. A seguir, no computador para a análise de dados, uma posição mais próxima do elemento que pega o maior valor no caso do tamanho de elemento pequeno foi encontrada nos resultados de cálculo do tamanho de elemento grande, e o valor absoluto do

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31/38 seu esforço principal máximo foi obtido. Finalmente, a diferença entre os dois valores absolutos foi calculada no computador. Uma tal operação é equivalente a pegar a diferença entre valores de pico dos resultados dos tamanhos de elemento grande e pequeno na figura 9.

[00125] Os seus resultados são mostrados na tabela 1. Além do que, as diferenças da taxa de redução da espessura da lâmina obtidas similarmente são também mostradas na mesma tabela. Embora as diferenças no caso do diâmetro de furo de 60 mm sejam grandes, as diferenças se tornam menores à medida que os diâmetros do furo se tornam menores. Uma grande diferença indica que o gradiente de deformação é maior e corresponde com a geração de uma fratura com o diâmetro de furo de 60 mm no experimento. Nesse exemplo, uma porção com fratura é uma deformação do flange de extensão e está em um estado de tensão uniaxial, e a taxa de redução da espessura da lâmina no caso de um material isotrópico é aproximadamente 1/2 do esforço principal máximo. Portanto, qualquer um pode ser usado como um valor de determinação de análise, mas é desejável usar o esforço principal máximo tendo um valor absoluto grande de modo a esclarecer a diferença. Nesse exemplo, o valor absoluto da diferença do valor de análise como o valor predeterminado para a determinação como uma porção com risco de fratura é difícil de ser encontrado porque ele muda dependendo do tamanho do elemento usado, mas na faixa de consideração dessa vez, é concebível que o uso de aproximadamente 0,05 para o esforço principal máximo e aproximadamente 0,025 para a taxa de redução da espessura da lâmina sejam suficientes.

[00126] Aqui, a porção de predição da fratura determinada nessa modalidade é mostrada pelo ponto A na figura 8A.

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TABELA 1

Diâmetro do furo (mm)	resultados do experimento de formação	diferença do valor de análise entre o elemento grande e o elemento pequeno	determinação pela análise	correspondência entre experimento e análise
esforço principal máximo	taxa de redução da espessura da lâmina
60	Não Bom:fendido no centro	0,074	0,039	Não Boa	Boa
40	O.K.: formação possível	0,029	0,017	O.K.	Boa
20	O.K.: formação possível	0,012	0,017	O.K.	Boa

EXEMPLO 2 [00127] Dois ou mais elementos adjacentes foram combinados usando os resultados de análise com o diâmetro de furo de 60 mm e o tamanho do elemento pequeno (aproximadamente 2 mm) no exemplo 1, o gradiente de deformação foi avaliado comparando a diferença antes e depois da combinação. Dessa maneira, se a determinação da fratura é possível ou não foi examinado.

[00128] A discretização do elemento e a análise de formação foram executadas similarmente ao caso do tamanho de elemento pequeno no exemplo 1 (figura 8A).

[00129] Os valores de análise dos elementos (particularmente ao redor da proximidade dos elementos nos quais os valores de análise são máximos) foram liberados antecipadamente a partir dos resultados da análise de formação junto com a sua informação de posição. Os seus dados foram inseridos no computador para análise de dados, as médias aritméticas dos valores de análise foram calculadas para cada

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33/38 um de 2 a 5 elementos adjacentes combinados selecionados nesse momento, e a diferença com o valor máximo dos valores de análise da análise inicial foi calculada.

[00130] A diferença entre o valor máximo obtido de uma distribuição dos esforços principais máximos quando os dois elementos adjacentes foram mediados e o valor máximo antes da execução da média foi 0,007, a diferença do valor médio de três elementos foi 0,02, a diferença do valor médio de quatro elementos foi 0,035 e a diferença do valor médio de cinco elementos foi 0,040. Os valores foram pequenos comparados com esses calculados com o tamanho do elemento sendo realmente alterado como mostrado no exemplo 1, mas foi verificado que a extração do tamanho de um gradiente de deformação, a saber, uma porção com risco de fratura, é possível pegando a diferença entre o valor de análise calculado com um elemento combinado de vários elementos adjacentes e um valor de análise antes da combinação. Nesse momento, aproximadamente quantos elementos devem ser combinados é determinado pela razão do tamanho do gradiente de deformação em relação ao tamanho do elemento depois da combinação, mas é preferível pegar vários números de elementos a serem combinados e verificar a dependência da diferença dos valores de análise. Nesse exemplo, foi verificado que, quando as diferenças entre o valor médio da combinação de quatro elementos e valores de análise antes da combinação são tiradas, a determinação da fratura é possível ajustando aproximadamente 0,03 ou mais do esforço principal máximo como um valor predeterminado no qual uma fratura ocorre. EXEMPLO 3 [00131] Foi examinado se a predição da fratura dos materiais tendo várias resistências é possível ou não sob a condição de teste do diâmetro de furo de 40 mm no exemplo 1. Os materiais usados variam de aço doce a lâmina de aço da classe de 980 MPa mostrada na tabela 2.

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Uns tendo uma espessura de lâmina de 1,6 mm foram usados.

[00132] Como um resultado da condução de um experimento, uma fissura do flange de extensão ocorreu no centro de uma porção a ser rebaixada na lâmina de aço da classe de 980 MPa. A análise do método de elemento finito foi executada sob as mesmas condições que o experimento. A análise foi executada com dois tipos de tamanhos de elemento, aproximadamente 2 mm e aproximadamente 4 mm. Como mostrado na figura 8A e figura 8B, as porções de borda são conectadas suavemente sem qualquer recesso ou projeção e sendo cuidadoso para fazer o tamanho do elemento mudar seguramente ao longo das porções de borda, a discretização das porções de borda foi executada automaticamente por um computador com o número de discretizações na parte circunferencial sendo especificado. A análise de formação e o cálculo do esforço principal máximo e da taxa de redução da espessura da lâmina em cada elemento foram executados similarmente ao exemplo 1.

[00133] As diferenças dos valores máximos do esforço principal máximo e da taxa de redução da espessura da lâmina depois da formação do flange sob as condições respectivas foram calculadas, com os resultados da análise de formação sendo liberados pelo computador para análise de dados similarmente ao exemplo 1. Os seus resultados são mostrados na tabela 2. Pode ser observado que as diferenças se tornam maiores à medida que a resistência do material se torna maior e os gradientes de deformação na porção concentrada da deformação são grandes. Similarmente ao exemplo 1, quando uma diferença de 0,05 ou maior do esforço principal máximo é determinada como sendo uma fratura, foi verificado que a fratura foi determinada com a lâmina de aço da classe de 980 MPa e isso coincide com os resultados experimentais.

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TABELA 2

Material	Resultados do experimento de formação	Diferença do valor de análise entre o elemento grande e o elemento pequeno	Determinação pela análise	Correspondência entre experimento e análise
Tipo de aço	Resistência à deformação	Resistência à extensão	Extensão	Esforço principal máximo	Taxa de redução da espessura da placa
aço doce	190	326	43	O.K.: formação possível	0,018	0,008	O.K.	Boa
Classe de 440 MPa	295	449	36	O.K.: formação possível	0,029	0,017	O.K.	Boa
Classe de 590 MPa	340	612	33	O.K.: formação possível	0,035	0,021	O.K.	Boa
Classe de 980 MPa	752	1034	15	Não Bom: Fendido no centro	0,068	0,031	Não Boa	Boa

35/38 (Outras modalidades de aplicação da presente invenção)

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36/38 [00134] O método de predição de fratura na modalidade acima descrita (etapa de discretização 11 até etapa de extração 15 da figura 1, etapa de discretização 21 até etapa de extração 25 da figura 25 e assim por diante) pode ser realizado pela operação de um produto de programa armazenado em uma RAM, ROM ou similar de um computador. Esse produto de programa e um meio de gravação legível por computador gravando esse produto de programa são incluídos na presente invenção.

[00135] Especificamente, o produto de programa é proporcionado em um computador por ser gravado em um meio de gravação tal como um CD-ROM ou via vários tipos de meios de transmissão, por exemplo. Como o meio de gravação gravando o produto do programa, um disco flexível, um disco rígido, uma fita magnética, um disco magnetoótico, uma placa de memória não volátil ou similares podem ser usados diferente do CD-ROM. Por outro lado, como o meio de transmissão do produto de programa, é possível usar um meio de comunicação em um sistema de rede de computador para propagar a informação do programa como ondas portadoras para suprimento. Aqui, a rede de computador é uma LAN, uma WAN, tal como a Internet, uma rede de comunicação por rádio ou similar e o meio de comunicação é uma linha por ligação de fibra ótica ou similar, uma linha sem fio ou similares.

[00136] Além do que, o produto de programa incluído na presente invenção não é somente um tal tipo que as funções na modalidade acima descritas são realizadas por um computador executando um produto de programa suprido. Por exemplo, quando o produto de programa coopera com o OS (sistema operacional) operando em um computador, outro software de aplicação ou similar para realizar as funções da modalidade acima descrita, um tal produto de programa é incluído na presente invenção. Além do que, quando todo ou parte do

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37/38 processamento do produto de programa suprido é executado por uma placa de expansão de função ou uma unidade de expansão de função de um computador para realizar as funções da modalidade acima descrita, um tal produto de programa é incluído na presente invenção. [00137] Por exemplo, a figura 10 é um diagrama esquemático mostrando uma estrutura interna de um dispositivo de terminal de usuário pessoal. Nessa figura 10, 1200 representa um computador pessoal incluindo uma CPU 1201. O PC 1200 executa o software de controle do dispositivo armazenado em uma ROM 1202 ou um disco rígido (HD) 1211 ou suprido por uma unidade de disco flexível (FD) 1212. Esse PC 1200 controla as operações gerais dos dispositivos acoplados em um barramento do sistema 1204.

[00138] Pelo programa armazenado na CPU 1201, a ROM 1202 ou o disco rígido (HD) 1211 do PC 1200, os procedimentos da etapa de discretização 11 até a etapa de extração 15 da figura 1 e etapa de discretização 21 até a etapa de extração 25 da figura 5 ou similar dessa modalidade são realizados.

[00139] 1203 representa uma RAM e funções como a memória principal, uma área de trabalho ou similar para a CPU 1201. 1205 representa um controlador de teclado (KBC) e controla as entradas de instrução de um teclado (KB) 1209, um dispositivo não mostrado ou similares.

[00140] 1206 representa um controlador de CRT (CRTC) e controla a exibição em um monitor de CRT (CRT) 1210. 1207 representa um controlador de disco (DKC). O DKC 1207 controla o acesso ao disco rígido (HD) 1211 armazenando um programa de inicialização, várias aplicações, um arquivo de edição, um arquivo do usuário, bem como um programa de administração de rede e assim por diante, e para o disco flexível (FD) 1212. Aqui, o programa de inicialização se refere a um programa de partida, um programa que inicia a execução (opera

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38/38 ção) do hardware e/ou software de um computador pessoal.

[00141] 1208 representa uma placa de interface de rede (NIC) e executa a troca bidirecional dos dados com uma impressora de rede, um outro dispositivo de rede ou outro PC via a LAN 1220.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [00142] Pela execução da predição de fratura de uma parte a ser processada com base na presente invenção, a dependência da seleção das condições de análise pode ser reduzida e uma porção com risco de fratura pode ser extraída de maneira fácil e confiável. Dessa maneira, os custos necessários para o desenvolvimento podem ser reduzidos e a redução do peso é realizada aplicando um material tendo maior resistência a uma parte a ser processada.

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método de predição de fratura, caracterizado pelo fato de que compreende:

   uma primeira etapa de discretização de uma parte alvo da análise por uma primeira área e uma segunda área maior do que a primeira área respectivamente e execução da análise de formação usando um método de elemento finito, uma segunda etapa de cálculo do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina para cada parte discretizada pela primeira área e a segunda área e uma terceira etapa de extração de uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise discretizada pela primeira área, onde a diferença do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina entre valores calculados na parte discretizada pela primeira área e esses na parte discretizada pela segunda área é maior do que um valor predeterminado em uma posição correspondendo com uma mesma porção na parte alvo da análise.
2. 2. Método de predição de fratura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na dita primeira etapa, o tamanho da primeira área e o tamanho da segunda área são determinados por uma relação com n valor da parte alvo da análise.
3. 3. Método de predição de fratura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na dita terceira etapa, quando uma porção com risco de fratura onde a diferença é maior do que o valor predeterminado não é extraída, pelo menos a primeira área dentre a primeira área e a segunda área é ajustada menor, e a primeira etapa, a segunda etapa e a terceira etapa são executadas de novo sequencialmente.
4. 4. Método de predição de fratura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na dita primeira etapa, uma porção de borda da parte alvo da análise é discretizada pela primeira área e a segunda área respectivamente, e a seguir a análise de formação é executada.
5. 5. Dispositivo de processamento usado para o método de predi

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   2/4 ção de fratura de uma parte alvo da análise, caracterizado pelo fato de que compreende:

   uma primeira unidade discretizando uma parte alvo da análise por uma primeira área e uma segunda área maior do que a primeira área respectivamente e executando a análise de formação usando um método de elemento finito, uma segunda unidade calculando o esforço principal máximo ou a taxa de redução da espessura da lâmina para cada parte discretizada pela primeira área e a segunda área e uma terceira unidade extraindo uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise discretizada pela primeira área, onde a diferença do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina entre valores calculados na parte discretizada pela primeira área e esses na parte discretizada pela segunda área é maior do que um valor predeterminado em uma posição correspondendo com uma mesma porção na parte alvo da análise.
6. 6. Dispositivo de processamento de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a primeira unidade determina o tamanho da primeira área e o tamanho da segunda área por uma relação com n valor da parte alvo da análise.
7. 7. Produto de programa, caracterizado pelo fato de que é para induzir um computador a executar:

   uma primeira etapa de discretização de uma parte alvo da análise por uma primeira área e uma segunda área maior do que a primeira área respectivamente e execução da análise de formação usando um método de elemento finito, uma segunda etapa de cálculo do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina para cada parte discretizada pela primeira área e a segunda área e uma terceira etapa de extração de uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise discretizada pela primeira área, onde a diferença do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina

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   3/4 entre valores calculados na parte discretizada pela primeira área e esses na parte discretizada pela segunda área é maior do que um valor predeterminado em uma posição correspondendo com uma mesma porção na parte alvo da análise.
8. 8. Produto de programa de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, na dita primeira etapa, o tamanho da primeira área e o tamanho da segunda área são determinados por uma relação com n valor da parte alvo da análise.
9. 9. Produto de programa de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, na dita terceira etapa, quando uma porção com risco de fratura onde a diferença é maior do que o valor predeterminado não é extraída, pelo menos a primeira área dentre a primeira área e a segunda área é ajustada menor, e a primeira etapa, a segunda etapa e a terceira etapa são executadas de novo sequencialmente.
10. 10. Produto de programa de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, na dita primeira etapa, uma porção de borda da parte alvo da análise é discretizada pela primeira área e a segunda área respectivamente, e a seguir a análise de formação é executada.
11. 11. Meio de gravação legível por computador, caracterizado pelo fato de que grava um produto de programa para induzir um computador a executar:

    uma primeira etapa de discretização de uma parte alvo da análise por uma primeira área e uma segunda área maior do que a primeira área respectivamente e execução da análise de formação usando um método de elemento finito, uma segunda etapa de cálculo do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina para cada parte discretizada pela primeira área e a segunda área e uma terceira etapa de extração de uma porção com risco de fratura da parte alvo da análise discretizada pela primeira área, onde a diferença do esforço principal máximo ou taxa de redução da espessura da lâmina entre valores calculados na parte discretizada pela primeira área e esses na

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    4/4 parte discretizada pela segunda área é maior do que um valor predeterminado em uma posição correspondendo com uma mesma porção na parte alvo da análise.
12. 12. Meio de gravação legível por computador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que, na dita primeira etapa, o tamanho da primeira área e o tamanho da segunda área são determinados por uma relação com n valor da parte alvo da análise.
13. 13. Meio de gravação legível por computador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que, na dita terceira etapa, quando uma porção com risco de fratura onde a diferença é maior do que o valor predeterminado não é extraída, pelo menos a primeira área dentre a primeira área e a segunda área é ajustada menor, e a primeira etapa, a segunda etapa e a terceira etapa são executadas de novo sequencialmente.
14. 14. Meio de gravação legível por computador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que, na dita primeira etapa, uma porção de borda da parte alvo da análise é discretizada pela primeira área e a segunda área respectivamente, e a seguir a análise de formação é executada.