CN104685338A - 板部件评价方法、板部件评价装置以及汽车用板部件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供板部件评价方法、板部件评价装置以及汽车用板部件的制造方法。板部件评价方法能够在试制构思好的汽车用板部件时容易地对特征线上或者特征线附近的拉伸刚度、屈曲负载进行评价。在对具有由两个曲面构成的特征线的汽车用板部件进行评价的板部件评价方法中，基于上述汽车用板部件的板厚、上述两个曲面的曲率半径、以及上述特征线的开度角，对汽车用板部件进行评价。
Description
技术领域
本发明涉及制造车门板(doors panel)、发动机罩板(hood panel)、车顶板(roof panel)等汽车用板部件(panel part for automobiles)时所用的板部件评价方法(panel part evaluation method)以及板部件评价装置(panel part evaluation device)。另外，本发明涉及制造车门板、发动机罩板、车顶板等汽车用板部件的方法。
背景技术
一般，车门板等汽车用板部件通过对钢板等金属板进行冲压成型来制造。这样的汽车用板部件所要求的特性之一是具有拉伸刚度，以提高该拉伸刚度(tensile rigidity)、提高设计性为目的，以往一直进行将被称为特征线(character lines)的折痕配设于板部件的作业。
但是，作为配设特征线时的问题，存在“屈曲”(buckling)。此处所说的“屈曲”是指当在特征线上或者特征线附近施加载荷时，在载荷超过屈曲负载的情况下，特征线折弯的现象，在特征线折弯时，板部件以如嘭一声屈曲的方式一下子变形，因此称为“屈曲”。
因配设特征线而带来的拉伸刚度的提高效果较高为佳，另外，屈曲负载也较高为佳。但是，没有对配设了特征线时的拉伸刚度与屈曲负载进行预测的方法。因此，以往，对构思好的板部件进行试制，并对试制的板部件的拉伸刚度与屈曲负载进行测定，将该测定值与目标值比较来判断试制品的优劣。
在该情况下，在拉伸刚度以及屈曲负载的测定值比目标值低的情况下需要从构思重新开始，或在板部件的里侧配设加强部件等。因此，存在从汽车用板部件的构思至量产化需要较长时间的问题。另外，对于在汽车用板部件的里侧配设加强部件来确保拉伸刚度的方法而言，存在阻碍汽车用板部件的轻型化的问题。
然而，在专利文献1以及专利文献2记载有根据板部件的形状预测刚度的技术。另外，在专利文献3记载有对抗凹刚度进行预测来作为对板部件的规定点施加载荷时的该板部件的载荷方向的耐负载量的技术。
专利文献1：日本专利第3786171号公报
专利文献2：日本特开平7-33048号公报
专利文献3：日本特开2011-158270号公报
然而，对于专利文献1以及专利文献2所记载的技术而言，存在如特征线那样板形状急剧变化的部分的拉伸刚度难以预测，屈曲负载也无法预测的问题。
另外，对于专利文献3所记载的技术而言，为了预测抗凹刚度将特征线的位置作为变量，因此存在无法预测特征线其本身的刚度的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述那样的问题点而完成的，目的在于提供能够在试制构思好的汽车用板部件时容易地对特征线上或者特征线附近的拉伸刚度、屈曲负载之类的汽车用板的性能进行评价的板部件评价方法以及板部件评价装置。另外，本发明的另一目的在于提供能够实现从构思汽车用板部件之后直至量产化所需要的时间的缩短与成本的减少的汽车用板部件的制造方法。
为了实现上述目的，具有以下那样的特征。
[1]一种板部件评价方法，对具有由两个曲面构成的特征线的汽车用板部件进行评价，在上述板部件评价方法中，基于上述汽车用板部件的板厚、上述两个曲面的曲率半径、以及上述特征线的开度角，对汽车用板部件进行评价。
[2]根据[1]所记载的板部件评价方法，上述特征线由两个凸曲面构成，
基于上述汽车用板部件的板厚、上述两个凸曲面的曲率半径的对数积、以及上述特征线的开度角，对上述汽车用板部件的屈曲负载进行预测。
[3]根据[1]或者[2]所记载的板部件评价方法，上述特征线由两个凸曲面构成，
根据下式对上述汽车用板部件的屈曲负载进行预测。
P＝(t2/e1)×((a1×θ+b1)×q+(c1×θ+d1))
其中，
P：屈曲负载(N)，
t：汽车用板部件的板厚(mm)，
θ：特征线的开度角(°)，
q：q＝ln(R1)×ln(R2)，
R1、R2：构成汽车用板部件的特征线的两个凸曲面的曲率半径(mm)，
al～e1：常量。
[4]根据[1]所记载的板部件评价方法，上述特征线由两个凸曲面构成，
基于上述汽车用板部件的板厚、上述两个凸曲面的曲率半径、上述特征线的开度角、以及上述特征线的顶点部的曲率半径，对上述汽车用板部件的拉伸刚度进行预测。
[5]根据[1]或[4]所记载的板部件评价方法，其特征在于，根据下式对上述汽车用板部件的拉伸刚度进行预测。
P’＝(t2/e2)×(a2×q+b2×θ+c2×Rt+d2)
其中，
P’：拉伸刚度(N/mm)，
t：汽车用板部件的板厚(mm)，
q：q＝ln(R1)×ln(R2)，
R1、R2：构成汽车用板部件的特征线的两个凸曲面的曲率半径(mm)，
θ：特征线的开度角(°)，
Rt：特征线顶点部的曲率半径(mm)，
a2～e2：常量。
[6]根据[1]所记载的板部件评价方法，其特征在于，上述特征线由凸曲面与凹曲面构成，
基于上述汽车用板部件的板厚、上述凸曲面与凹曲面的曲率半径的对数积、以及上述特征线的开度角，对上述汽车用板部件的拉伸刚度进行预测。
[7]根据[1]或[6]所记载的板部件评价方法，其特征在于，上述特征线由凸曲面与凹曲面构成，
根据下式对上述汽车用板部件的拉伸刚度进行预测。
P’＝p0’×(t2/g)×(h×Rt+i)
其中，
P’：拉伸刚度(N/mm)，
P0’：P0’＝(a×α+b)×(180-θ)2+(c×β+d)×(180-θ)+(e×γ+f)，
α：α＝ln(R1)×ln(R2)，
β：β＝(ln(R2))2/ln(R1)，
γ：γ＝(ln(R1))2/ln(R2)，
θ：特征线的开度角(°)，
R1、R2：构成汽车用板部件的特征线的凸曲面与凹曲面的曲率半径(mm)，
t：汽车用板部件的板厚(mm)，
Rt：特征线顶点部的曲率半径(mm)，
a～i：常量。
[8]一种板部件评价装置，对具有由两个曲面构成的特征线的汽车用板部件进行评价，在上述板部件评价装置中，具备：对数积运算部，其对上述两个曲面的曲率半径的对数积进行运算；以及评价部，其基于由该对数积运算部计算出的对数积、上述汽车用板部件的板厚以及上述特征线的开度角，对上述汽车用板部件进行评价。
[9]根据[8]所记载的板部件评价装置，上述特征线由两个凸曲面构成，
上述评价部具备拉伸刚度运算部，该拉伸刚度运算部基于由上述对数积运算部计算出的对数积、上述汽车用板部件的板厚、上述特征线的开度角以及上述特征线的顶点部的曲率半径，对上述汽车用板部件的拉伸刚度进行运算。
[10]一种汽车用板部件的制造方法，将通过[1]～[7]所记载的方法预测出的屈曲负载以及/或者拉伸刚度的预测值与目标值进行比较，在预测值达到了目标值以上之后，进行上述汽车用板部件的试制。
根据本发明，能够在试制构思好的汽车用板部件时容易对特征线上或者特征线附近的拉伸刚度、屈曲负载之类的汽车用板的性能进行评价。
附图说明
图1是表示本发明的汽车用板部件评价装置的示意图。
图2是表示应用本发明的实施方式1的板部件评价方法的汽车用板部件的一个例子的图。
图3是表示图2所示的汽车用板部件的有限元分析模型的图。
图4是表示图3的A-A′剖面的图。
图5是表示将圆筒形压头按压在汽车用板部件的特征线上时的负载-位移曲线的图。
图6是表示本发明的实施方式1的板部件评价装置的简要结构的图。
图7是表示本发明的实施方式1的汽车用板部件的制造方法的图。
图8是用于对从应用了以往方法的情况下的汽车用板部件的构思结束至量产化所需要的时间进行说明的图。
图9是用于对从应用了本发明的实施方式1的情况下的汽车用板部件的构思结束至量产化所需要的时间进行说明的图。
图10是表示汽车用车门板的一个例子的立体图。
图11是图10所示的汽车用车门板的俯视图。
图12是表示对图11所示的车门板的拉伸刚度进行测定的方法的一个例子的图。
图13是表示配置于车门板的里面侧的加强部件的一个例子的图。
图14是表示图13所示的加强部件的配置位置的图。
图15是表示图11所示的车门板的特征线的一个例子的俯视图。
图16是用于对构成汽车用板部件的特征线的两个凸曲面的曲率半径进行说明的图。
图17是表示应用本发明的实施方式2的板部件评价方法的汽车用板部件的一个例子的图。
图18是表示实施方式2的汽车用车门板的有限元模型的剖面的图。
图19是表示本发明的实施方式2的板部件评价装置的简要结构图。
图20是用于对汽车用板部件的特征线由凸曲面与凹曲面构成的情况下的凸曲面与凹曲面的曲率半径进行说明的图。
具体实施方式
本发明的板部件评价方法是对具有由两个曲面构成的特征线的汽车用板部件进行评价的板部件评价方法。该板部件评价方法基于汽车用板部件的板厚、两个曲面的曲率半径、特征线的开度角对汽车用板部件进行评价。
图1是表示本发明的板部件评价装置的结构的图。本发明的板部件评价装置是对具有由两个曲面构成的特征线的汽车用板部件进行评价的装置。板部件评价装置100具有：对数积运算部101，其对构成特征线的两个曲面的曲率半径的对数积进行运算；以及评价部102，其基于由对数积运算部101计算出的对数积、汽车用板部件的板厚以及特征线的开度角(opening angle)对汽车用板部件进行评价。对数积运算部101以及评价部102例如通过具备了CPU的计算机装置、以及安装在该计算机装置上的软件来实现。
作为构成特征线的两个曲面的组合，可以考虑凸曲面与凸曲面、凸曲面与凹曲面、凹曲面与凹曲面的三种方式。对于实施方式1的板部件评价方法以及板部件评价装置而言，将特征线由两个凸曲面构成的汽车用板部件作为评价对象。实施方式2的板部件评价方法以及板部件评价装置将特征线由凸曲面与凹曲面构成的汽车用板部件作为评价对象。
[实施方式1]
图2是表示应用本发明的实施方式1的板部件评价方法的汽车用车门板的一个例子的图。图2所示的汽车用板部件1具有特征线2以及把手用凸起部3(Emboss for handles)。特征线2由两个凸曲面4、11构成。
图3是表示图2所示的汽车用板部件的有限元分析模型的图，图4是表示图3的A-A′剖面的图，图5是表示将圆筒形压头(cylinder typepenetrator)按压到特征线上时的负载-位移曲线的图。
此外，图4的A-A′剖面例如能够是与特征线延伸的方向垂直的剖面。但是，即使在不是与特征线延伸的方向垂直的剖面的情况下，也能够通过适当地确定常量来预测屈曲负载、拉伸刚度。
本发明者们为了调查汽车用板部件的形状尺寸与拉伸刚度以及屈曲负载的相关性，作成了图3所示的有限元分析模型。
具体而言，使图4所示的凸曲面4、11的曲率半径R1、R2在500mm～3000mm的范围变化，使图4所示的特征线2的开度角θ在165°～175°的范围变化，使图4所示的特征线顶点部的曲率半径Rt在5mm～60mm的范围变化，并使汽车用板部件的板厚t在0.55mm～0.80mm的范围变化，而作成了模型整体的投影面积为1100mm×800mm的有限元分析模型。
此处所说的特征线的开度角是指特征线顶点部的曲率半径部与凸曲面4、11的边界部处的两条切线6a、6b所构成的角度。另外，特征线顶点部的曲率半径是指凸曲面4与凸曲面11之间的曲面部的曲率半径。
在构成特征线的两个曲面在与特征线垂直地相距150mm以内的范围均呈凸状的情况下，例如如图16所示那样，能够将在特征线的顶点(点A，a)、垂直地离开特征线150mm的地点(点C，c)、以及垂直地离开特征线75mm的地点(点B，b)这三个点通过的圆的半径定义为，构成特征线的两个凸曲面的曲率半径。将点C，c的位置作为垂直地离开特征线150mm的位置的理由是，即使在垂直地离开特征线150mm以上的位置处曲率发生变化，也不会对特征线的刚度产生影响。
相同地，能够将在特征线的顶点(点A，a)、以及垂直地离开特征线75mm的地点(点B，b)这三个点通过的圆的半径，定义为特征线顶点部的曲率半径。
有限元分析模型的制作使用Altair社的HyperMesh进行。分析模型的网格尺寸为特征线附近为0.5mm，板端部为5mm，它们中间为平滑地将网格连结那样的尺寸。元素使用壳元素并使分析模型的四边为平移约束。
接下来，本发明者们作成模仿了直径45mm的圆筒形压头的分析模型，将该模型按压在图3所示的模型的特征线上，从而作成图5所示的负载-位移曲线。将作成的负载-位移曲线所出现的最初的极值作为屈曲负载，将汽车用板部件从0.0mm位移至0.5mm时的负载-位移曲线的斜率作为拉伸刚度进行了分析。其结果，可知能够根据下式预测汽车用板部件的屈曲负载P与拉伸刚度P’。分析中使用LS-DYNA ver971dR3.2.1，进行了静态隐式算法。
P＝(t2/e1)×((a1×θ+b1)×q+(c1×θ+d1)) ....(1)
P’＝(t2/e2)×(a2×q+b2×θ+c2×Rt+d2) ....(2)
q＝ln(R1)×ln(R2) ....(3)
其中，t：汽车用板部件的板厚(mm)；R1、R2：构成汽车用板部件的特征线的两个凸曲面的曲率半径(mm)；θ：特征线的开度角(°)；Rt：特征线顶点部的曲率半径(mm)；a1～e1、a2～e2：常量。
此外，常量a1～e1、a2～e2的值根据试验中使用的压头形状而变化，但通过试验以及分析能够得到。
图6是表示本发明的实施方式1的板部件评价装置的简要结构的图。板部件评价装置51具备：输入部52，其用于将汽车用板部件的板厚t、凸曲面4、11的曲率半径R1、R2、特征线开度角θ以及特征线顶点部曲率半径Rt输入；对数积运算部53，其对输入至输入部52的曲率半径R1、R2的对数积(ln(R1)×ln(R2))进行运算；屈曲负载运算部54，其基于由对数积运算部53计算出的对数积由式(1)计算汽车用板部件的屈曲负载；以及比较部55，其将由屈曲负载运算部54计算出的屈曲负载与目标值进行比较。对数积运算部53、屈曲负载运算部54、拉伸刚度运算部56、以及比较部55、57例如通过具备了CPU的计算机装置、以及安装在该计算机装置上的软件来实现。
板部件评价装置51具备：拉伸刚度运算部56，其基于由对数积运算部53计算出的对数积由式(2)计算汽车用板部件的拉伸刚度；比较部57，其将由拉伸刚度运算部56计算出的拉伸刚度与目标值进行比较；以及输出部58，其将比较部55、57的比较结果输出。
图7是表示本发明的实施方式1的汽车用板部件的制造方法的图。车门板等汽车用板部件经过构思、设计以及试制而制造，但在本发明的实施方式1中，如图7所示，在通过构思工序S1以及设计工序S2进行了汽车用板部件的构思与设计后，进入步骤S3，根据式(1)以及式(2)预测汽车用板部件的屈曲负载P与拉伸刚度P’。
在该情况下，若将汽车用板部件的板厚t、凸曲面4、11的曲率半径R1、R2、以及特征线顶点部的曲率半径Rt输入图6所示的板部件评价装置51的输入部52，则屈曲负载P通过板部件评价装置51的屈曲负载运算部54计算出，并且拉伸刚度P’通过板部件评价装置51的拉伸刚度运算部56计算出。
在通过步骤S3预测了汽车用板部件的屈曲负载P与拉伸刚度P’后，进入步骤S4，将屈曲负载P以及拉伸刚度P’的预测值与各自的目标值比较。在屈曲负载P以及拉伸刚度P’的预测值中的任一个比目标值小的情况下返回步骤S2，为了使屈曲负载P以及拉伸刚度P’在目标值以上而再次进行汽车用板部件的设计。
在屈曲负载P以及拉伸刚度P’的预测值在目标值以上的情况下，进入步骤S5，进行汽车用板部件的试制。在检查了试制的汽车用板部件的形状等之后进入步骤S6，进行汽车用板部件的量产。
为了高精度地预测屈曲负载P以及拉伸刚度P’，优选凸曲面4、11的曲率半径R1、R2在500mm以上且3000mm以下，优选特征线2的开度角θ在165°以上且175°以下。另外，优选特征线顶点部的曲率半径Rt在5mm以上且100mm以下，优选板厚在0.5mm以上且1.2mm以下。
另外，在预测屈曲负载与拉伸刚度的情况下，优选将板厚t、特征线开度角θ、凸曲面4、11的曲率半径R1、R2、以及特征线顶点部的曲率半径Rt输入计算机来预测汽车用板部件的屈曲负载与拉伸刚度。
如上述那样，在试制汽车用板部件之前，根据式(1)以及式(2)预测汽车用板部件的屈曲负载与拉伸刚度，由此能够在试制构思好的汽车用板部件时容易地评价特征线上或者特征线附近的拉伸刚度、屈曲负载，并且不需要在汽车用板部件的屈曲负载与拉伸刚度达到目标值之前反复进行汽车用板部件的试制。
因此，将屈曲负载以及拉伸刚度的预测值分别与目标值比较，在屈曲负载以及拉伸刚度的预测值成为目标值以上时进行汽车用板部件的试制，从而能够实现从构思汽车用板部件之后直至量产化所需要的时间的缩短与成本的减少。
在制造汽车用板部件的情况下，以往，如图8所示，在构思后进行设计，再进入试制，经过试制进行屈曲负载、拉伸刚度的判定。判定的结果是，若特性不足则需要返回构思、设计，进行修正。此时，也需要模具修正等。因此，一般“重新设计→模具修正→试制”的循环需要两个月以上的时间。并且，即使轮回该循环，屈曲负载、拉伸刚度在进行再次试制之前也无法明确，因此在屈曲负载、拉伸刚度成为期待的值之前，需要继续轮回“重新设计→模具修正→试制”的循环。假设在轮回了三次循环的情况下，从构思结束直至量产化所需要的时间为二十四个月左右。
另一方面，通过应用本发明的实施方式1的汽车用板部件评价方法，如图9所示，拉伸刚度、屈曲负载的推测能够在确定板形状的阶段，换句话说在构思、设计的阶段实现。由此，从以往屈曲负载、拉伸刚度不满足期待的值的情况下所需要的“重新设计→模具修正→试制”的循环中省去特别需要时间和费力的模具修正、试制的工序，仅进行“重新设计”即可。
因此，在应用了实施方式1的汽车用板部件评价方法的情况下，假设轮回了三次循环，则从构思结束直至量产化所需要的时间为十九个月左右，与经过以往的工序的情况比较，能够缩短21％的时间。伴随于此也能够减少模具修正等的工时。
从构思阶段应用实施方式1的汽车用板部件评价方法，由此也能够期待提高设计的自由度的效果。以往，并不清楚基于配设特征线的拉伸刚度的提高效果、屈曲负载。因此，通过使用本发明，能够在欲在板上的任意位置配设特征线的情况下，确定构成用于使该位置的拉伸刚度、屈曲负载成为期待值的特征线的面的曲率半径、以及特征线的开度角、特征线的前端曲率半径的组合。
不需要在汽车用板部件的里侧配设加强部件来确保拉伸刚度，因此能够实现汽车用板部件的轻型化。
在上述的本发明的一实施方式中，预测了汽车用板部件的屈曲负载与拉伸刚度，但也可以仅预测拉伸刚度。另外，将屈曲负载与拉伸刚度的预测值分别与目标值比较，但也可以仅将拉伸刚度的预测值与目标值比较，在拉伸刚度的预测值达到目标值以上后进行汽车用板部件的试制。
在图6所示的实施方式1的装置中，例示出具备对汽车用板部件的屈曲负载进行运算的屈曲负载运算部54、以及对汽车用板部件的拉伸刚度进行运算的拉伸刚度运算部56的装置，但也可以是仅具备了屈曲负载运算部54以及拉伸刚度运算部56中的任一方的装置。
[实施方式2]
图17是表示应用本发明的实施方式2的板部件评价方法的汽车用车门板的一个例子的图。图17所示的汽车用板部件1具有特征线2以及把手用凸起部3，特征线2由凸曲面4与凹曲面5构成。
在本发明的实施方式2的板部件评价方法中，如图17所示，将特征线2由凸曲面4与凹曲面5构成的部件作为对象。
与实施方式1相同，作成了图3所示那样的有限元分析模型。
在实施方式2中，使图18所示的凸曲面4的曲率半径R1与凹曲面5的曲率半径R2在500mm～3000mm的范围变化，使图18所示的特征线2的开度角θ在165°～175°的范围变化，使图18所示的特征线顶点部的曲率半径Rt在5mm～60mm的范围变化，并使汽车用板部件的板厚t在0.55mm～0.80mm的范围变化，而作成了模型整体的投影面积为1100mm×800mm的有限元分析模型。
此处所说的特征线的开度角是指特征线顶点部的曲率半径部与曲面4、5的边界部处的两条切线6a、6b所构成的角度。另外，特征线顶点部的曲率半径是指凸曲面4与凹曲面5之间的曲面部的曲率半径。
在凸曲面4在与特征线垂直地相距150mm以内的范围内均呈凸状并且凹曲面5在与特征线垂直地相距150mm以内的范围内均呈凹状的情况下，例如如图20所示那样，能够将在特征线的顶点(点A，a)、垂直地离开特征线150mm的地点(点C，c)、垂直地离开特征线75mm的地点(点B，b)这三个点通过的圆的半径定义为，凸曲面4与凹曲面5的曲率半径。相同地，能够将在特征线的顶点(点A，a)、以及垂直地离开特征线75mm的地点(点B，b)这三个点通过的圆的半径定义为，特征线顶点部的曲率半径。图20相当于实施方式1的图16。此处，使点C，c的位置为垂直地离开特征线150mm的位置的理由是，即使在垂直地离开特征线150mm以上的位置处曲率发生变化，也不会对特征线的刚度带来影响。
如图3所示那样的有限元分析模型的作成使用Altair社的HyperMesh进行。而且，分析模型的网格尺寸为特征线附近为0.5mm，板端部为5mm，它们中间为平滑地将网格连结那样的尺寸。另外，元素使用壳元素并使分析模型的四边为平移约束。
接下来，本发明者们作成模仿了直径45mm的圆筒形压头的分析模型，将该模型按压在图3所示的模型的特征线上，从而作成了图5所示的负载-位移曲线。而且，将汽车用板部件从0.0mm位移至0.5mm时的负载-位移曲线的斜率作为拉伸刚度进行了分析，结果，可知能够根据下式预测汽车用板部件的拉伸刚度P’(N/mm)。此外，分析中使用LS-DYNA ver971d R3.2.1，通过静态隐式算法进行。
P’＝P0’×(t2/g)×(h×Rt+i) ....(4)
其中，
P0’：P0’＝(a×α+b)×(180-θ)2+(c×β+d)×(180-θ)+(e×γ+f)，
α：α＝ln(R1)×ln(R2)，
β：β＝(ln(R2))2/ln(R1)，
γ：γ＝(ln(R1))2/ln(R2)，
θ：特征线的开度角(°)，
R1、R2：构成汽车用板部件的特征线的凸曲面与凹曲面的曲率半径(mm)，
t：汽车用板部件的板厚(mm)，
Rt：特征线顶点部的曲率半径(mm)，
a～i：常量。
式(1)的常量a～i根据试验所使用的压头形状变化，但能够通过试验以及分析得到。
图19是表示本发明的一实施方式的板部件评价装置的简要结构的图，图19所示的板部件评价装置51具备：输入部52，其用于将汽车用板部件的板厚t、凸曲面4以及凹曲面5的曲率半径R1、R2、特征线的开度角θ以及特征线顶点部曲率半径Rt输入；对数积运算部53，其对输入至输入部52的曲率半径R1、R2的对数积(ln(R1)×ln(R2))进行运算；以及拉伸刚度运算部56，其基于由对数积运算部53计算出的对数积由式(4)对汽车用板部件的拉伸刚度进行运算。在实施方式2中，对数积运算部53也计算出式(4)的β、γ。
板部件评价装置51具备：比较部57，其将由拉伸刚度运算部56计算出的拉伸刚度与目标值比较；以及输出部58，其将比较部57的比较结果输出。
本发明的实施方式2的汽车用板部件的制造方法与图7相同。车门板等汽车用板部件通过构思、设计以及试制来制造，但在本发明的实施方式2中，如图7所示，在通过构思工序S1以及设计工序S2进行了汽车用板部件的构思与设计后，进入步骤S3，根据式(4)预测汽车用板部件的拉伸刚度P’。
在该情况下，若将汽车用板部件的板厚t、凸曲面4以及凹曲面5的曲率半径R1、R2、特征线顶点部的曲率半径Rt、以及特征线的开度角θ输入至图19所示的板部件评价装置51的输入部52，则拉伸刚度P’通过板部件评价装置51的拉伸刚度运算部56计算。
若在步骤S3中预测出拉伸刚度P’则进入步骤S4，将拉伸刚度P’的预测值与目标值比较。此处，在拉伸刚度P’的预测值比目标值小的情况下返回步骤S2，为了使拉伸刚度P’成为目标值以上再次进行汽车用板部件的设计。另外，在拉伸刚度P’的预测值在目标值以上的情况下进入步骤S5，进行汽车用板部件的试制。
为了高精度地预测拉伸刚度P’，优选凸曲面4与凹曲面5的曲率半径R1、R2在500mm以上且3000mm以下，优选特征线2的开度角θ在165°以上且175°以下。优选特征线顶点部的曲率半径Rt在5mm以上且100mm以下，优选板厚t在0.5mm以上且1.2mm以下。
如上述那样，在试制汽车用板部件前，根据式(4)预测汽车用板部件的拉伸刚度P’，由此能够在试制构思好的汽车用板部件时容易地评价特征线上或者特征线附近的拉伸刚度，并且不需要在汽车用板部件的拉伸刚度达到目标值之前反复进行汽车用板部件的试制。
因此，将拉伸刚度的预测值与目标值比较，在拉伸刚度的预测值达到了目标值以上后进行汽车用板部件的试制，从而与实施方式1相同，不需要从构思汽车用板部件之后直至量产化的较多的时间、成本而能够得到拉伸刚度较高的汽车用板部件。
另外，不需要在汽车用板部件的里侧配设加强部件来确保拉伸刚度，因此能够实现汽车用板部件的轻型化。
实施例
(实施例1)
使用本发明的实施方式1在板部件上有效地配设特征线，由此能够使板部件轻型化。
作为汽车用板部件的例子，如图10以及图11示出板厚为0.70mm的车门板。作为车门板的材料，使用了抗拉强度340MPa级的钢板(弹性模量：210GPa、屈服强度：235MPa、抗拉强度：345MPa、总伸长率：40％)。通过图12所示的方法测定图10以及图11所示的车门板60的拉伸刚度。即，在车门板60上的A点(参照图11)按压直径45mm的圆筒形的橡胶压头7，通过位移计8测定了此时的A点的位移。而且，通过测压元件9测定了A点的位移为0.5mm时的拉伸刚度。其结果，车门板60(板厚0.70mm)的拉伸刚度的测定值为40N/mm。
在保持该拉伸刚度的状态下，使板厚成为0.65mm而考虑板部件的轻型化。由于减少板厚，所以板部件的拉伸刚度降低，在不实施对策的情况下A点的拉伸刚度变为34.5N/mm，不满足目标。因此，需要对策。作为可以考虑的对策，可举出在A点的里侧配设加强部件的方法(现有方法)、以及使用本发明配设特征线的方法(发明方法)。
在配设加强部件的情况下，例如在将图13所示的尺寸的加强部件10(软质钢板；弹性模量：210GPa、屈服强度：170MPa、抗拉强度：290MPa、总伸长率：48％)配设于图14所示的位置的情况下，拉伸刚度为70N/mm。这虽达到目标，但使拉伸刚度不必要地增大。另外，由于引入加强部件10使重量增加，从而使因减少了车门板的板厚而带来的的轻型化效果减弱。
也能够使加强部件10的尺寸减小，而达到适当的拉伸刚度，但需要反复试验，从而需要较多时间。即使能够使尺寸减小也必须加入加强部件10这一事实并没有改变，从而无法最大限度发挥因减少板厚而带来的轻型化效果。
另一方面，在应用实施方式1的汽车用板部件评价方法的情况下，不需要在车门板的里侧配置加强部件。图11所示的车门板60的、箭头方向的曲率半径为1500mm。由此，将使构成特征线的两个凸曲面的曲率半径R1、R2为1500mm、板厚t为0.65mm、作为目标的拉伸刚度P’为40N/mm、以及表1所示的值作为常量a2～e2的值代入式(2)，由此能够得到特征线的开度角θ与特征线顶点部的曲率半径Rt的关系式。
[表1]
| a2 | -1.8 |
| b2 | -35.6 |
| c2 | -1.34 |
| d2 | 6522 |
| e2 | 0.49 |
在使特征线顶点部的曲率半径Rt为10mm的情况下，使特征线的开度角θ为170°以下，由此能够不追加加强部件而使在A点的拉伸刚度成为目标以上。
对使特征线的开度角θ为170°、特征线2配设于图15所示的位置时的拉伸刚度进行了调查的结果如表2所示。
[表2]
根据表2可知通过使用实施方式1能够不损害拉伸刚度而高效地轻型化。应用实施方式1而得的拉伸刚度的预测值与实测值几乎一致，因此可知应用实施方式1而得的拉伸刚度的预测精度较高。
(实施例2)
在实施方式1的实施例2中，将实施例1所使用的R1、R2、θ的各值、以及将表3所示的值作为常量a1～e1的值代入式(1)，由此能够求出在配设了在A点上通过的特征线时的屈曲负载。
[表3]
| a1 | -0.6141 |
| b1 | 102.19 |
| c1 | -7.9152 |
| d1 | 1844.4 |
| e1 | 0.49 |
对图4所示的凸曲面4a的曲率半径R1为R1＝1500mm、凸曲面4b的曲率半径R2为R2＝1500mm、开度角θ为θ＝170°、板厚t为t＝0.65mm时的屈曲负载进行了调查的结果如表4所示。
[表4]
| 屈曲负载 | |
| 实验值 | 282N |
| 现有方法 | 无法预测 |
| 本发明例 | 280N |
可知通过使用实施方式1，能够高精度地预测以往无法预测的屈曲负载。该屈曲负载280N这样的值为一般可以考虑为足够高的屈曲负载的值，在成为拉伸刚度的问题的位置配设特征线的对策中，相对于实施例的车门板通过本发明得到的、
(R1、R2，Rt，θ，t)＝(1500，1500，10，170，0.65)
这样的尺寸要求在屈曲负载也没有问题。
(实施例3)
使用本发明的实施方式2在板部件上有效地配设特征线，由此能够使板部件轻型化。
汽车用板部件的例子与图10以及图11所示的实施方式1几乎相同，板厚为0.70mm。作为车门板的材料，使用了抗拉强度340MPa级的钢板(弹性模量：210GPa、屈服强度：235MPa、抗拉强度：345MPa、总伸长率：40％)。通过图12所示的方法测定了图10以及图11所示的车门板7的拉伸刚度。即，在车门板60上的A点(参照图11)按压直径45mm的圆筒形的橡胶压头7，通过位移计8测定了此时的A点的位移。而且，测压元件9测定了A点的位移成为0.5mm时的拉伸刚度。其结果，车门板60(板厚0.70mm)的拉伸刚度的测定值为40N/mm。
在保持了该拉伸刚度的状态下，使板厚为0.60mm来考虑板部件的轻型化。由于减少板厚，所以板部件的拉伸刚度降低，在不实施对策的情况下在A点的拉伸刚度成为30N/mm，不满足目标。因此，需要对策。作为可以考虑的对策，可举出在A点的里侧配设加强部件的方法(以往方法)、以及使用本发明配设特征线的方法(发明方法)。
在配设加强部件的情况下，例如在将图13所示的尺寸的加强部件10(软质钢板；弹性模量：210GPa、屈服强度：170MPa、抗拉强度：290MPa、总伸长率：48％)配设于图14所示的位置的情况下，拉伸刚度成为60N/mm。这虽达到目标，但使拉伸刚度不必要地变大。另外，由于引入加强部件10而增加重量，从而导致因减少了车门板的板厚而带来的轻型化效果减弱。
能够使加强部件10的尺寸减小，从而满足适当的拉伸刚度，但需要反复试验，从而需要较多时间。另外，即使能够使尺寸减小也必须加入加强部件10这一事实并没有改变，从而无法最大限度发挥因减少板厚而带来的轻型化效果。
另一方面，在应用实施方式2的情况下，不需要在车门板的里侧配置加强部件。图11所示的车门板的、箭头方向的曲率半径为1500mm。将使构成特征线的凸曲面4与凹曲面5的曲率半径R1、R2为R1＝1500mm、R2＝1000mm、板厚t为0.60mm、作为目标的拉伸刚度P’为40N/mm，并将表5所示的值作为常量a～i的值代入式(1)，由此能够得到特征线的开度角θ与特征线顶点部的曲率半径Rt的关系式。
[表5]
| a | 0.0271 |
| b | -0.381 |
| c | 1.5331 |
| d | -8.3379 |
| e | -0.1753 |
| f | 82.068 |
| g | 49 |
| h | 0.0067 |
| i | 0.8 |
在使特征线顶点部的曲率半径Rt为10mm的情况下，使特征线的开度角θ为175°以下，由此能够不追加加强部件而使在A点的拉伸刚度成为目标以上。
使特征线的开度角θ为175°，并将特征线2配设于图15所示的位置的情况下的结果如表6所示。
[表6]
可知通过使用实施方式2能够不损害拉伸刚度而高效地轻型化。应用实施方式2而得的拉伸刚度的预测值与实测值几乎一致，因此可知应用实施方式2而得的拉伸刚度的预测精度较高。
附图标记的说明
1...汽车用板部件；2...特征线；3...把手用凸起部；4、11...凸曲面；5...凹曲面；6a、6b...切线；7...橡胶压头；8...位移计；9...测压元件；10...加强部件；51...板部件评价装置；52...输入部；53...对数积运算部；54...屈曲负载运算部；55...比较部；56...拉伸刚度运算部；57...比较部；58...输出部；60...车门板；100...板部件评价装置；101...对数积运算部；102...评价部。
Claims (10)
1.一种板部件评价方法，对具有由两个曲面构成的特征线的汽车用板部件进行评价，
所述板部件评价方法的特征在于，
基于所述汽车用板部件的板厚、所述两个曲面的曲率半径、以及所述特征线的开度角，对汽车用板部件进行评价。
2.根据权利要求1所述的板部件评价方法，其特征在于，
所述特征线由两个凸曲面构成，
基于所述汽车用板部件的板厚、所述两个凸曲面的曲率半径的对数积、以及所述特征线的开度角，对所述汽车用板部件的屈曲负载进行预测。
3.根据权利要求1或2所述的板部件评价方法，其特征在于，
所述特征线由两个凸曲面构成，
根据下式对所述汽车用板部件的屈曲负载进行预测，
P＝(t2/e1)×((a1×θ+b1)×q+(c1×θ+d1))
其中，
P：屈曲负载(N)，
t：汽车用板部件的板厚(mm)，
θ：特征线的开度角(°)，
q：q＝ln(R1)×ln(R2)，
R1、R2：构成汽车用板部件的特征线的两个凸曲面的曲率半径(mm)，
a1～e1：常量。
4.根据权利要求1所述的板部件评价方法，其特征在于，
所述特征线由两个凸曲面构成，
基于所述汽车用板部件的板厚、所述两个凸曲面的曲率半径、所述特征线的开度角、以及所述特征线的顶点部的曲率半径，对所述汽车用板部件的拉伸刚度进行预测。
5.根据权利要求1或4所述的板部件评价方法，其特征在于，
根据下式对所述汽车用板部件的拉伸刚度进行预测，
P’＝(t2/e2)×(a2×q+b2×θ+c2×Rt+d2)
其中，
P’：拉伸刚度(N/mm)，
t：汽车用板部件的板厚(mm)，
q：q＝ln(R1)×ln(R2)，
R1、R2：构成汽车用板部件的特征线的两个凸曲面的曲率半径(mm)，
θ：特征线的开度角(°)，
Rt：特征线顶点部的曲率半径(mm)，
a2～e2：常量。
6.根据权利要求1所述的板部件评价方法，其特征在于，
所述特征线由凸曲面与凹曲面构成，
基于所述汽车用板部件的板厚、所述凸曲面与凹曲面的曲率半径的对数积、以及所述特征线的开度角，对所述汽车用板部件的拉伸刚度进行预测。
7.根据权利要求1或6所述的板部件评价方法，其特征在于，
所述特征线由凸曲面与凹曲面构成，
根据下式对所述汽车用板部件的拉伸刚度进行预测，
P’＝P0’×(t2/g)×(h×Rt+i)
其中，
P’：拉伸刚度(N/mm)，
P0’：P0’＝(a×α+b)×(180-θ)2+(c×β+d)×(180-θ)+(e×γ+f)，
α：α＝ln(R1)×ln(R2)，
β：β＝(ln(R2))2/ln(R1)，
γ：γ＝(ln(R1))2/ln(R2)，
θ：特征线的开度角(°)，
R1、R2：构成汽车用板部件的特征线的凸曲面与凹曲面的曲率半径(mm)，
t：汽车用板部件的板厚(mm)，
Rt：特征线顶点部的曲率半径(mm)，
a～i：常量。
8.一种板部件评价装置，对具有由两个曲面构成的特征线的汽车用板部件进行评价，
所述板部件评价装置的特征在于，
具备：对数积运算部，其对所述两个曲面的曲率半径的对数积进行运算；以及评价部，其基于由该对数积运算部计算出的对数积、所述汽车用板部件的板厚以及所述特征线的开度角，对所述汽车用板部件进行评价。
9.根据权利要求8所述的板部件评价装置，其特征在于，
所述特征线由两个凸曲面构成，
所述评价部具备拉伸刚度运算部，该拉伸刚度运算部基于由所述对数积运算部计算出的对数积、所述汽车用板部件的板厚、所述特征线的开度角以及所述特征线的顶点部的曲率半径，对所述汽车用板部件的拉伸刚度进行运算。
10.一种汽车用板部件的制造方法，其特征在于，
将通过权利要求1～7中所述的方法预测出的屈曲负载以及/或者拉伸刚度的预测值与目标值进行比较，在预测值达到了目标值以上之后，进行所述汽车用板部件的试制。
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