CN105188978B - 冲压成型解析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冲压成型解析方法，该方法具有冲压成型解析步骤、回弹解析步骤以及形状解析步骤。在上述冲压成型解析步骤中，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布。在上述回弹解析步骤中，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布。在上述形状解析步骤中，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化。

Description

冲压成型解析方法
技术领域
本发明涉及冲压成型解析方法(method of analyzing press forming)，尤其涉及预测冲压成型加热后的被冲压成型材料的情况下的冷却后的形状的冲压成型解析方法。应予说明，本申请说明书中的冲压成型解析方法包括解析成型被冲压成型材料直至脱模前的状态的冲压成型解析、解析脱模后的回弹(springback)的回弹解析、以及解析回弹后的由温度变化引起的形状变化的形状解析。
背景技术
所谓冲压成型是通过向作为其对象物的被冲压成型材料(金属材料)推压金属模(die)来将金属模的形状转印至被冲压成型材料进行加工的方法。在该冲压成型中，屡次发生在从金属模取出冲压成型品后(脱模后)，该冲压成型品发生回弹(弹性变形)，与所希望的形状不同的问题。
已知产生这样的回弹是因为脱模前的成型对象物的残留应力(residualstress)，以往，通过使用有限元素法(finite element method)等数值解析方法进行解析来进行回弹后的形状的预测、其原因的解析等。
作为与回弹的重要因素分析相关的以往例，有在专利文献1中公开的“冲压成型解析方法”。在专利文献1中公开的“冲压成型解析方法”由以下三个处理构成。
·处理1：基于计算脱模前的成型品的形状等数据的处理、脱模前的数据计算脱模后的成型品的形状等数据，计算与回弹相关的某定义的量。
·处理2：变更脱模前的成型品中的某区域的残留应力分布，基于该变更后的数据计算脱模后的成型品的形状等数据，计算与针对某区域残留应力分布变更后的回弹相关的某定义的量。
·处理3：计算在变更某区域的残留应力分布的前后，某定义的量如何变化。
专利文献1的“冲压成型解析方法”在短时间内正确地预测冲压成型后(脱模前)的成型品中的哪个区域的残留应力对回弹造成何种影响，进行回弹对策的研究。
以往的回弹解析方法如上述的专利文献1所代表的那样，作为对象的冲压成型是不加热被冲压成型材料而进行冲压成型的冷冲压成型。
最近，为了实现燃油效率提高和碰撞安全性能的同时成立，作为用于汽车部件的钢板，高张力钢板(high strength steel sheet)的比率升高。
由于高张力钢板的变形阻力较大，所以在高张力钢板的冷冲压成型中存在金属模寿命降低这样的问题、成型被限制于深拉深成型、高拉伸翻边成型这样的不受强加工的加工这样的问题。
因此，为了避免这样的问题，将被冲压成型材料加热至规定温度后进行冲压成型的所谓的温热冲压成型(warm press forming)被应用于高张力钢板。温热冲压成型是通过以比冷冲压成型高的温度成型来使高张力钢板的变形阻力降低，使变形能提高，从而防止冲压破裂等不良情况的技术。例如在专利文献2中公开有这样的温热冲压成型技术。
专利文献1：日本特开2007-229724号公报
专利文献2：日本特开2001-314923号公报
发明人们为了研究高张力钢的温热冲压成型后的形状不良，通过有限元素法实施脱模后的回弹解析。将通过回弹解析得到的形状与实际进行温热冲压成型得到的成型品的形状进行比较，结果发现较大的不同。
由此可知，在温热冲压成型中刚脱模之后的成型品温度较高，若不考虑冷却中的热收缩，则不能够解析最终形状成为何种形状，或者其原因在哪里。
然而，在通过冲压成型解析以及回弹解析研究形状不良对策的以往技术中，由于以冷冲压成型为前提，所以不考虑在被冲压成型材料中产生的温度分布，不能够解析温热冲压成型中的形状不良对策。
发明内容
本发明是为了解决所涉及的课题而完成的，目的在于提供一种能够预测温热冲压成型(warm press forming)中的冷却后的形状的冲压成型解析方法。
发明人发现，在温热冲压成型中刚脱模之后的成型品温度较高，对于在温热冲压成型中产生的形状不良，不仅下止点(bottom dead point)中的残留应力对其造成影响，温度分布也对其造成影响，需要进一步考虑基于该温度分布的冷却中的热收缩。以该发现为基础进一步考察的结果，考虑冲压成型加热后的被冲压成型材料，并且获取回弹时的温度分布，并以该温度分布为基础解析由冷却中的热收缩引起的变形，由此解决上述课题。
本发明是基于这样的想法的发明，具体由以下步骤构成形成。
(1)一种冲压成型解析方法，具有：冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化。
(2)一种冲压成型解析方法，具有：冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化。
(3)根据(1)或者(2)所述的冲压成型解析方法，上述形状解析步骤中的构造解析由通过静态隐式法进行其构造解析的最终步骤的构造解析构成。
(4)一种冲压成型解析方法，具有：冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；第一形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化；第二形状解析步骤，对在上述回弹解析步骤获取的温度分布施加变更，并基于变更后的温度分布以及在上述回弹解析步骤获取的形状信息、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化；形状比较步骤，比较通过该第二形状解析步骤和上述第一形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状。
(5)一种冲压成型解析方法，具有：冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；第一形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化；第二形状解析步骤，对在上述回弹解析步骤获取的温度分布施加变更，并基于变更后的温度分布以及在上述回弹解析步骤获取的形状信息、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化；形状比较步骤，比较通过该第二形状解析步骤和上述第一形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状。
(6)根据(4)或者(5)所述的冲压成型解析方法，上述第一形状解析步骤以及上述第二形状解析步骤中的构造解析由通过静态隐式法进行其构造解析的最终步骤的构造解析构成。
根据本发明，由于能够预测温热冲压成型中的冷却后的形状，所以温热冲压成型中的形状不良对策变为可能，能够期待在冲压成型品的设计阶段的测试工时、费用的削减等效果。
附图说明
图1是说明本发明的实施方式的处理的流程的流程图。
图2是说明本发明的实施方式的装置结构的框图。
图3是表示本发明的实施例的实际冲压品的概要图。
图4是表示在本发明的实施例中使用的金属模的剖面形状的图。
图5是比较本发明的实施例中的金属模、实际冲压品、解析结果的形状的图。
图6是说明本发明的实施方式的处理的流程的流程图。
图7是说明本发明的实施方式的装置结构的框图。
图8是表示本发明的实施方式中的帽形(hat)剖面形状的褶皱剖面的温度分布的图。
图9是仅将本发明的实施方式中的作为其他例子的帽形剖面形状整体的温度分布表示一半的图。
图10是表示本发明的实施例的实际冲压品的概要图。
图11是表示本发明的实施例的实际冲压品的温度分布的图。
图12是表示在本发明的实施例中使用的金属模的剖面形状的图。
图13是对在本发明的实施例中的第一形状解析步骤中得到的形状进行说明的图。
图14是对本发明的实施例中的形状比较步骤进行说明的图。
具体实施方式
[实施方式一]
由于实施方式一所涉及的冲压成型解析方法是通过执行程序处理的PC(个人计算机)等装置来进行的，所以首先基于图2所示的框图对装置(以下称“冲压成型解析装置1”)的结构进行概说。
〔冲压成型解析装置〕
实施方式一所涉及的冲压成型解析装置1由PC(个人计算机)等构成，如图2所示，具有显示装置3、输入装置5、主存储装置7、以及辅助存储装置9和运算处理部11。
另外，在运算处理部11连接显示装置3、输入装置5、主存储装置7以及辅助存储装置9，根据运算处理部11的指令来进行各功能。显示装置3用于计算结果的显示等，由液晶显示器等构成。
输入装置5用于来自操作人员的输入等，由键盘、鼠标等构成。
主存储装置7用于由运算处理部11使用的数据的临时保存、运算等，由RAM等构成。辅助存储装置9用于数据的存储等，由硬盘等构成。
运算处理部11由PC等的CPU等构成，在运算处理部11内具有冲压成型解析单元13、回弹解析单元15以及形状解析单元17。这些单元通过CPU等执行规定的程序来实现。以下对这些单元进行说明。
＜冲压成型解析单元＞
冲压成型解析单元13针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后(脱模前)的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布。
＜回弹解析单元＞
回弹解析单元15基于由冲压成型解析单元13得到的信息使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布。
＜形状解析单元＞
形状解析单元17基于由回弹解析单元15获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至被冲压成型材料的温度分布变为±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化。
〔冲压成型解析方法〕
实施方式一中的冲压成型解析方法是通过上述“冲压成型解析单元”、“回弹解析单元”、“形状解析单元”的各单元分别执行处理而完成的，由以下所示的步骤构成。
即，实施方式一中的冲压成型解析方法具有：冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后(脱模前)的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变为±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化。
实施方式一中的冲压成型解析方法是如上述那样在各步骤中使温度解析和构造解析相结合地进行解析的方法。所谓的使温度解析和构造解析相结合的解析是指考虑空冷、金属模和被冲压成型材料间的接触热传递等地解析被冲压成型材料的温度分布(温度解析)，并基于通过该解析得到的温度分布，使用与该温度对应的温度依赖数据(杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、屈服应力、应力-应变线图、比热容、热传导率等)来进行应力状态等的解析(构造解析)的解析。
以下，基于图1的流程图对实施方式一的冲压成型解析方法中的上述各步骤详细地进行说明。
＜冲压成型解析步骤＞
在冲压成型解析步骤中，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后(脱模前)的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布(步骤S1)。
以下对针对加热后的被冲压成型材料的初始温度分布的设定进行说明。
在实际的温热冲压成型中，在利用电炉将被冲压成型材料充分加热成均匀温度后，利用输送机器人输送至冲压机来进行冲压成型。因此，在冲压成型解析步骤中，假定实际的被冲压成型材料的加热，针对被冲压成型材料对被冲压成型材料整体进行均匀的温度(例如600℃)设定来作为初始温度。应予说明，为了期待更加正确，也可以考虑电炉加热后的输送途中的空冷来计算温度分布并作为初始温度分布。
由于冲压成型解析步骤是由冲压成型解析单元13进行的处理，所以在冲压成型解析步骤中，冲压成型解析单元13输入必要的温度依赖数据(杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、屈服应力、应力-应变线图、比热容、热传导率等)，对被冲压成型材料和金属模赋予初始温度分布来进行。
另外，在实际的温热冲压成型中，通过将被冲压成型材料在冲压下止点状态下保持恒定时间并同时冷却，根据部件的形状的不同，有时会抑制脱模后回弹的产生，形状变得良好。因此，即使在本冲压成型解析步骤中，也可以将被冲压成型材料在金属模中保持恒定时间并冷却。但是，在实际的温热冲压成型中，使冷却时间较长导致生产效率的恶化，所以优选在本冲压成型解析步骤中设定冷却时间时考虑实际操作作业中的生产效率来进行设定。
在接下来的回弹解析步骤中承用在冲压成型解析步骤中计算出的、脱模紧前的被冲压成型材料和金属模的形状信息、温度分布、应力分布、应变分布等必要的数据。
＜回弹解析步骤＞
在回弹解析步骤中，基于在冲压成型解析步骤中得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布(步骤S3)。
在实施方式一的回弹步骤中，不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地进行解析。由此，在回弹步骤中，对于被冲压成型材料，不考虑与金属模的接触引起的温度降低，仅考虑由空冷引起的温度降低来进行计算。通过这样，计算变得简单，与考虑接触热传递进行解析的情况相比，也容易得到收敛。
在这样的、不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地进行回弹解析的具体的解析方法中，将在冲压成型解析步骤中得到的信息作为初始条件，限制被冲压成型材料的一个或多个节点使被冲压成型材料不动，从下止点的状态使应力释放，进行计算。假定使应力释放的时间为恒定时间。
在接下来的形状解析步骤中承用回弹后的被冲压成型材料的形状信息、温度分布、应力分布、应变分布等必要的数据。
应予说明，在使应力从下止点的状态释放的时间短至假定的时间为一秒以下等的情况下，仅引起能够忽略的程度的温度变化，因此也可以不进行温度解析。在该情况下，将冲压成型解析后的被冲压成型材料的温度分布直接作为回弹后的温度分布，承用于接下来的形状解析步骤。但是，即使在本回弹解析步骤中不进行温度解析，也基于冲压成型解析后的温度分布和温度依赖数据对构造解析进行解析。
＜形状解析步骤＞
形状解析步骤是基于在上述回弹解析步骤中获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至被冲压成型材料的温度分布变为±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化的方法(步骤S5)。
形状解析步骤使用形状解析单元17来进行，在形状解析步骤中，将回弹解析后的被冲压成型材料的形状信息、温度分布、应力分布、应变分布等数据作为初始条件，并解析由冷却引起的温度分布的变化，进行考虑了热收缩的构造解析。
作为本形状解析步骤中的具体的解析方法，限制被冲压成型材料的一个或者多个节点，使被冲压成型材料在冷却中不动地进行。对于节点的限制，也能够使用在上述回弹解析步骤中使用的节点限制条件。
虽然也可以假设空冷进行温度解析，但若假定在实际操作作业中放置在冷却台上进行冷却，进行考虑了冷却台和被冲压成型材料的接触热传递的解析，则得到更加接近实际操作作业的温度解析结果。
在形状解析步骤中，解析直至被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化，其理由如下。
在实际的温热冲压成型中，在被冲压成型材料的温度朝向室温等环境温度下降的过程中，若被冲压成型材料整体的温度分布收敛在±5℃以内(更优选在±1℃以内)，则几乎不引起由温度引起的形状的变化。因此，即使在本形状解析步骤中，也应该充分地确保冷却时间，以满足上述温度分布的条件地进行。
应予说明，对于形状解析步骤的构造解析，原理上既能够动态地进行也能够静态地进行。若进行动态解析，则能够通过时间缩放(time scaling)压缩时间进行处理，所以有计算时间变快这样的优点。但是，在动态解析中结束解析的情况下，由于残余惯性力的影响，计算精度降低。因此，在欲得到更加正确的计算结果的情况下，静态地进行形状解析步骤的构造解析的全部即可。或者，为了享受动态解析的优点，将形状解析步骤划分成两个阶段，动态地进行最初的阶段，静态地进行最后的阶段即可。例如，在假设1001秒钟的冷却时间的情况下，若通过动态解析压缩时间地进行最初的1000秒钟，静态解析最后的一秒，则能够缩短计算时间且实现解析精度的提高。应予说明，更加优选在形状解析步骤的构造解析的最后阶段使用静态隐式法。
如上所述，在实施方式一的冲压成型解析方法中，使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析步骤、回弹解析步骤的各步骤，并且基于在回弹解析步骤中得到的形状和温度分布，且使温度解析和构造解析相结合地进行解析由温度变化引起的形状变化的形状解析步骤，所以能够预测温热冲压成型中的冷却后的形状，温热冲压成型中的形状不良对策成为可能，能够期待在冲压成型品的设计阶段的测试工时、费用削减等效果。
[实施方式二]
实施方式二中的冲压成型解析方法具有：冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，并获取冲压成型后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状、温度分布；形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化。
对于在实施方式一中的冲压成型解析方法的回弹解析步骤中不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递，实施方式二中的冲压成型解析方法是对其进行考虑的方法，其它点与实施方式一的冲压成型解析方法相同。
因此，以下，对实施方式二的考虑回弹解析步骤中的金属模和被冲压成型材料间的接触热传递进行说明。
在回弹解析步骤中，考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递的效果如下。
能够更加正确地考虑由脱模引起的温度变化，能够更加正确地求出回弹后的被成型材料的温度分布，其结果，能够更加正确地求出通过形状解析步骤求出的冷却后的成型品的形状。
但是，如实施方式一那样，在回弹解析步骤中不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递也有容易得到收敛的优点，在具体情况下区分使用两者即可。
作为在回弹解析步骤中考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递的解析的具体的方法，限制被冲压成型材料的一个或多个节点使被冲压成型材料不动，使金属模移动来模拟脱模。在该情况下，正确地考虑由与金属模的接触引起的排热、未与金属模接触的部分的空冷等进行温度解析。
应予说明，回弹解析步骤中的初始条件、回弹后的数据的承用与实施方式一相同。
如上所述，根据实施方式二，如上述那样，能够更加正确地考虑由脱模引起的温度变化，能够更加正确地求出回弹后的被成型材料的温度分布，其结果，得到能够更加正确地求出通过形状解析步骤求出的冷却后的成型品的形状这样的效果。
应予说明，在上述实施方式一以及二中，假设温热冲压成型，对解析将被冲压成型材料加热至600℃的温热冲压成型的方法进行了说明。但是，即使在对冷冲压成型进行解析的情况下，在考虑加工发热、摩擦发热等热量的影响的情况下，也能够应用本发明进行解析。
另外，通过将本发明与专利文献1那样的研究应力分布的影响的方法组合来使用，成为用于研究形状不良对策的、实用价值较高的冲压成型的解析手段。
[实施方式三]
由于实施方式三所涉及的冲压成型解析方法通过执行程序处理的PC(个人计算机)等装置进行的，所以首先，基于图7所示的框图对装置(以下称为“冲压成型解析装置1”)的结构进行概说。
〔冲压成型解析装置〕
实施方式三所涉及的冲压成型解析装置1由PC(个人计算机)等构成，如图7所示，具有显示装置3、输入装置5、主存储装置7以及辅助存储装置9和运算处理部11。
另外，在运算处理部11连接显示装置3、输入装置5、以及主存储装置7和辅助存储装置9，通过运算处理部11的指令进行各功能。显示装置3用于计算结果的显示等，由液晶显示器等构成。
输入装置5用于来自操作人员的输入等，由键盘、鼠标等构成。
主存储装置7用于在运算处理部11中使用的数据的临时保存、计算等，由RAM等构成。辅助存储装置9用于数据的存储等，由硬盘等构成。
运算处理部11由PC等的CPU等构成，在运算处理部11内具有冲压成型解析单元13、回弹解析单元15、形状解析单元17、温度分布变更单元19、以及形状比较单元20。这些单元通过CPU等执行规定的程序来实现。以下对这些单元进行说明。
＜冲压成型解析单元＞
冲压成型解析单元13针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后(脱模前)的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布。
]＜回弹解析单元＞
回弹解析单元15基于通过冲压成型解析单元13得到的信息，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布。
]＜形状解析单元＞
形状解析单元17基于通过回弹解析单元15获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化。
此外，如以下说明的那样，形状解析单元17进行第一形状解析步骤和第二形状解析步骤的双方步骤的处理。
＜温度分布变更单元＞
温度分布变更单元19是对通过回弹解析单元15获取的温度分布施加变更的单元。具体而言，根据操作人员的指示进行被成型材料的规定的部位的温度分布的变更。
＜形状比较单元＞
形状比较单元20是对通过形状解析单元17得到的多个冷却后的被冲压成型材料的形状进行比较的单元。具体而言，具有使冷却后的被冲压成型材料的形状以操作人员能够视觉比较的状态显示在显示装置3上的功能。
〔冲压成型解析方法〕
实施方式三中的冲压成型解析方法通过上述“冲压成型解析单元”、“回弹解析单元”、“形状解析单元”、“温度分布变更单元”、“形状比较单元”的各单元分别执行处理来完成，由以下所示的步骤构成。
即，实施方式三中的冲压成型解析方法具有：
冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；
回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；
第一形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化；
第二形状解析步骤，对在上述回弹解析步骤获取的温度分布施加变更，并基于变更后的温度分布以及在上述回弹解析步骤获取的形状信息、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化；
形状比较步骤，比较通过该第二形状解析步骤和上述第一形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状。
实施方式三中的冲压成型解析方法是如上述那样在各解析步骤中使温度解析和构造解析相结合地进行解析的方法。所谓使温度解析和构造解析相结合的解析是指考虑空冷、金属模和被冲压成型材料间的接触热传递等解析(温度解析)被冲压成型材料的温度分布，并基于通过该解析得到的温度分布，使用与该温度对应的温度依赖数据(杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、屈服应力、应力-应变线图、比热容、热传导率等)进行应力状态等的解析(构造解析)的解析。
以下，基于图6的流程图对实施方式三的冲压成型解析方法中的上述各步骤详细地进行说明。应予说明，在以下的说明中列举模成型帽形剖面(hat-section)形状的情况的例子。
＜冲压成型解析步骤＞
冲压成型解析步骤是对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后(脱模前)的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布(步骤S1)。
以下对针对加热后的被冲压成型材料的初始温度分布的设定进行说明。
在实际的温热冲压成型中，在利用电炉将被冲压成型材料充分加热成均匀温度后，利用输送机器人输送至冲压机来进行冲压成型。因此，在冲压成型解析步骤中，假设实际的被冲压成型材料的加热，针对被冲压成型材料对被冲压成型材料整体进行均匀的温度(例如600℃)设定来作为初始温度。应予说明，为了期待更加正确，也可以考虑电炉加热后的输送途中的空冷来计算温度分布并作为初始温度分布。
由于冲压成型解析步骤是通过冲压成型解析单元13进行的处理，所以在冲压成型解析步骤中，冲压成型解析单元13输入必要的温度依赖数据(杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、屈服应力、应力-应变线图、比热容、热传导率等)，赋予被冲压成型材料和金属模初始温度分布来进行。
另外，在实际的温热冲压成型中，通过将被冲压成型材料在冲压下止点状态下保持恒定时间并同时冷却，根据部件的形状的不同，有时会抑制脱模后回弹的产生，形状变得良好。因此，即使在本冲压成型解析步骤中，也可以将被冲压成型材料在金属模中保持恒定时间并冷却。但是，在实际的温热冲压成型中，使冷却时间较长导致生产效率的恶化，所以优选在本冲压成型解析步骤中设定冷却时间时考虑实际操作作业中的生产效率来进行设定。
在接下来的回弹解析步骤中承用在冲压成型解析步骤中计算出的、脱模紧前的被冲压成型材料和金属模的形状信息、温度分布、应力分布、应变分布等必要的数据。
＜回弹解析步骤＞
在回弹解析步骤中，基于在冲压成型解析步骤中得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布(步骤S3)。
在实施方式三的回弹步骤中，不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地进行解析。由此，在回弹步骤中，对于被冲压成型材料，不考虑与金属模的接触引起的温度降低，仅考虑由空冷引起的温度降低来进行计算。通过这样，计算变得简单，与考虑接触热传递进行解析的情况相比，也容易得到收敛。
在这样的、不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地进行回弹解析的具体的解析方法中，将在冲压成型解析步骤中得到的信息作为初始条件，限制被冲压成型材料的一个或多个的节点使被冲压成型材料不动，使应力从下止点的状态释放，进行计算。假定使应力解放的时间为恒定时间。
在接下来的第一形状解析步骤中承用回弹后的被冲压成型材料的形状信息、温度分布、应力分布、应变分布等必要的数据。
应予说明，在使应力从下止点的状态释放的时间短至假定的时间为一秒以下等的情况下，仅引起能够忽略的程度的温度变化，因此也可以不进行温度解析。在该情况下，将冲压成型解析后的被冲压成型材料的温度分布直接作为回弹后的温度分布，承用于接下来的第一形状解析步骤。但是，即使在本回弹解析步骤中不进行温度解析，也基于冲压成型解析后的温度分布和温度依赖数据对构造解析进行解析。
图8是说明通过回弹解析步骤得到的被冲压成型材料的特定的部位的温度分布的一个例子的曲线图。在图8的曲线图中，纵轴表示被冲压成型材料温度(℃)，横轴表示沿被冲压成型材料的剖面测量的距离(mm)。
在模成型帽形剖面形状的情况下，在冲压成型过程中，根据成型条件等有时在翻边部产生褶皱。在回弹后，该褶皱部分的温度比其周围的温度高。这是因为由于翻边部在冲压成型过程中与金属模接触，热量被传递至金属模而引起温度降低，但在褶皱部分产生不与金属模接触的部位，在该部位不引起温度降低。
图8的曲线图是表示以产生的褶皱的顶部为中心包括该褶皱的下端的附近的剖面的温度分布的图，实线是通过回弹解析步骤得到的温度分布。观察图8中的实线的曲线图可知，两个山部相连，在其间出现谷部。该谷部相当于褶皱的顶部。褶皱的顶部与金属模接触而产生温度降低。
如图8所示那样，由于产生褶皱，在被冲压成型材料产生温度分布。
＜第一形状解析步骤＞
第一形状解析步骤是基于在上述回弹解析步骤中获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化的步骤(步骤S5)。
在该例子中，第一形状解析步骤中的温度分布基于包括图8的以实线示出的褶皱部的温度分布的温度分布进行。
第一形状解析步骤使用形状解析单元17来进行，在第一形状解析步骤中，将回弹解析后的被冲压成型材料的形状信息、温度分布、应力分布、应变分布等数据作为初始条件，解析由冷却引起的温度分布的变化，进行考虑了热收缩的构造解析。
作为本第一形状解析步骤中的具体的解析方法，限制被冲压成型材料的一个或多个节点，使被冲压成型材料在冷却中不动地进行。对于节点的限制，也能够使用在上述回弹解析步骤中使用的节点限制条件。
虽然也可以假设空冷进行温度解析，但若假定在实际操作作业中放置在冷却台上进行冷却，进行考虑了冷却台和被冲压成型材料的接触热传递的解析，则得到更加接近实际操作作业的温度解析结果。
在第一形状解析步骤中，解析直至被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化，其该理由如下。
在实际的温热冲压成型中，在被冲压成型材料的温度朝向室温等环境温度下降的过程中，若被冲压成型材料整体的温度分布收敛于±5℃以内(更优选在±1℃以内)，则几乎不引起由温度引起的形状的变化。因此，即使在第一形状解析步骤中，也应该充分地确保冷却时间，以满足上述温度分布的条件地进行。
＜第二形状解析步骤＞
第二形状解析步骤是对在上述回弹解析步骤获取的温度分布施加变更，并基于变更后的温度分布以及在上述回弹解析步骤获取的形状信息、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化的步骤(步骤S7、S9)。
第二形状解析步骤除对在回弹解析步骤获取的温度分布施加变更进行形状解析这一点以外，与第一形状解析步骤相同。
作为针对回弹解析后的被冲压成型材料的温度分布施加变更的方法，在该例子中使产生褶皱的部位的温度分布如图8所示的虚线那样。换句话说，使其为在产生褶皱的部位产生的温度分布消除的状态，换言之，使其为若不产生褶皱则能够推断得到的温度分布。
变更温度分布后，基于变更后的温度分布和在回弹解析步骤获取的形状信息、应力分布以及应变分布，使用形状解析单元17解析由冷却引起的温度分布的变化，进行考虑了热收缩的构造解析。
＜形状比较步骤＞
形状比较步骤是比较通过第一形状解析步骤和第二形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状的步骤(步骤S11)。
在形状比较步骤中，使通过第二形状解析步骤和第一形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状以能够比较的状态(例如使两者并列的状态或者重叠的状态)显示在显示装置3上，操作人员进行视觉比较。
在通过第一形状解析步骤和第二形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状没有差异的情况下，知道上述的温度分布变更没有对冷却后的被冲压成型材料的形状造成影响。由此知道，在回弹后产生温度分布变更前的温度分布没有特别的问题。
相反，在通过第一形状解析步骤和第二形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状有差异的情况下，知道上述的温度分布变更对冷却后的被冲压成型材料的形状造成影响。在该情况下，知道若得到温度分布变更后的形状接近目标形状这样的结果，则在回弹后产生温度分布变更前的温度分布成为问题，进行不产生这样的温度分布的冲压成型与使冷却后的被成型材料的形状接近目标形状相关联。若是本例，则因产生褶皱而产生的温度分布成为问题，所以考虑不产生褶皱这样的冲压成型方法即可。作为这样的方法，例如考虑在金属模从上止点移动至下止点的期间，进行通过防皱压板按压被冲压成型材料这样的拉延成型、变更被冲压成型材料的初始形状等。
如上所述，根据实施方式三，能够知道回弹后的温度分布对冷却后的形状造成何种影响，由此，温热冲压成型中的形状不良对策变为可能，能够得到在冲压成型品的设计阶段的测试工时、费用的削减等效果。
在上述的说明中，作为变更回弹后的温度分布的方法，为对被冲压成型材料的一部分(褶皱部分)的温度分布施加变更这样的方法，但也可以以使被冲压成型材料整体的温度均匀的方式施加变更。
以下，对进行使被冲压成型材料整体的温度均匀这样的温度分布变更的情况，列举被冲压成型材料为帽形剖面形状的情况的例子进行说明。
图9是表示拉延成型某帽形剖面形状回弹后的温度分布的图。图9的纵轴是被冲压成型材料温度(℃)，横轴表示沿剖面测定的距宽度方向中心的长度(mm)，仅显示帽形剖面形状中的宽度方向的一半的部位。
在冲压成型帽形剖面形状的情况下，帽形剖面形状的顶板部和纵壁部与金属模接触的时间较短，所以不易产生由接触引起的温度降低，温度保持较高的状态。另一方面，连接顶板部和纵壁部的曲率部和翻边部与金属模接触的时间较长，所以产生温度降低。因此，成为图9的实线的曲线图所示出的那样的不均匀的温度分布。
若将基于该不均匀的温度分布进行第一形状解析步骤的结果即得到的冷却后的形状、与将该不均匀的温度分布变更为帽形剖面形状整体均匀的温度(图9的虚线的曲线图)并基于该温度进行第二形状解析步骤的结果进行比较，则能够针对形状不良明确是不均匀的温度分布成为问题，还是相反，整体均匀地热收缩成为问题。
应予说明，对于第一形状解析步骤以及第二形状解析步骤的构造解析，原理上能够动态地进行也能够静态地进行。若进行动态解析，则能够通过时间缩放压缩时间来处理，所以有计算时间变快这样的优点。但是，在动态解析中结束解析的情况下，由于残余惯性力的影响，计算精度降低。因此，在欲得到更加正确的计算结果的情况下，静态地进行形状解析步骤的构造解析的全部即可。或者，为了享受动态解析的优点，将第一形状解析步骤以及/或者第二形状解析步骤划分成两个阶段，动态地进行最初的阶段，静态地进行最后的阶段即可。例如，在假设1001秒钟的冷却时间的情况下，若通过动态解析压缩时间地进行最初的1000秒钟，静态解析最后的一秒，则能够缩短计算时间且实现解析精度的提高。应予说明，更加优选在第一形状解析步骤以及第二形状解析步骤的构造解析的最后阶段使用静态隐式法。
[实施方式四]
实施方式四中的冲压成型解析方法具有：冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；
回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地，使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；
第一形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化；
第二形状解析步骤，对在上述回弹解析步骤获取的温度分布施加变更，并基于变更后的温度分布以及在上述回弹解析步骤获取的形状信息、应力分布以及应变分布，使温度解析和构造解析相结合地解析直至上述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内的冷却中以及冷却后的形状变化；
形状比较步骤，比较通过该第二形状解析步骤和上述第一形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状。
对于在实施方式三中的冲压成型解析方法的回弹解析步骤中不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递，实施方式四中的冲压成型解析方法是对其进行考虑的方法，其它点与实施方式三的冲压成型解析方法相同。
因此，以下，对本实施方式的考虑回弹解析步骤中的金属模和被冲压成型材料间的接触热传递进行说明。
在回弹解析步骤中，考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递的效果如下。
能够更加正确地考虑由脱模引起的温度变化，能够更加正确地求出回弹后的被冲压成型材料的温度分布，其结果，能够更加正确地求出通过形状解析步骤求出的冷却后的成型品的形状。
但是，如实施方式三那样，在回弹解析步骤中不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递也有容易得到收敛的优点，在具体情况下区分使用两者即可。
作为在回弹解析步骤中考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递的解析的具体的方法，限制被冲压成型材料的一个或多个节点使被冲压成型材料不动，使金属模动来模拟脱模。在该情况下，正确地考虑由与金属模的接触引起的排热、未与金属模接触的部分的空冷等进行温度解析。
应予说明，回弹解析步骤中的初始条件、回弹后的数据的承用与实施方式三相同。
如上所述，根据实施方式四，如上述那样，能够更加正确地考虑由脱模引起的温度变化，能够更加正确地求出回弹后的被冲压成型材料的温度分布，其结果，得到能够更加正确地求出通过形状解析步骤求出的冷却后的成型品的形状这样的效果。
应予说明，上述实施方式三以及四中，假设温热冲压成型，对解析将被冲压成型材料加热至600℃的温热冲压成型的方法进行了说明。但是，即使在对冷冲压成型进行解析的情况下，在考虑加工发热、摩擦发热等热量的影响的情况下，也能够应用本发明进行解析。
另外，通过将本发明与专利文献1那样的研究应力分布的影响的方法组合来使用，成为用于研究形状不良对策的、实用价值较高的冲压成型的解析单元。
实施例一
由于进行了用于确认与实施方式一以及二相关的效果的实验，所以以下进行说明。
实验是对图3所示的汽车的B支柱(处于前部座席和后部座席间的柱)上部部件21进行实际的温热冲压成型以及使用了应用本发明的冲压成型解析方法的模拟解析，并比较它们的结果的实验。
首先，对实际的温热冲压成型的概要进行说明。被冲压成型材料使用980MPa的高张力钢，其初始形状为底边650mm、高度300mm的平行四边形，板厚为1.4mm。利用电炉将被冲压成型材料加热至680℃后，通过输送机器人安装至冲压机的金属模间，进行冲压成型。冲压成型开始温度为600℃(预先在被冲压成型材料的中央安装热电偶，测定相同条件下的温度变化的结果，向冲压机安装完成时的材料温度为600℃。)。在冲压成型方法中，以褶皱按压力45tonf进行拉延成型。平均的冲压成型速度为100mm/s。刚到达下止点后脱模，空冷至室温，形成冲压成型品(以下称“实际冲压品”)。最后，利用非接触三维形状测定装置测定实际冲压品表面的形状。
接下来，对应用本发明的冲压成型解析方法实施的模拟解析进行说明。
与本发明的冲压成型解析方法相同，本模拟解析按顺序进行冲压成型解析步骤、回弹解析步骤、形状解析步骤。
以下，按照各解析步骤对输入条件、解析条件等进行说明。
＜冲压成型解析步骤＞
首先，向冲压成型解析单元13输入必要的数据、条件，使用冲压成型解析单元13进行冲压成型解析。以下，示出上述输入的数据、条件的概要。
对于各材料特性与进行了上述的实际的温热冲压成型的被冲压成型材料相同的钢种，使用在本实验前预先测定的数据。具体而言，使用如下的数据，即，该数据是测定比热容、热传导率、热膨胀系数、杨氏模量、泊松比的温度依赖数据，并以400℃、500℃、600℃实施拉伸试验，并制作应力-应变线图模型而成的数据。
另外，利用壳单元将被冲压成型材料以在上述的实际的温热冲压成型中使用的初始形状的板厚为中心模型化。金属模使用利用壳单元将在上述的实际的温热冲压成型中使用的金属模的表面模型化而成的金属模。另外，假定被冲压成型材料为变形体，金属模为刚体。
在冲压成型解析中，在被冲压成型材料表面和金属模表面的距离小于0.01mm时，视作被冲压成型材料和金属模接触，根据接触热传递计算热通量。另外，在距离为0.01mm以上时，视作被冲压成型材料被空冷，考虑放射和对流。将被冲压成型材料的放射率设为0.75。
另外，将被冲压成型材料的初始温度设为600℃恒定。
＜回弹解析步骤＞
接下来，使用回弹解析单元15进行回弹解析。在回弹解析中，限制冲底(punchbottom)的两个节点和翻边的一个节点的动作，使应力从下止点的状态释放。将应力的释放时间设为0.5秒，在该期间被冲压成型材料被空冷，也进行了温度解析。
＜形状解析步骤＞
接下来，使用形状解析单元17对由冷却引起的形状的变化进行形状解析。在形状解析中，首先被空冷1000秒钟，利用考虑了惯性力的动态显式法进行该期间的构造解析，接着通过静态隐式法实施一秒钟的形状解析、构造解析，排除由惯性力引起的精度降低的影响。形状解析结束时的材料的温度分布为±1℃的范围内。
以下，对实际冲压品形状和模拟解析结果的形状的比较方法进行说明。
如上所述，实际冲压品表面的测量形状和通过上述模拟解析得到的形状是被冲压成型材料的不同的位置的形状。因此，使用以成为与金属模表面接触的面的方式加工形状后的面，以便在比较时能够相互比较。如以下这样进行加工。由于对于实际冲压品表面的测定形状而言，是测定从上观察的形状，所以向下侧偏移一个板厚即1.4mm，制作实际冲压品形状。
另外，由于通过模拟解析处理的被冲压成型材料是将板厚中心模型化而成的，所以对于通过上述模拟解析得到的各形状，偏移一半的板厚即0.7mm进行作成。
在以下的说明中，将以实际冲压品形状为基础制作而成的形状作为实际冲压成型形状，将以回弹解析后得到的形状为基础制作而成的形状作为回弹解析后形状，将以在形状解析后得到的形状为基础制作而成的形状作为形状解析后形状。另外，除这些形状外，作为比较用使用金属模表面的形状，所以将其作为金属模表面形状。金属模表面形状使用在上述模拟解析中使用的金属模。
对于这四个形状(实际冲压成型形状、回弹解析后形状、形状解析后形状、金属模表面的形状)，使用形状比较软件，以图3的冲底的压边筋23的形状的周围最佳吻合的方式进行对位，以图3的A-A向视剖面比较形状。
作为A-A向视剖面的例子，图4示出金属模表面形状37的剖面形状。比较四个形状的结果，在图4中的圆圈部分显著地出现形状不良，所以在图5中示出放大重叠显示各形状中的与该部位相当的部分。在图5中，31表示实际冲压成型形状，37表示金属模表面形状，33表示回弹解析后形状，35表示形状解析后形状。
若观察图5，则在回弹解析后形状33和实际冲压成型形状31出现较大的不同，但知道形状解析后形状35与实际冲压成型形状31很好地一致。从该结果实际证实了在脱模后的温度降低较大的温热冲压成型中，通过除回弹解析外还进行形状解析，能够进行精度较好的解析。
实施例二
由于进行了用于确认与实施方式三以及四相关的效果的实验，所以以下进行说明。
与实施例一相同，实验是对图10所示的汽车的B支柱(处于前部座席和后部座席间的柱)上部部件21进行实际的温热冲压成型以及使用了应用本发明的冲压成型解析方法的模拟解析，并比较它们的结果的实验。
首先，对实际的温热冲压成型的概要进行说明。被冲压成型材料使用980MPa的高张力钢，其初始形状为底边650mm、高度300mm的平行四边形，板厚为1.4mm。利用电炉将被冲压成型材料加热至680℃后，通过输送机器人安装至冲压机的金属模间，进行冲压成型。冲压成型开始温度为600℃(预先在被冲压成型材料的中央安装热电偶，测定相同条件下的温度变化的结果，向冲压机安装完成时的材料温度为600℃。)。在冲压成型方法中，以褶皱按压力45tonf进行拉延成型。平均的冲压成型速度为100mm/s。刚到达下止点后脱模，空冷至室温，形成冲压成型品(以下成为“实际冲压品”)。最后，利用非接触三维形状测定装置测定实际冲压品表面的形状。
接下来，对应用本发明的冲压成型解析方法实施的模拟解析进行说明。
与本发明的冲压成型解析方法相同，本模拟解析按顺序进行冲压成型解析步骤、回弹解析步骤、第一形状解析步骤、第二形状解析步骤、以及形状比较步骤。
以下，按照各解析步骤对输入条件、解析条件等进行说明。
＜冲压成型解析步骤＞
首先，向冲压成型解析单元13输入必要的数据、条件，使用冲压成型解析单元13进行冲压成型解析。以下，示出上述输入的数据、条件的概要。
对于各材料特性与进行了上述的实际的温热冲压成型的被冲压成型材料相同的钢种，使用在本实验前预先测定的数据。具体而言，使用如下的数据，即，该数据是测定比热容、热传导率、热膨胀系数、杨氏模量、泊松比的温度依赖数据，并以400℃、500℃、600℃实施拉伸试验，并制作应力-应变线图模型而成的数据。
另外，利用壳单元将被冲压成型材料以在上述的实际的温热冲压成型中使用的初始形状的板厚为中心模型化。金属模使用利用壳单元将在上述的实际的温热冲压成型中使用的金属模的表面模型化而成的金属模。另外，假定被冲压成型材料为变形体，金属模为刚体。
在冲压成型解析中，在被冲压成型材料表面和金属模表面的距离小于0.01mm时，视作被冲压成型材料和金属模接触，根据接触热传递计算热通量。另外，在距离为0.01mm以上时，视作被冲压成型材料被空冷，考虑放射和对流。将被冲压成型材料的放射率设为0.75。
另外，将被冲压成型材料的初始温度设为600℃恒定。
＜回弹解析步骤＞
接下来，使用回弹解析单元15进行回弹解析。在回弹解析中，限制冲底的两个节点和翻边的一个节点的动作，使应力从下止点的状态释放。将应力的释放时间设为0.5秒，在该期间被冲压成型材料被空冷，也进行了温度解析。
图11是表示图10的B-B向视剖面的回弹解析后的被冲压成型材料的温度分布的曲线图。图11的纵轴表示被冲压成型材料温度(℃)，横轴是从被冲压成型材料的一端沿剖面测量的距离(mm)。如该实线的曲线图所示那样，回弹解析后的被冲压成型材料成为不均匀的温度分布。这样的不均匀的温度分布是在冲压成型的过程中因与金属模接触的时间的差异等引起的。
＜第一形状解析步骤＞
接下来，使用形状解析单元17，基于回弹后的温度分布、形状信息、应力分布以及应变分布对由冷却引起的形状的变化进行形状解析。在形状解析中，首先被空冷1000秒钟，利用考虑了惯性力的动态显式法进行该期间的构造解析，接着通过静态隐式法实施一秒钟的形状解析、构造解析，排除由惯性力引起的精度降低的影响。形状解析结束时的材料的温度分布在±1℃的范围内。
这里，对于通过第一形状解析步骤得到的冷却后的形状，与实际冲压品形状进行比较说明。
如上所述，实际冲压品表面的测量形状和通过上述模拟解析得到的形状是被冲压成型材料的不同的位置的形状。因此，使用以成为与金属模表面接触的面的方式加工形状后的面，以便在比较时能够相互比较。如以下这样进行加工。由于对于实际冲压品表面的测定形状而言，是测定从上观察的形状，所以向下侧偏移一个板厚即1.4mm，制作实际冲压品形状。
另外，由于通过模拟解析处理的被冲压成型材料是将板厚中心模型化而成的，所以对于通过上述模拟解析得到的各形状，偏移一半的板厚即0.7mm进行作成。
在以下的说明中，将以实际冲压品形状为基础制作而成的形状作为实际冲压成型形状，将以回弹解析后得到的形状为基础制作而成的形状作为回弹解析后形状，将以在第一形状解析后得到的形状为基础制作而成的形状作为第一形状解析后形状。另外，除这些形状外，作为比较用使用金属模表面的形状，所以将其作为金属模表面形状。金属模表面形状使用在上述模拟解析中使用的金属模。
对于这四个形状(实际冲压成型形状、回弹解析后形状、形状解析后形状、金属模表面的形状)，使用形状比较软件，以图10的冲底的压边筋25的形状的周围最佳吻合的方式进行对位，以图10的A-A向视剖面比较形状。
作为A-A向视剖面的例子，图12示出金属模表面形状37的剖面形状。比较四个形状的结果，在图12中的圆圈部分显著地出现形状不良，所以在图13中示出放大重叠显示各形状中的与该部位相当的部分。在图13中，31表示实际冲压成型形状，37表示金属模表面形状，33表示回弹解析后形状，35表示形状解析后形状。
若观察图13，则在回弹解析后形状33和实际冲压成型形状31出现较大的不同，但知道第一形状解析后形状35与实际冲压成型形状31很好地一致。像这样，知道通过进行第一形状解析得到的形状接近通过实际的温热冲压成型得到的形状。在该意义上，也可以说实际证明了在脱模后的温度降低较大的温热冲压成型中，通过除回弹解析外还进行第一形状解析，能够进行精度良好的解析。
＜第二形状解析步骤＞
接下来，变更解析后的被冲压成型材料中的不均匀的温度分布，使被冲压成型材料整体的温度分布为510℃的均匀温度。以图11中虚线的曲线图表示变更后的温度分布。
基于变更后的回弹后的温度分布以及回弹后的形状信息、应力分布以及应变分布，对由冷却引起的形状的变化进行形状解析，求出冷却后的被冲压成型材料的形状。该第二形状解析步骤中的温度分布以外的解析的条件与第一形状解析步骤相同。
＜形状比较步骤＞
接下来，使用形状比较单元21进行通过第一形状解析步骤得到的第一形状解析后形状35和通过第二形状解析步骤得到的第二形状解析后形状39(参照图14)的比较。
表示与图12中的以圆圈表示的部位相当的部位中的第一形状解析后形状35和第二形状解析后形状39的是图14。应予说明，为了比较，在图14中也示出回弹解析后形状33和金属模表面形状37。
如图14所示那样，第一形状解析后形状35是与金属模表面形状37不同的形状，但第二形状解析后形状39是接近金属模表面形状37的形状，并且是接近回弹解析后形状33的形状。这意味着通过使回弹后的温度分布均匀，不太因其后的冷却而产生形状变化。
由此启示了若使回弹后的温度分布接近均匀，则冷却中产生的形状不良改善。作为使回弹后的温度分布接近均匀的方法，例如考虑使平均冲压成型速度加快。通过使平均冲压成型速度加快，缩短被冲压成型材料和金属模的接触时间，防止由被冲压成型材料与金属模接触引起的局部的温度降低，能够使被冲压成型材料的温度分布均匀化。
在本例中，使平均冲压成型速度为相当于在上述的实施例中进行的速度的1.5倍的150mm/s，以其它相同的条件实际地进行温热冲压成型。其结果，得到改善形状不良这样的效果。
符号说明：1…冲压成型解析装置；3…显示装置；5…输入装置；7…主存储装置；9…辅助存储装置；11…运算处理部；13…冲压成型解析单元；15…回弹解析单元；17…形状解析单元；19…温度分布变更单元；20…形状比较单元；21…B支柱上部部件；23…压边筋；31…实际冲压成型形状；33…回弹解析后的形状；35…形状解析后的形状(第一形状解析后形状)；37…金属模表面的形状；39…第二形状解析后形状。

Claims (6)

1.一种冲压成型解析方法，具有：
冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；
回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，其中，所述温度解析是指考虑空冷来解析被冲压成型材料的温度分布，所述构造解析是指基于通过所述温度解析得到的温度分布，使用与该温度对应的温度依赖数据进行应力状态的解析；和
形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使所述温度解析和所述构造解析相结合地对直至所述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内为止的冷却中以及冷却后的形状变化进行解析。
2.一种冲压成型解析方法，具有：
冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取冲压成型后脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；
回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，其中，所述温度解析是指解析被冲压成型材料的温度分布，所述构造解析是指基于通过所述温度解析得到的温度分布，使用与该温度对应的温度依赖数据进行应力状态的解析；和
形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使所述温度解析和所述构造解析相结合地对直至所述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内为止的冷却中以及冷却后的形状变化进行解析。
3.根据权利要求1或者2所述的冲压成型解析方法，
所述形状解析步骤中的构造解析由通过静态隐式法进行该构造解析的最终步骤的构造解析构成。
4.一种冲压成型解析方法，具有：
冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；
回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且不考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，其中，所述温度解析是指考虑空冷来解析被冲压成型材料的温度分布，所述构造解析是指基于通过所述温度解析得到的温度分布，使用与该温度对应的温度依赖数据进行应力状态的解析；
第一形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使所述温度解析和所述构造解析相结合地对直至所述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内为止的冷却中以及冷却后的形状变化进行解析；
第二形状解析步骤，对在所述回弹解析步骤获取的温度分布施加变更，并基于变更后的温度分布以及在所述回弹解析步骤获取的形状信息、应力分布以及应变分布，使所述温度解析和所述构造解析相结合地对直至所述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内为止的冷却中以及冷却后的形状变化进行解析；和
形状比较步骤，比较通过该第二形状解析步骤和所述第一形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状。
5.一种冲压成型解析方法，具有：
冲压成型解析步骤，针对加热后的被冲压成型材料设定初始温度分布，并使温度解析和构造解析相结合地进行冲压成型解析，获取脱模前的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布；
回弹解析步骤，基于在该冲压成型解析步骤得到的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，且考虑金属模和被冲压成型材料间的接触热传递地使温度解析和构造解析相结合地进行回弹解析，获取回弹后的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，其中，所述温度解析是指解析被冲压成型材料的温度分布，所述构造解析是指基于通过所述温度解析得到的温度分布，使用与该温度对应的温度依赖数据进行应力状态的解析；
第一形状解析步骤，基于在该回弹解析步骤获取的形状信息、温度分布、应力分布以及应变分布，使所述温度解析和所述构造解析相结合地对直至所述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内为止的冷却中以及冷却后的形状变化进行解析；
第二形状解析步骤，对在所述回弹解析步骤获取的温度分布施加变更，并基于变更后的温度分布以及在所述回弹解析步骤获取的形状信息、应力分布以及应变分布，使所述温度解析和所述构造解析相结合地对直至所述被冲压成型材料的温度分布变成±5℃以内为止的冷却中以及冷却后的形状变化进行解析；和
形状比较步骤，比较通过该第二形状解析步骤和所述第一形状解析步骤的解析得到的冷却后的被冲压成型材料的形状。
6.根据权利要求4或者5所述的冲压成型解析方法，
所述第一形状解析步骤以及所述第二形状解析步骤中的构造解析由通过静态隐式法进行该构造解析的最终步骤的构造解析构成。
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