CN110740821B - 金属板在剪切加工面的变形极限的评价方法、裂纹预测方法以及冲压金属模的设计方法 - Google Patents

Abstract

提供被剪切加工了的材料板在端面因弯曲加工产生的裂纹的评价方法和预测方法，并提供在冲压金属模的设计方法中应反映的技术。变形极限的评价方法评价冲压成型被剪切加工了的金属板(1)时金属板在剪切加工面(10A)的变形极限。基于根据两个表面应变分布的梯度求出的指标值，评价在剪切加工面(10A)的变形极限或者预测裂纹，两个表面应变分布的梯度为，在受到弯曲加工的金属板(1)的弯曲外侧表面与剪切加工面(10A)的边界附近产生的应变的分布之中的评价位置处的、在剪切加工面(10A)的板厚方向(X)的表面应变分布的梯度和朝向从上述剪切加工面(10A)离开的方向的弯曲加工中的弯曲棱线方向(Y)的表面应变分布的梯度。

Description

金属板在剪切加工面的变形极限的评价方法、裂纹预测方法 以及冲压金属模的设计方法

技术领域

本发明是涉及评价、预测通过包含弯曲加工在内的冲压成型来成型并加工剪切加工后的金属板(材料)时在剪切加工面产生的裂纹的技术、以及基于该技术能够抑制金属板的裂纹的金属模形状的设计方法(决定方法)的技术。

背景技术

冲压成型是代表性的金属加工技术之一，是在一对金属模之间夹持金属板对其进行夹压，以仿照金属模的模具形状的方式成型该金属板，由此将金属板加工成所希望的成型品形状的技术。而且，该冲压成型用于汽车部件、机械部件、建筑部件，家电等广泛的制造领域。

作为该冲压成型的成型性的主要课题之一，存在裂纹这一课题。对于该裂纹，主要存在材料因拉伸变形的裂纹、因弯曲变形的裂纹、和因上述变形的复合变形的裂纹。因拉伸变形的裂纹很大程度上归因于材料的延展性，一般通过使用成型极限线图的裂纹的预测方法来评价。另一方面，因弯曲变形的裂纹很大程度上归因于金属模的弯曲半径R与材料的板厚t之比即弯曲性R/t，一般利用通过在实验上求出在材料的表面不产生龟裂的最小的弯曲半径R与板厚t之比进行裂纹的预测的方法来评价。作为因拉伸变形与弯曲变形的复合变形的裂纹的预测方法，例如有使用金属模的弯曲半径R与在金属板产生的张力的预测方法(专利文献1)。

上述裂纹均是从金属板的表面开始产生龟裂并且龟裂在板厚方向贯通的情况的事例。

但是，除此之外，作为产生裂纹的事例，存在被剪切加工了的材料的端面受到变形而从端面开始产生龟裂而达到裂纹的事例。由于材料的端面的特征是因剪切加工已经受到较强变形，所以缺乏延展性，另外，因为应力往诸如断裂剖面、毛刺之类的凹凸集中，所以容易产生龟裂。因此，对裂纹的评价方法、预测方法和上述不同。

以往，关于该材料的端面的裂纹，针对对因拉伸变形被引起的伸长凸缘裂纹的评价方法，进行了很多研究，提出了预测方法(专利文献2)等，例如，使用沿端面的方向的应变梯度、与端面正交的面内方向的变形分布的梯度的方法。这里提及的变形分布的梯度(在本说明书中也记载为“应变梯度”)是指在某个长度分布的变形的单位长度下的变形的变化。但是，关于因弯曲变形、拉伸变形与弯曲变形的复合变形被引起的材料的端面的裂纹，有效的预测方法、评价方法很少。然而，关于这种材料在端面的裂纹，特别是抗拉强度590MPa级以上的高强度钢板中，作为课题开始显现出来。

专利文献1：日本专利第5630312号公报

专利文献2：日本专利第5146395号公报

非专利文献1：风间宏一，永井康友著“在板的弯曲加工时产生的端部翘曲变形的解析”，塑性和加工，第45卷，第516号，2004年，p.40－44

发明内容

本发明是鉴于上述问题点完成的，目的在于提供评价、预测因被剪切加工了的材料板(金属板)的端面的弯曲变形、拉伸变形与弯曲变形的复合变形而被引起的裂纹的方法，并且提供在冲压金属模的设计方法中应反映的技术。

为了解决课题，本发明的一个方式是如下变形极限的评价方法，即，评价通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型被剪切加工了的金属板时上述金属板在剪切加工面的变形极限，其中，基于根据两个表面应变分布的梯度求出的指标值，评价在剪切加工面的变形极限，上述两个表面应变分布的梯度为，在受到弯曲加工的金属板的弯曲外侧表面与剪切加工面的边界附近产生的应变的分布之中的、评价位置处的、在剪切加工面的板厚方向的表面应变分布的梯度和因上述弯曲加工引起的弯曲棱线方向的表面应变分布的梯度。

发明的效果

根据本发明的一个方式，能够评价使成为对象的金属板(材料)在剪切加工后变形时端面的变形极限。其结果是，能够设计一种金属模形状，可高精度地预测有无产生从端面开始的裂纹或抑制裂纹的产生。

另外，根据本发明的一个方式，能够通过一个指标来评价单纯弯曲、弯曲与拉伸的复合变形、拉伸变形多个形态。

附图说明

图1是表示通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型而成的成型品的一个例子的图。

图2是表示在弯曲加工时产生从模具的浮起的状态的一个例子的图。

图3是表示根据裂纹应变与指标值的关系知道的、变形极限线、在端面不产生裂纹的区域的例子的图。

图4是进行单纯弯曲成型的例示的示意图。

图4中的(a)是侧视图。

图4中的(b)是表示试件1与穿孔机21的关系的俯视图。

图5是进行复合弯曲成型的例示的示意图。

图5中的(a)是侧视图。

图5中的(b)是表示试件1与冲头32的关系的俯视图。

图6是表示裂纹应变与面内方向应变梯度的关系的图。

图7是表示裂纹应变与厚度方向的应变梯度的关系的图。

图8是表示裂纹应变与标准化了的厚度方向的应变梯度的关系的图。

图9是表示裂纹应变与两个应变梯度的均方根所构成的指标值的关系的图。

图10是表示裂纹应变与两个应变梯度的均方根所构成的指标值(标准化了的值)的关系的图。

图11是表示裂纹应变与两个应变梯度之和所构成的指标值的关系的图。

图12是表示裂纹应变与两个应变梯度之和所构成的指标值(标准化了的值)的关系的图。

图13是表示各样本的决定系数的图。

具体实施方式

接下来，参照附图说明基于本发明的实施方式。

在图1中示出通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型金属板1得到的成型品的例子。图1是冲压成型成鞍状形状时的例子。在该图1中，附图标记1B成为弯曲金属板1时成为曲线位置的弯曲棱线方向。附图标记10A成为端面(剪切加工面)。另外，附图标记Z是在弯曲外侧表面与剪切加工面的边界附近之中容易产生龟裂的部位的例子。

而且，发明人进行了各种研究结果发现，对材料1(金属板1)冲压成型之后，如图2所示，材料1的端面在弯曲加工时产生翘曲(例如非专利文献1)，材料1的端面侧从金属模的弯曲部浮起。因此，虽然在材料1的中央部侧(参照图1的附图标记1Ba)，以接近金属模的弯曲半径R的弯曲半径受到弯曲变形，但在材料1的端面侧(参照图1的1Bb)，以与金属模的弯曲半径R不同的弯曲半径受到弯曲变形。

此时，可知当为弯曲变形与拉伸变形的复合变形时，若加强拉伸变形，则材料端面相对于金属模的浮起趋于减少，但是若材料1的强度为590MPa以上或者板厚为1.0mm以上，则材料1在端面10A的浮起消失之前，产生裂纹。因此，可知如以往那样利用使用金属模的弯曲半径R的裂纹的预测方法，无法高精度地预测从端面10A的裂纹。

另外，由于在弯曲变形时，在材料1的板厚方向X产生非常大的应变梯度，所以对沿材料1的端面10A的方向的应变梯度、与端面10A正交的面内方向的应变梯度，影响相对较小。因此，可知利用使用它们的现有的预测方法，进行包含弯曲变形在内的冲压成型时，难以预测端面10A的裂纹。

并且，发明人对被剪切加工了的材料1的端面10A施加各种变形，研究有无裂纹，结果获得下述发现。

从端面10A开始的龟裂在与施加于龟裂的产生部的最大主应变的方向正交的方向上发展。此时，存在随着与最大主应变的方向正交的方向的应变梯度增大而抑制龟裂的产生和发展的倾向。而且，在与最大主应变的方向正交的各方向之中，应变梯度最大的方向的值最发挥抑制效果。但是，因施加于材料1的端面10A的变形，应变梯度最大的方向并不恒定，另外，由于如上述那样材料1的端面10A在弯曲变形时产生翘曲，所以难以确定成为最大的方向。

而且，本实施方式的方法提供一种技术，用于即使在冲压加工中金属板1在剪切加工面10A为单纯弯曲变形以及复合了拉伸变形与弯曲变形的变形中的任一变形中，均能通过一个指标值统一且高精度地评价在剪切加工面10A(通过剪切形成的端面10A)的变形极限的评价、裂纹的预测。

发明人基于上述那样的发现，研究出将龟裂产生部的附近Z的板厚方向X的表面应变分布的梯度、和弯曲棱线方向Y的表面应变分布的梯度这两个表面应变分布的梯度作为参数来评价金属板1在剪切加工面10A的变形极限的评价方法、基于该评价方法的端面裂纹的预测方法。

(针对指标值)

说明评价在本实施方式中使用的金属板1在剪切加工面10A的变形极限的评价、基于该评价的端面裂纹的预测中使用的指标值。

本实施方式的指标值是将两个表面应变分布的梯度作为变量的值，这两个表面应变分布的梯度为在受到弯曲加工的金属板1的弯曲外侧表面与剪切加工面10A的边界附近产生的应变的分布之中的、在剪切加工面10A的板厚方向X的表面应变分布的梯度、和朝向从剪切加工面10A离开的方向的弯曲加工引起的弯曲棱线方向Y的表面应变分布的梯度。这里，弯曲外侧表面是指因弯曲加工而凸变形一侧的表面。

指标值例如为下述(1)式那样的上述两个表面应变分布的梯度的平均值。在该例中，Δεcombine成为指标值。此外，通常，应变梯度表示应变的陡度。

这里，弯曲棱线方向Y的表面应变是受到弯曲加工的金属板1在弯曲外侧表面的从端面10A朝向弯曲棱线方向Y的表面应变，该梯度成为将端面10A作为起点从该端面10A离开的方向的梯度。另外，板厚方向X的表面应变分布的梯度为从弯曲外侧表面朝向内表面侧的梯度。

Δεcombine＝(Δεthickness+Δεridgeline)/2···(1)

这里，

Δεthickness：板厚方向X的表面应变分布的梯度

Δεridgeline：弯曲棱线方向Y的表面应变分布的梯度

虽然发现从端面10A产生的龟裂和两个方向的梯度即龟裂产生部的附近Z的板厚方向X的表面应变分布的梯度与弯曲棱线方向Y的表面应变分布的梯度相关，但如(2)式所示那样由上述两个方向的梯度的均方根构成的指标值Δεcombine和在端面10A的龟裂更加高度相关。因此，使用由(2)式计算出的评价值，能够以更高精度进行在剪切加工面10A的变形极限的评价、端面裂纹的预测。

Δεcombine＝(((Δεthickness)²+(Δεridgeline)²)^0.5)/2

···(2)

这里，

Δεthickness：板厚方向X的表面应变分布的梯度

Δεridgeline：弯曲棱线方向Y的表面应变分布的梯度

另外，使用本实施方式的指标值的在端面10A的变形极限的评价、端面裂纹的预测能够通过一个指标值对多个弯曲变形进行，并且还具有即便未确定应变梯度最大的方向也能通过简便方法求出最大应变梯度的值这一优点。另外，本实施方式的指标值也能应用于简单拉伸变形的裂纹。

此外，作为简易的评价方法，也可以如(3)式那样，仅根据板厚方向X的表面应变分布的梯度Δεthickness，计算指标值来评价有无产生从端面10A开始的裂纹。

即，也可以如下。

Δεcombine＝Δεthickness···(3)

此处，板厚方向X的表面应变分布的梯度的值作为裂纹的评价指标是因为，它的帮助度高于弯曲棱线方向Y的表面应变分布的梯度的值。因此，虽然精度降低，但(3)式具有更简便这一优点。

另外，作为其它简便方法，也可以如(4)式那样，将板厚方向X与弯曲棱线方向Y这两个表面应变分布的梯度之和作为指标值。

Δεcombine＝Δεthickness+Δεridgeline···(4)

这里，上述(1)式是在根据两个表面应变分布的梯度求出指标值时将两个表面应变分布的梯度简单平均地平均化时的例子，但从板厚方向X的表面应变分布的梯度的帮助度较高这一观点看，也可以如(5)式那样增大板厚方向X的表面应变分布的梯度侧的权重，加权平均地求出指标值。

Δεcombine＝(a×Δεthickness+b×Δεridgeline)···(5)

这里，a、b是加权系数，设定为a＞b的关系。例如设定为a＝0.7，b＝0.3。

相同地，在(2)式、(4)式中，也可以将板厚方向X的表面应变分布的梯度侧的权重设定为较大。

例如，也可以在如(4)式那样将两个表面应变分布的梯度之和设为指标值时，如(6)式那样将板厚方向X的表面应变分布的梯度侧的权重设定为较大。

Δεcombine＝a·Δεthickness+b·Δεridgeline···(6)

这里，a、b是加权系数，设定为a＞b的关系。例如设定为a＝1.3，b＝0.7。

(评价值的标准化)

并且，也可以通过金属板1的局部伸长的倒数将作为上述指标值的Δεcombine标准化。

例如，使用材料1的局部伸长L－El如下述(7)式那样对指标值乘以金属板1的局部伸长L－El的倒数将指标值标准化。

Δεcombine←Δεcombine/L－El···(7)

还发现，在乘以材料1的局部伸长L－El的倒数时，产生龟裂之前不久的材料1表面的最大主应变(以下称为裂纹应变)与(5)式的关系根据材料1的种类被分层。而且，通过这样标准化，变形极限的评价、端面裂纹的预测的精度进一步提高。

这里，局部伸长L－El通过以规定的形状(例如长方形的平板)对材料1进行拉伸试验而求出。具体而言，局部伸长L－El根据至材料1断裂为止的伸长(全部伸长)与抗拉强度最大的伸长(均匀伸长)之差求出。由于在多数材料1中，均匀伸长和局部伸长L－El大多相等，所以也可以取代局部伸长L－El，采用均匀伸长、全部伸长的一半的值。除此之外，还有求出材料1的局部伸长L－El的方法，不特别限定。

(针对求出指标值的评价位置)

这里，优选求出指标值Δεcombine的评价位置为在成为对象的冲压成型中的弯曲加工中当端面10A变形时被推定为产生龟裂的位置。例如图1中的附图标记Z位置。

当端面变形时被推定为产生龟裂的位置可以为预先在实验、成型模拟中求出的变形最大的位置。例如，将通过弯曲加工而被弯曲的端面部分中的曲率变化最大的位置或者其附近作为评价位置。

(针对剪切加工的端面(剪切加工面10A))

说明剪切加工后的端面10A。

剪切加工是通过使用一对穿孔机和模对材料1施加剪切变形使其产生裂纹从而将材料1分离为两个以上的方法。

在本实施方式中，通过通常的剪切加工被剪切成规定轮廓形状，由此制成具有剪切加工面10A的材料1。

这里，虽然被剪切加工了的材料1的端面10A的特性根据穿孔机和冲模的间隔即间隙而变化，但本实施方式对端面10A的特性不进行限定。但是，从加工载荷较低、穿孔机和模的损伤较少的观点看，间隙可以处于材料1的板厚的5～20％的范围，特别优选为抗拉强度590MPa以上的钢板的板厚的8～15％。此外，虽然还有使间隙为5％以下进行剪切加工由此较宽地作成剪切加工面10A的方法，但即便通过任何方法进行剪切加工制成评价的试件(材料1)，本实施方式也能应用。

而且，将剪切加工成规定轮廓形状的材料1作为试件，施加各种变形，求出裂纹应变、用于得到指标值的应变梯度。

这里，如上述所述，裂纹应变是在评价位置的端面10A附近产生龟裂之前不久的材料1表面的最大主应变。

(针对施加单纯弯曲变形)

对被剪切加工了的试件1的端面10A施加弯曲变形的方法只要能够确认弯曲试件1的金属模、夹具等的弯曲半径R和有无端面10A的龟裂，任何方法均可。

简单地说，可以为一边改变V弯曲加工、U弯曲加工的穿孔机的前端半径R一边弯曲试件1的端面10A确认有无龟裂的方法。除此之外，还有轧制成形等弯曲方法。

(针对施加拉伸变形与弯曲变形的复合变形)

对试件的端面10A施加拉伸变形与弯曲变形的复合变形的方法只要通过夹压压边筋、材料1的机构施加于试件1的拉伸应力能够改变并且能够确认弯曲材料1的金属模、夹具等的弯曲半径R和有无端面10A的龟裂，任何方法均可。简单地说，可以为通过使用帽子形状的拉深成形金属模来改变穿孔机的弯曲半径R和缓冲压力以及有无压边筋来施加各种复合变形的方法。

(针对因弯曲加工产生的裂纹的评价方法)

通过上述方法求出在产生龟裂的位置产生龟裂之前不久的裂纹应变和材料1表面的应变梯度。

具体而言，优选在受到弯曲变形的材料1的外侧表面与被剪切加工了的端面10A的边界求出。这是因为龟裂的产生容易在上述边界产生。

对于求出裂纹应变和应变梯度的方法，可以采用公知方法。作为求出张力和应变梯度的方法，例如存在在材料1的表面标记微小标记根据标记的变形求出变形的实验方法、通过基于有限元法的成型模拟预测变形的方法等，但不限定于此，可以应用公知方法。这样，求出表面应变的分布，并根据求出的表面应变的分布计算应变梯度。

标记的形状可以为圆形图案、圆点图案、网格图案、同心圆图案等在成型后能够测量变形的形状。另外，虽然标记方法有电解蚀刻、光刻、基于油墨的转印(印模印刷)等，但也可以使用任意方法。其中，由于划线诱发龟裂产生，所以不优选。当成型模拟时，无需再现剪切加工，可以使用再现出被剪切加工了的材料1的端部的形状的模型、简单地使端部的形状为平坦的模型。

若应用使用三维的实体要素的有限元法，则能够高精度地计算裂纹应变。

优选应变梯度在被推定为产生龟裂的部分的附近计算。板厚方向X的应变梯度的计算范围越窄越好，优选为材料1的板厚的90％以下，更加优选为50％以下。这是因为初始产生的龟裂微小，因此如果对其进行评价的范围也相同地在微小范围计算，精度较好。优选弯曲棱线方向Y的应变梯度的计算范围为10mm以下，更加优选为5mm以下。这是因为在弯曲变形时在材料1的端面10A产生的翘曲位于上述范围，考虑该翘曲的变形。

(针对变形极限的评价)

接下来，说明使用上述指标值的金属板1在剪切加工面10A的变形极限的评价方法的一个例子。

如上述所述，求出进行上述单纯弯曲之后在剪切加工面10A产生龟裂之前不久的裂纹应变、和产生该龟裂之前不久的弯曲在相同部位的指标值，作为第一获取值。相同地，求出进行上述拉伸变形与弯曲变形的复合变形之后在剪切加工面10A产生龟裂之前不久的裂纹应变、和产生该龟裂之前不久的弯曲在相同部位的指标值，作为第二获取值。也可以使裂纹应变处于刚产生龟裂之后，裂纹应变处于尽可能靠近龟裂初始的状态时较好。

而且，如图3所示，将通过第一获取值和第二获取值的直线作为变形极限线。

这里，对于裂纹应变的计算而言，优选龟裂尽可能小时的状态下的裂纹应变，因此采用产生龟裂之前不久的状态的裂纹应变。

另外，如后述所述，由于在相同材料1中，裂纹应变与指标值的关系处于一次线性关系，所以求出两点，就能够求出上述变形极限线。

这里，由于在本实施方式中求出的变形极限线也能应用于因简单拉伸变形在端面10A产生的裂纹，所以也可以使用产生因简单拉伸变形在端面10A产生的裂纹时的裂纹应变、和此时的指标值的组，而省略获取单纯弯曲变形或者复合变形的数据之中的一方。

通过该变形极限线评价弯曲变形时在剪切加工面10A的变形的极限。

另外，也可以以通过冲压成型成型为产品形状时弯曲变形部分的端面10A的弯曲形状落入该变形极限线以下的方式，决定冲压成型品。或者，也可以以通过冲压成型成型为产品形状时弯曲变形部分的端面10A落入不到该变形极限线的范围方式，决定冲压金属模的形状，或者进行冲压加工的工序选定。

(裂纹的预测)

成为上述那样的变形极限的评价方法，预先求出裂纹应变与指标值的关系，基于该关系，通过是否位于图3的[不产生裂纹的区域]内来预测是否产生裂纹。

然后，针对被预测(评价)为裂纹会产生的位置，进行在冲压成型中使用的冲压金属模的设计变形，以抑制在该金属板端面10A产生裂纹。

(效果)

如以上所述，根据本实施方式，能够高精度地评价在剪切加工后使成为对象的材料1变形时有无从端面10A产生的裂纹。

该评价方法也能活用为预测产生裂纹的方法。例如，能够高精度地预测在冲压成型汽车的面板部件、构造·骨格部件等各种部件时使用的金属模的形状是否适当。另外，由于能够稳定地进行冲压成型，所以能够减少冲压成型品的不良率，对缩短冲压金属模的制造期间也有贡献。

由于强度较高的材料1通常延展性较低，所以使材料1的剪切加工面10A变形，容易引起裂纹产生。因此，本发明对强度越高的材料1越有效。具体而言，优选将抗拉强度590MPa以上的材料1作为对象，更加优选将拉伸弯曲强度980MPa以上的材料1作为对象。另外，作为材料1的种类，若将如冲压成型那样进行大量生产的材料1作为对象，则成本方面优异，优选将金属板1特别是钢板作为对象。

实施例

接下来，说明基于本发明的实施例。

将表1所示的三种材料A、B以及C作为对象进行了本发明的验证。对各材料1进行剪切加工，制成矩形的试件。

该剪切加工使用了10×20mm的矩形的穿孔机和10.3×20.3mm的矩形的冲模(未图示)。金属模的间隙根据材料1的板厚变更，为材料A的板厚的15％，材料B的板厚的10.7％，材料C的板厚的8.3％。

[表1]

对试件实施单纯弯曲变形以及拉伸变形与弯曲变形的复合变形这两种方式的弯曲加工，试着求出在各方式下弯曲加工中的裂纹应变与应变梯度的关系。一并试着求出针对简单拉伸变形的裂纹应变与应变梯度的关系。

单纯弯曲变形通过图4所示的顶角90°的V弯曲金属模对试件1的端面10A施加了弯曲。以剪切加工部的模侧与穿孔机21的顶点的弯曲R部接触的方式设置有试件。而且，以0.5mm间距改变穿孔机21的前端的弯曲半径R执行变形试验，求出在试件的端面10A不产生龟裂的最小的弯曲半径R。附图标记20表示模。

之后，通过成型模拟计算出以最小弯曲半径弯曲时端面10A的裂纹应变与应变梯度。

此外，板厚方向X的应变梯度的计算范围为各材料1的板厚的50％，弯曲棱线方向Y的应变梯度的计算范围为5mm。

拉伸变形与弯曲变形的复合变形通过图5所示的帽子形状的拉深成形金属模施加于材料1的端面10A。以试件1的剪切加工部的塌边(ダレ)侧与冲头32的弯曲R部接触的方式设置有试件1。标记30表示模，标记31表示防皱板。

冲头32的肩部的弯曲半径R使用5mm和10mm两种，以2.5吨距(ton pitch)改变防皱力进行试验，求出以各个弯曲半径在试件的端面10A不产生龟裂的最小的防皱力。之后，通过成型模拟计算出以相同的条件施加有复合变形时端面10A的裂纹应变与应变梯度。板厚方向X的应变梯度和弯曲棱线方向Y的应变梯度的计算范围与上述弯曲变形时相同。

一并对试件实施拉伸试验，求出在试件的端面10A不产生龟裂的最小的拉伸力。之后，通过成型模拟计算出以相同的条件施加有拉伸变形时端面10A的裂纹应变与应变梯度。在这种情况下，作为弯曲棱线方向Y的应变梯度，使用从端面10A在拉伸方向的应变梯度，计算出端面10A的裂纹应变与各种应变梯度。

而且，使用如上述那样求出的裂纹应变与各种应变梯度进行了整理。图解的曲线间的直线是最小二乘法的回归直线。

＜样本1＞

如图6所示，样本1是以与试件的端面10A正交的面内方向的应变梯度对裂纹应变进行整理得到的结果。

＜样本2＞

如图7所示，样本2是以材料1的端面10A的板厚方向X的应变梯度Δεthickness对裂纹应变进行整理得到的结果。图4所示的结果是在实施方式中说明了的简易版(与(3)式对应)。

＜样本3＞

如图8所示，样本3是在作为指标值的Δεthickness上乘以L－El的倒数针对样本2标准化得到的结果。

＜样本4＞

如图9所示，样本4是基于本实施方式通过(2)式计算作为指标值的Δεcombine对裂纹应变进行整理得到的结果。

＜样本5＞

如图10所示，样本5是在作为指标值的Δεcombine上乘以L－El的倒数针对样本4标准化得到的结果。

＜样本6＞

如图11所示，样本6是基于本实施方式通过(4)式计算作为指标值的Δεcombine对裂纹应变进行整理得到的结果。

＜样本7＞

如图12所示，样本7是在作为指标值的Δεcombine上乘以L－El的倒数针对样本6标准化得到的结果。

(验证)

这里，在各样本的数据中，裂纹应变的值最小的组的数据是简单拉伸下的数据，裂纹应变的值最大的组的数据是单纯弯曲下的数据，裂纹应变的值处于中间的组的数据是复合弯曲下的数据。

在图13和表2中示出用与回归直线的相关系数的平方的值即决定系数对样本1～7的结果进行评价得到的结果。

[表2]

这里，决定系数越接近1，图解的曲线与回归直线的误差越小，评价精度越好。

根据图13以及表2可知，在材料A、B、C中的任一情况下，样本1的精度都比样本2～7的精度差。

另外可知，虽然样本2、3的精度相同，但能够使各材料1的结果线性地分层。

样本4～7也相同，虽然精度相同，但能够使各材料1的结果分层。

这样，根据样本3、5、7可知，通过乘以L－El的倒数来标准化，能够抑制基于材料的回归直线的梯度的偏差，因此能够对多种材料采用相同的回归直线的梯度。

另外可知，相比样本2、3，基于本发明的样本4～7精度提高。另外可知，虽然在材料A、B的精度上样本6、7比样本4、5差，但和样本1相比，精度显著优良。

以上，本申请主张优先权的日本专利申请2017－140811(于2017年7月20日申请)的全部内容通过参照成为本公开的一部分。这里，虽然参照并说明了数量有限的实施方式，但权利范围不限定于上述，基于上述公开的各实施方式的改变对本领域技术人员而言是显而易见的。

附图标记说明：

1…材料(金属板)；10A…剪切加工面(端面)；X…板厚方向；Y…棱线方向。

Claims (9)

1.一种变形极限的评价方法，评价通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型被剪切加工了的金属板时所述金属板在剪切加工面的变形极限，

所述变形极限的评价方法的特征在于，

基于根据两个表面应变分布的梯度求出的指标值，评价在剪切加工面的变形极限，

所述两个表面应变分布的梯度为，在受到弯曲加工的金属板的弯曲外侧表面与剪切加工面的边界附近产生的应变的分布之中的、评价位置处的、在剪切加工面的板厚方向的表面应变分布的梯度和因所述弯曲加工引起的弯曲棱线方向的表面应变分布的梯度。

2.根据权利要求1所述的变形极限的评价方法，其特征在于，

根据在评价位置的端面产生龟裂之前不久的最大主应变即裂纹应变、与此时的所述指标值的关系，评价在剪切加工面的变形极限。

3.根据权利要求1或2所述的变形极限的评价方法，其特征在于，

所述指标值是两个表面应变分布的梯度的均方根。

4.根据权利要求1或2所述的变形极限的评价方法，其特征在于，

所述指标值是两个表面应变分布的梯度之和。

5.根据权利要求1或2所述的变形极限的评价方法，其特征在于，

将根据所述两个表面应变分布的梯度求出的指标值用金属板的局部伸长的倒数进行标准化。

6.根据权利要求1或2所述的变形极限的评价方法，其特征在于，

通过弯曲加工的成型模拟计算用于求出所述两个表面应变分布的板厚方向与弯曲棱线方向的各表面应变。

7.根据权利要求1或2所述的变形极限的评价方法，其特征在于，

使所述评价位置做为在通过成为对象的弯曲加工使端面变形时被推定为产生龟裂的位置。

8.一种裂纹预测方法，预测通过包含弯曲加工在内的冲压成型成型被剪切加工了的金属板时有无裂纹，

所述裂纹预测方法的特征在于，

预先求出指标值与裂纹应变的关系，其中，

所述指标值将在受到弯曲加工的所述金属板的弯曲外侧表面与剪切加工面的边界附近产生的应变的分布之中的、在剪切加工面的板厚方向的表面应变分布的梯度和因所述弯曲加工引起的弯曲棱线方向的表面应变分布的梯度这两个表面应变分布的梯度作为变量，

所述裂纹应变是在端面产生龟裂之前不久的最大主应变，

根据所述关系、和自评价位置处的所述两个表面应变分布的梯度求出的指标值，预测在剪切加工面的裂纹。

9.一种冲压金属模的设计方法，其特征在于，

设计使用权利要求1～7中的任一项记载的变形极限的评价方法、或者权利要求8记载的裂纹预测方法抑制了在金属板端面产生裂纹的冲压金属模的形状。

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