CN115427166A - 金属板的缩颈极限应变确定方法 - Google Patents

金属板的缩颈极限应变确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明的金属板的缩颈极限应变确定方法包括：对于在板缘(3)的一部分具有切口形状(5)的两种以上的板状试验片(1)，测定切口底(5a)的拉伸变形过程中的应变的拉伸正交方向的分布的步骤(S1)；求出拉伸变形过程中的切口底(5a)的应变增量比和拉伸正交方向的应变梯度的步骤(S3)；基于拉伸变形过程中的应变增量比求出在切口底(5a)产生缩颈的缩颈极限应变的步骤(S5)；以及根据对于两种以上的板状试验片(1)求出的缩颈极限应变与该时刻的应变梯度之间的关系，将缩颈极限应变确定为应变梯度的函数的步骤(S7)。

Description

金属板的缩颈极限应变确定方法
技术领域
本发明涉及金属板(metal sheet)的缩颈极限应变(necking limit strain)确定方法，特别涉及确定对金属板的板缘(sheet edge)赋予拉伸变形(tensile deformation)而产生缩颈(necking)的时刻的应变(strain)即缩颈极限应变与应变梯度(straingradient)之间的关系的金属板的缩颈极限应变确定方法。
背景技术
冲压成形件(press forming product)(例如，汽车用部件(automotive part)、车身骨架(automotive body components))通过使用了模具(tool of press forming)的冲压成形(press forming)而量产。在这样的冲压成形中，大多伴随着坯料(blank)(金属板)的延伸凸缘成形(stretch flanging)。伴随着延伸凸缘成形的冲压成形根据成形规格(冲压成形件形状(shape of press forming product)、模具形状(tool shape of pressforming)等)，在冲压成形中途坯料的板缘达到断裂极限(fracture limit)而产生裂纹(fracture)，成为问题。因此，需要在产生断裂(fracture)之前预先判定(judgement)在冲压成形时延伸凸缘成形是否达到断裂极限。但是，基于延伸凸缘成形的坯料的板缘的变形方式(deformation behavior)在冲压成型部件(press formed part)的每个部分不同，不能一概地规定。因此，在达到断裂之前预测断裂极限的基础上，需要能够应用于任何变形方式的统一的指标。
以往，作为能够预测延伸凸缘成形中的断裂极限的指标的求出方法，例如有组合进行材料试验(material test)和基于有限元法(finite element method)的解析(FEM解析)的方法，作为这样的方法，例如，公开了专利文献1以及专利文献2。专利文献1所公开的方法进行：改变初始孔径(hole diameter)和扩孔冲头形状(shape of hole expandingpuncher)而求出金属材料的剪切边缘(sheared edge)处的延伸凸缘极限应变(stretchflanging limit strain)的扩孔试验(hole expansion test)；以及根据孔缘(hole edge)的断裂极限应变(fracture limit strain)(延伸凸缘极限应变)和孔缘计算径向以及板厚方向的应变梯度的FEM解析。而且，专利文献1所公开的方法根据由扩孔试验求出的延伸凸缘极限应变与通过FEM解析算出的应变梯度之间的关系来确定延伸凸缘极限应变，将其作为断裂极限的指标。
另一方面，在专利文献2所公开的方法中，进行在板端部形成有曲率不同的圆弧形的板状试验片(sheet specimen)的侧弯试验(side bending test)，根据断裂部处的断裂应变(fracture strain)、圆弧形径向及切线方向的应变梯度和应变集中(strainconcentration)之间的关系，确定在进行延伸凸缘成形时在凸缘端部(flange portion)产生的断裂应变。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-115269号公报
专利文献2：日本特开2011-140046号公报
发明内容
发明要解决的课题
若在冲压成形中金属板受到变形，则塑性变形(plastic deformation)推进，但若变形集中于金属板的特定的板缘，则产生缩颈，之后，在产生了缩颈的部位处提前产生裂纹。在冲压成形件的量产阶段存在由干扰引起的偏差，因此，在冲压试验时产生了缩颈的情况下，由于由干扰引起的偏差而导致在批量产品产生裂纹的可能性高。另外，即使未产生裂纹，缩颈的产生也被判定为成形不良(defect of press forming)。
上述专利文献1以及专利文献2所公开的以往的可否冲压成形判定方法，将使用在冲压成形过程中产生裂纹的时刻的应变、应变梯度预测的裂纹产生的有无作为指标，判定可否冲压成形。但是，在这样的方法中，即使在冲压成形过程中产生缩颈，也会将裂纹产生的有无作为指标而判断为能够进行冲压成形。因此，与量产阶段中的冲压成形件的可否冲压成形的判定基准不同，另外，无法预测达到裂纹之前的缩颈。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种金属板的缩颈极限应变确定方法，能够简便且准确地确定在伴随着延伸凸缘成形的冲压成形中在金属板的板缘产生缩颈时的缩颈极限应变，并且能够事先预测量产时的裂纹产生。
用于解决课题的方案
本发明的金属板的缩颈极限应变确定方法确定对金属板的板缘赋予拉伸变形而产生缩颈的缩颈极限应变与应变梯度之间的关系，其中，所述金属板的缩颈极限应变确定方法包括：应变分布(strain distribution)测定步骤，在所述应变分布测定步骤中，对于具有板缘的一部分朝向内侧被开设切口的切口形状(notch geometry)且与该对切口形状的切口底(notch root)赋予拉伸变形时的拉伸方向正交的拉伸正交方向(tensileorthogonal direction)的应变梯度不同的两种以上的板状试验片，测定所述切口底的拉伸变形过程中的应变的拉伸正交方向的分布；应变增量比/应变梯度取得步骤，在所述应变增量比/应变梯度取得步骤中，对于各个所述板状试验片，根据在所述应变分布测定步骤中测出的所述应变的拉伸正交方向的分布，求出拉伸变形过程中的所述切口底的应变增量比(strain increment ratio)和拉伸正交方向的应变梯度；缩颈极限应变取得步骤，在所述缩颈极限应变取得步骤中，对于各个所述板状试验片，基于在所述应变增量比/应变梯度取得步骤中求出的拉伸变形过程中的所述应变增量比，求出在所述切口底产生缩颈的时刻的应变即缩颈极限应变；以及缩颈极限应变确定步骤，在所述缩颈极限应变确定步骤中，根据对于各个所述板状试验片分别求出的缩颈极限应变与在所述应变增量比/应变梯度取得步骤中求出的拉伸变形过程中的所述应变梯度中的成为所述缩颈极限应变的时刻的应变梯度之间的关系，将所述缩颈极限应变确定为所述应变梯度的函数。
在所述应变分布测定步骤中，可以通过对所述板状试验片施加单轴方向(uniaxial direction)的拉伸载荷(tensile load)来对所述切口底赋予拉伸变形。
在所述应变分布测定步骤中，可以通过图像相关法(Digital Image Correlationmethod)来测定所述应变的拉伸正交方向的分布。
发明效果
根据本发明，能够简便且准确地确定在伴随着延伸凸缘成形的冲压成形中在金属板的板缘产生缩颈时的缩颈极限应变。并且，根据本发明，通过冲压成形模拟(pressforming simulation)，能够准确地预测在伴随着延伸凸缘成形的冲压成形件的冲压成形过程中达到断裂之前产生缩颈，能够防止由量产阶段的干扰引起的所述冲压成形件的断裂。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的金属板的缩颈极限应变确定方法中的处理流程的流程图。
图2是说明在本发明的实施方式中使用的板状试验片的图。
图3是说明通过在本发明的实施方式中使用的板状试验片测定的应变的图((a)切口形状的放大图，(b)最大主应变和最小主应变)。
图4是说明在本发明的实施方式中求出缩颈极限应变的方法的一例的图。
图5是表示在本发明的实施方式中对两种以上的板状试验片求出的缩颈极限应变与应变梯度之间的关系的图表。
图6是表示在本实施方式以及实施例中使用的切口形状不同的板状试验片的图。
图7是说明形成于本发明中使用的板状试验片的切口形状的具体例的图。
图8是表示在实施例中对钢种α确定的缩颈极限应变与应变梯度之间的关系的图表。
图9是表示在实施例中对钢种β确定的缩颈极限应变与应变梯度之间的关系的图表。
图10是俯视在实施例中基于通过本发明确定的缩颈极限应变作为可否冲压成形的判定对象的冲压成形件的图。
图11是表示在实施例中通过本发明确定的缩颈极限应变与应变梯度之间的关系、以及在冲压成形件中受到延伸凸缘成形的部位的缩颈极限应变的图表。
具体实施方式
本发明的实施方式的金属板的缩颈极限应变确定方法如图2中作为一例所示，对赋予拉伸变形而在金属板的板状试验片1的切口底5a产生缩颈的缩颈极限应变进行确定。如图1所示，本发明的实施方式的金属板的缩颈极限应变确定方法包括应变分布测定步骤S1、应变增量比/应变梯度取得步骤S3、缩颈极限应变取得步骤S5以及缩颈极限应变确定步骤S7。以下，对上述各工序进行说明。
<应变分布测定步骤>
如图2所示，应变分布测定步骤S1是如下步骤：对于具有板缘3的一部分朝向内侧被开设切口的切口形状5且与赋予拉伸变形时的拉伸方向(图2的y方向)正交的拉伸正交方向(图2的x方向)的切口底5a的应变梯度不同的两种以上的板状试验片1，分别测定赋予拉伸变形而在切口底5a产生缩颈的拉伸变形过程中的应变的拉伸正交方向的分布。
在应变分布测定步骤S1中，为了使图2所示的切口底5a的应变梯度不同，使用具有板缘3的一部分朝向内侧呈半圆形地被开设切口的切口形状5且切口形状5的切口半径(notch radius)R以及/或者从切口底5a到相反侧的板缘3的距离(带长(ligament length)L)不同的两种以上的板状试验片1。
切口形状5的切口半径R以及带长L是决定赋予拉伸变形而在切口底5a产生的应变梯度的因素。通过变更切口半径R以及/或者带长L，能够使对切口底5a赋予拉伸变形时的应变梯度不同。具体而言，切口半径R越小，或者，带长L越短，则应变梯度越大。
需要说明的是，形成于板状试验片1的切口形状5的优选的尺寸是，切口半径R为0mm以上且500mm以下，带长L为1mm以上且500mm以下(小于板状试验片1的最大宽度)。在设为超过这些尺寸的上限的切口形状5的情况下，为了对切口底5a赋予拉伸变形而产生缩颈，需要巨大的拉伸试验机(tensile testing machine)，缺乏实用性，因此不优选。需要说明的是，更优选将切口半径R设为1mm以上且450mm以下，将带长L设为1mm以上且450mm以下。
而且，在本实施方式中，对于如上述那样以应变梯度不同的方式形成有切口形状5的两种以上的板状试验片1，分别通过在板状试验片1的面内的单轴方向上施加拉伸载荷的拉伸试验机对切口底5a赋予拉伸变形。
在应变分布测定步骤S1中取得的应变为作为拉伸方向(图3中的y方向、长度方向)的应变的最大主应变(maximum principal strain)ε1和作为拉伸正交方向(图3中的x方向、宽度方向)的应变的最小主应变(minimum principal strain)ε2。
最大主应变ε1以及最小主应变ε2的拉伸正交方向的分布例如通过图像相关(DIC)法，对包含切口底5a的范围在拉伸变形中的规定的时间步骤进行测定即可。在通过图像相关法测定应变分布的情况下，使用预先以规定间隔在表面印刷有线或点的板状试验片1、以规定间隔在表面形成有微细的凹凸的板状试验片1即可。在图像相关法中，设置用于对包含切口形状5的板状试验片1的表面进行拍摄的照相机，拍摄对切口底5a赋予拉伸变形的过程中的切口形状5的变形并进行图像解析，由此能够得到最大主应变ε1和最小主应变ε2各自的分布。
不过，应变分布测定步骤S1并不限于通过图像相关法来测定应变的分布，例如，也可以通过在板状试验片1的表面沿着拉伸正交方向粘贴应变仪(strain gauge)，从而在规定的时间步骤从切口底5a测定拉伸正交方向的应变的分布。
另外，在应变分布测定步骤S1中，在实际的冲压机(press machine)中进行冲压成形的情况下的应变速度(strain rate)为0.01/sec～1/sec的范围，因此，优选设定为赋予切口底5a的拉伸变形的应变速度为0.01/sec～1/sec的范围。
<应变增量比/应变梯度取得步骤>
应变增量比/应变梯度取得步骤S3是如下步骤：对于两种以上的板状试验片1，分别根据在应变分布测定步骤S1中测出的应变的分布，求出拉伸变形过程中的切口底5a的应变增量比和拉伸正交方向的应变梯度。
应变增量比redge参照JIS2254(2008)等中规定的“塑性应变比(plastic strainratio)”(板宽方向对数应变(logarithmic strain in width direction)ε2相对于板厚方向对数应变(logarithmic strain in thickness direction)ε3之比)，使用体积恒定法则(constant volume condition)[板厚方向对数应变ε3＝-(板长度方向应变ε1+板宽方向对数应变ε2)]，由以下的式子(1)定义。
[数学式1]
Figure BDA0003876159210000061
在式(1)中，dε1和dε2分别表示板缘3的切口形状5中的应变集中部(切口底5a)处的最大主应变ε1(板状试验片1的长度方向(拉伸方向)对数应变)和最小主应变ε2(板状试验片1的宽度方向(拉伸正交方向)对数应变)的单位时间增量。
另一方面，应变梯度dε/dx定义为切口底5a处的最大主应变ε1的拉伸正交方向的斜率，根据在应变分布测定步骤S1中测出的应变的拉伸正交方向的分布求出。
应变梯度例如可以通过将切口底5a处的应变与在拉伸正交方向上相距切口底5a规定的距离(1～100mm)处的应变之差除以该规定的距离来求出。
<缩颈极限应变取得步骤>
缩颈极限应变取得步骤S5是如下步骤：对于两种以上的板状试验片1，分别基于在应变增量比/应变梯度取得步骤S3中求出的应变增量比redge，求出在切口底5a产生缩颈的时刻的应变作为缩颈极限应变。
基于应变增量比redge求出缩颈极限应变的理由如下所述。在对板状试验片1赋予面内单轴方向(图2中的y方向)的拉伸载荷的情况下，板缘3的变形由于没有宽度方向(图2中的x方向)的约束而成为单轴拉伸状态(uniaxial tensile condition)。因此，应变增量比redge在板缘3产生缩颈以前与拉伸方向的r值(r-value)一致。即，根据板状试验片1的板厚方向的对数应变ε3，存在r＝ε2/ε3＝-ε2/(ε1+ε2)的关系，与(1)式的redge一致。但是，在缩颈产生以后，拉伸变形集中于在切口底5a产生的缩颈，因此，(1)式所示的最大主应变ε1变得更大，最小主应变ε2进一步减少，缩颈产生位置处的应变增量比redge与r值相比减少。
因此，在本发明中，利用与这样的应变增量比相关的特征，在拉伸变形过程中应变增量比redge从拉伸方向的r值偏离的时刻，设为在切口底5a产生了缩颈，将该偏离的时刻的应变作为缩颈极限应变而求出。
而且，在本实施方式中，如图4所示，对缩颈产生以后的应变增量比redge与最大主应变之间的关系进行线性近似，将该近似直线与拉伸方向的r值的交点处的最大主应变作为缩颈极限应变。
需要说明的是，本发明并不限于上述方法，也可以使用确定应变增量比redge与r值的偏离的任意的指标。例如，在将应变增量比redge与r值之比作为指标的情况下，将该指标为规定值以下、例如小于1的时刻的最大主应变作为缩颈极限应变即可。
<缩颈极限应变确定步骤>
缩颈极限应变确定步骤S7是如下步骤：根据对于两种以上的板状试验片1求出的缩颈极限应变与在拉伸变形过程中成为缩颈极限应变的时刻的应变梯度之间的关系，将缩颈极限应变确定为应变梯度的函数。
作为一例，图5表示绘制对于图6所示的5种板状试验片1(类型A～类型E)求出的缩颈极限应变和在拉伸变形过程中各板状试验片1的切口底5a成为缩颈极限应变的时刻的应变梯度而得到的图表。
图6所示的板状试验片1都在板缘3形成有半圆形的切口形状5，以从切口底5a朝向内侧的拉伸正交方向上的应变梯度不同的方式变更了切口形状5的切口半径R以及/或者带长L。
而且，如图5所示，基于对于两种以上的板状试验片1求出的缩颈极限应变(图中的纵轴)与应变梯度(图中的横轴)之间的关系，能够通过应变梯度[X]的函数Y＝f(X)来确定缩颈极限应变[Y]。
另外，在图5所示的图表中，作为应变梯度[X]的函数而确定的缩颈极限应变[Y]以下的范围(图5中的斜线部)表示能够不产生缩颈地进行冲压成形的可成形范围(pressformable range)。
而且，例如，在实际进行冲压成形之前，进行伴随着延伸凸缘成形的冲压成形件的基于有限元法的冲压成形模拟，将通过FEM解析计算出的应变εFEM和应变梯度dε/dxFEM应用于图5所示的缩颈极限应变和应变梯度的线图，从而能够判定是否能够不产生缩颈地进行冲压成形。
具体而言，将通过FEM解析求出的应变εFEM与将得到该应变的位置处的应变梯度dε/dxFEM代入缩颈极限应变[X]的评价函数(evaluation function)f(X)而得到的值f(dε/dxFEM)进行比较。而且，如果εFEM<f(dε/dxFEM)，则能够判定为能够不产生缩颈地成形，如果εFEM>f(dε/dxFEM)，则能够判定为由于产生缩颈而不能成形。
以上，根据本实施方式的金属板的缩颈极限应变确定方法，不需要多个专用工具、试验装置，就能够简便且准确地确定对金属板的板缘赋予拉伸变形而产生缩颈的缩颈极限应变。
而且，根据本实施方式的金属板的缩颈极限应变确定方法，能够基于伴随着延伸凸缘成形的冲压成形件的冲压成形模拟的解析结果，预测受到延伸凸缘成形的部位处有无产生缩颈，并在达到断裂之前进行应对。另外，能够防止该冲压成形件的量产阶段中的干扰的偏差等引起的断裂。
需要说明的是，在上述说明中，形成于板状试验片1的切口形状5如图2所示为半圆形。不过，不限于切口形状5，例如也可以是图7(a)所示那样的短轴侧被向内侧开设切口的横向长的半椭圆形、图7(b)所示那样的长轴侧被向内侧开设切口的纵向长的半椭圆形、或者图7(c)所示那样的位于内侧的一个顶点以规定的切口半径R具有圆角的大致三角形。只要是能够对切口底5a赋予拉伸变形而产生缩颈并且能够变更切口底5a处的应变梯度的形状即可。
另外，在上述说明中，通过使用单轴拉伸试验机沿板状试验片1的面内单轴方向施加拉伸载荷，从而对切口底5a赋予拉伸变形，但赋予拉伸变形的方法并不限于此。也可以隔着切口底5a在2点以上支承切口底5a所在的一侧的板缘，按压切口底5a的相反侧的板缘，在板状试验片1的面内施加成为弯曲变形(bending deformation)那样的载荷，从而对切口底5a赋予局部的拉伸变形。
另外，在本发明中，板状试验片只要是金属板即可，作为具体例，可举出钢板、铝合金(aluminum alloy)板、镁合金(magnesium alloy)板、钛合金(titanium alloy)板等。另外，对于板状试验片1的材料强度(material strength)没有限制。
并且，对板状试验片的板缘赋予拉伸变形时的缩颈的产生，在切口底5a中，受到冲裁(piercing)或剪切(shearing)等板状试验片制作时的加工的差异所导致的金属板的端面性状的影响。因此，在本发明中，优选使用与用于实际的冲压成形件的冲压成形的坯料同样地进行冲裁或剪切等加工而以切口底5a的端面性状相同的方式制作的板状试验片。
需要说明的是，上述说明是确定受到延伸凸缘成形而产生缩颈的缩颈极限应变的说明，但本发明也可以将确定在翻边加工(burring)中成形的孔缘产生的缩颈的缩颈极限应变的说明作为对象。
[实施例]
进行了用于确认本发明的金属板的缩颈极限应变确定方法的作用效果的验证，因此，以下对此进行说明。
[缩颈极限应变的确定]
在实施例中，首先，作为金属板，使用由拉伸强度不同的两个钢板(钢种(steelgrade)α：板厚1.2mm、拉伸强度(tensile strength)590MPa级、钢种β：板厚1.2mm、拉伸强度1180MPa级)制作的板状试验片1，对钢种α以及钢种β分别确定缩颈极限应变。
在实验中，对于各钢种制作图6所示的多个板状试验片1(类型A～类型E)，在规定的时间步骤通过图像相关法测定在板状试验片1的切口底5a产生缩颈的拉伸变形过程中的拉伸正交方向的应变的分布。
接着，根据拉伸变形过程中的应变的拉伸正交方向的分布的测定结果，求出在切口底5a产生缩颈的时刻的应变梯度和缩颈极限应变。表1中示出对于由钢种α制作的5种板状试验片1分别求出的应变梯度和缩颈极限应变的结果。另外，表2中示出对于由钢种β制作的3种板状试验片1分别求出的应变梯度和缩颈极限应变的结果。需要说明的是，表1以及表2所示的应变梯度通过将切口形状5的切口底5a处的应变与在内侧的拉伸正交方向上与切口底5a相距5mm的位置处的应变之差除以它们的距离而算出。
[表1]
板状试验片[钢种α](图6) 应变梯度 缩颈极限应变
类型A 0.0274 0.306
类型B 0.0369 0.438
类型C 0.0428 0.401
类型D 0.0642 0.480
类型E 0.0732 0.462
[表2]
板状试验片[钢种β](图6) 应变梯度 缩颈极限应变
类型B 0.0205 0.158
类型D 0.0163 0.113
类型E 0.0390 0.230
接着，针对钢种α以及钢种β的每一个，根据对于多个板状试验片1求出的缩颈极限应变与应变梯度之间的关系，通过切口底5a处的应变梯度[X]的函数Y＝f(X)来确定缩颈极限应变[Y]。在此，根据应变梯度与缩颈极限应变的线性近似(linear approximation)赋予缩颈极限应变[Y]的应变梯度[X]的评价函数设为f(X)＝aX+b，求出参数a以及b的值。
在图8以及图9中，对针对钢种α和钢种β分别求出的缩颈极限应变与应变梯度之间的关系进行绘制，示出记载了赋予根据缩颈极限应变与应变梯度之间的关系求出的参数a和b的评价函数f(X)的结果。
若通过评价函数f(X)＝aX+b来近似通过本发明确定的缩颈极限应变Y与应变梯度X之间的关系，则对钢种α而言，Y＝2.933X+0.274，对钢种β而言，Y＝4.752X+0.047，可知对于任一种钢种，都能够使用应变梯度来确定缩颈极限应变。
需要说明的是，在图8以及图9中，将确定缩颈极限应变的评价函数f(X)设为应变梯度的一次函数f(X)＝aX+b，对针对两种以上的板状试验片求出的缩颈极限应变[Y]与应变梯度[X]之间的关系进行线性近似来决定评价函数f(X)＝aX+b中的参数a以及b。不过，本发明并不将确定缩颈极限应变的评价函数f(X)如上所述限定为一次函数f(X)＝aX+b，确定缩颈极限应变的评价函数f(X)可以使用任意的函数。
[可否冲压成形的判定]
接着，对于图10所示的冲压成形件11的延伸凸缘成形部(该图中的部位P以及部位Q)，根据本发明确定缩颈极限应变，基于该确定的缩颈极限应变判定可否冲压成形。需要说明的是，在实际的冲压成形中，部位P产生断裂，部位Q能够正常地成形。
首先，通过将金属板(钢种α)冲压成形为冲压成形件11的FEM解析，取得受到延伸凸缘成形的部位P以及部位Q处的最大主应变和拉伸正交方向的应变梯度。然后，将该取得的应变梯度X代入上述缩颈极限应变的评价函数f(X)＝aX+b，算出缩颈极限应变Y＝f(X)。
图11表示作为发明例对上述钢种α确定的缩颈极限应变的评价函数(图中的实线)和在通过冲压成形件11的FEM解析求出的部位P以及部位Q处根据从板端部朝向延伸凸缘凹陷最底部的向板内部方向的应变分布与表1以及表2同样地求出的应变梯度和与其对应的最大主应变(图中的◇标记)的绘制。
通过将与在内侧的拉伸正交方向上与切口底5a相距5mm的位置处的应变之差除以它们的距离而算出。另外，表3中汇总示出部位P及部位Q处的最大主应变εFEM、使用切口底5a处的应变与在内侧的拉伸方向上与切口底5a相距5mm的位置处的应变之差而算出的应变梯度dε/dxFEM、赋予应变梯度dε/dxFEM而算出的缩颈极限应变f(dε/dxFEM)、以及根据该求出的缩颈极限应变判定可否冲压成形的结果。
[表3]
评价部位 P Q
最大主应变ε<sub>FEM</sub> 0.646 0.24
应变梯度dε/dx<sub>FEM</sub> 0.0795 0.0219
缩颈极限应变f(dε/dx<sub>FEM</sub>) 0.505 0.36
可否成形判定结果 不能成形 能够成形
根据图11以及表3所示的发明例，在部位P(应变梯度0.0795)处，通过冲压成形件11的FEM解析求出的最大主应变(εFEM＝0.646)是比缩颈极限应变(f(dε/dxFEM)＝0.505)大的值，因此，判定为不能成形。另一方面，在部位Q(应变梯度0.0219)处，通过冲压成形件11的FEM解析求出的最大主应变(εFEM＝0.24)是比缩颈极限应变(f(dε/dxFEM)＝0.36)小的值，因此，判定为能够成形。
如上所述，本发明示出对于具有受到延伸凸缘成形的部位的冲压成形件，能够基于使用应变梯度确定的缩颈极限应变来判定可否冲压成形。
工业实用性
根据本发明，能够提供一种金属板的缩颈极限应变确定方法，其能够简便且准确地确定在伴随着延伸凸缘成形的冲压成形中在金属板的板缘产生缩颈时的缩颈极限应变，并且能够事先预测量产时的裂纹产生。
附图标记说明
1 板状试验片
3 板缘
5 切口形状
5a 切口底
7 应变集中部
11 冲压成形件。

Claims (3)

1.一种金属板的缩颈极限应变确定方法，确定对金属板的板缘赋予拉伸变形而产生缩颈的缩颈极限应变与应变梯度之间的关系，其中，所述金属板的缩颈极限应变确定方法包括：
应变分布测定步骤，在所述应变分布测定步骤中，对于具有板缘的一部分朝向内侧被开设切口的切口形状且与对该切口形状的切口底赋予拉伸变形的拉伸方向正交的拉伸正交方向的应变梯度不同的两种以上的板状试验片，测定所述切口底的拉伸变形过程中的应变的拉伸正交方向的分布；
应变增量比/应变梯度取得步骤，在所述应变增量比/应变梯度取得步骤中，对于各个所述板状试验片，根据在所述应变分布测定步骤中测出的所述应变的拉伸正交方向的分布，求出拉伸变形过程中的所述切口底的应变增量比和拉伸正交方向的应变梯度；
缩颈极限应变取得步骤，在所述缩颈极限应变取得步骤中，对于各个所述板状试验片，基于在所述应变增量比/应变梯度取得步骤中求出的拉伸变形过程中的所述应变增量比，求出在所述切口底产生缩颈的时刻的应变即缩颈极限应变；以及
缩颈极限应变确定步骤，在所述缩颈极限应变确定步骤中，根据对于各个所述板状试验片分别求出的缩颈极限应变与在所述应变增量比/应变梯度取得步骤中求出的拉伸变形过程中的所述应变梯度中的成为所述缩颈极限应变的时刻的应变梯度之间的关系，将所述缩颈极限应变确定为所述应变梯度的函数。
2.如权利要求1所述的金属板的缩颈极限应变确定方法，其中，
在所述应变分布测定步骤中，通过对所述板状试验片施加单轴方向的拉伸载荷来对所述切口底赋予拉伸变形。
3.如权利要求1或2所述的金属板的缩颈极限应变确定方法，其中，
在所述应变分布测定步骤中，通过图像相关法来测定所述应变的拉伸正交方向的分布。
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