JP2004148363A - 板体の仕様決定方法および板体の製造方法 - Google Patents
板体の仕様決定方法および板体の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004148363A JP2004148363A JP2002316749A JP2002316749A JP2004148363A JP 2004148363 A JP2004148363 A JP 2004148363A JP 2002316749 A JP2002316749 A JP 2002316749A JP 2002316749 A JP2002316749 A JP 2002316749A JP 2004148363 A JP2004148363 A JP 2004148363A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- analysis
- plate body
- plate member
- bending
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Abstract
【課題】平面方向に貫通孔を有する板体の曲げ加工に際して発生する不具合を評価する手法を提供する。
【解決手段】曲げ加工に供される平面方向に貫通孔を有する板体の仕様決定方法に関する。この板体は、ストライプ状に形成された複数の溝を有する第1の板材と、前記第1の板材の前記溝が形成された面側に接合される平坦な第2の板材とから構成される。そして、前記板体について、所定の曲げ試験による実測値を求め、前記板体に基づく複数の解析モデルについて、有限要素法によって前記所定の曲げ試験の解析値を求め、しかる後に複数の前記解析値のなかで前記実測値と所定の関係にある解析値が得られた解析モデルについて所定の条件による加工をシミュレーションする。
【選択図】 図1
【解決手段】曲げ加工に供される平面方向に貫通孔を有する板体の仕様決定方法に関する。この板体は、ストライプ状に形成された複数の溝を有する第1の板材と、前記第1の板材の前記溝が形成された面側に接合される平坦な第2の板材とから構成される。そして、前記板体について、所定の曲げ試験による実測値を求め、前記板体に基づく複数の解析モデルについて、有限要素法によって前記所定の曲げ試験の解析値を求め、しかる後に複数の前記解析値のなかで前記実測値と所定の関係にある解析値が得られた解析モデルについて所定の条件による加工をシミュレーションする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面方向に貫通孔を有する板体を曲げ加工する技術に関し、特にストライプ状に溝が形成された板材と平板を接合して得られた板体を曲げ加工する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は一般的なガスタービンの概略構造を示す断面図、図10はガスタービンの燃焼器の概略構造を示す断面図である。図9および図10において、1は圧縮機であり空気を圧縮して燃焼用の空気や、ロータ、翼の冷却用の空気を発生させる。2は車室、3は車室2内でロータ周りに配設された多数の燃焼器である。燃焼器3は、例えば16個が配置され、各々には、ノズル部3a、燃焼筒3b、尾筒3cから構成される。100はガスタービンのガスパスであり、多段の動翼101、静翼102から構成され、動翼101はロータに、静翼102は車室2側にそれぞれ配置されている。燃焼器3の尾筒3cから流出する高温の燃焼ガスはガスパス100に流入し、ロータを回転させる。
【0003】
燃料は、メインノズル33から予め空気と混合した予混合気として燃焼筒3bに噴射され、燃焼筒3b内でパイロットノズル31により生成したパイロット炎により着火されて燃焼筒3b内に予混合炎を生成する。
【0004】
燃焼筒3bと尾筒3cとは、板体を曲げ加工することにより得られている。そして、高温の燃焼ガスと直接接触するために、この板体にはその平面方向に冷却空気を流す貫通孔が形成されている。燃焼筒3b、尾筒3cを構成する板体20の概略断面を図2に示す。この板体20は、溝22aが形成されている溝付き板22と平板21とから構成される。平板21で封止された溝22aが、冷却空気が流通する貫通孔となる。溝付き板22に対する平板21の接合は、ろう付けその他の接合方法によって行なわれる。
溝付き板22に対して平板21を接合して板体20を得た後に、例えばプレス加工により板体20は図11に示す尾筒部材3c1に形成される。図11に示す尾筒部材3c1は、尾筒3cの下側半分を構成する部材であり、図示しない上側半分の部材を別途作製して、尾筒部材3c1と接合することにより尾筒3cを構成する。
図11に示す尾筒部材3c1の曲げ加工においては、曲げ半径の小さな部分では、板体20の割れ、平板21と溝付き板22との剥離、あるいは溝22a(貫通孔)形状の変形、および平板21の溝22aの上部での減肉率の増大による割れの発生等の不具合が懸念される。
【0005】
ところで、特開平8−117870号公報には、金属板面上に帯状リブ材をほぼ垂直に一体に延設してなるパネルを、回転ロール間に挿入して、リブ材を延設した面を内側にしてその延設方向に曲げ加工する際に有効なリブ材付き金属パネルの曲げ加工方法が開示されている。この曲げ加工方法は、リブ材に対面するロールの周面に設けられた条溝中にリブ材を収容し、かつリブ材の頂部は条溝の底面または条溝中のスペーサ面に当接し、ロールの回転に伴ってリブ材の側面を抑制すると共に、リブ材頂部にロール面圧を印加しつつ曲げ加工を行なうものである。この曲げ加工方法によれば、帯状リブの曲がり、基部の挫折を防止することができる。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−117870号公報(第1頁、図1、図7)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
特開平8−117870号公報に開示された曲げ加工方法はリブ材付き金属パネルの曲げ加工に対して有効な手法である。しかし、尾筒3cを構成する板体20を曲げ加工する場合にこれを適用することはできない。板体20を構成する溝付き板22は、特開平8−117870号公報で言うところのリブ材付き金属パネルと同等の部材とみなすことができるが、板体20には溝22aを封止する平板21が設けられているためである。
【0008】
一方で、板体20を作製する場合に、曲げ加工時に発生する割れ、貫通孔形状の変形等の不具合を予め評価できることが望ましい。そうすれば、例えば、加工条件、溝22aの形状・寸法を所定のものとすることにより、割れ、貫通孔形状の変形等の不具合を抑制できる。ところが、これまでこのような評価手法は存在していない。そこで本発明は、板体20のようにその平面方向に貫通孔を有する板体の曲げ加工に際して発生する不具合を評価する手法を提供することを目的とする。また、本発明はこの手法によって得られた評価結果に基づいて貫通孔を有する板体を製造する方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもとになされた本発明は、曲げ加工に供される平面方向に複数の孔を有する板体の仕様決定方法であって、前記板体は、ストライプ状に形成された複数の溝を有する第1の板材と、前記第1の板材の前記溝が形成された面側に接合される平坦な第2の板材とから構成され、前記板体に基づく複数の解析モデルについて、有限要素法によって所定の曲げ試験による解析値を求め、複数の前記解析値のなかで前記板体について前記所定の曲げ試験により求めた実測値と所定の関係にある解析値が得られた解析モデルについて加工シミュレーションを行なうことを特徴としている。
本発明は、実測値と解析値がマッチングする解析モデルを選定する。この解析モデルを用いて行なう加工シミュレーションは、実態の板体を用いて行なう加工を反映した結果をもたらす。
本発明において、曲げ変位−荷重曲線および曲げ変位−曲げ角度曲線を前記実測値および前記解析値として求めることができる。
【0010】
本発明において、複数の前記解析モデルは、前記板体の厚さ方向の分割数Aおよび/または前記第2の板体の溝の幅方向の分割数Bを各々相違させたものとすることができる。
また本発明において、前記板体の厚さをt(mm)、前記溝の幅をL(mm)とすると、分割数A、分割数Bを、下記式の範囲内で設定することが望ましい。t/A、L/Bが0.5未満であると分割数が相対的に多くなり解析値を求めるための演算に長い時間がかかる。一方、t/A、L/Bが2を超えると分割数が相対的に少ないために、解析値の精度が劣化するためである。
0.5≦t/A≦2、0.5≦L/B≦2
さらに本発明において、解析モデルは、前記第1の板材の厚さをt1(mm)、前記第2の板材の前記溝をのぞく部分の厚さをt2(mm)とすると、t1および/またはt2を下記式の範囲内で設定することができる。
1≦t1/t2≦5
【0011】
選定された解析モデルについて行なう加工シミュレーションは、実際に行なう曲げ加工を模擬したものとすることが望ましいが、簡易的なものとすることもできる。この加工シミュレーションを行なうことにより、板体の割れを予測し、割れの発生しないt1、t2を板体の仕様として採用することができる。
【0012】
本発明は、曲げ加工に供される平面方向に貫通孔を有する以下の板体の製造方法をも提供する。この板体は、ストライプ状に形成された複数の溝を有する第1の板材と、前記第1の板材の前記溝が形成された面側に接合される平坦な第2の板材とから構成される。そして、前記板体に基づく複数の解析モデルについて、有限要素法によって所定の曲げ試験による解析値を求め、かつ複数の前記解析値のなかで前記板体について前記所定の曲げ試験により求めた実測値と所定の関係にある解析値が得られた解析モデルについて行なわれた加工シミュレーションの結果により設定された前記第1の板材の寸法および前記第2の板材の寸法に基づく前記第1の板材および前記第2の板材を用意し、これらを接合することによって前記板体を得るというものである。
【0013】
本発明の板体の製造方法において、設定された前記寸法に基づいて作製された前記第1の板材および前記第2の板材を接合して得られた板体に所定の曲げ加工を施すことができる。この曲げ加工において、割れ等の不具合の発生が抑制される。
本発明の板体の製造方法において、解析モデルについて、前述した分割の仕方等を採用できることは言うまでもない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態における板体の仕様決定方法の手順を示すフローチャートである。はじめに、このフローチャートに基づいて、本実施の形態における板体の仕様決定方法の概要を説明する。
図1に示すように、本実施の形態における板体の仕様決定方法は、評価対象となる板体について、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の実測値を取得する(図1 S101)。ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の実測値の取得方法については後述する。評価対象となる板体は、図2に示すように、溝付き板22と平板21とを接合した形態を有する。
次に、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の解析値を取得する(図1 S103)。解析値の取得は、有限要素法を用いて行なう。ここで、評価対象となる板体20は図2に示すものであるが、この板体20を図3に示すようにメッシュ状に分割して解析を行なう。分割は複数の条件で行なうことにより、複数の解析モデルについて、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の解析値を取得する。なお、図1ではストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の実測値の取得を、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の解析値の取得よりも先に行なう例を示したが、本発明はこの逆、または両者を並行して行なってもよいことは言うまでもない。
【0015】
次に、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の実測値と解析値とを比較する。この比較を行ない、実測値とマッチングする解析値が得られた解析モデルを割れ発生を予測するための解析モデルとして選定する(図1 S105)。
解析モデルが選定されると、この解析モデルを用いて割れの発生を予測する(図1 S107)。割れの発生予測は、ストローク−荷重曲線等を求める曲げ試験によって行なうことができる。このときの割れの予測は、当該材料における引張り試験における破断歪を基準として行なわれる。つまり、板体20を構成する材料の引張り試験で得られる破断歪よりも解析モデルについて行なった加工シミュレーションによる破断歪が大きい場合に、板体20について割れが発生するものと予測する。
【0016】
本実施の形態においては、図4に示すように、解析モデルMの板厚をt(mm)、溝の幅をL(mm)と置く。そして、図3に示すように板厚方向の分割数(板厚内分割数)をA、溝の幅内における分割数(ピッチ内分割数)をBとすると、AおよびBを以下の式を満たす範囲内で設定する。
0.5≦t/A≦2、0.5≦L/B≦2
板厚内分割数A、ピッチ内分割数Bを多くすることにより、解析値の精度は向上する。有限要素法では、各要素にて計算が行われるため、要素が多ければ多いほど演算は正確になる。ただし、計算に要する時間が長くなる。要素が少なければ演算に要する時間は短くて済むが、実際の加工を正確に模擬することは困難である。このことから、解析において最適な板厚内分割数A、ピッチ内分割数Bを上記式の範囲に設定する。
【0017】
また、解析モデルMについて、図5に示すように平板21の厚さt2と、溝付き板22の厚さt1を変化させることができる。このとき、t1、t2は、下記式の範囲にしたがって設定される。
1≦t1/t2≦5
以上の解析モデルMを用いて有限要素法によりストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線を取得する。ここで、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の求め方を図6に示してある。ベース40上に、ベース40の端部から所定長さだけ突出させて板体20を固定する。ポンチ41を板体20に押し付けて所定の荷重を付加する。このときの図6に示す荷重、ストロークおよび曲げ角度からストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線を求める。
【0018】
解析のパラメータとしては、以上の板厚内分割数A、ピッチ内分割数B、t1およびt2の他に、ベース40の曲げ半径R1、ポンチ41の荷重付与部分の半径R2を用いることもできる。
【0019】
以上のようにして求められた実測値および解析値によるストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の例を図7および図8に示している。
実測値および解析値によるストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の比較は以下の基準による。つまり、ストローク−荷重曲線では曲げの最大荷重が、実測値と解析値との差が5%以内のものを解析モデルMとして選定する。また、ストローク−曲げ角度曲線ではその挙動が、実測値と解析値との差が5%以内のものを解析モデルMとして選定する。ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線は、いずれか一方または双方を用いることができる。
図7のストローク−荷重曲線においては、解析モデルM1は実測値との曲げの最大荷重の差が5%以内であるのに対して、解析モデルM2は実測値との曲げの最大荷重の差が5%を超えているため、解析モデルM1を解析モデルMとして選定することになる。また、図8のストローク−曲げ角度曲線においては、解析モデルM1は実測値との挙動の差が5%以内であるのに対して、解析モデルM2は実測値との挙動の差が5%を超えているため、解析モデルM1を解析モデルMとして選定することになる。
【0020】
以上の実施の形態においては、割れの発生予測は、図6に従う曲げ試験をシミュレーションにより行なったが、本発明はこれに限らない。例えば、図11に示した尾筒部材3c1を板体20から得る場合には、実際の加工条件、例えば金型の曲げ半径等の形状、成形荷重、上・下金型のクリアランスといった加工時に用いられる条件を設定した加工シミュレーションとすることができる。
【0021】
以上の本実施の形態によれば、実態に近い解析モデルMに基づいて割れの予測を行なうことができるため、実際の曲げ加工時に供される部材を、割れ等の不具合が生じない形状、寸法を含む仕様とすることができる。この仕様に基づいて平板21および溝付き板22を作成し、かつこれらを接合した後にプレス成形による曲げ加工を施すことにより、図11に示す尾筒部材3c1を得ることができる。
以上の開示以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、平面方向に貫通孔を有する板材の曲げ加工に際して、割れ等の不具合の発生が防止される板材の仕様を予測することができるため、実際の曲げ加工における不具合の発生を防止または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態における板体の仕様決定方法の手順を示すフローチャートである。
【図2】本実施の形態において曲げ加工の対象となる板体の断面構造を示す図である。
【図3】本実施の形態における解析モデルの分割方法を示す図である。
【図4】本実施の形態における解析モデルの寸法を示す図である。
【図5】本実施の形態における解析モデルの寸法を示す図である。
【図6】本実施の形態において、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の測定手法を説明するための図である。
【図7】本実施の形態において得られる、ストローク−荷重曲線の一例を示す図である。
【図8】本実施の形態において得られる、ストローク−曲げ角度曲線の一例を示す図である。
【図9】一般的なガスタービンの概略構造を示す断面図である。
【図10】ガスタービンの燃焼器の概略構造を示す断面図である。
【図11】燃焼器の尾筒を構成する部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…圧縮機、2…車室、3…燃焼器、3a…ノズル部、3b…燃焼筒、3c…尾筒、100…ガスパス、101…動翼、102…静翼、31…パイロットノズル、33…メインノズル、20…板材、21…平板、22…溝付き板、22a…溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面方向に貫通孔を有する板体を曲げ加工する技術に関し、特にストライプ状に溝が形成された板材と平板を接合して得られた板体を曲げ加工する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は一般的なガスタービンの概略構造を示す断面図、図10はガスタービンの燃焼器の概略構造を示す断面図である。図9および図10において、1は圧縮機であり空気を圧縮して燃焼用の空気や、ロータ、翼の冷却用の空気を発生させる。2は車室、3は車室2内でロータ周りに配設された多数の燃焼器である。燃焼器3は、例えば16個が配置され、各々には、ノズル部3a、燃焼筒3b、尾筒3cから構成される。100はガスタービンのガスパスであり、多段の動翼101、静翼102から構成され、動翼101はロータに、静翼102は車室2側にそれぞれ配置されている。燃焼器3の尾筒3cから流出する高温の燃焼ガスはガスパス100に流入し、ロータを回転させる。
【0003】
燃料は、メインノズル33から予め空気と混合した予混合気として燃焼筒3bに噴射され、燃焼筒3b内でパイロットノズル31により生成したパイロット炎により着火されて燃焼筒3b内に予混合炎を生成する。
【0004】
燃焼筒3bと尾筒3cとは、板体を曲げ加工することにより得られている。そして、高温の燃焼ガスと直接接触するために、この板体にはその平面方向に冷却空気を流す貫通孔が形成されている。燃焼筒3b、尾筒3cを構成する板体20の概略断面を図2に示す。この板体20は、溝22aが形成されている溝付き板22と平板21とから構成される。平板21で封止された溝22aが、冷却空気が流通する貫通孔となる。溝付き板22に対する平板21の接合は、ろう付けその他の接合方法によって行なわれる。
溝付き板22に対して平板21を接合して板体20を得た後に、例えばプレス加工により板体20は図11に示す尾筒部材3c1に形成される。図11に示す尾筒部材3c1は、尾筒3cの下側半分を構成する部材であり、図示しない上側半分の部材を別途作製して、尾筒部材3c1と接合することにより尾筒3cを構成する。
図11に示す尾筒部材3c1の曲げ加工においては、曲げ半径の小さな部分では、板体20の割れ、平板21と溝付き板22との剥離、あるいは溝22a(貫通孔)形状の変形、および平板21の溝22aの上部での減肉率の増大による割れの発生等の不具合が懸念される。
【0005】
ところで、特開平8−117870号公報には、金属板面上に帯状リブ材をほぼ垂直に一体に延設してなるパネルを、回転ロール間に挿入して、リブ材を延設した面を内側にしてその延設方向に曲げ加工する際に有効なリブ材付き金属パネルの曲げ加工方法が開示されている。この曲げ加工方法は、リブ材に対面するロールの周面に設けられた条溝中にリブ材を収容し、かつリブ材の頂部は条溝の底面または条溝中のスペーサ面に当接し、ロールの回転に伴ってリブ材の側面を抑制すると共に、リブ材頂部にロール面圧を印加しつつ曲げ加工を行なうものである。この曲げ加工方法によれば、帯状リブの曲がり、基部の挫折を防止することができる。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−117870号公報(第1頁、図1、図7)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
特開平8−117870号公報に開示された曲げ加工方法はリブ材付き金属パネルの曲げ加工に対して有効な手法である。しかし、尾筒3cを構成する板体20を曲げ加工する場合にこれを適用することはできない。板体20を構成する溝付き板22は、特開平8−117870号公報で言うところのリブ材付き金属パネルと同等の部材とみなすことができるが、板体20には溝22aを封止する平板21が設けられているためである。
【0008】
一方で、板体20を作製する場合に、曲げ加工時に発生する割れ、貫通孔形状の変形等の不具合を予め評価できることが望ましい。そうすれば、例えば、加工条件、溝22aの形状・寸法を所定のものとすることにより、割れ、貫通孔形状の変形等の不具合を抑制できる。ところが、これまでこのような評価手法は存在していない。そこで本発明は、板体20のようにその平面方向に貫通孔を有する板体の曲げ加工に際して発生する不具合を評価する手法を提供することを目的とする。また、本発明はこの手法によって得られた評価結果に基づいて貫通孔を有する板体を製造する方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもとになされた本発明は、曲げ加工に供される平面方向に複数の孔を有する板体の仕様決定方法であって、前記板体は、ストライプ状に形成された複数の溝を有する第1の板材と、前記第1の板材の前記溝が形成された面側に接合される平坦な第2の板材とから構成され、前記板体に基づく複数の解析モデルについて、有限要素法によって所定の曲げ試験による解析値を求め、複数の前記解析値のなかで前記板体について前記所定の曲げ試験により求めた実測値と所定の関係にある解析値が得られた解析モデルについて加工シミュレーションを行なうことを特徴としている。
本発明は、実測値と解析値がマッチングする解析モデルを選定する。この解析モデルを用いて行なう加工シミュレーションは、実態の板体を用いて行なう加工を反映した結果をもたらす。
本発明において、曲げ変位−荷重曲線および曲げ変位−曲げ角度曲線を前記実測値および前記解析値として求めることができる。
【0010】
本発明において、複数の前記解析モデルは、前記板体の厚さ方向の分割数Aおよび/または前記第2の板体の溝の幅方向の分割数Bを各々相違させたものとすることができる。
また本発明において、前記板体の厚さをt(mm)、前記溝の幅をL(mm)とすると、分割数A、分割数Bを、下記式の範囲内で設定することが望ましい。t/A、L/Bが0.5未満であると分割数が相対的に多くなり解析値を求めるための演算に長い時間がかかる。一方、t/A、L/Bが2を超えると分割数が相対的に少ないために、解析値の精度が劣化するためである。
0.5≦t/A≦2、0.5≦L/B≦2
さらに本発明において、解析モデルは、前記第1の板材の厚さをt1(mm)、前記第2の板材の前記溝をのぞく部分の厚さをt2(mm)とすると、t1および/またはt2を下記式の範囲内で設定することができる。
1≦t1/t2≦5
【0011】
選定された解析モデルについて行なう加工シミュレーションは、実際に行なう曲げ加工を模擬したものとすることが望ましいが、簡易的なものとすることもできる。この加工シミュレーションを行なうことにより、板体の割れを予測し、割れの発生しないt1、t2を板体の仕様として採用することができる。
【0012】
本発明は、曲げ加工に供される平面方向に貫通孔を有する以下の板体の製造方法をも提供する。この板体は、ストライプ状に形成された複数の溝を有する第1の板材と、前記第1の板材の前記溝が形成された面側に接合される平坦な第2の板材とから構成される。そして、前記板体に基づく複数の解析モデルについて、有限要素法によって所定の曲げ試験による解析値を求め、かつ複数の前記解析値のなかで前記板体について前記所定の曲げ試験により求めた実測値と所定の関係にある解析値が得られた解析モデルについて行なわれた加工シミュレーションの結果により設定された前記第1の板材の寸法および前記第2の板材の寸法に基づく前記第1の板材および前記第2の板材を用意し、これらを接合することによって前記板体を得るというものである。
【0013】
本発明の板体の製造方法において、設定された前記寸法に基づいて作製された前記第1の板材および前記第2の板材を接合して得られた板体に所定の曲げ加工を施すことができる。この曲げ加工において、割れ等の不具合の発生が抑制される。
本発明の板体の製造方法において、解析モデルについて、前述した分割の仕方等を採用できることは言うまでもない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態における板体の仕様決定方法の手順を示すフローチャートである。はじめに、このフローチャートに基づいて、本実施の形態における板体の仕様決定方法の概要を説明する。
図1に示すように、本実施の形態における板体の仕様決定方法は、評価対象となる板体について、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の実測値を取得する(図1 S101)。ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の実測値の取得方法については後述する。評価対象となる板体は、図2に示すように、溝付き板22と平板21とを接合した形態を有する。
次に、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の解析値を取得する(図1 S103)。解析値の取得は、有限要素法を用いて行なう。ここで、評価対象となる板体20は図2に示すものであるが、この板体20を図3に示すようにメッシュ状に分割して解析を行なう。分割は複数の条件で行なうことにより、複数の解析モデルについて、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の解析値を取得する。なお、図1ではストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の実測値の取得を、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の解析値の取得よりも先に行なう例を示したが、本発明はこの逆、または両者を並行して行なってもよいことは言うまでもない。
【0015】
次に、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の実測値と解析値とを比較する。この比較を行ない、実測値とマッチングする解析値が得られた解析モデルを割れ発生を予測するための解析モデルとして選定する(図1 S105)。
解析モデルが選定されると、この解析モデルを用いて割れの発生を予測する(図1 S107)。割れの発生予測は、ストローク−荷重曲線等を求める曲げ試験によって行なうことができる。このときの割れの予測は、当該材料における引張り試験における破断歪を基準として行なわれる。つまり、板体20を構成する材料の引張り試験で得られる破断歪よりも解析モデルについて行なった加工シミュレーションによる破断歪が大きい場合に、板体20について割れが発生するものと予測する。
【0016】
本実施の形態においては、図4に示すように、解析モデルMの板厚をt(mm)、溝の幅をL(mm)と置く。そして、図3に示すように板厚方向の分割数(板厚内分割数)をA、溝の幅内における分割数(ピッチ内分割数)をBとすると、AおよびBを以下の式を満たす範囲内で設定する。
0.5≦t/A≦2、0.5≦L/B≦2
板厚内分割数A、ピッチ内分割数Bを多くすることにより、解析値の精度は向上する。有限要素法では、各要素にて計算が行われるため、要素が多ければ多いほど演算は正確になる。ただし、計算に要する時間が長くなる。要素が少なければ演算に要する時間は短くて済むが、実際の加工を正確に模擬することは困難である。このことから、解析において最適な板厚内分割数A、ピッチ内分割数Bを上記式の範囲に設定する。
【0017】
また、解析モデルMについて、図5に示すように平板21の厚さt2と、溝付き板22の厚さt1を変化させることができる。このとき、t1、t2は、下記式の範囲にしたがって設定される。
1≦t1/t2≦5
以上の解析モデルMを用いて有限要素法によりストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線を取得する。ここで、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の求め方を図6に示してある。ベース40上に、ベース40の端部から所定長さだけ突出させて板体20を固定する。ポンチ41を板体20に押し付けて所定の荷重を付加する。このときの図6に示す荷重、ストロークおよび曲げ角度からストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線を求める。
【0018】
解析のパラメータとしては、以上の板厚内分割数A、ピッチ内分割数B、t1およびt2の他に、ベース40の曲げ半径R1、ポンチ41の荷重付与部分の半径R2を用いることもできる。
【0019】
以上のようにして求められた実測値および解析値によるストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の例を図7および図8に示している。
実測値および解析値によるストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の比較は以下の基準による。つまり、ストローク−荷重曲線では曲げの最大荷重が、実測値と解析値との差が5%以内のものを解析モデルMとして選定する。また、ストローク−曲げ角度曲線ではその挙動が、実測値と解析値との差が5%以内のものを解析モデルMとして選定する。ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線は、いずれか一方または双方を用いることができる。
図7のストローク−荷重曲線においては、解析モデルM1は実測値との曲げの最大荷重の差が5%以内であるのに対して、解析モデルM2は実測値との曲げの最大荷重の差が5%を超えているため、解析モデルM1を解析モデルMとして選定することになる。また、図8のストローク−曲げ角度曲線においては、解析モデルM1は実測値との挙動の差が5%以内であるのに対して、解析モデルM2は実測値との挙動の差が5%を超えているため、解析モデルM1を解析モデルMとして選定することになる。
【0020】
以上の実施の形態においては、割れの発生予測は、図6に従う曲げ試験をシミュレーションにより行なったが、本発明はこれに限らない。例えば、図11に示した尾筒部材3c1を板体20から得る場合には、実際の加工条件、例えば金型の曲げ半径等の形状、成形荷重、上・下金型のクリアランスといった加工時に用いられる条件を設定した加工シミュレーションとすることができる。
【0021】
以上の本実施の形態によれば、実態に近い解析モデルMに基づいて割れの予測を行なうことができるため、実際の曲げ加工時に供される部材を、割れ等の不具合が生じない形状、寸法を含む仕様とすることができる。この仕様に基づいて平板21および溝付き板22を作成し、かつこれらを接合した後にプレス成形による曲げ加工を施すことにより、図11に示す尾筒部材3c1を得ることができる。
以上の開示以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、平面方向に貫通孔を有する板材の曲げ加工に際して、割れ等の不具合の発生が防止される板材の仕様を予測することができるため、実際の曲げ加工における不具合の発生を防止または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態における板体の仕様決定方法の手順を示すフローチャートである。
【図2】本実施の形態において曲げ加工の対象となる板体の断面構造を示す図である。
【図3】本実施の形態における解析モデルの分割方法を示す図である。
【図4】本実施の形態における解析モデルの寸法を示す図である。
【図5】本実施の形態における解析モデルの寸法を示す図である。
【図6】本実施の形態において、ストローク−荷重曲線、ストローク−曲げ角度曲線の測定手法を説明するための図である。
【図7】本実施の形態において得られる、ストローク−荷重曲線の一例を示す図である。
【図8】本実施の形態において得られる、ストローク−曲げ角度曲線の一例を示す図である。
【図9】一般的なガスタービンの概略構造を示す断面図である。
【図10】ガスタービンの燃焼器の概略構造を示す断面図である。
【図11】燃焼器の尾筒を構成する部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…圧縮機、2…車室、3…燃焼器、3a…ノズル部、3b…燃焼筒、3c…尾筒、100…ガスパス、101…動翼、102…静翼、31…パイロットノズル、33…メインノズル、20…板材、21…平板、22…溝付き板、22a…溝
Claims (6)
- 曲げ加工に供される平面方向に複数の孔が並設される板体の仕様決定方法であって、
前記板体は、ストライプ状に形成された複数の溝を有する第1の板材と、前記第1の板材の前記溝が形成された面側に接合される平坦な第2の板材とから構成され、
前記板体に基づく複数の解析モデルについて、有限要素法によって所定の曲げ試験による解析値を求め、
複数の前記解析値のなかで前記板体について前記所定の曲げ試験により求めた実測値と所定の関係にある解析値が得られた解析モデルについて加工シミュレーションを行なうことを特徴とする板体の仕様決定方法。 - 複数の前記解析モデルの各々は、前記板体の厚さ方向の分割数Aおよび/または前記第2の板体の溝の幅方向の分割数Bが相違することを特徴とする請求項1に記載の板体の仕様決定方法。
- 前記板体の厚さをt(mm)、前記溝の幅をL(mm)とすると、前記分割数A、前記分割数Bを、下記式の範囲で設定することを特徴とする請求項2に記載の板体の仕様決定方法。
0.5≦t/A≦2、0.5≦L/B≦2 - 複数の前記解析モデルの各々は、前記第1の板材の厚さをt1(mm)、前記第2の板材の前記溝をのぞく部分の厚さをt2(mm)とすると、t1および/またはt2を下記式の範囲で設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の板体の仕様決定方法。
1≦t1/t2≦5 - 曲げ加工に供される平面方向に貫通孔を有する板体の製造方法であって、
前記板体は、ストライプ状に形成された複数の溝を有する第1の板材と、前記第1の板材の前記溝が形成された面側に接合される平坦な第2の板材とから構成され、
前記板体に基づく複数の解析モデルについて、有限要素法によって所定の曲げ試験による解析値を求め、かつ複数の前記解析値のなかで前記板体について前記所定の曲げ試験により求めた実測値と所定の関係にある解析値が得られた解析モデルについて行なわれた加工シミュレーションの結果により設定された前記第1の板材の寸法および前記第2の板材の寸法に基づく前記第1の板材および前記第2の板材を用意し、
これらを接合することを特徴とする板体の製造方法。 - 設定された前記寸法に基づいて作製された前記第1の板材および前記第2の板材を接合して得られた板体に所定の曲げ加工を施すことを特徴とする請求項5に記載の板体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002316749A JP2004148363A (ja) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | 板体の仕様決定方法および板体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002316749A JP2004148363A (ja) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | 板体の仕様決定方法および板体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004148363A true JP2004148363A (ja) | 2004-05-27 |
Family
ID=32460359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002316749A Withdrawn JP2004148363A (ja) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | 板体の仕様決定方法および板体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004148363A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011043452A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Nippon Steel Corp | 曲げ限界ひずみ測定法、曲げ割れ判定方法、及び曲げ割れ判定プログラム |
JP2012166251A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Jfe Steel Corp | プレス成形における割れ予測方法およびプレス部品の製造方法 |
CN104815900A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-08-05 | 上海华庄模具有限公司 | 一种铝合金槽型截面零件冲压折弯成形工艺方法 |
-
2002
- 2002-10-30 JP JP2002316749A patent/JP2004148363A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011043452A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Nippon Steel Corp | 曲げ限界ひずみ測定法、曲げ割れ判定方法、及び曲げ割れ判定プログラム |
JP2012166251A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Jfe Steel Corp | プレス成形における割れ予測方法およびプレス部品の製造方法 |
CN104815900A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-08-05 | 上海华庄模具有限公司 | 一种铝合金槽型截面零件冲压折弯成形工艺方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7810385B1 (en) | Process for determining a remaining creep life for a turbine component | |
CA2731756C (en) | Method for repairing and/or upgrading a component, especially of a gas turbine | |
US9483605B2 (en) | Probabilistic high cycle fatigue (HCF) design optimization process | |
JP4176777B2 (ja) | ガスタービン高温部品のき裂進展予測方法及びこの方法を用いたき裂進展予測装置 | |
JP2012102738A (ja) | 製造作業または工程の実行を調整するためのシステムおよび方法 | |
EP3304034B1 (en) | Scheduling inspections and predicting end-of-life for machine components | |
JP2007114046A (ja) | スポット溶接破断解析方法 | |
JP6202232B1 (ja) | 破断予測方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体 | |
Scharfenstein et al. | Probabilistic CFD analysis of high pressure turbine blades considering real geometric effects | |
Masters et al. | Modelling distortion induced in an assembly by the self piercing rivet process | |
JP2001166819A (ja) | 原動機の異常診断・寿命診断システム | |
JP2004148363A (ja) | 板体の仕様決定方法および板体の製造方法 | |
US20210396155A1 (en) | Jig for vibration test of stator vane | |
US9857242B2 (en) | Method for analysis of 3D features using a 2D probabilistic analysis | |
JPH10293049A (ja) | ガスタービンの保守管理方法および装置 | |
CN113916629A (zh) | 一种孔边表面缺陷检出概率试验的试件设计及试验方法 | |
Meyer et al. | Prediction of turbine rotor blade forcing due to in-service stator vane trailing edge damage | |
EP3719256A1 (en) | Aircraft component repair system and process | |
JP2004148364A (ja) | 板体の仕様決定方法および板体の製造方法 | |
KR20190046948A (ko) | 파단 판정 장치, 파단 판정 프로그램 및 그 방법 | |
JP2011232206A (ja) | 欠陥評価装置および欠陥評価方法 | |
CN106547978B (zh) | 一种换向器超速性能仿真计算方法 | |
JP6122669B2 (ja) | 高温機械用部品の余寿命評価方法 | |
Heinze et al. | Probabilistic HCF-investigation of compressor blades | |
JP6578250B2 (ja) | タービンコンポーネントのひずみ推定方法及び装置、タービンコンポーネントの評価方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |