JP2007285832A - System and method for acquiring breaking point, system and method for estimating break, programs and recording media of these method - Google Patents
System and method for acquiring breaking point, system and method for estimating break, programs and recording media of these method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007285832A JP2007285832A JP2006112714A JP2006112714A JP2007285832A JP 2007285832 A JP2007285832 A JP 2007285832A JP 2006112714 A JP2006112714 A JP 2006112714A JP 2006112714 A JP2006112714 A JP 2006112714A JP 2007285832 A JP2007285832 A JP 2007285832A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strain
- fracture
- space
- stress
- limit line
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
本発明は、金属材料からなる薄板の破断限界取得システム及び方法、破断予測システム及び方法、並びにこれら方法のプログラム及び記録媒体に関し、特にプレス成形を受けた自動車部材の衝突過程での材料破断の破断判定基準として好適である。
BACKGROUND OF THE
破断に対する余裕度は、一般に、板厚減少率や成形限界線図(FLD)を用いて判断される。FLDは、破断限界を与える最大主歪みを最小主歪み毎に示した図であり、衝突解析で用いることもできる。実験によるFLDの測定方法は、一般に、あらかじめ金属板の表面にエッチングなどによりサークル状あるいは格子状の模様を描いておき、液圧成形や剛体工具での張出し成形で破断させた後に、サークルの変形量から破断限界歪みを測定する。破断限界線は、様々な面内歪み比について金属板を比例負荷し、それぞれの歪み比での破断限界歪みを主歪み軸上にプロットして線で結ぶことで得られる。 The margin for fracture is generally determined using a plate thickness reduction rate or a forming limit diagram (FLD). FLD is a diagram showing the maximum principal strain that gives the fracture limit for each minimum principal strain, and can also be used in a collision analysis. The experimental FLD measurement method generally involves drawing a circle or lattice pattern on the surface of a metal plate in advance by etching, etc., and then breaking it by hydroforming or overhanging with a rigid tool. The fracture limit strain is measured from the amount. The fracture limit line is obtained by proportionally loading a metal plate for various in-plane strain ratios, plotting the fracture limit strain at each strain ratio on the main strain axis, and connecting them with a line.
図1に実験により測定した破断限界線を示す。
FLD予測手法としては、Hillの局部くびれモデルとSwiftの拡散くびれモデルの併用、Marciniak-Kuczynski法、
などがあり、Keelerの経験則で板厚の影響を補正することで得られる。従来の破断評価方法は、これら破断限界線と塑性変形過程の有限要素法によるシミュレーションの結果から得られる各部位の歪み状態との位置関係を比較することで評価し、変形過程の歪みがこの限界歪みに達したときに破断、もしくは、その危険性が高いと判断する。
FIG. 1 shows the fracture limit line measured by experiment.
FLD prediction methods include a combination of Hill's local constriction model and Swift's diffusion constriction model, the Marciniak-Kuczynski method,
It can be obtained by correcting the influence of plate thickness according to Keeler's rule of thumb. The conventional fracture evaluation method evaluates by comparing the positional relationship between these fracture limit lines and the strain state of each part obtained from the simulation results of the plastic deformation process by the finite element method. When strain is reached, it is judged that the fracture or the risk is high.
図2の破断限界線に示されるように、破断限界線は歪み経路に依存して大きく変化することが知られている。例えば、(1)変形経路の変化がなく線形の経路変化で負荷したときの破断限界線に比べ、(2)単軸引張り予歪み後に等2軸引張り変形を施す経路変化の場合、破断限界線は大きく増加し、(3)等2軸引張り予歪み後に単軸引張りを施す経路変化や、(4)等2軸引張り予歪み後に平面歪み引張り変形を施す経路変化の場合、破断限界線は減少することが多くの実験や数値解析から明らかになっている。 As shown by the breaking limit line in FIG. 2, it is known that the breaking limit line changes greatly depending on the strain path. For example, (1) In the case of a path change where biaxial tensile deformation is applied after uniaxial tension pre-strain, compared to the fracture limit line when there is no change in the deformation path and a linear path change is applied, the fracture limit line In the case of (3) the path change that applies uniaxial tension after biaxial tension pre-strain, etc. or (4) the path change that applies plane strain tension deformation after bi-axial tension pre-strain, etc., the fracture limit line decreases. It has become clear from many experiments and numerical analysis.
プレス成形あるいはプレス成形での予変形を受けた自動車車体部品の衝突変形過程では変形経路が大きく変化することが多く、実験から得られる破断限界線を用いて破断を評価する場合、変形経路に応じて無数の限界線を準備せざるを得ない。従って、実用上、破断の評価は比例負荷経路に対する破断限界線を用いることとなり、高い予測精度は期待できない。 In the impact deformation process of car body parts that have undergone press deformation or pre-deformation in press molding, the deformation path often changes greatly, and when evaluating fracture using the fracture limit line obtained from experiments, depending on the deformation path I have to prepare myriad limit lines. Therefore, in practical use, the fracture evaluation uses a fracture limit line with respect to the proportional load path, and high prediction accuracy cannot be expected.
更には、金属材料からなる薄板について、高い予測精度をもって判定された破断限界結果、及び高い予測精度をもって予測された破断発生の有無の結果を、ユーザが端末に当該薄板に関する所期のデータを入力するだけで適宜取得することを可能とする自動提供システムの実現は、ユーザが最も望むところである。しかしながら、上記のようにそもそも高い予測精度で破断限界を判定する技術や高い予測精度で破断発生の有無を予測する技術が確立されていないことから、当該自動提供システムの実現は暗中模索の現況にある。 Furthermore, for thin sheets made of metal materials, the user inputs the expected data related to the thin sheet to the terminal with the result of the fracture limit determined with high prediction accuracy and the result of the presence or absence of fracture predicted with high prediction accuracy. The realization of an automatic provision system that can be acquired as appropriate by simply doing this is what the user desires most. However, as described above, the technology for judging the fracture limit with high prediction accuracy and the technology for predicting the occurrence of fracture with high prediction accuracy have not been established. is there.
本発明は上述した従来技術の問題を解決することを技術課題としており、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断限界を判定するに際して、ユーザ端末に入力された当該薄板に関する所期のデータに基づいて、破断限界線を容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断限界を判定し、当該判定結果をユーザ端末に提供する、極めて利便性の高い破断限界取得システム及び方法、並びにプログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has a technical problem to solve the above-described problems of the prior art, and when determining the breaking limit of a thin plate in a process including one or more deformation path changes, the intended thin plate input to the user terminal Based on the data, the break limit line is easily and efficiently determined, the break limit is determined with high prediction accuracy, and the determination result is provided to the user terminal. An object is to provide a program and a recording medium.
更に、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断発生の有無を予測するに際して、ユーザ端末に入力された当該薄板に関する所期のデータに基づいて、破断限界線を容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断発生の有無を予測して、当該予測結果をユーザ端末に提供することを可能とする、極めて利便性の高い破断予測システム及び方法、並びにプログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。 Furthermore, when predicting the occurrence of breakage of a thin plate in a process including one or more deformation path changes, the breakage limit line can be easily and efficiently based on the expected data regarding the thin plate input to the user terminal. To provide an extremely convenient fracture prediction system and method, a program, and a recording medium that can obtain and predict the occurrence of fracture with high prediction accuracy and provide the prediction result to a user terminal. With the goal.
本発明の破断限界取得システムは、ユーザ端末と、前記ユーザ端末からの要求に応じて所期のデータを当該ユーザ端末に提供するサーバとがネットワークを介して接続されてなり、金属材料からなる薄板の破断限界を判定するために用いる破断限界線を取得する破断限界取得システムであって、1つ以上の変形経路変化を含む過程における前記薄板の破断限界を判定するに際して、前記サーバは、前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、比例負荷経路で得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する変換手段を含み、前記ユーザ端末は、前記サーバに前記材料データを提供し、前記サーバから前記応力空間の破断限界線のデータを取得する。 The fracture limit acquisition system of the present invention is a thin plate made of a metal material, in which a user terminal and a server that provides intended data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network. A fracture limit acquisition system for acquiring a fracture limit line used to determine a fracture limit of a thin plate in determining a fracture limit of the thin plate in a process including one or more deformation path changes. In accordance with the material data input from the terminal, it includes conversion means for converting the fracture limit line of the strain space obtained by the proportional load path into the fracture limit line of the stress space, and the user terminal sends the material data to the server And obtaining data of the fracture limit line of the stress space from the server.
本発明の破断限界取得方法は、ユーザ端末と、前記ユーザ端末からの要求に応じて所期のデータを当該ユーザ端末に提供するサーバとがネットワークを介して接続されており、金属材料からなる薄板の破断限界を判定するために用いる破断限界線を取得する破断限界取得方法であって、1つ以上の変形経路変化を含む過程における前記薄板の破断限界を判定するに際して、前記ユーザ端末により、前記サーバに前記材料データを提供するステップと、前記サーバにより、前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、比例負荷経路で得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換するステップと、前記サーバにより、前記ユーザ端末に前記応力空間の破断限界線のデータを提供するステップとを含む。 In the fracture limit obtaining method of the present invention, a user terminal and a server that provides intended data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network, and a thin plate made of a metal material A fracture limit acquisition method for acquiring a fracture limit line used for determining the fracture limit of the thin plate in determining a fracture limit of the thin plate in a process including one or more deformation path changes, by the user terminal, Providing the material data to a server, and converting the fracture limit line of the strain space obtained by the proportional load path into the fracture limit line of the stress space according to the material data input from the user terminal by the server. And providing, by the server, data on the fracture limit line of the stress space to the user terminal.
本発明のプログラムは、ユーザ端末と、前記ユーザ端末からの要求に応じて所期のデータを当該ユーザ端末に提供するサーバとがネットワークを介して接続されてなり、金属材料からなる薄板について、1つ以上の変形経路変化を含む過程における前記薄板の破断限界を判定するシステムを利用して、前記サーバにおいて、前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、比例負荷経路で得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換するステップと、前記ユーザ端末に前記応力空間の破断限界線のデータを提供するステップとをコンピュータに実行させるためのものである。 According to the program of the present invention, a user terminal and a server that provides desired data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network. The strain space obtained by the proportional load path in the server according to the material data input from the user terminal using the system for determining the fracture limit of the thin plate in the process including one or more deformation path changes For causing the computer to execute a step of converting the fracture limit line into a fracture limit line of the stress space and a step of providing the user terminal with data of the fracture limit line of the stress space.
本発明の破断予測システムは、ユーザ端末と、前記ユーザ端末からの要求に応じて所期のデータを当該ユーザ端末に提供するサーバとがネットワークを介して接続されてなり、金属材料からなる薄板の破断限界を評価する破断予測システムであって、1つ以上の変形経路変化に応じた塑性変形過程における前記薄板の破断発生を予測するにするに際して、前記サーバは、前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する変換手段と、得られた前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を予測する予測手段とを含み、前記ユーザ端末は、前記サーバに前記材料データを提供し、前記サーバから前記破断発生の有無に関する予測データを取得する。 In the fracture prediction system of the present invention, a user terminal and a server that provides intended data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network, and a thin plate made of a metal material is used. A rupture prediction system for evaluating a rupture limit, wherein the server receives a material input from the user terminal when predicting rupture of the thin plate in a plastic deformation process according to one or more deformation path changes. According to the data, conversion means for converting the fracture limit line of the strain space into a fracture limit line of the stress space, and a prediction means for predicting the occurrence of the fracture using the obtained fracture limit line of the stress space In addition, the user terminal provides the material data to the server, and obtains prediction data regarding the presence or absence of the occurrence of the fracture from the server.
本発明の破断予測方法は、ユーザ端末と、前記ユーザ端末からの要求に応じて所期のデータを当該ユーザ端末に提供するサーバとがネットワークを介して接続されており、金属材料からなる薄板の破断限界を評価する破断予測方法であって、1つ以上の変形経路変化に応じた塑性変形過程における前記薄板の破断発生を予測するにするに際して、前記ユーザ端末により、前記サーバに前記材料データを提供するステップと、前記サーバにより、前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換するステップと、前記サーバにより、得られた前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を予測するステップと、前記ユーザ端末により、前記サーバから前記破断発生の有無に関する予測データを取得するステップとを含む。 In the fracture prediction method of the present invention, a user terminal and a server that provides intended data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network, and a thin plate made of a metal material is used. A fracture prediction method for evaluating a fracture limit, wherein when the occurrence of fracture of the thin plate in a plastic deformation process according to one or more deformation path changes is predicted, the user terminal stores the material data in the server. A step of converting a fracture limit line of a strain space into a fracture limit line of a stress space according to material data input from the user terminal by the server; and the stress obtained by the server. Predicting the presence or absence of the occurrence of breakage using a breakage limit line of space, and determining whether or not the breakage has occurred from the server by the user terminal. And a step of acquiring prediction data that.
本発明のプログラムは、ユーザ端末と、前記ユーザ端末からの要求に応じて所期のデータを当該ユーザ端末に提供するサーバとがネットワークを介して接続されてなり、金属材料からなる薄板について、1つ以上の変形経路変化に応じた塑性変形過程における前記薄板の破断発生を予測するシステムを利用して、前記サーバにおいて、前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換するステップと、前記サーバにより、得られた前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を予測するステップと、前記ユーザ端末により、前記サーバから前記破断発生の有無に関する予測データを取得するステップとをコンピュータに実行させるためのものである。 According to the program of the present invention, a user terminal and a server that provides desired data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network. Using the system for predicting the occurrence of fracture of the thin plate in the plastic deformation process according to one or more deformation path changes, in the server, in accordance with the material data input from the user terminal, the fracture limit line of the strain space To the fracture limit line of the stress space, predicting the presence or absence of the fracture using the fracture limit line of the stress space obtained by the server, from the server by the user terminal And causing the computer to execute a step of obtaining prediction data relating to the presence or absence of occurrence of breakage.
本発明によれば、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断限界を判定するに際して、ユーザ端末に入力された当該薄板に関する所期の材料データに基づいて、破断限界線を容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断限界を判定し、当該判定結果をユーザ端末に提供する。この構成により、極めて高い利便性をもって破断限界情報を取得することができる。 According to the present invention, when determining the fracture limit of a thin plate in a process including one or more deformation path changes, the fracture limit line can be easily and based on the intended material data regarding the thin plate input to the user terminal. Efficiently obtained, the fracture limit is determined with high prediction accuracy, and the determination result is provided to the user terminal. With this configuration, the fracture limit information can be acquired with extremely high convenience.
また、本発明によれば、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断発生の有無を予測するに際して、ユーザ端末に入力された当該薄板に関する所期の材料データに基づいて、破断限界線を容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断発生の有無を予測して、当該予測結果をユーザ端末に提供することを可能とする。この構成により、極めて高い利便性をもって破断予測情報を取得することができる。 Further, according to the present invention, when predicting whether or not the thin plate breaks in the process including one or more deformation path changes, the fracture limit is determined based on the intended material data regarding the thin plate input to the user terminal. It is possible to obtain a line easily and efficiently, predict the presence or absence of breakage with high prediction accuracy, and provide the prediction result to the user terminal. With this configuration, the fracture prediction information can be acquired with extremely high convenience.
上記の構成により、プレス成形や衝突時の破断の危険性を定量的に評価することができ、材料・工法・構造を同時に考慮した自動車車体の効率的・高精度な開発が実現する。 With the above configuration, it is possible to quantitatively evaluate the risk of press molding and fracture at the time of collision, and realize efficient and high-precision development of an automobile body that simultaneously considers the material, construction method, and structure.
[第1の実施形態]
本実施形態では、本発明を金属材料からなる薄板の破断限界の取得に適用した具体例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[First Embodiment]
In the present embodiment, a specific example in which the present invention is applied to acquisition of the fracture limit of a thin plate made of a metal material will be described in detail with reference to the drawings.
従来、破断に対する余裕度は、板厚減少率で評価されることが多かったが、数値シミュレーションの普及とポスト処理ソフトの高機能化により成形限界線図(FLD)を用いた材料の破断評価方法が多用され始めている。FLDは中島法などの実験により得られるが、その方法は煩雑であり、多種の鋼板メニューと板厚に対してデータベースを構築することは困難であるため、いくつかの予測手法が提案されている。 Conventionally, the margin for fracture is often evaluated by the sheet thickness reduction rate, but the method for evaluating fracture of materials using forming limit diagrams (FLD) due to the popularization of numerical simulation and the enhancement of post-processing software functionality. Has begun to be heavily used. FLD can be obtained by experiments such as the Nakajima method, but the method is cumbersome and it is difficult to construct a database for various steel plate menus and plate thicknesses, so several prediction methods have been proposed. .
例えば、汎用ソフトウェアのポスト処理機能には、Hillの局部くびれモデルとSwiftの拡散くびれモデルにKeelerの板厚補正経験則を加えた方法(非特許文献1を参照)が組み込まれている。しかしながら、これら理論により得られる予測値は、アルミや軟鋼板に関しては比較的高い精度で予測できるが、引張強さにして440MPa級以上の鋼板では単軸引張側で過大評価し、等2軸引張側で過小評価するため、現在のように高強度鋼板を多用した自動車車体の開発には適さない。 For example, the post processing function of general-purpose software incorporates a method (see Non-Patent Document 1) in which Hiller's local constriction model and Swift's diffusion constriction model are added with Keeler's plate thickness correction rule of thumb. However, the predicted values obtained by these theories can be predicted with relatively high accuracy for aluminum and mild steel sheets, but over-evaluated on the uniaxial tension side for steel sheets of 440 MPa class or higher in tensile strength, and equal biaxial tension. Because it is underestimated on the side, it is not suitable for the development of an automobile body that uses a lot of high-strength steel plates as at present.
また、FLDは変形経路に依存し大きく変化することが知られており、プレス成形やプレス成形での予変形を受けた自動車車体部品の衝突のように、変形経路が大きく変化するような塑性変形過程の破断評価方法としては高い予測精度が期待できない。しかしながら、最近、桑原ら(非特許文献2,3を参照)は、アルミ押し出し材や軟鋼板を対象に、応力空間内で表記した破断限界線を用いると変形の経路によらず、破断限界をほぼ一義的に表現できることを実験と解析で検証している。これら知見は、アルミや軟鋼板に関するものであり、引張強さにして440MPa級以上の鋼板では明らかにされていない。
In addition, FLD is known to change greatly depending on the deformation path, and plastic deformation in which the deformation path changes greatly, such as collision of automobile body parts that have undergone pre-deformation in press molding or press molding. A high prediction accuracy cannot be expected as a process fracture evaluation method. Recently, however, Kuwahara et al. (See Non-Patent
そこで本発明者らは、440MPa以上の引張強さの高強度鋼板について詳細な実験を行い、以下の事項に初めて想到した。
(1)比例負荷経路で得られる歪み空間のFLDは、単軸引張試験から得られる応力―歪み曲線と素材の板厚、もしくは応力―歪み曲線と素材の板厚および応力増分依存性を規定するパラメータKCを用いて高い精度で予測することができ、これにより多種の鋼板メニューと板厚に対して歪み空間でのFLDデータベースを簡便かつ効率的に構築することができること。
(2)この比例負荷経路で得られる歪み空間でのFLDを応力空間に変換し、応力空間で破断を判定することにより1つ以上の変形経路変化を含む過程における破断判定が可能なこと。
Therefore, the present inventors have conducted detailed experiments on a high-strength steel sheet having a tensile strength of 440 MPa or more, and for the first time have come up with the following matters.
(1) FLD of the strain space obtained by the proportional load path specifies the stress-strain curve and material thickness obtained from the uniaxial tensile test, or the stress-strain curve and material thickness and stress increment dependency. It is possible to predict with high accuracy using the parameter K C, and thereby it is possible to easily and efficiently construct an FLD database in a strain space for various steel plate menus and plate thicknesses.
(2) It is possible to determine the fracture in the process including one or more deformation path changes by converting the FLD in the strain space obtained by this proportional load path into the stress space and determining the fracture in the stress space.
−第1の実施形態の概括的構成−
以下、本実施形態の概括的構成について説明する。
-General configuration of the first embodiment-
Hereinafter, a general configuration of the present embodiment will be described.
(歪み空間の破断限界線の取得方法)
先ず、実験的に歪み空間の破断限界線を測定する手法について説明する。
以下の表1に示す機械的特性値と材料パラメータを持つ金属材料からなる鋼板を対象として、比例負荷実験により破断限界歪みを測定した。ここで、tは薄板の厚み、YPは降伏強さ、TSは引張り強さ、U.Elは均一伸び、Elは全伸び、rmは平均r値(ランクフォード値を示し、圧延方向のr値をr0,圧延方向に対し45゜方向のr値をr45,圧延方向に対し90゜方向のr値をr90とした場合、rm=(r0+2r45+r90)/4で表される。)、K,ε0,nは単軸引張試験から得られる応力−ひずみ曲線を
図3に、上記の実験により測定した歪み空間の破断限界線を含むFLDを示す。
(Acquisition method of fracture limit line of strain space)
First, a method for experimentally measuring the fracture limit line of the strain space will be described.
The fracture limit strain was measured by a proportional load experiment for a steel plate made of a metal material having the mechanical characteristic values and material parameters shown in Table 1 below. Here, t is the thickness of the thin plate, YP is yield strength, TS is tensile strength, U.El the uniform elongation, El extends all, r m represents the average r value (Lankford value, the rolling direction of the r Assuming that the value is r 0 , the r value in the 45 ° direction relative to the rolling direction is r 45 , and the r value in the 90 ° direction relative to the rolling direction is r 90 , r m = (r 0 + 2r 45 + r 90 ) / 4 K, ε 0 , and n are stress-strain curves obtained from a uniaxial tensile test.
FIG. 3 shows the FLD including the fracture limit line of the strain space measured by the above experiment.
次に、材料の機械的特性値から理論的に歪み空間の破断限界線を推定する手法について説明する。
FLD推定方法としては、Hillの局部くびれモデルとSwiftの拡散くびれモデルの併用、シュテーレン−ライスモデル(1975、J.Mech.Phys.Solids、23、421)などがあり、Keelerの経験則で板厚の影響を補正することで得られる。以下に、具体的な計算方法を説明する。まず、
FLD estimation methods include the combined use of Hill's local constriction model and Swift's diffusion constriction model, and the Stälen-Rice model (1975, J. Mech. Phys. Solids, 23, 421). It is obtained by correcting the influence of. A specific calculation method will be described below. First,
破断限界歪みは、n乗硬化則と降伏曲面にMisesの降伏関数
Swiftの拡散くびれは、等2軸引張近傍で破断限界を小さく見積もる傾向があり改善が必要である。従って、分岐理論をベースにHillの局部くびれモデルを拡張したシュテーレン−ライスモデルを用いる方が好ましい。シュテーレン−ライスモデルは、n乗硬化則と降伏曲面にMisesの降伏曲面に対する全歪み理論の増分表示を用いる場合に、ρ≧0の範囲で破断限界歪みは
図4に、シュテーレン−ライスモデルを用いて計算した歪み空間の破断限界線を含むFLDを示す。
Swiftの拡散くびれモデルより予測精度に大幅な改善が見られるものの、十分な精度を確保することは困難である。伊藤ら(非特許文献4を参照)は、Misesの2次降伏関数を塑性ポテンシャルとする垂直則では応力増分テンソルと塑性歪み増分テンソルが1対1に対応せず、応力方向の急激な変化に対して塑性歪み増分方向が追従しないという欠点を克服するため、塑性歪み増分テンソルの方向が応力増分テンソルに依存する構成式を提案している。この構成式では、塑性歪み増分の応力増分依存性を規定するパラメータKCが必要であるが、KCの物理的背景は不明瞭であり、パラメータの導出方法についても提案されていない。
FIG. 4 shows the FLD including the fracture limit line of the strain space calculated using the Stälen-Rice model.
Although there is a significant improvement in prediction accuracy over Swift's diffusional constriction model, it is difficult to ensure sufficient accuracy. Ito et al. (See Non-Patent Document 4) found that the stress increment tensor and the plastic strain increment tensor do not correspond one-to-one with the Mises' second-order yield function as a plastic potential. On the other hand, in order to overcome the drawback that the plastic strain increment direction does not follow, a constitutive equation in which the direction of the plastic strain increment tensor depends on the stress increment tensor is proposed. In this constitutive equation, the parameter K C that defines the stress increment dependency of the plastic strain increment is necessary, but the physical background of K C is unclear, and no parameter derivation method has been proposed.
そこで、本発明者らは以下の表2に示す440MPa〜980MPa級の高強度鋼板について実験を行い調べた結果、以下の事項に初めて想到した。
(1)等2軸引張変形での破断限界最大主歪みε1と破断限界最小主歪みε2の測定値に基づいて材料パラメータKCを同定すれば高い精度でFLDを予測できること。
(2)KCは板厚に依存しないため材料の引張り強さや鋼板の強化機構ごとに必要最低限のKCを求めておけばよいこと。
Therefore, as a result of experiments conducted on the high strength steel sheets of 440 MPa to 980 MPa class shown in Table 2 below, the present inventors have conceived for the first time the following matters.
(1) The FLD can be predicted with high accuracy by identifying the material parameter K C based on the measured values of the fracture limit maximum principal strain ε 1 and the fracture limit minimum principal strain ε 2 in equal biaxial tensile deformation.
(2) Since K C does not depend on the plate thickness, the minimum necessary K C should be obtained for each material tensile strength and steel plate strengthening mechanism.
図5に、表2に示す590MPa級の析出強化型鋼板に関して、前述した方法でKCを求め、シュテーレン−ライスモデルをベースに応力増分依存則を用いて計算したFLDを示す。
なお、当然のことながら、Keelerの板厚補正則の代わりに実験により測定した平面歪みでの破断限界歪みε1 *を用いて補正する方がより高い予測精度を確保することができる。しかしながら、素材の単軸引張試験による応力―歪み曲線のみで多種の鋼板メニューと板厚に対するFLDデータベースを構築できるという観点からは、Keelerの板厚補正則を用いた方が効率的である。
FIG. 5 shows the FLD calculated for the 590 MPa grade precipitation-strengthened steel sheet shown in Table 2 by calculating K C by the above-described method and using a stress increment dependence rule based on the Stälen-Rice model.
As a matter of course, higher prediction accuracy can be ensured by correcting using the fracture limit strain ε 1 * in plane strain measured by experiment instead of Keeler's plate thickness correction rule. However, it is more efficient to use Keeler's plate thickness correction law from the viewpoint that various steel plate menus and FLD databases for plate thicknesses can be constructed using only the stress-strain curve of the uniaxial tensile test of the material.
(歪み空間の破断限界線から応力空間の破断限界線に変換する方法)
表1に示す鋼板を対象に、比例負荷経路での破断限界線は上記した方法で予測し、変形経路変化下での破断限界線は、1次変形として圧延方向に10%の引張を施した後、1次引張方向より90゜の方向が最大主応力となるよう単軸引張、中島法(テフロン(登録商標)シートを用いた球頭張出し)、液圧バルジ試験により破断歪みを測定した。
(Method of converting from the fracture limit line of strain space to the fracture limit line of stress space)
For the steel sheets shown in Table 1, the fracture limit line in the proportional load path was predicted by the method described above, and the fracture limit line under the deformation path change was subjected to 10% tension in the rolling direction as the primary deformation. After that, the rupture strain was measured by uniaxial tension, Nakajima method (bulb head extension using a Teflon (registered trademark) sheet), and hydraulic bulge test so that the maximum principal stress was 90 ° from the primary tensile direction.
歪み空間から応力空間への変換は、(1)体積一定則、(2)Misesの降伏関数、(3)加工硬化則による等方硬化、(4)垂直則、(5)平面応力、を仮定することで換算することができる。 The transformation from strain space to stress space assumes (1) constant volume law, (2) Mises yield function, (3) isotropic hardening by work hardening law, (4) vertical law, and (5) plane stress. Can be converted.
以下に、歪み空間の破断限界線を応力空間に変換する具体的な方法について説明する。歪み空間のFLDは破断限界を与える最大主歪みε11を最小主歪みε22毎に示した図であり、板厚歪みε33は、これらと体積一定則
なお、必要に応じて高度な異方性降伏関数を用いても良いが、パラメータが多く、処理の際に板面内の方向まで考慮する必要が生じるため、煩雑な割には精度の向上代が十分ではなく、実用上は面内等方性を仮定した降伏関数で十分である。 Note that a sophisticated anisotropic yield function may be used if necessary, but since there are many parameters and it is necessary to consider the direction in the plate surface during processing, the cost of improving accuracy is complicated. However, the yield function assuming in-plane isotropy is sufficient in practice.
次に、偏差応力成分σij 'は、図6に示す降伏曲面に対する塑性歪み増分の垂直則
図7は、上述した方法で予測したFLDと実験とにより測定した変形経路変化下での破断限界歪みを、それぞれ応力空間に変換した結果を示す。歪み空間のFLDは変形経路に依存して破断限界は大きく変化するが、応力空間に表記した破断限界線は、変形経路によらず単一の破断限界線で表現できる。従って、複数の塑性変形経路を経る材料の破断限界線は、比例負荷経路で得られる歪み空間のFLDを応力空間に変換すればよい。実用上、多種の鋼板メニューと板厚に関する破断限界線のデータベースは、単軸引張試験から得られる応力―歪み曲線と素材の板厚から歪み空間の成形限界線図(FLD)を求め、これを応力空間に変換することで破断限界線を求めることができる。 FIG. 7 shows the result of converting the fracture limit strain under the deformation path change measured by the FLD predicted by the above-described method and the experiment into the stress space. In the FLD of the strain space, the fracture limit varies greatly depending on the deformation path, but the fracture limit line expressed in the stress space can be expressed by a single fracture limit line regardless of the deformation path. Therefore, the fracture limit line of the material passing through a plurality of plastic deformation paths may be obtained by converting the FLD of the strain space obtained by the proportional load path into the stress space. In practical terms, various steel sheet menus and fracture limit line databases relating to sheet thickness are obtained from the stress-strain curve obtained from the uniaxial tensile test and the sheet thickness of the material to determine the forming limit diagram (FLD) of the strain space. The break limit line can be obtained by converting to the stress space.
更に本発明者らは、表2に示す440MPa〜980MPa級の高強度鋼板について実験を行い調べた結果、材料の引張強さや強化機構によらず、幅広い範囲で単一の破断限界線となることを明らかにした。この応力空間に表記した破断限界線を用いることで、プレス成形やプレス成形での予変形を受けた自動車車体部品の衝突のように、変形経路が大きく変化するような塑性変形過程の破断評価を高い精度で予測することができる。 Furthermore, as a result of experiments conducted on the 440 MPa to 980 MPa class high-strength steel sheets shown in Table 2, the present inventors have obtained a single fracture limit line in a wide range regardless of the tensile strength and strengthening mechanism of the material. Was revealed. By using the fracture limit line described in this stress space, it is possible to evaluate the fracture of plastic deformation processes in which the deformation path changes greatly, such as collision of automobile body parts that have undergone pre-deformation in press molding or press molding. It can be predicted with high accuracy.
−具体的な緒実施例−
以下、上述した本実施形態の概括的構成を踏まえ、具体的な緒実施例について図面を参照しながら説明する。
-Specific examples-
Hereinafter, specific examples will be described with reference to the drawings based on the above-described general configuration of the present embodiment.
(実施例1)
図8は、本実施形態のネットワークシステムの全体構成を示す模式図である。図中、100はインターネットやイントラネット等のネットワークである。
Example 1
FIG. 8 is a schematic diagram showing the overall configuration of the network system of the present embodiment. In the figure,
101はユーザ端末であり、後述するサーバコンピュータ102を利用して所望の材料データを選択し、その材料データファイルを得るために使用される。なお、図8にはユーザ端末101を1つしか示さないが、ネットワーク100上に複数存在するものである。
102はサーバコンピュータであり、詳細は後述するが、ユーザ端末101からの金属材料からなる薄板に関する所定の材料データの入力に応じて、当該薄板の破断限界を判定するために用いる破断限界線のデータを作成し、ユーザ端末101に提供する。本実施形態においては、このサーバコンピュータ102により、破断限界取得装置の機能が実現される。
図9は、サーバコンピュータ102のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
201はCPUであり、データの送受信、結合等を行うため、バス206を介して各種構成要素を制御する。このバス206を介して、各種構成要素間相互のアドレス信号、制御信号、各種データ等の転送が行われる。
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
A
202はROMであり、CPU201の制御手順(コンピュータプログラム)を記憶する。CPU201がこの制御手順を実行することにより、データの転送、結合等の処理を実行することが可能となる。203はRAMであり、データの送受信、結合等のためのワークメモリ、各種構成要素を制御するための一時記憶機能として用いられる。
204はハードディスク記憶装置等の記憶装置であり、205はインターネット等のネットワーク100に接続するためのネットワークインターフェースである。
A
図10は、ユーザ端末101のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
同図において、301はCPUであり、データの送受信、結合等を行うため、バス308を介して各種構成要素を制御する。このバス308を介して、各種構成要素間相互のアドレス信号、制御信号、各種データ等の転送が行われる。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
In the figure,
302はROMであり、CPU301の制御手順(コンピュータプログラム)を記憶する。CPU301がこの制御手順を実行することにより、データの転送、結合等の処理を実行することが可能となる。303はRAMであり、データの送受信、結合等のためのワークメモリ、各種構成要素を制御するための一時記憶機能として用いられる。
A
304は保存用記憶装置である。305はインターネット等のネットワーク100に接続するためのネットワークインターフェースである。306はキーボードやマウス等の入力装置であり、電子文書等を入力するのに用いられる。307はディスプレイ等の表示装置であり、各種画面を表示するのに用いられる。
図11は、実施例1による破断限界取得装置の機能を有するサーバコンピュータ102の主要構成を示すブロック図である。
この破断限界取得装置は、金属材料からなる薄板について、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断限界を判定するものであり、比例負荷経路で得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する変換部1と、変換部1により得られた応力空間の破断限界線を応力FLDとして表示する表示部2とを備えて構成されている。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a main configuration of the
This fracture limit acquisition device is for determining a fracture limit of a thin plate in a process including one or more deformation path changes for a thin plate made of a metal material. The fracture limit line of a strain space obtained by a proportional load path is obtained. It is configured to include a
本例では、歪み空間の破断限界線は実験的に測定される。具体的には、歪み空間の破断限界線は、薄板について複数の面内歪み比を比例負荷実験により求めた後、それぞれの歪み比における破断限界最大主歪みε1及び破断限界最小主歪みε2の測定値を用いて得られるものである。 In this example, the fracture limit line of the strain space is measured experimentally. Specifically, the fracture limit line of the strain space is obtained by obtaining a plurality of in-plane strain ratios for a thin plate by a proportional load experiment, and then, the fracture limit maximum principal strain ε 1 and the fracture limit minimum principal strain ε 2 at each strain ratio. It is obtained using the measured value.
変換部1は、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する際に、塑性歪み増分方向が降伏曲面に対して垂直方向に規定される塑性歪み増分の垂直則を用いて上記の変換を行う。具体的には、上述したように、相当塑性歪みεeqと各歪み成分εijとの関係式であるMisesの降伏関数
図12は、実施例1による破断限界取得方法の各ステップを示すフロー図である。本例では、上記のように、歪み空間の破断限界線は実験的に測定される。
先ず、ユーザによりユーザ端末101に入力された材料データ、例えば薄板の材料と連動して、変換部1は、例えばMisesの降伏関数を用いて、実験的に測定された歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する(ステップS1)。
FIG. 12 is a flowchart illustrating each step of the fracture limit acquisition method according to the first embodiment. In this example, as described above, the fracture limit line of the strain space is experimentally measured.
First, in conjunction with the material data input to the
続いて、ステップS1で得られた応力空間の破断限界線は、表示部2に応力FLDとして表示されるとともに、そのデータがユーザ端末101へ送信される(ステップS2)。
Subsequently, the fracture limit line of the stress space obtained in step S1 is displayed as the stress FLD on the
以上説明したように、本例によれば、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断限界を判定するに際して、ユーザ端末101に入力された当該薄板に関する所期の材料データに基づいて、サーバコンピュータ102により破断限界線を容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断限界を判定し、当該判定結果をユーザ端末101に提供する。この構成により、極めて高い利便性をもって破断限界情報を取得することができる。本例により、プレス成形や衝突時の破断の危険性を定量的に評価することができ、材料・工法・構造を同時に考慮した自動車車体の効率的・高精度な開発が可能となる。
As described above, according to this example, when determining the breaking limit of a thin plate in a process including one or more deformation path changes, based on the intended material data regarding the thin plate input to the
(実施例2)
図13は、実施例2による破断限界取得装置の機能を有するサーバコンピュータ102の主要構成を示すブロック図である。なお、実施例1の図11と同一の構成部材については同符号を付し、詳しい説明を省略する。
(Example 2)
FIG. 13 is a block diagram illustrating a main configuration of the
この破断限界取得装置は、金属材料からなる薄板について、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断限界を判定するものであり、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定する第1の推定部11と、得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する変換部1と、変換部1により得られた応力空間の破断限界線を応力FLDとして表示する表示部2とを備えて構成されている。
This fracture limit acquisition device is for determining a fracture limit of a thin plate in a process including one or more deformation path changes for a thin plate made of a metal material, and estimating a fracture limit line of a strain space using a proportional load path. 1 estimator 11,
第1の推定部11は、単軸引張試験から得られる応力−歪み曲線の近似式
図14は、実施例2による破断限界取得方法の各ステップを示すフロー図である。
先ず、ユーザにより、ユーザ端末101に材料データ、例えば薄板の材料及び機械的特性値(t,YP,TS,El,U.El,r値、n乗硬化則/Swift硬化則)が入力される。
FIG. 14 is a flowchart showing each step of the fracture limit acquisition method according to the second embodiment.
First, the user inputs material data, for example, material of a thin plate and mechanical characteristic values (t, YP, TS, El, U.El, r value, n-th power hardening law / Swift hardening law) to the
第1の推定部11は、ユーザ端末101に入力された薄板の材料及び機械的特性値に基づき、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定する(ステップS11)。 The first estimation unit 11 estimates the fracture limit line of the strain space in the proportional load path based on the material of the thin plate and the mechanical property value input to the user terminal 101 (step S11).
続いて、変換部1は、機械的特性値として入力されたn乗硬化則/Swift硬化則、及び例えばMisesの降伏関数等を用いて、第1の推定部11により推定された歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する(ステップS12)。
Subsequently, the
続いて、ステップS12で得られた応力空間の破断限界線は、表示部2に応力FLDとして表示されるとともに、そのデータがユーザ端末101へ送信される(ステップS13)。
Subsequently, the fracture limit line of the stress space obtained in step S12 is displayed as the stress FLD on the
以上説明したように、本例によれば、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断限界を判定するに際して、ユーザ端末101に入力された当該薄板に関する所期の材料データに基づいて、サーバコンピュータ102により破断限界線を容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断限界を判定し、当該判定結果をユーザ端末101に提供する。この構成により、極めて高い利便性をもって破断限界情報を取得することができる。本例により、プレス成形や衝突時の破断の危険性を定量的に評価することができ、材料・工法・構造を同時に考慮した自動車車体の効率的・高精度な開発が可能となる。
As described above, according to this example, when determining the breaking limit of a thin plate in a process including one or more deformation path changes, based on the intended material data regarding the thin plate input to the
(変形例)
ここで、実施例2の変形例について説明する。この変形例では、図15に示すように、実施例2の破断限界取得装置において、第1の推定部11の代わりに第2の推定部12が設けられている。
(Modification)
Here, a modification of the second embodiment will be described. In this modification, as shown in FIG. 15, the second estimation unit 12 is provided in place of the first estimation unit 11 in the fracture limit acquisition apparatus according to the second embodiment.
第2の推定部12は、第1の推定部11と同様に、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定するものであるが、上述したように、
以上説明したように、本例によれば、実施例2の奏する諸効果に加え、実施例2に比較して、破断予測についてより優れた十分な精度を確保することができ、破断限界線を更に容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断限界を判定することが可能となる。 As described above, according to the present example, in addition to the effects exhibited by the second embodiment, it is possible to ensure a sufficient accuracy with respect to the fracture prediction as compared with the second embodiment. Furthermore, it is possible to obtain easily and efficiently, and to determine the fracture limit with high prediction accuracy.
(実施例3)
本例では、図8に示したネットワークシステムの全体構成、及び図10に示したユーザ端末101のハードウェア構成については、上述の実施例1,2(及び変形例)と同様であるが、サーバコンピュータ102の構成が若干異なる。
(Example 3)
In this example, the overall configuration of the network system shown in FIG. 8 and the hardware configuration of the
本例におけるサーバコンピュータ102は、図16に示すように、図9に示したサーバコンピュータ102のハードウェア構成に加え、記憶装置204において、当該薄板に関する出荷試験値のデータベース204aが構築されている。このデータベース204aには、当該薄い板に関する各種の特性データ、例えばt,YP,TS,El,U.El,r値、応力−歪み多直線データが格納されている。通常、応力−ひずみ曲線は多数の点に離散化されたデータとして引張試験から得ることができる。このデータが応力−ひずみの多点データであり、これら多点データを直線で結んだものを多直線データと呼ぶ。図17に、応力−歪み多直線データの一例を示す。図17では、横軸を歪み量、縦軸を応力とする。
In the
図18は、実施例3による破断限界取得装置の機能を有するサーバコンピュータ102の主要構成を示すブロック図である。なお、実施例1の図11と同一の構成部材については同符号を付し、詳しい説明を省略する。
FIG. 18 is a block diagram illustrating a main configuration of the
この破断限界取得装置は、金属材料からなる薄板について、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断限界を判定するものであり、ユーザ端末101から入力された材料データ、例えば当該薄膜の材料、規格値である強度及び厚みに基づき、上記の特性データを記憶するデータベース204aを用いて、歪み空間の破断限界線を推定する第3の推定部13と、各特性データの所定規格内における品質ばらつき分布の上限値、下限値及び平均値をそれぞれ算出する算出部14と、算出された各特性データの上限値、下限値及び平均値に基づき、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する変換部1と、変換部1により得られた応力空間の破断限界線を応力FLDとして表示する表示部2とを備えて構成されている。
This fracture limit acquisition device is for determining a fracture limit of a thin plate in a process including one or more deformation path changes for a thin plate made of a metal material. Material data input from the
図19は、実施例3による破断限界取得方法の各ステップを示すフロー図である。
先ず、ユーザにより、ユーザ端末101に材料データ、例えば薄板の材料、規格値である強度及び厚みが入力される。
FIG. 19 is a flowchart illustrating the steps of the fracture limit acquisition method according to the third embodiment.
First, the user inputs material data, for example, the material of the thin plate, the strength and thickness that are standard values, to the
第3の推定部13は、ユーザ端末101に入力された薄板の材料、規格値である強度及び厚みに基づき、データベース204aにより各種の特性データを用いて、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定する(ステップS21)。
The
続いて、算出部14は、各特性データの所定規格内における品質ばらつき分布の上限値、下限値及び平均値をそれぞれ算出する(ステップS22)。
Subsequently, the
続いて、変換部1は、算出された各特性データの上限値、下限値及び平均値に基づき、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する(ステップS23)。
Subsequently, the
続いて、ステップS23で得られた応力空間の破断限界線は、表示部2に応力FLDとして表示されるとともに、そのデータがユーザ端末101へ送信される(ステップS24)。
Subsequently, the fracture limit line of the stress space obtained in step S23 is displayed as the stress FLD on the
以上説明したように、本例によれば、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断限界を判定するに際して、ユーザ端末101に入力された当該薄板に関する所期の材料データに基づいて、サーバコンピュータ102によりデータベース204aを用いて、破断限界線を容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断限界を判定し、当該判定結果をユーザ端末101に提供する。この構成により、極めて高い利便性をもって破断限界情報を取得することができる。本例により、プレス成形や衝突時の破断の危険性を定量的に評価することができ、材料・工法・構造を同時に考慮した自動車車体の効率的・高精度な開発が可能となる。
As described above, according to this example, when determining the breaking limit of a thin plate in a process including one or more deformation path changes, based on the intended material data regarding the thin plate input to the
[第2の実施形態]
本実施形態では、本発明を金属材料からなる薄板の破断予測に適用した具体例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[Second Embodiment]
In this embodiment, a specific example in which the present invention is applied to fracture prediction of a thin plate made of a metal material will be described in detail with reference to the drawings.
成形性評価時の破断に対する余裕度は、一般に、板厚減少率やFLDを用いて判断され、これは衝突解析での破断予測にも用いることができる。このうち、FLDは変形経路に依存し大きく変化することが知られており、プレス成形やプレス成形での予変形を受けた自動車車体部品の衝突のように、変形経路が大きく変化するような塑性変形過程の破断評価方法としては高い予測精度が期待できない。 The margin for breakage at the time of formability evaluation is generally determined using a plate thickness reduction rate or FLD, which can also be used for fracture prediction in a collision analysis. Of these, it is known that FLD changes greatly depending on the deformation path, and plasticity such that the deformation path changes greatly, such as collision of automobile body parts that have undergone pre-deformation in press molding or press molding. A high prediction accuracy cannot be expected as a method for evaluating the fracture of the deformation process.
しかしながら、最近、桑原ら(非特許文献2,3を参照)は、アルミ押し出し材や軟鋼板を対象に、応力空間内で表記した破断限界線を用いると変形の経路によらず、破断限界をほぼ一義的に表現できることを実験と解析で検証している。これら知見は、アルミや軟鋼板に関するものであり、引張強さにして440MPa級以上の鋼板では明らかにされておらず、現在のように高強度鋼板を多用した自動車車体の開発には用いることはできない。
Recently, however, Kuwahara et al. (See
そこで本発明者らは、以下の事項に初めて想到した。
(1) 440MPa以上の引張強さの高強度鋼板について詳細な実験を行い、応力空間内で表記した破断限界線を用いると変形の経路によらず、単一の破断限界線で表現できること。
(2) 応力空間に表記した破断限界線を用いることで、プレス成形やプレス成形での予変形を受けた自動車車体部品の衝突のように、変形経路が大きく変化するような塑性変形過程の破断評価を高い精度で予測できること。
Therefore, the present inventors have conceived for the first time the following matters.
(1) When a detailed experiment is performed on a high-strength steel sheet having a tensile strength of 440 MPa or more and the fracture limit line expressed in the stress space is used, it can be expressed by a single fracture limit line regardless of the deformation path.
(2) By using the fracture limit line indicated in the stress space, the plastic deformation process breaks such that the deformation path changes greatly, such as the collision of a car body part that has undergone pre-deformation in press molding or press molding. The evaluation can be predicted with high accuracy.
−本実施形態の概括的構成−
以下、本実施形態の概括的構成について説明する。
-General configuration of the embodiment-
Hereinafter, a general configuration of the present embodiment will be described.
(応力空間の破断限界線の取得方法)
第1の実施形態と同様に、表1に示す鋼板を対象に、(1)比例負荷経路での破断限界歪み、(2)変形経路変化下での破断限界歪みを測定した。ここで、tは薄板の厚み、YPは降伏強さ、TSは引張り強さ、U.Elは均一伸び、Elは全伸び、rmは平均r値(ランクフォード値を示し、圧延方向のr値をr0,圧延方向に対し45゜方向のr値をr45,圧延方向に対し90゜方向のr値をr90とした場合、rm=(r0+2r45+r90)/4で表される。)、K,ε0,nは単軸引張試験から得られる応力−ひずみ曲線を
Similarly to the first embodiment, (1) the fracture limit strain in the proportional load path and (2) the fracture limit strain under the deformation path change were measured for the steel plates shown in Table 1. Here, t is the thickness of the thin plate, YP is yield strength, TS is tensile strength, U.El the uniform elongation, El extends all, r m represents the average r value (Lankford value, the rolling direction of the r Assuming that the value is r0, the r value in the 45 ° direction relative to the rolling direction is r 45 , and the r value in the 90 ° direction relative to the rolling direction is r 90 , then r m = (r 0 + 2r 45 + r 90 ) / 4 K, ε 0 , n are stress-strain curves obtained from uniaxial tensile tests.
比例負荷経路での破断限界歪みは、スクライブドサークル径を6mmとし、単軸引張、中島法(テフロン(登録商標)シートを用いた球頭張出し)、液圧バルジ試験での破断歪みを測定した。一方、変形経路変化下での破断限界線は、1次変形として圧延方向に10%の引張を施した後、1次引張方向より90゜の方向が最大主応力となるよう単軸引張、中島法により破断歪みを測定した。 The fracture limit strain in the proportional load path was determined by measuring the fracture strain in the uniaxial tension, Nakajima method (bulb head extension using a Teflon (registered trademark) sheet), hydraulic bulge test with a scribed circle diameter of 6 mm. . On the other hand, the fracture limit line under the deformation path change is uniaxial tension, Nakajima, so that the maximum principal stress is 90 ° from the primary tension direction after applying 10% tension in the rolling direction as primary deformation. The breaking strain was measured by the method.
歪みから応力へは、(1)体積一定則、(2)Misesの降伏関数、(3)加工硬化則による等方硬化、(4)垂直則、(5)平面応力を仮定することで換算することができる。以下に、歪み空間の破断限界線を応力空間に変換する具体的な方法について説明する。 Strain to stress is converted by assuming (1) constant volume rule, (2) Mises yield function, (3) isotropic hardening by work hardening law, (4) vertical law, and (5) plane stress. be able to. A specific method for converting the fracture limit line of the strain space into the stress space will be described below.
歪み空間のFLDは破断限界を与える最大主歪みε11を最小主歪みε22ごとに示した図であり、板厚歪みε33はこれらと体積一定則
相当塑性歪みεeqは、例えば降伏曲面にMisesの降伏関数を用いれば
なお、必要に応じて高度な異方性降伏関数を用いても良いが、パラメータが多く、処理の際に板面内の方向まで考慮する必要が生じるため、煩雑な割には精度の向上代が十分ではなく、実用上は面内等方性を仮定した降伏関数で十分である。いずれの降伏関数でも、相当塑性歪み増分dεeqを歪み経路で積分した相当塑性歪みεeqと加工硬化則を用いることで、変形経路変化を考慮した相当塑性応力σeqを求めることができる。 Note that a sophisticated anisotropic yield function may be used if necessary, but since there are many parameters and it is necessary to consider the direction in the plate surface during processing, the cost of improving accuracy is complicated. However, the yield function assuming in-plane isotropy is sufficient in practice. In any yield function, by using the equivalent plastic strain ε eq obtained by integrating the equivalent plastic strain increment dε eq with the strain path and the work hardening rule, the equivalent plastic stress σ eq considering the deformation path change can be obtained.
次に、偏差応力成分σij 'は、図6に示した降伏曲面の等方硬化と垂直則
なお、図20に示すように、歪みの主軸と圧延方向が一致しない場合は下記に示す座標変換操作が必要である。図中、xiは材料座標系の座標軸であるx1軸//RD、x2軸//TD、x3軸//NDを表し、Xiはn次変形での歪みの主軸を表す。
座標変換テンソルをRとすると、(1)実験座標系で計測した歪み成分εijは座標変換則により材料座標系を基準座標とした歪み成分
を求め、最後に、(3)座標変換則を用いて実験座標系を基準座標とした応力成分
If the coordinate transformation tensor is R, (1) the strain component ε ij measured in the experimental coordinate system is the strain component with the material coordinate system as the reference coordinate according to the coordinate transformation rule.
Finally, (3) Using the coordinate transformation rule, the stress component with the experimental coordinate system as the reference coordinate
図7に、実験により測定したFLDと、これを前記した方法で最大主応力と最小主応力の応力空間に変換した破断限界線を示す。
歪み空間のFLDは変形経路に依存し破断限界線は大きく変化するが、応力空間に表記した破断限界線は単一の破断限界線となる。
FIG. 7 shows the FLD measured by experiment and the break limit line obtained by converting the FLD into the stress space of the maximum principal stress and the minimum principal stress by the method described above.
The FLD in the strain space depends on the deformation path, and the fracture limit line changes greatly, but the fracture limit line described in the stress space becomes a single fracture limit line.
更に本発明者らは、以下の表3に示す440MPa〜980MPa級の高強度鋼板について実験を行い調べた結果、材料の引張強さや強化機構によらず、幅広い範囲で単一の破断限界線となることを明らかにした。この応力空間に表記した破断限界線を用いることで、プレス成形やプレス成形での予変形を受けた自動車車体部品の衝突のように、変形経路が大きく変化するような塑性変形過程の破断評価を高い精度で予測することができる。 Furthermore, as a result of experiments conducted on the high strength steel sheets of 440 MPa to 980 MPa class shown in Table 3 below, the present inventors have found a single fracture limit line in a wide range regardless of the tensile strength and strengthening mechanism of the material. Clarified that By using the fracture limit line described in this stress space, it is possible to evaluate the fracture of plastic deformation processes in which the deformation path changes greatly, such as collision of automobile body parts that have undergone pre-deformation in press molding or press molding. It can be predicted with high accuracy.
なお、当然のことながら、中島法以外の実験方法で測定したFLDを応力空間に変換した破断限界線を用いても良いし、Hillの局部くびれモデルやSwiftの拡散くびれモデル、Marciniak-Kuczynski法、シュテーレン−ライスモデルなどの理論FLDを応力空間に変換した破断限界線を破断予測に用いても良い。 Of course, it is possible to use a fracture limit line obtained by converting FLD measured by an experimental method other than the Nakajima method into a stress space, Hill's local constriction model, Swift's diffusion constriction model, Marciniak-Kuczynski method, A fracture limit line obtained by converting a theoretical FLD such as a Stälen-Rice model into a stress space may be used for fracture prediction.
(破断限界の評価方法)
有限要素法(FEM)による数値シミュレーションで材料の破断を予測するには、以下に示す技術的な課題がある。
(1)実験により測定したFLDは、評点間距離や摩擦状態の影響を強く受けるため、これを破断判定基準として用いる場合、数値シミュレーションの解析条件に合わせ補正が必要である。
(2)数値シミュレーションでは、均一変形までの歪みの増加は正確にシミュレーションできるが、板厚程度の領域に生じる局部くびれや、さらに狭い領域内に歪みが局所化したせん断帯をシミュレーションするためには有限要素を十分細分化しなければならず、現状の計算機能力では予測が困難である。
(3)汎用ソフトウェアで標準的に採用されている材料構成則では歪みの局所化が遅れるため、実測したFLDを破断判定基準とした場合、危険側での評価を与える。
(Evaluation method of fracture limit)
In order to predict the fracture of a material by a numerical simulation by a finite element method (FEM), there are technical problems shown below.
(1) Since the FLD measured by the experiment is strongly influenced by the distance between the scores and the frictional state, when this is used as a fracture criterion, correction is required according to the analysis conditions of the numerical simulation.
(2) In numerical simulation, the increase in strain until uniform deformation can be accurately simulated, but in order to simulate a local constriction that occurs in the region of the plate thickness or a shear band in which strain is localized in a narrower region Finite elements must be sufficiently subdivided, and it is difficult to predict with the current computational capabilities.
(3) In the material constitutive law that is standardly adopted in general-purpose software, the localization of strain is delayed. Therefore, when the measured FLD is used as the criterion for fracture, an evaluation on the dangerous side is given.
本発明者らは、これら課題に対し鋭意研究した結果、数値シミュレーションに適した破断判定基準を明らかにした。表1に示す鋼板を対象に、球頭張出し成形のFEM数値シミュレーションを行い、要素サイズや材料構成式が歪みの局所化過程におよぼす影響を調査した。 As a result of intensive studies on these problems, the present inventors have clarified a fracture criterion suitable for numerical simulation. FEM numerical simulation of ball head overhang forming was performed on the steel sheets shown in Table 1 to investigate the influence of element size and material constitutive equation on strain localization process.
図21に、ポンチストロークとプレス成形により導入された最大主歪みの関係を示す。
成形初期からポンチストローク25mm程度までは要素サイズ、材料構成式の影響がほとんど現れないが、歪みの局所化が始まる25mm以降では、これらの影響が顕著となる。
FIG. 21 shows the relationship between the punch stroke and the maximum principal strain introduced by press molding.
From the initial stage of molding to the punch stroke of about 25 mm, the influence of the element size and the material constitutive formula hardly appears, but after 25 mm where the localization of strain starts, these effects become significant.
図22に、種々の解析条件で数値シミュレーションを行い、実験から得られたFLDと局部くびれ発生限界を破断判定基準として用いたときの予測精度の比較を示す。
破断判定基準に実測したFLDを用いた場合、歪みの局所化過程を正確にシミュレーションできないため、破断の予測精度は高くない。一方、局部くびれ発生限界を破断限界に用いた場合、要素サイズや用いる材料構成式によらず比較的高い精度で予測可能であり、かつ安全側の評価を得ることができる。これは、薄鋼板の延性破壊は局部くびれにより変形が局所化した位置で発生し、局部くびれが発生すると極めて短時間で破断に至るため、実用上は局部くびれ発生限界を破断判定基準に用いればよいことを示唆している。
FIG. 22 shows a comparison of prediction accuracy when a numerical simulation is performed under various analysis conditions and the FLD obtained from the experiment and the local necking limit are used as the fracture criterion.
When the measured FLD is used as the fracture criterion, since the strain localization process cannot be simulated accurately, the fracture prediction accuracy is not high. On the other hand, when the local constriction occurrence limit is used as the fracture limit, it can be predicted with relatively high accuracy regardless of the element size and the material composition formula to be used, and an evaluation on the safe side can be obtained. This is because ductile fracture of thin steel sheet occurs at a position where deformation is localized due to local constriction, and when local constriction occurs, it breaks in an extremely short time. Suggests good.
局部くびれ発生限界は塑性不安定性の枠組みで取り扱うことができ、Hillの局部くびれモデルやSwiftの拡散くびれモデル、Marciniak-Kuczynski法、シュテーレン−ライスモデルなどの理論FLDで予測できる。 The limit of local necking can be handled in the framework of plastic instability, and can be predicted by theoretical FLDs such as Hill's local necking model, Swift's diffusion necking model, Marciniak-Kuczynski method, and Stären-Rice model.
この事例で示すように、本発明者らは鋭意研究をした結果、有限要素法を用いた数値解析シミュレーションで破断を評価する場合、歪み空間でのくびれ開始線を応力空間に変換した破断限界線を破断判定基準に用いることで高い予測精度が確保できることに想到した。 As shown in this example, the present inventors have conducted intensive research.As a result, when evaluating fracture by numerical analysis simulation using the finite element method, the fracture limit line obtained by converting the constriction start line in the strain space into the stress space. It was conceived that high prediction accuracy can be secured by using as a criterion for judging fracture.
(破断限界の評価方法の事例)
表1に示す鋼板を対象に、1次変形として圧延方向に10%の引張を施した後、球頭張出し成形により平面歪み変形を施すような非線形経路での破断予測事例を示す。
図23に数値シミュレーションにより得られた成形過程の応力履歴と歪み空間でのくびれ開始線を応力空間に変換した破断限界線の関係を示す。
(Example of evaluation method for fracture limit)
An example of fracture prediction in a non-linear path in which plane strain deformation is performed by ball head overhanging after applying 10% tension in the rolling direction as the primary deformation for the steel sheet shown in Table 1 is shown.
FIG. 23 shows the relationship between the stress history of the forming process obtained by numerical simulation and the fracture limit line obtained by converting the constriction start line in the strain space into the stress space.
数値シミュレーションに動的陽解法を用いる場合、得られる応力は時間ステップ内での繰り返し計算を行わず、微小時間刻みで応力波の伝播を解いていくため大きく振動しながら増加する。この応力と破断限界応力の位置関係を比較し破断を評価する方法では高い予測精度を確保することが困難である。 When the dynamic explicit method is used for the numerical simulation, the obtained stress is not repeatedly calculated within the time step, and increases while greatly oscillating because the propagation of the stress wave is solved in minute time steps. It is difficult to ensure high prediction accuracy by a method for evaluating the fracture by comparing the positional relationship between this stress and the fracture limit stress.
本発明者らは鋭意研究をした結果、数値シミュレーションに動的陽解法を用いる場合、塑性歪みをポスト処理で応力へ変換することで応力の振動を回避でき、精度良く破断を判定する方法に想到した。 As a result of diligent research, the present inventors have come up with a method for determining fracture with high accuracy by using a dynamic explicit method for numerical simulation and converting plastic strain into stress by post-processing to avoid stress vibration. .
図24に本発明方法により破断を予測した結果を示す。
従来のFLDによる破断予測方法では、変形経路に依存し破断限界線が大きく変化するため高い精度で予測することは困難であるが、本発明を適用することで変形経路が変化する場合でも良好な精度で破断を予測できることが判る。なお、本発明は、有限要素法を用いた数値シミュレーションの代わりに、実験の歪み測定結果を応力に変換した値と破断限界線の位置関係を比較することでも破断を評価することが可能である。
FIG. 24 shows the result of predicting fracture by the method of the present invention.
In the conventional fracture prediction method by FLD, it is difficult to predict with high accuracy because the fracture limit line changes greatly depending on the deformation path, but it is good even when the deformation path changes by applying the present invention. It can be seen that the fracture can be predicted with accuracy. In the present invention, instead of numerical simulation using the finite element method, it is possible to evaluate fracture by comparing the positional relationship between the value obtained by converting the experimental strain measurement result into stress and the fracture limit line. .
(破断予測方法を衝突解析に適用した例)
表1に示す鋼板を対象に、図25に示すハット断面で長さ900mmの部材の3点曲げ衝突解析において本発明の破断予測方法を適用した。
(Example of applying the fracture prediction method to collision analysis)
The fracture prediction method of the present invention was applied to a steel plate shown in Table 1 in a three-point bending collision analysis of a member having a hat cross section and a length of 900 mm shown in FIG.
先ず、動的陽解法の数値シミュレーションを用いてハット形状の絞り曲げ成形の解析を行った。図26に成形シミュレーションの結果を示す。次に、フランジ部で平板と30mm間隔の点溶接処理(2接点間の相対変位を固定)を施した衝突解析用有限要素モデルを作成した。 First, a hat-shaped drawing bending analysis was performed using a numerical simulation of a dynamic explicit method. FIG. 26 shows the result of the molding simulation. Next, a finite element model for collision analysis in which a spot welding process (fixed relative displacement between two contact points) with a flat plate at a 30 mm interval was performed on the flange portion was created.
更に、この衝突解析用有限要素モデルに、得られた成形解析結果を反映させ、衝突解析を動的陽解法による数値シミュレーションにて行った。プレス成形後の衝突過程での材料の破断を評価する場合、プレス成形の数値シミュレーションにより得られる板厚と相当塑性歪み、あるいは板厚と相当塑性歪み、応力テンソル、歪みテンソルを衝突解析の初期条件へ引き継ぐことで成形時の変形履歴を考慮することができる。 Furthermore, the obtained molding analysis result was reflected in this finite element model for collision analysis, and the collision analysis was performed by numerical simulation by the dynamic explicit method. When evaluating the fracture of a material in the collision process after press forming, the plate thickness and equivalent plastic strain, or the plate thickness and equivalent plastic strain, stress tensor, and strain tensor obtained by numerical simulation of press forming are the initial conditions for collision analysis. By taking over, the deformation history at the time of molding can be considered.
なお、当然のことながら、数値シミュレーションの代わりに実験によりプレス成形品の板厚、相当塑性歪みを測定し、これらの何れかを衝突解析の初期条件へ引き継ぐことで成形時の変形履歴を考慮することができる。 As a matter of course, instead of numerical simulation, the thickness and equivalent plastic strain of the press-formed product are measured by experiment, and the deformation history at the time of molding is taken into account by taking any of these to the initial conditions of the collision analysis. be able to.
これまでの事例では、プレス成形のような準静的な塑性変形過程を取り扱っていたが、衝突解析では材料の高速変形挙動を考慮する必要がある。鉄鋼材料には歪み速度依存性があり、変形速度が速いと変形抵抗が上昇することが知られている。自動車の衝突時、変形が集中する稜線部では歪み速度が1000/sまで達することがあり、衝突解析の予測精度を確保するためには正確な高速変形挙動を考慮する必要がある。 In previous cases, we dealt with quasi-static plastic deformation processes such as press forming, but it is necessary to consider the high-speed deformation behavior of materials in collision analysis. Steel materials are known to have strain rate dependence, and it is known that deformation resistance increases when the deformation rate is high. At the ridgeline where deformation is concentrated at the time of automobile collision, the strain rate may reach 1000 / s, and it is necessary to consider accurate high-speed deformation behavior in order to ensure the prediction accuracy of the collision analysis.
一般に、有限要素法による数値シミュレーションで衝突解析を行う場合、歪み速度に応じた応力の増加を表現する材料モデルとしてCowper-Symonds式を用いる。
図27に相当塑性歪みと歪み速度に応じた相当応力の関係を、図28に応力空間での動的な破断応力限界線と衝突シミュレーションから得られる動的な応力の位置関係をそれぞれ示す。
In general, when impact analysis is performed by numerical simulation using the finite element method, the Cowper-Symonds equation is used as a material model that represents an increase in stress according to the strain rate.
FIG. 27 shows the relationship between the equivalent plastic strain and the equivalent stress according to the strain rate, and FIG. 28 shows the positional relationship between the dynamic fracture stress limit line in the stress space and the dynamic stress obtained from the collision simulation.
衝突シミュレーションから得られる動的応力を用いて破断を評価する場合、歪み速度に応じて無数の動的な破断応力限界線が必要であり、実用上、破断を予測することは困難である。 When rupture is evaluated using dynamic stress obtained from a collision simulation, an infinite number of dynamic rupture stress limit lines are required according to the strain rate, and it is difficult to predict the rupture practically.
本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究をした結果、衝突シミュレーションから得られる塑性歪みを変換して得た基準歪み速度での応力を用い、破断判定に用いるクライテリアは単一の基準歪み速度での破断応力限界線のみを利用すればよいことに想到した。検討の結果、基準歪み速度は準静的な歪み速度として良いことが判った。準静的な歪み速度の範囲は材料により異なるが実用上0.001/s〜1/sの範囲内で計測した破断限界線を用いて良い。 As a result of diligent research to solve this problem, the present inventors have used a stress at a standard strain rate obtained by converting a plastic strain obtained from a collision simulation. It was conceived that only the breaking stress limit line at the strain rate should be used. As a result of the examination, it was found that the reference strain rate is good as a quasi-static strain rate. Although the range of the quasi-static strain rate varies depending on the material, a fracture limit line measured in the range of 0.001 / s to 1 / s may be used in practice.
図29に本発明の方法により破断を予測した結果を示す。
従来のFLDによる破断予測方法ではプレス成形での予変形を受けた後の衝突現象のように変形経路が大きく変化するような塑性変形過程は高い精度で予測することが困難であったが、本発明を適用することでプレス成形後の衝突プロセスでも良好な精度で破断を予測できることが判る。
FIG. 29 shows the result of predicting fracture by the method of the present invention.
With the conventional FLD fracture prediction method, it was difficult to predict with high accuracy the plastic deformation process in which the deformation path changes greatly, such as the collision phenomenon after undergoing pre-deformation in press forming. It can be seen that by applying the invention, fracture can be predicted with good accuracy even in the collision process after press forming.
以上の例に示したように、本発明によれば、薄鋼板のプレス成形、衝突プロセスを有限要素法によりシミュレーションし、得られたデータから破断の危険性を定量的に評価できる。ここでは、変形応力の歪み速度依存性としてCowper-Symonds式を代表例として用いたが、歪み速度依存性を考慮できる任意の構成式、例えばm乗硬化式、Johnson-Cook式等を用いても本発明の有効性は変わらない。 As shown in the above examples, according to the present invention, it is possible to simulate the press forming and collision process of a thin steel plate by a finite element method, and quantitatively evaluate the risk of fracture from the obtained data. Here, the Cowper-Symonds equation is used as a representative example of the strain rate dependency of the deformation stress, but any constitutive equation that can take into account the strain rate dependency, such as the m-th power hardening equation, Johnson-Cook equation, etc. The effectiveness of the present invention remains unchanged.
−具体的な実施例−
以下、上述した本発明の概括的構成を踏まえ、具体的な実施例について図面を参照しながら説明する。
本例では、図8に示したネットワークシステムの全体構成、図9に示したサーバコンピュータ102のハードウェア構成、及び図10に示したユーザ端末101のハードウェア構成については、第1の実施形態による実施例1,2(及び変形例)と同様であるが、サーバコンピュータ102の機能が異なる。
-Specific examples-
Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings based on the above-described general configuration of the present invention.
In this example, the overall configuration of the network system shown in FIG. 8, the hardware configuration of the
図30は、実施例2による破断予測装置の機能を有するサーバコンピュータ102の主要構成を示すブロック図である。
この破断予測装置は、金属材料からなる薄板について、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断発生の有無を予測するものであり、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定する推定部21と、比例負荷経路で得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する変換部22と、応力空間の破断限界線により破断発生の有無を判断する破断判定部23と、破断判定部23による判定結果等を表示する表示部24とを備えて構成されている。
FIG. 30 is a block diagram illustrating a main configuration of the
This fracture prediction device predicts whether or not a thin plate breaks in a process including one or more deformation path changes for a thin plate made of a metal material, and estimates a fracture limit line of a strain space using a proportional load path. An
推定部21は、例えば単軸引張試験から得られる応力−歪み曲線の近似式
推定部21は、単軸引張試験から得られる応力−歪み曲線の近似式
なお、本例では、歪み空間の破断限界線を推定部1を用いて理論的に推定する場合について例示したが、歪み空間の破断限界線を推定部1を用いずに実験的に測定しても良い。具体的には、歪み空間の破断限界線は、薄板について複数の面内歪み比を比例負荷実験により求めた後、それぞれの歪み比における最大破断限界歪みε1及び最小破断限界歪みε2の測定値を用いて得られる。
In this example, the case where the rupture limit line of the strain space is theoretically estimated using the
変換部22は、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する際に、塑性歪みの増分則として降伏曲面の垂直則を用いて上記の変換を行う。具体的には、上述したように、相当塑性歪みεeqと各歪み成分εijとの関係式であるMisesの降伏関数
破断判定部23は、変換部1により変換された応力空間の破断限界線と、塑性変形過程の有限要素法によるシミュレーションの結果から得られる各部位の歪み状態との位置関係を比較することで評価し、変形過程の歪みがこの限界歪みに達したときに破断、もしくは、その危険性が高いと判断する。ここで、数値解析の手法として有限要素法の1つである動的陽解法を用いる。この場合、動的陽解法により得られる塑性歪みを応力に変換し、応力空間の破断限界線と比較する。
The fracture determination unit 23 is evaluated by comparing the positional relationship between the fracture limit line of the stress space converted by the
なお、破断判定部23は、上記のシミュレーションを行う代わりに、実験により評価された薄板の変形状態から得られた歪みを応力に換算し、応力空間の破断限界線を用いて破断発生の有無を定量的に評価するようにしても良い。 Instead of performing the above simulation, the fracture determination unit 23 converts the strain obtained from the deformation state of the thin plate evaluated by the experiment into stress, and uses the fracture limit line in the stress space to determine whether or not the fracture has occurred. You may make it evaluate quantitatively.
ここで、自動車部材の衝突解析のように、薄板に高速変形が生じる場合には、破断判定部23は、薄板の変形応力の速度依存性を考慮して数値解析を実行し、当該数値解析から得られた塑性歪みを変換して基準歪み速度における応力を算出し、基準歪み速度に対応した応力空間の破断限界線と比較する。 Here, when high-speed deformation occurs in the thin plate as in the collision analysis of the automobile member, the fracture determination unit 23 performs numerical analysis in consideration of the speed dependency of the deformation stress of the thin plate. The obtained plastic strain is converted to calculate the stress at the reference strain rate, and is compared with the fracture limit line of the stress space corresponding to the reference strain rate.
図31は、本実施例による破断予測方法により、金属材料からなる薄板の成形過程において破断予測を行う場合の各ステップを示すフロー図である。
先ず、ユーザによりユーザ端末101に入力された材料データ、例えば薄板の材料及び機械的特性値(t,YP,TS,El,U.El,r値、n乗硬化則/Swift硬化則)に基づき、推定部21は、比例負荷経路で歪み空間の破断限界線を推定する(ステップS31)。
FIG. 31 is a flowchart showing each step when fracture prediction is performed in the process of forming a thin plate made of a metal material by the fracture prediction method according to the present embodiment.
First, based on material data input to the
続いて、変換部22は、例えばMisesの降伏関数を用いて、実験的に測定された歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換し、応力FLDを作成するとともに、そのデータをユーザ端末101へ送信する(ステップS32)。
Subsequently, the
続いて、破断判定部23は、変換部21により変換された応力空間の破断限界線と、塑性変形過程の有限要素法(ここでは動的陽解法)によるシミュレーションの結果から得られる各部位の歪み状態との位置関係を比較することで評価し、破断或いはその危険性を判断する(ステップS33)。
Subsequently, the rupture determination unit 23 obtains the strain state of each part obtained from the rupture limit line of the stress space converted by the
ステップS33において、限界歪みに達し、薄板に破断が生じる、或いはその危険性が高いと判定された場合には、破断判定部3は、以下の緒処理を実行する(ステップS34)。
要素ID、薄板の板厚、歪み、応力情報をログファイルに出力する。更に、クライテリアに達した要素を消去し、破断後の解析を継続する。
In step S33, when it is determined that the critical strain has been reached and the thin plate is ruptured or has a high risk, the
The element ID, sheet thickness, strain, and stress information are output to the log file. Furthermore, the elements that have reached the criteria are deleted, and the analysis after the fracture is continued.
続いて、表示部24に以下の各種表示が行われるとともに、そのデータがユーザ端末101へ送信される(ステップS35)。
薄板に破断が生じる危険性がスカラー量でコンター表示される。また、応力空間で破断危険部位の応力履歴及びクライテリアが表示される。併せて、薄板におけるシワ発生の危険性もコンター表示される。ここで、出荷試験値の規格内におけるばらつき(平均値、下限値)に対して、破断の危険性を表示するようにしても良い。
Subsequently, the following various displays are performed on the display unit 24, and the data is transmitted to the user terminal 101 (step S35).
The risk of breakage of the thin plate is contoured with a scalar amount. In addition, the stress history and criteria of the fracture risk site in the stress space are displayed. At the same time, the risk of wrinkling in the thin plate is displayed in contour. Here, the risk of breakage may be displayed for the variation (average value, lower limit value) within the standard of the shipping test value.
一方、ステップS33において、破断が生じる可能性がない、或いはその危険性が低いと判定された場合には、ステップS36においてその旨が表示部23に表示されるとともに、ユーザ端末101へその旨が送信される。
On the other hand, if it is determined in step S33 that there is no possibility of breakage or that the risk is low, that fact is displayed on the display unit 23 in step S36, and this is indicated to the
図32は、本実施例による破断予測方法により、図31の成形過程における破断予測に引き続き、衝突過程における破断予測を行う場合の各ステップを示すフロー図である。 FIG. 32 is a flowchart showing each step when the fracture prediction in the collision process is performed following the fracture prediction in the molding process of FIG. 31 by the fracture prediction method according to the present embodiment.
この場合、図31のステップS32で作成された応力FLDを引き継いで用いる。
そして、破断判定部23は、薄板の変形応力の速度依存性を考慮して数値解析を実行し、当該数値解析から得られた塑性歪みを変換して基準歪み速度における応力を算出し、基準歪み速度に対応した応力空間の破断限界線と比較し、破断、もしくは、その危険性を判断する(ステップS41)。
In this case, the stress FLD created in step S32 in FIG. 31 is taken over and used.
Then, the fracture determination unit 23 performs numerical analysis in consideration of the speed dependency of the deformation stress of the thin plate, converts the plastic strain obtained from the numerical analysis, calculates stress at the reference strain rate, and calculates the reference strain. Compared with the fracture limit line of the stress space corresponding to the speed, the fracture or its risk is judged (step S41).
このステップS41において、破断判定部23は、図31の成形過程において数値解析により評価された薄板の変形状態を、衝突過程における数値解析の初期条件として引き継ぐ。この変形状態は、薄板の板厚及び相当塑性歪み、或いは板厚、相当塑性歪み、応力テンソル及び歪みテンソルである。 In step S41, the fracture determination unit 23 takes over the deformation state of the thin plate evaluated by the numerical analysis in the forming process of FIG. 31 as the initial condition of the numerical analysis in the collision process. This deformation state is the thickness and equivalent plastic strain of the thin plate, or the plate thickness, equivalent plastic strain, stress tensor and strain tensor.
ステップS41において、薄板に破断が生じる、或いはその危険性が高いと判定された場合には、破断判定部23は、以下の緒処理を実行する(ステップS42)。
要素ID、薄板の板厚、歪み、応力情報をログファイルに出力する。更に、クライテリアに達した要素を消去し、破断後の解析を継続する。
In step S41, when it is determined that the thin plate is broken or the risk is high, the break determination unit 23 executes the following process (step S42).
The element ID, sheet thickness, strain, and stress information are output to the log file. Furthermore, the elements that have reached the criteria are deleted, and the analysis after the fracture is continued.
続いて、表示部24に以下の各種表示が行われるとともに、そのデータがユーザ端末101へ送信される(ステップS43)。
薄板に破断が生じる危険性がスカラー量でコンター表示される。また、応力空間で破断危険部位の応力履歴及びクライテリアが表示される。併せて、薄板におけるシワ発生の危険性もコンター表示される。ここで、出荷試験値の規格内におけるばらつき(平均値、下限値)に対して、破断の危険性を表示するようにしても良い。
Subsequently, the following various displays are performed on the display unit 24, and the data is transmitted to the user terminal 101 (step S43).
The risk of breakage of the thin plate is contoured with a scalar amount. In addition, the stress history and criteria of the fracture risk site in the stress space are displayed. At the same time, the risk of wrinkling in the thin plate is displayed in contour. Here, the risk of breakage may be displayed for the variation (average value, lower limit value) within the standard of the shipping test value.
一方、ステップS41において、薄板に破断が生じる可能性がない、或いはその危険性が低いと判定された場合には、ステップS44においてその旨が表示部24に表示されるとともに、そのデータがユーザ端末101へ送信される。 On the other hand, if it is determined in step S41 that there is no possibility that the thin plate will break or that the risk is low, this is displayed on the display unit 24 in step S44 and the data is stored in the user terminal. 101.
以上説明したように、本実施例によれば、1つ以上の変形経路変化を含む過程における薄板の破断発生の有無を予測するに際して、ユーザ端末101に入力された当該薄板に関する所期の材料データに基づいて、サーバコンピュータ102により破断限界線を容易且つ効率的に求め、高い予測精度をもって破断発生の有無を予測して、当該予測結果をユーザ端末101に提供することを可能とする。この構成により、極めて高い利便性をもって破断予測情報を取得することができる。これにより、プレス成形や衝突時の破断の危険性を定量的に評価することができ、材料・工法・構造を同時に考慮した自動車車体の効率的・高精度な開発が実現する。
As described above, according to the present embodiment, the expected material data regarding the thin plate input to the
なお、本実施形態において、第1の実施形態で説明した破断限界取得方法の各ステップを実行した後、サーバコンピュータ102により、取得された応力空間の破断限界線のデータを用いて、破断発生の有無を予測するように構成しても良い。即ち、図12のステップS1を実行した後、図31のステップS33〜S36を実行する構成や、図14のステップS11(実施例2の変形例における第2の推定部12を用いる)〜S12を実行した後、図31のステップS33〜S36を実行する構成、図19のステップS21〜S23を実行した後、図31のステップS33〜S36を実行する構成等が考えられる。
In the present embodiment, after executing the steps of the fracture limit acquisition method described in the first embodiment, the
(本発明を適用した他の実施形態)
上述した第1の実施形態における実施例1,2(及び変形例)、実施例3等による破断限界取得装置を構成する各構成要素(表示部2を除く)の機能、及び第2の実施形態における実施例等による破断予測装置を構成する各構成要素(表示部24を除く)の機能は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、第1の実施形態における破断限界取得方法の各ステップ(図12のステップS1〜S2,図14のステップS11〜S13、図19のステップS21〜S24等)、及び第2の実施形態における破断予測方法の各ステップ(図31のステップS31〜S36,図32のステップS41〜S44等)は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
(Other embodiments to which the present invention is applied)
Functions of components (excluding the display unit 2) constituting the fracture limit acquisition apparatus according to Examples 1 and 2 (and modifications), Example 3 and the like in the first embodiment described above, and the second embodiment The functions of the constituent elements (excluding the display unit 24) constituting the fracture prediction device according to the embodiment in Fig. 5 can be realized by operating a program stored in a RAM or ROM of a computer. Similarly, each step of the fracture limit acquisition method in the first embodiment (steps S1 to S2, FIG. 14, steps S11 to S13 in FIG. 14, steps S21 to S24 in FIG. 19, etc.), and in the second embodiment. Each step of the fracture prediction method (steps S31 to S36 in FIG. 31, step S41 to S44 in FIG. 32, etc.) can be realized by operating a program stored in a RAM or ROM of a computer. This program and a computer-readable storage medium storing the program are included in the present invention.
具体的に、前記プログラムは、例えばCD−ROMのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、CD−ROM以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、LAN、インターネットの等のWAN、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。 Specifically, the program is recorded on a recording medium such as a CD-ROM or provided to a computer via various transmission media. As a recording medium for recording the program, besides a CD-ROM, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, or the like can be used. On the other hand, as the program transmission medium, a communication medium in a computer network system for propagating and supplying program information as a carrier wave can be used. Here, the computer network is a WAN such as a LAN or the Internet, a wireless communication network, or the like, and the communication medium is a wired line such as an optical fiber or a wireless line.
また、本発明に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。 Further, the program included in the present invention is not limited to the one in which the functions of the above-described embodiments are realized by the computer executing the supplied program. For example, such a program is also included in the present invention when the function of the above-described embodiment is realized in cooperation with an OS (operating system) or other application software running on the computer. Further, when all or part of the processing of the supplied program is performed by the function expansion board or function expansion unit of the computer and the functions of the above-described embodiment are realized, the program is also included in the present invention.
1,22 変換部
2,24 表示部
11 第1の推定部
12 第2の推定部
13 第3の推定部
14 算出部
21 推定部
23 破断判定部
1, 22
Claims (73)
1つ以上の変形経路変化を含む過程における前記薄板の破断限界を判定するに際して、
前記サーバは、前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、比例負荷経路で得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する変換手段を含み、
前記ユーザ端末は、前記サーバに前記材料データを提供し、前記サーバから前記応力空間の破断限界線のデータを取得することを特徴とする破断限界取得システム。 A user terminal and a server that provides desired data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network, and are used to determine the breaking limit of a thin plate made of a metal material. A breakage limit acquisition system for acquiring a breakage limit line,
In determining the breaking limit of the thin plate in the process including one or more deformation path changes,
The server includes conversion means for converting a fracture limit line of a strain space obtained by a proportional load path into a fracture limit line of a stress space according to material data input from the user terminal,
The user terminal provides the material data to the server, and acquires data of a fracture limit line of the stress space from the server.
塑性歪み増分テンソルの方向を規定する材料パラメータKCと、
シュテーレン−ライスの局所くびれモデルと
を用いて前記歪み空間のくびれ発生限界を求め、前記比例負荷経路で前記歪み空間の破断限界線を推定する第2の推定手段を更に含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の破断限界取得システム。 The server
A material parameter K C defining the direction of the plastic strain increment tensor;
And a second estimation means for obtaining a necking limit of the strain space using a Stären-Rice local necking model and estimating a fracture limit line of the strain space using the proportional load path. Item 4. The fracture limit acquisition system according to any one of Items 1 to 3.
前記薄板の板厚t0(mm)と、
単軸引張試験から得られる応力−歪み曲線と、
A thickness t 0 (mm) of the thin plate;
A stress-strain curve obtained from a uniaxial tensile test;
前記薄板の板厚t0(mm)と、
単軸引張試験から得られる応力−歪み曲線と、
A thickness t 0 (mm) of the thin plate;
A stress-strain curve obtained from a uniaxial tensile test;
前記ユーザ端末から入力された前記材料データに基づき、各種の特性データを記憶するデータベースを用いて、前記歪み空間の破断限界線を推定する第3の推定手段と、
前記各特性データの所定規格内における品質ばらつき分布の上限値、下限値及び平均値をそれぞれ算出する算出手段と
を更に含み、
前記変換手段は、算出された前記各特性データの前記上限値、下限値及び平均値に基づき、前記歪み空間の破断限界線を前記応力空間の破断限界線に変換することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の破断限界取得システム。 The server
Based on the material data input from the user terminal, using a database that stores various characteristic data, third estimation means for estimating a fracture limit line of the strain space;
A calculation means for calculating an upper limit value, a lower limit value, and an average value of a quality variation distribution within a predetermined standard for each characteristic data;
The conversion means converts the fracture limit line of the strain space into a fracture limit line of the stress space based on the upper limit value, lower limit value, and average value of the calculated characteristic data. The breakage limit acquisition system of any one of 1-3.
1つ以上の変形経路変化を含む過程における前記薄板の破断限界を判定するに際して、
前記ユーザ端末により、前記サーバに前記材料データを提供するステップと、
前記サーバにより、前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、比例負荷経路で得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換するステップと、
前記サーバにより、前記ユーザ端末に前記応力空間の破断限界線のデータを提供するステップと
を含むことを特徴とする破断限界取得方法。 A user terminal and a server that provides intended data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network, and are used to determine the fracture limit of a thin plate made of a metal material. A fracture limit acquisition method for acquiring a fracture limit line,
In determining the breaking limit of the thin plate in the process including one or more deformation path changes,
Providing the material data to the server by the user terminal;
According to the material data input from the user terminal by the server, converting the fracture limit line of the strain space obtained in the proportional load path to the fracture limit line of the stress space;
Providing the user terminal with data of a fracture limit line of the stress space by the server.
塑性歪み増分テンソルの方向を規定する材料パラメータKCと、
シュテーレン−ライスの局所くびれモデルと
を用いて前記歪み空間のくびれ発生限界を求めることを特徴とする請求項12〜14のいずれか1項に記載の破断限界取得方法。 When obtaining the fracture limit line of the strain space in the proportional load path,
A material parameter K C defining the direction of the plastic strain increment tensor;
The fracture limit acquisition method according to any one of claims 12 to 14, wherein a limit of occurrence of the necking of the strain space is obtained using a Stalen-Rice local necking model.
前記薄板の板厚t0(mm)と、
単軸引張試験から得られる応力−歪み曲線と、
A thickness t 0 (mm) of the thin plate;
A stress-strain curve obtained from a uniaxial tensile test;
前記ユーザ端末から入力された前記材料データに基づき、各種の特性データを記憶するデータベースを用いて、前記歪み空間の破断限界線を推定し、
前記各特性データの所定規格内における品質ばらつき分布の上限値、下限値及び平均値をそれぞれ算出し、
前記歪み空間の破断限界線を前記応力空間の破断限界線に変換するステップにおいて、算出された前記各特性データの前記上限値、下限値及び平均値に基づき、前記歪み空間の破断限界線を前記応力空間の破断限界線に変換することを特徴とする請求項12〜14のいずれか1項に記載の破断限界取得方法。 When obtaining the fracture limit line of the strain space in the proportional load path,
Based on the material data input from the user terminal, using a database storing various characteristic data, estimating the fracture limit line of the strain space,
Calculate the upper limit value, the lower limit value and the average value of the quality variation distribution within the predetermined standard for each characteristic data,
In the step of converting the fracture limit line of the strain space into the fracture limit line of the stress space, the fracture limit line of the strain space is calculated based on the upper limit value, the lower limit value, and the average value of the calculated characteristic data. The fracture limit acquisition method according to any one of claims 12 to 14, wherein the fracture limit line is converted into a fracture limit line of a stress space.
前記サーバにおいて、
前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、比例負荷経路で得られた歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換するステップと、
前記ユーザ端末に前記応力空間の破断限界線のデータを提供するステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A user terminal and a server that provides intended data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected to each other via a network. Using a system for determining the breaking limit of the thin plate in the process including
In the server,
According to the material data input from the user terminal, converting the fracture limit line of the strain space obtained in the proportional load path to the fracture limit line of the stress space;
A program for causing a computer to execute the step of providing the user terminal with data of a fracture limit line of the stress space.
塑性歪み増分テンソルの方向を規定する材料パラメータKCと、
シュテーレン−ライスの局所くびれモデルと
を用いて前記歪み空間のくびれ発生限界を求めることを特徴とする請求項23又は24に記載のプログラム。 When obtaining the fracture limit line of the strain space in the proportional load path,
A material parameter K C defining the direction of the plastic strain increment tensor;
25. The program according to claim 23 or 24, wherein a squeezing limit of the distortion space is obtained using a Stären-Rice local squeezing model.
前記薄板の板厚t0(mm)と、
単軸引張試験から得られる応力−歪み曲線と、
A thickness t 0 (mm) of the thin plate;
A stress-strain curve obtained from a uniaxial tensile test;
前記ユーザ端末から入力された前記材料データに基づき、各種の特性データを記憶するデータベースを用いて、前記歪み空間の破断限界線を推定し、
前記各特性データの所定規格内における品質ばらつき分布の上限値、下限値及び平均値をそれぞれ算出し、
前記歪み空間の破断限界線を前記応力空間の破断限界線に変換するステップにおいて、算出された前記各特性データの前記上限値、下限値及び平均値に基づき、前記歪み空間の破断限界線を前記応力空間の破断限界線に変換することを特徴とする請求項22〜24のいずれか1項に記載のプログラム。 When obtaining the fracture limit line of the strain space in the proportional load path,
Based on the material data input from the user terminal, using a database storing various characteristic data, estimating the fracture limit line of the strain space,
Calculate the upper limit value, the lower limit value and the average value of the quality variation distribution within the predetermined standard for each characteristic data,
In the step of converting the fracture limit line of the strain space into the fracture limit line of the stress space, the fracture limit line of the strain space is calculated based on the upper limit value, the lower limit value, and the average value of the calculated characteristic data. The program according to any one of claims 22 to 24, wherein the program is converted into a fracture limit line of a stress space.
1つ以上の変形経路変化に応じた塑性変形過程における前記薄板の破断発生を予測するにするに際して、
前記サーバは、
前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換する変換手段と、
得られた前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を予測する予測手段と
を含み、
前記ユーザ端末は、前記サーバに前記材料データを提供し、前記サーバから前記破断発生の有無に関する予測データを取得することを特徴とする破断予測システム。 A fracture prediction system for evaluating a fracture limit of a thin plate made of a metal material, in which a user terminal and a server that provides intended data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network. Because
In predicting the occurrence of breakage of the thin plate in the plastic deformation process in response to one or more deformation path changes,
The server
According to the material data input from the user terminal, conversion means for converting the fracture limit line of the strain space into the fracture limit line of the stress space,
Predicting the presence or absence of the occurrence of rupture using the obtained fracture limit line of the stress space, and
The said user terminal provides the said material data to the said server, and acquires the prediction data regarding the presence or absence of the said fracture occurrence from the said server, The break prediction system characterized by the above-mentioned.
前段階の前記塑性変形過程において前記数値解析により評価された前記薄板の変形状態を、後段階の前記塑性変形過程における前記数値解析の初期条件として引き継ぐことを特徴とする請求項34に記載の破断予測システム。 In predicting the occurrence of breakage of the thin plate corresponding to each of the plurality of plastic deformation processes,
The fracture state according to claim 34, wherein the deformation state of the thin plate evaluated by the numerical analysis in the plastic deformation process in the previous stage is inherited as an initial condition of the numerical analysis in the plastic deformation process in the subsequent stage. Prediction system.
1つ以上の変形経路変化に応じた塑性変形過程における前記薄板の破断発生を予測するにするに際して、
前記ユーザ端末により、前記サーバに前記材料データを提供するステップと、
前記サーバにより、前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換するステップと、
前記サーバにより、得られた前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を予測するステップと、
前記ユーザ端末により、前記サーバから前記破断発生の有無に関する予測データを取得するステップと
を含むことを特徴とする破断予測方法。 A fracture prediction method for evaluating a fracture limit of a thin plate made of a metal material, in which a user terminal and a server that provides desired data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network Because
In predicting the occurrence of breakage of the thin plate in the plastic deformation process in response to one or more deformation path changes,
Providing the material data to the server by the user terminal;
According to the material data input from the user terminal by the server, converting the fracture limit line of the strain space into the fracture limit line of the stress space;
Predicting the occurrence of the rupture by using the rupture limit line of the stress space obtained by the server;
Obtaining prediction data relating to the presence or absence of the occurrence of breakage from the server by the user terminal.
前記薄板の変形状態を数値解析により評価し、得られた歪みを応力に換算し、前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を定量的に評価することを特徴とする請求項46に記載の破断予測方法。 In the step of predicting the occurrence of breakage,
The deformation state of the thin plate is evaluated by numerical analysis, the obtained strain is converted into stress, and the presence or absence of the breakage is quantitatively evaluated using the break limit line of the stress space. 47. The fracture prediction method according to 46.
前段階の前記塑性変形過程において前記数値解析により評価された前記薄板の変形状態を、後段階の前記塑性変形過程における前記数値解析の初期条件として引き継がせることを特徴とする請求項47に記載の破断予測方法。 In predicting the occurrence of breakage of the thin plate corresponding to each of the plurality of plastic deformation processes,
The deformation state of the thin plate evaluated by the numerical analysis in the plastic deformation process in the previous stage is inherited as an initial condition of the numerical analysis in the plastic deformation process in the subsequent stage. Fracture prediction method.
前記歪み空間の破断限界線は、実験から得られるものであることを特徴とする請求項46〜50のいずれか1項に記載の破断予測方法。 In the step of converting the fracture limit line of the strain space into the fracture limit line of the stress space,
The fracture prediction method according to any one of claims 46 to 50, wherein the fracture limit line of the strain space is obtained from an experiment.
前記歪み空間の破断限界線を、機械的特性値から理論的に推定することを特徴とする請求項46〜50のいずれか1項に記載の破断予測方法。 In the step of converting the fracture limit line of the strain space into the fracture limit line of the stress space,
The fracture prediction method according to any one of claims 46 to 50, wherein the fracture limit line of the strain space is theoretically estimated from a mechanical characteristic value.
実験により評価された前記薄板の変形状態から得られた歪みを応力に換算し、前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を定量的に評価することを特徴とする請求項46に記載の破断予測方法。 In the step of predicting the occurrence of breakage,
The strain obtained from the deformation state of the thin plate evaluated by experiment is converted into stress, and the presence or absence of the occurrence of the fracture is quantitatively evaluated using the fracture limit line of the stress space. The fracture | rupture prediction method as described in.
前記薄板の変形応力の速度依存性を考慮して前記数値解析を実行し、当該数値解析から得られた塑性歪みを変換して基準歪み速度における応力を算出し、前記基準歪み速度に対応した前記応力空間の破断限界線と比較することを特徴とする請求項46〜53,55,56のいずれか1項に記載の破断予測方法。 In the step of predicting the occurrence of breakage,
The numerical analysis is performed in consideration of the speed dependency of the deformation stress of the thin plate, the plastic strain obtained from the numerical analysis is converted to calculate a stress at a reference strain rate, and the stress corresponding to the reference strain rate is calculated. The fracture prediction method according to any one of claims 46 to 53, 55, and 56, wherein the fracture prediction line is compared with a fracture limit line of a stress space.
前記サーバにおいて、
前記ユーザ端末から入力された材料データに応じて、歪み空間の破断限界線を応力空間の破断限界線に変換するステップと、
前記サーバにより、得られた前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を予測するステップと、
前記ユーザ端末により、前記サーバから前記破断発生の有無に関する予測データを取得するステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A user terminal and a server that provides intended data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected to each other via a network. Utilizing a system for predicting the occurrence of breakage of the thin plate in the plastic deformation process according to
In the server,
According to the material data input from the user terminal, converting the fracture limit line of the strain space into the fracture limit line of the stress space;
Predicting the occurrence of the rupture by using the rupture limit line of the stress space obtained by the server;
A program for causing a computer to execute, with the user terminal, obtaining prediction data relating to the presence or absence of the breakage from the server.
前記薄板の変形状態を数値解析により評価し、得られた歪みを応力に換算し、前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を定量的に評価することを特徴とする請求項59に記載のプログラム。 In the step of predicting the occurrence of breakage,
The deformation state of the thin plate is evaluated by numerical analysis, the obtained strain is converted into stress, and the presence or absence of the breakage is quantitatively evaluated using the break limit line of the stress space. 59. The program according to 59.
前段階の前記塑性変形過程において前記数値解析により評価された前記薄板の変形状態を、後段階の前記塑性変形過程における前記数値解析の初期条件として引き継がせることを特徴とする請求項60に記載のプログラム。 In predicting the occurrence of breakage of the thin plate corresponding to each of the plurality of plastic deformation processes,
61. The deformation state of the thin plate evaluated by the numerical analysis in the plastic deformation process in the previous stage is inherited as an initial condition of the numerical analysis in the plastic deformation process in the subsequent stage. program.
前記歪み空間の破断限界線は、実験から得られるものであることを特徴とする請求項59〜63のいずれか1項に記載のプログラム。 In the step of converting the fracture limit line of the strain space into the fracture limit line of the stress space,
The program according to any one of claims 59 to 63, wherein the fracture limit line of the strain space is obtained from an experiment.
前記歪み空間の破断限界線を、機械的特性値から理論的に推定することを特徴とする請求項59〜63のいずれか1項に記載のプログラム。 In the step of converting the fracture limit line of the strain space into the fracture limit line of the stress space,
The program according to any one of claims 59 to 63, wherein the fracture limit line of the strain space is theoretically estimated from a mechanical characteristic value.
実験により評価された前記薄板の変形状態から得られた歪みを応力に換算し、前記応力空間の破断限界線を用いて前記破断発生の有無を定量的に評価することを特徴とする請求項59に記載のプログラム。 In the step of predicting the occurrence of breakage,
The strain obtained from the deformation state of the thin plate evaluated by experiment is converted into stress, and the presence or absence of the fracture is quantitatively evaluated using the fracture limit line of the stress space. The program described in.
前記薄板の変形応力の速度依存性を考慮して前記数値解析を実行し、当該数値解析から得られた塑性歪みを変換して基準歪み速度における応力を算出し、前記基準歪み速度に対応した前記応力空間の破断限界線と比較することを特徴とする請求項59〜66,68,69のいずれか1項に記載のプログラム。 In the step of predicting the occurrence of breakage,
The numerical analysis is performed in consideration of the speed dependency of the deformation stress of the thin plate, the plastic strain obtained from the numerical analysis is converted to calculate a stress at a reference strain rate, and the stress corresponding to the reference strain rate is calculated. The program according to any one of claims 59 to 66, 68, and 69, which is compared with a fracture limit line of a stress space.
1つ以上の変形経路変化に応じた塑性変形過程における前記薄板の破断発生を予測するにするに際して、
請求項12〜21のいずれか1項に記載の破断限界取得方法の各ステップを実行した後、前記サーバにより、取得された前記応力空間の破断限界線のデータを用いて、前記破断発生の有無を予測することを特徴とする破断予測方法。
A fracture prediction method for evaluating a fracture limit of a thin plate made of a metal material, in which a user terminal and a server that provides intended data to the user terminal in response to a request from the user terminal are connected via a network Because
In predicting the occurrence of breakage of the thin plate in the plastic deformation process in response to one or more deformation path changes,
After performing each step of the fracture limit acquisition method according to any one of claims 12 to 21, whether or not the fracture has occurred is determined by using the data of the fracture limit line of the stress space acquired by the server. A fracture prediction method characterized by predicting.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006112714A JP4818786B2 (en) | 2006-04-14 | 2006-04-14 | Fracture limit acquisition system and method, fracture prediction system and method, program and recording medium for these methods |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006112714A JP4818786B2 (en) | 2006-04-14 | 2006-04-14 | Fracture limit acquisition system and method, fracture prediction system and method, program and recording medium for these methods |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007285832A true JP2007285832A (en) | 2007-11-01 |
JP4818786B2 JP4818786B2 (en) | 2011-11-16 |
Family
ID=38757746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006112714A Active JP4818786B2 (en) | 2006-04-14 | 2006-04-14 | Fracture limit acquisition system and method, fracture prediction system and method, program and recording medium for these methods |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4818786B2 (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011126058A1 (en) | 2010-04-07 | 2011-10-13 | 新日本製鐵株式会社 | Method of assessing fractures, fracture assessment device, program and computer readable recording medium |
CN103424318A (en) * | 2012-05-23 | 2013-12-04 | 上海工程技术大学 | Method for determination of forming limit curve of sheet metal |
JP2015087311A (en) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 新日鐵住金株式会社 | Material property acquisition method and device, and program and recording medium |
CN104931332A (en) * | 2015-05-11 | 2015-09-23 | 首钢总公司 | Time-based sheet forming limit determination method |
JP2019038005A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 株式会社キーレックス | Method for previously estimating occurrence of crack when forming press-formed body |
JP2019158415A (en) * | 2018-03-08 | 2019-09-19 | ユニプレス株式会社 | Fracture prediction method, fracture prediction device, and program |
JP2020046184A (en) * | 2018-09-14 | 2020-03-26 | Jfeスチール株式会社 | Stress-strain relationship estimation method |
CN110987621A (en) * | 2019-12-18 | 2020-04-10 | 中国汽车工程研究院股份有限公司 | Method for establishing three-dimensional fracture model of metal material in complex stress state |
CN111260184A (en) * | 2020-01-08 | 2020-06-09 | 湖南沃尔丁科技有限公司 | Application method of forming limit strain diagram under nonlinear strain path |
WO2020129903A1 (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | Jfeスチール株式会社 | Test method and equipment for evaluating collision performance of metal sheet for vehicle body |
CN112446132A (en) * | 2020-10-19 | 2021-03-05 | 中国石油天然气集团有限公司 | Drawing method of full-quadrant fracture forming limit diagram of material and using method thereof |
CN112926152A (en) * | 2021-02-15 | 2021-06-08 | 西北工业大学 | Accurate control and optimization method for clamping force of thin-walled part driven by digital twin |
JP7217322B1 (en) | 2021-09-01 | 2023-02-02 | Jfeスチール株式会社 | METHOD FOR DETERMINING FORMING LIMIT FOR SHEET METAL SHEET, FORMING LIMIT DETERMINATION SYSTEM AND COMPUTER PROGRAM |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3151001B1 (en) | 2014-05-28 | 2020-03-04 | Industry - University Cooperation Foundation Hanyang University | Device for evaluating deterioration and estimating strength by using ultrasound waves and method for evaluating deterioration and estimating strength by using same |
KR101543707B1 (en) | 2014-05-28 | 2015-08-11 | 한양대학교 산학협력단 | Apparatus for strength test by using ultrasonic and strength test method of the same |
-
2006
- 2006-04-14 JP JP2006112714A patent/JP4818786B2/en active Active
Cited By (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011126058A1 (en) | 2010-04-07 | 2011-10-13 | 新日本製鐵株式会社 | Method of assessing fractures, fracture assessment device, program and computer readable recording medium |
US8606532B2 (en) | 2010-04-07 | 2013-12-10 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Fracture determination method, fracture determination apparatus, program, and computer readable recording medium |
EP3023764A1 (en) | 2010-04-07 | 2016-05-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Fracture determination method, fracture determination apparatus, program, and computer readable recording medium |
CN103424318A (en) * | 2012-05-23 | 2013-12-04 | 上海工程技术大学 | Method for determination of forming limit curve of sheet metal |
CN103424318B (en) * | 2012-05-23 | 2017-10-10 | 上海工程技术大学 | A kind of determination method of metal sheet forming limit curve |
JP2015087311A (en) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 新日鐵住金株式会社 | Material property acquisition method and device, and program and recording medium |
CN104931332A (en) * | 2015-05-11 | 2015-09-23 | 首钢总公司 | Time-based sheet forming limit determination method |
CN104931332B (en) * | 2015-05-11 | 2017-11-17 | 首钢总公司 | A kind of time-based sheet moulding limit determines method |
JP2019038005A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 株式会社キーレックス | Method for previously estimating occurrence of crack when forming press-formed body |
JP2019158415A (en) * | 2018-03-08 | 2019-09-19 | ユニプレス株式会社 | Fracture prediction method, fracture prediction device, and program |
JP2020046184A (en) * | 2018-09-14 | 2020-03-26 | Jfeスチール株式会社 | Stress-strain relationship estimation method |
JP6748382B1 (en) * | 2018-12-17 | 2020-09-02 | Jfeスチール株式会社 | Test method and equipment for collision performance evaluation of metal plate material for automobile body |
KR102556134B1 (en) | 2018-12-17 | 2023-07-14 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | Method and facility for collision performance evaluation test for metal sheet material for automobile body |
WO2020129903A1 (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | Jfeスチール株式会社 | Test method and equipment for evaluating collision performance of metal sheet for vehicle body |
KR20210083340A (en) * | 2018-12-17 | 2021-07-06 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | Crash performance evaluation test method and equipment for metal plate for automobile body |
CN113196034A (en) * | 2018-12-17 | 2021-07-30 | 杰富意钢铁株式会社 | Method and device for evaluating and testing collision performance of metal sheet for automobile body |
CN113196034B (en) * | 2018-12-17 | 2024-03-08 | 杰富意钢铁株式会社 | Collision performance evaluation test method and device for metal plate for automobile body |
CN110987621A (en) * | 2019-12-18 | 2020-04-10 | 中国汽车工程研究院股份有限公司 | Method for establishing three-dimensional fracture model of metal material in complex stress state |
CN110987621B (en) * | 2019-12-18 | 2023-04-25 | 中国汽车工程研究院股份有限公司 | Method for establishing three-dimensional fracture model of metal material in complex stress state |
CN111260184A (en) * | 2020-01-08 | 2020-06-09 | 湖南沃尔丁科技有限公司 | Application method of forming limit strain diagram under nonlinear strain path |
CN111260184B (en) * | 2020-01-08 | 2023-10-31 | 华瞬(深圳)智能装备有限公司 | Application method of forming limit strain diagram under nonlinear strain path |
CN112446132A (en) * | 2020-10-19 | 2021-03-05 | 中国石油天然气集团有限公司 | Drawing method of full-quadrant fracture forming limit diagram of material and using method thereof |
CN112446132B (en) * | 2020-10-19 | 2024-05-28 | 中国石油天然气集团有限公司 | Drawing method and application method of full-image limit fracture forming limit diagram of material |
CN112926152A (en) * | 2021-02-15 | 2021-06-08 | 西北工业大学 | Accurate control and optimization method for clamping force of thin-walled part driven by digital twin |
CN112926152B (en) * | 2021-02-15 | 2023-04-28 | 西北工业大学 | Digital twin-driven thin-wall part clamping force precise control and optimization method |
JP2023035533A (en) * | 2021-09-01 | 2023-03-13 | Jfeスチール株式会社 | Metal thin plate molding limit determination method, molding limit determination system and computer program |
WO2023032910A1 (en) * | 2021-09-01 | 2023-03-09 | Jfeスチール株式会社 | Metal sheet forming limit determination method and forming limit determination system, and computer program |
JP7217322B1 (en) | 2021-09-01 | 2023-02-02 | Jfeスチール株式会社 | METHOD FOR DETERMINING FORMING LIMIT FOR SHEET METAL SHEET, FORMING LIMIT DETERMINATION SYSTEM AND COMPUTER PROGRAM |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4818786B2 (en) | 2011-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4818786B2 (en) | Fracture limit acquisition system and method, fracture prediction system and method, program and recording medium for these methods | |
JP4621217B2 (en) | Fracture prediction method and apparatus, program, and recording medium | |
JP4621216B2 (en) | Fracture limit acquisition method and apparatus, program, and recording medium | |
US8990028B2 (en) | Fracture prediction method, device, a program arrangement and computer-accessible medium therefor | |
JP5445381B2 (en) | Method and apparatus for predicting bending fracture of material, program, and recording medium | |
EP3016009B1 (en) | Method for determining bending fracture in metal plate, program, and storage medium | |
Zhao et al. | Identification of post-necking stress–strain curve for sheet metals by inverse method | |
Sumikawa et al. | Improvement of springback prediction accuracy using material model considering elastoplastic anisotropy and Bauschinger effect | |
Wagoner et al. | Advanced issues in springback | |
Beese et al. | Partially coupled anisotropic fracture model for aluminum sheets | |
JP5582211B1 (en) | Stress-strain relationship simulation method, springback amount prediction method, and springback analysis device | |
EP2543983B1 (en) | Method of assessing fractures, fracture assessment device, program and computer readable recording medium | |
Wang et al. | Springback control of sheet metal air bending process | |
US8589121B2 (en) | Fracture prediction method, processing device, program product and recording medium | |
Wang et al. | The equivalent plastic strain-dependent Yld2000-2d yield function and the experimental verification | |
Xue et al. | Modelling and sensitivity analysis of twist springback in deep drawing of dual-phase steel | |
Wankhede et al. | A review on the evaluation of formability in sheet metal forming | |
Gothivarekar et al. | Advanced FE model validation of cold-forming process using DIC: Air bending of high strength steel | |
Souto et al. | Material parameter identification within an integrated methodology considering anisotropy, hardening and rupture | |
Liu et al. | Identification of strain rate-dependent mechanical behaviour of DP600 under in-plane biaxial loadings | |
Marouani et al. | Numerical investigations on sheet metal blanking with high speed deformation | |
Lee et al. | Numerical investigation into plastic deformation and failure in aluminum alloy sheet rubber-diaphragm forming | |
Riganti et al. | Numerical simulation of the high strain-rate behavior of quenched and self-tempered reinforcing steel in tension | |
JP7110976B2 (en) | Formability evaluation method, program and recording medium | |
Aretz et al. | Modelling of ductile failure in aluminium sheet forming simulation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080807 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110531 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110729 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110823 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110831 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4818786 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |