JP2016031314A - 薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにそのプログラム及び記録媒体 - Google Patents
薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにそのプログラム及び記録媒体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016031314A JP2016031314A JP2014154311A JP2014154311A JP2016031314A JP 2016031314 A JP2016031314 A JP 2016031314A JP 2014154311 A JP2014154311 A JP 2014154311A JP 2014154311 A JP2014154311 A JP 2014154311A JP 2016031314 A JP2016031314 A JP 2016031314A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin steel
- brittle fracture
- steel plate
- stress
- fracture
- 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
【解決手段】薄鋼板部材の脆性破壊の評価項目(吸収エネルギー、脆性破面率等)を入力し、評価項目に関する薄鋼板の破壊特性データを参照し、部材に荷重または変位が作用する場合の応力歪状態(応力三軸度等)を算出し、破壊特性データと応力歪状態から部材の脆性破壊特性を算出する。
【選択図】図1
Description
通常の軟鋼板では、延性破壊で破断が生じる。これに対してハイテンでは、その高い変形抵抗に起因して、延性破壊だけではなく脆性破壊で破断が生じる可能性が高まる。
しかしながら従来では、薄鋼板からなる部材の脆性破壊特性について定量的に評価する技術が未だ確立していないという現況にある。
図1は、第1の実施形態による延性脆性破壊特性の予測方法をステップ順に示すフロー図である。図2は、第1の実施形態による延性脆性破壊特性の予測方法において、破壊特性カーブを取得する方法をステップ順に示すフロー図である。
図3は、第1の実施形態において用いる薄鋼板製部材を示す模式図である。ここで薄鋼板には、引張強さが1180MPa級の板厚1.2mmのものを用いた。部材としては図2(a)に示すように、900mm×125.3mmのサイズで図示のハット形状のものである。
先ず、薄鋼板製部材を対象に評価項目として脆性破面率を選定する(ステップS1)。なお、脆性破面率の定義については後述する。
ここで言うデータベースは、例えば、後述のステップS11及びステップS12に示される引張り試験により、各種試験片形状または試験温度条件の下で試験した結果から求めることができるデータを格納したデータベースである。ここで、破断特性カーブは、図4に示すように、評価項目と、応力歪状態の代表値である応力三軸度との関係を示す特性曲線である。ここでは、脆性破面率と応力三軸度との関係を参照する。
ここでは、衝撃3点曲げ試験のシミュレーションを行う。シミュレーションの条件は、図3(b)に示すように、供試材との衝突面に曲率半径60mm(R60)の円柱形状を持つ質量400kgの重りを用い、初速4.4m/sで供試材に対して落下させる。シミュレーションにより部材に曲げ変位が与えられた場合の、破断想定部の応力歪状態、具体的には応力三軸度を算出し、曲げ変位と応力三軸度との関係を得る。得られた関係を図5に示す。
薄鋼板の破壊特性カーブを用いて、図6に示すように、部材の延性脆性破壊特性、具体的には曲げ変位と脆性破面率の関係を予測する。この曲げ変位と脆性破面率との関係を用いることで、薄鋼板製部材が破壊を起こす曲げ変位を想定すれば、その部位の脆性破面率を予測することができる。
図7(a)〜(c)にはUノッチの試験片11〜13を、(d)にはVノッチの試験片14を示す。試験片11〜14は、それぞれ短冊状とされており、引張強さが590N/mm2以上(且つ、作製技術上の制約を考慮して例えば3000N/mm2以下)の冷延材で形成された薄鋼板である。試験片11〜14は、長手方向の両辺(両端)に所定の曲率の切欠部が形成されており、夫々の切欠部間の距離が同一とされている。
なお、前記冷延材で形成された薄鋼板の代わりに、ホットスタンプ後のホットスタンプ鋼板にも適用可能である。
試験片12は、長手方向の各辺にUノッチとして曲率半径が5mmである一対の切欠部12a,12bが形成されており、切欠部12a,12b間の距離が12.5mmとされたものである。
試験片13は、長手方向の各辺にUノッチとして曲率半径が0.5mmである一対の切欠部13a,13bが形成されており、切欠部13a,13b間の距離が12.5mmとされたものである。
試験片14は、長手方向の各辺に一対の第1切欠部14a1,14b1が形成され、第1切欠部14a1,14b1の中央部位にVノッチとして曲率半径が0.25mmである一対の第2切欠部14a2,14b2が形成されており、第2切欠部14a2,14b2間の距離が12.5mmとされたものである。
試験片21は、比較例1に係るものであり、長手方向の各辺にUノッチとして曲率半径が5mmである一対の切欠部21a,21bが形成されており、切欠部21a,21b間の距離が15mmとされたものである。
試験片22は、比較例2に係るものであり、長手方向の各辺にUノッチとして曲率半径が5mmである一対の切欠部22a,22bが形成されており、切欠部22a,22b間の距離が10mmとされたものである。
本実施形態における脆性破壊の評価項目は、破断変位、吸収エネルギー、脆性破面率である。破断変位は、試験片における破断発生箇所の変位量(mm)である。吸収エネルギーは、材料の靭性(粘り強さ)を示す特性値であって、試験片に破断が発生した時に試験片が吸収するエネルギー(Nm)である。脆性破面率は、試験片の破断発生による破断面のうち、脆性破面の持つ面積の割合を%表示した値である。
破断変位、吸収エネルギー、及び脆性破面率の具体的な測定結果の一例を以下の表1に示す。表1では、試験片11〜14,21〜22として引張強さが980MPa級で板厚が1.6mmのもの(A材と言う)について測定した結果を例示する。
本実施形態における応力歪状態は、応力三軸度である。応力三軸度の代わりに、或いは応力三軸度と共に、応力歪状態として応力勾配、歪勾配を用いても良い。
応力三軸度は、三軸平均応力(静水圧応力)を相当応力で除したパラメータであって、即ち以下のように定義される。
応力三軸度の具体的な算出結果の一例を以下の表2に示す。
具体例として、試験片11〜14,21〜22について算出した結果を図4に示す。図4では、応力三軸度と吸収エネルギーとの相関関係を(a)に、応力三軸度と脆性破面率との相関関係を(b)にそれぞれ例示する。
以上の手順により、薄鋼板の破断特性カーブを取得することができる。
本実施形態による延性脆性破壊特性の予測装置は、薄鋼板製部材の評価項目入力部31と、薄鋼板の破壊特性カーブ記憶部32と、応力歪状態算出部33と、脆性破壊特性算出部34と、制御部35とを備えて構成される。
薄鋼板の破壊特性カーブ記憶部32は、評価項目である脆性破面率または吸収エネルギーと、応力歪状態の代表値である応力三軸度の関係である破壊特性カーブを各種の薄鋼板ごとに記憶している。
上述した第1の実施形態による脆性破壊部材の脆性破壊特性の予測装置の各構成要素(図10の薄鋼板製部材の評価項目入力部31、薄鋼板の破壊特性カーブ記憶部32、応力歪状態算出部33、脆性破壊特性算出部34、制御部35等)の機能は、コンピュータのRAMやROM等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の実施形態による各ステップは、コンピュータのRAMやROM等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録媒体は本実施形態に含まれる。
なお、パーソナルユーザ端末装置を用いる代わりに、材料特性取得装置に特化された所定の計算機等を用いても良い。
11a,11b,12a,12b,13a,13b,21a,21b,22a,22b 切欠部
14a1,14b1 第1切欠部
14a2,14b2 第2切欠部
31 評価項目入力部
32 破壊特性カーブ記憶部
33 応力歪状態算出部
34 脆性破壊特性算出部
35 制御部
Claims (19)
- 薄鋼板製部材を対象とした脆性破壊特性の予測方法であって、
前記薄鋼板製部材における脆性破壊の評価項目を入力するステップと、
前記評価項目に対応する薄鋼板の破壊特性カーブを参照するステップと、
前記薄鋼板製部材の破断相当時における応力歪状態を取得するステップと、
前記破壊特性カーブ及び前記応力歪状態を用いて、前記薄鋼板製部材の前記脆性破壊特性を予測するステップと
を含むことを特徴とする薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法。 - 前記薄鋼板の破壊特性カーブは、短冊状の両端に所定の曲率の切欠部が形成された試験片の応力歪状態と、脆性破壊の評価項目との関係であることを特徴とする請求項1に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法。
- 前記薄鋼板の破壊特性カーブは、前記試験片における前記切欠部間の距離が同一とされている複数の前記試験片の応力歪状態と、脆性破壊の評価項目との関係であることを特徴とする請求項2に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法。
- 前記評価項目は、吸収エネルギー及び脆性破面率であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法。
- 前記応力歪状態は、応力三軸度であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法。
- 前記薄鋼板は、引張強さが590N/mm2以上の冷延材であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法。
- 薄鋼板製部材を対象とした脆性破壊特性の予測装置であって、
前記薄鋼板製部材における脆性破壊の評価項目を入力する入力部と、
前記評価項目に関する薄鋼板の破壊特性カーブをデータとして保存している記憶部と、
前記薄鋼板製部材の破断相当時における応力歪状態を取得する応力歪状態算出部と、
前記破壊特性カーブ及び前記応力歪状態を用いて、前記薄鋼板製部材の前記脆性破壊特性を算出する算出部と
を含むことを特徴とする薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測装置。 - 前記破壊特性カーブのデータは、短冊状の両端に所定の曲率の切欠部が形成された複数の試験片の応力歪状態と、前記脆性破壊の前記評価項目との関係を示すデータであることを特徴とする請求項7に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測装置。
- 前記薄鋼板の破壊特性カーブのデータは、前記試験片における前記切欠部間の距離が同一とされている複数の前記試験片の応力歪状態と、脆性破壊の評価項目との関係を示すデータであることを特徴とする請求項8に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測装置。
- 前記評価項目は、吸収エネルギー及び脆性破面率であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測装置。
- 前記応力歪状態は、応力三軸度であることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測装置。
- 前記薄鋼板は、引張強さが590N/mm2以上の冷延材であることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載の薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測装置。
- 薄鋼板製部材を対象とした延性脆性破壊特性を予測するプログラムであって、
薄鋼板製部材を対象とした脆性破壊特性の予測方法であって、
前記薄鋼板製部材における脆性破壊の評価項目を入力する手順と、
前記評価項目に対応する薄鋼板の破壊特性カーブを参照する手順と、
前記薄鋼板製部材の破断相当時における応力歪状態を取得する手順と、
前記破壊特性カーブ及び前記応力歪状態を用いて、前記薄鋼板製部材の前記脆性破壊特性を予測する手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 前記破壊特性カーブは、短冊状の両端に所定の曲率の切欠部が形成された複数の試験片の応力歪状態と、脆性破壊の評価項目との関係を示すデータであることを特徴とする請求項13に記載のプログラム。
- 前記薄鋼板の破壊特性カーブは、前記試験片における前記切欠部間の距離が同一とされている複数の前記試験片の応力歪状態と脆性破壊の評価項目との関係を示すデータであることを特徴とする請求項14に記載のプログラム。
- 前記評価項目は、吸収エネルギー及び脆性破面率であることを特徴とする請求項13〜15のいずれか1項に記載のプログラム。
- 前記応力歪状態は、応力三軸度であることを特徴とする請求項13〜16のいずれか1項に記載のプログラム。
- 前記薄鋼板は、引張強さが590N/mm2以上の冷延材であることを特徴とする請求項13〜17のいずれか1項に記載のプログラム。
- 請求項13〜18のいずれか1項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014154311A JP6287665B2 (ja) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | 薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにそのプログラム及び記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014154311A JP6287665B2 (ja) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | 薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにそのプログラム及び記録媒体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016031314A true JP2016031314A (ja) | 2016-03-07 |
JP6287665B2 JP6287665B2 (ja) | 2018-03-07 |
Family
ID=55441779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014154311A Active JP6287665B2 (ja) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | 薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにそのプログラム及び記録媒体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6287665B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107655768A (zh) * | 2017-08-04 | 2018-02-02 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 基于拉伸剪切和缺口拉伸试验的损伤模型参数标定方法 |
JP2019158423A (ja) * | 2018-03-08 | 2019-09-19 | 三菱重工業株式会社 | 衝撃試験分析装置、衝撃試験分析システム、衝撃試験分析方法及びプログラム |
CN112711884A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-27 | 华南理工大学 | 显隐式算法结合的脆性材料准静态破坏的仿真预测方法 |
WO2022185883A1 (ja) * | 2021-03-03 | 2022-09-09 | 株式会社クラレ | 破壊予測プログラム及び破壊予測方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009139195A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 構造物の破壊評価方法および限界ワイブル応力線図 |
-
2014
- 2014-07-29 JP JP2014154311A patent/JP6287665B2/ja active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009139195A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 構造物の破壊評価方法および限界ワイブル応力線図 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
南二三吉: "ワイブル応力を用いた破壊評価手法-Part I", 溶接学会誌, vol. 75, no. 5, JPN6017033089, 2006, JP, pages 416 - 446 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107655768A (zh) * | 2017-08-04 | 2018-02-02 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 基于拉伸剪切和缺口拉伸试验的损伤模型参数标定方法 |
JP2019158423A (ja) * | 2018-03-08 | 2019-09-19 | 三菱重工業株式会社 | 衝撃試験分析装置、衝撃試験分析システム、衝撃試験分析方法及びプログラム |
JP6998243B2 (ja) | 2018-03-08 | 2022-01-18 | 三菱重工業株式会社 | 衝撃試験分析装置、衝撃試験分析システム、衝撃試験分析方法及びプログラム |
CN112711884A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-27 | 华南理工大学 | 显隐式算法结合的脆性材料准静态破坏的仿真预测方法 |
CN112711884B (zh) * | 2020-12-29 | 2024-01-23 | 华南理工大学 | 显隐式算法结合的脆性材料准静态破坏的仿真预测方法 |
WO2022185883A1 (ja) * | 2021-03-03 | 2022-09-09 | 株式会社クラレ | 破壊予測プログラム及び破壊予測方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6287665B2 (ja) | 2018-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3016009B1 (en) | Method for determining bending fracture in metal plate, program, and storage medium | |
KR101065502B1 (ko) | 파단 예측 방법 | |
Wagoner et al. | Advanced issues in springback | |
JP5967321B2 (ja) | 伸びフランジ割れ予測方法、伸びフランジ割れ予測装置、コンピュータープログラム、及び記録媒体 | |
JP4621217B2 (ja) | 破断予測方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体 | |
EP2543983B1 (en) | Method of assessing fractures, fracture assessment device, program and computer readable recording medium | |
Grigorescu et al. | Cyclic deformation behavior of austenitic Cr–Ni-steels in the VHCF regime: Part I–Experimental study | |
CA2683640C (en) | Fracture prediction method, processing device, program product and recording medium | |
Nguyen et al. | A practical constitutive model for AZ31B Mg alloy sheets with unusual stress–strain response | |
JP4818786B2 (ja) | 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 | |
JP6287665B2 (ja) | 薄鋼板製部材の延性脆性破壊特性の予測方法及び装置、並びにそのプログラム及び記録媒体 | |
JP2012033039A (ja) | 材料の曲げ破断予測方法および装置、ならびにプログラムおよび記録媒体 | |
JP4880043B2 (ja) | 破断予測方法、破断予測システム、プログラム及び記録媒体 | |
Souto et al. | Material parameter identification within an integrated methodology considering anisotropy, hardening and rupture | |
JP2017142793A (ja) | エッジ部破断予測方法、プログラム及び記録媒体 | |
Yang et al. | An improved direct stiffness calculation method for damage detection of beam structures | |
Harpell et al. | Numerical prediction of the limiting draw ratio for aluminum alloy sheet | |
Kim et al. | Failure prediction of AZ31B magnesium alloy sheet based on a micro-mechanical void model incorporating the asymmetric plasticity constitutive law | |
Souto et al. | Fatigue behaviour of thin-walled cold roll-formed steel sections | |
Zhong et al. | Application of a database in the evaluation of strengths of Cr-Mo steels by means of small punch test | |
Kamei et al. | Current challenges in modelling vibrational fatigue and fracture of structures: A review | |
JP6232934B2 (ja) | 材料特性取得方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体 | |
He et al. | Effects of reverse loading on forming limit predictions with distortional anisotropic hardening under associated and non-associated flow rules | |
Zhai et al. | Numerical analysis for small punch creep tests by finite-element method | |
Singh et al. | Slip damping mechanism in welded structures using response surface methodology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170303 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170823 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170905 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171031 |
|
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: 20180109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180122 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6287665 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
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 |