JP2023078860A - Metallic material testing method - Google Patents

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Abstract

To provide a metallic material testing method capable of achieving characteristics appropriate for determining moldability of a metallic material at high precision.SOLUTION: A testing method includes a cutting-out step, a compression step, a sampling step, a tensile testing step, and a calculation step. The cutting-out step is composed of cutting out a rectangular plate-shaped sample from the metallic material. The compression step is composed of applying a compression load to the sample under a condition of a composite deformation process and introducing corresponding plastic strain of 0.20 or more to the sample. The sampling step is composed of collecting a round bar like tensile test piece from the sample. The tensile testing step is composed of applying a tensile test load to the tensile test piece in an axial direction to break the tensile test piece. The calculation step is composed of calculating mechanical characteristics associated with the corresponding plastic strain under a prescribed condition according to a result of the tensile test.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、金属材料の試験方法に関する。より詳細には、本開示は、圧縮変形を経た後に最終的に引張変形を経る金属材料の試験方法に関する。 The present disclosure relates to methods for testing metallic materials. More particularly, the present disclosure relates to testing methods for metallic materials that undergo compressive deformation and then ultimately tensile deformation.

自動車部品の多くは、鋼板をプレスすることによって成形される。プレス成形のとき、鋼板は、曲げられたり、絞られたりする。このため、鋼板は、引張変形したり、圧縮変形したりする。従来、プレス成形時の鋼板の特性を把握するため、鋼板材料から採取した試験片で引張圧縮試験が行われている(例えば、特許第6246074号公報(特許文献1)、及び特開2016-3951号公報(特許文献2))。引張圧縮試験では、試験片に長手方向に沿って、圧縮荷重の負荷と引張荷重の負荷が繰り返される。 Many automobile parts are formed by pressing steel plates. During press forming, the steel sheet is bent and drawn. Therefore, the steel plate is deformed in tension or compression. Conventionally, in order to grasp the characteristics of steel sheets during press forming, a tensile compression test is performed on a test piece taken from a steel sheet material (for example, Japanese Patent No. 6246074 (Patent Document 1), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-3951 Publication (Patent Document 2)). In the tension-compression test, a compressive load and a tensile load are repeatedly applied along the longitudinal direction of the test piece.

特許第6246074号公報Japanese Patent No. 6246074 特開2016-3951号公報JP 2016-3951 A

例えば、カップ状部品(例:トランスミッションギヤ)のような自動車部品を成形する過程において、鋼板を鍛造して部分的に増肉する場合がある。この場合、相当塑性ひずみで0.5に達するような大きな圧縮塑性ひずみが、鋼板に導入される。この鋼板は、後工程でさらにプレスされる。このため、鋼板内の部位によっては、大きな圧縮塑性ひずみが導入された後、最終的に引張変形を受ける。本明細書では、このように大きな圧縮塑性ひずみが導入される圧縮変形を経た後、最終的に引張変形を経るという一連の変形過程を複合変形過程とも言う。 For example, in the process of forming an automobile part such as a cup-shaped part (for example, a transmission gear), a steel plate may be partially thickened by forging. In this case, a large compressive plastic strain that reaches 0.5 in equivalent plastic strain is introduced into the steel plate. This steel plate is further pressed in a post-process. Therefore, depending on the part in the steel sheet, it is finally subjected to tensile deformation after a large compressive plastic strain is introduced. In the present specification, a series of deformation processes, such as compression deformation in which a large compressive plastic strain is introduced, and finally tensile deformation, are also referred to as a compound deformation process.

従来、複合変形過程を経る鋼板材料内の各部位について、FEMによって成形可否を判断するために、延性破壊パラメータが用いられる。延性破壊パラメータとして、Cockroft-Lathmanの下記式(1)で表されるダメージ値Dfが汎用される。 Conventionally, a ductile fracture parameter is used to determine whether or not each part in a steel plate material undergoing a compound deformation process can be formed by FEM. As the ductile fracture parameter, the damage value Df represented by the following Cockroft-Lathman formula (1) is widely used.

Figure 2023078860000002
Figure 2023078860000002

したがって、ダメージ値Dfには、変形に伴って鋼板材料内のFEM解析要素に生じる最大垂直応力とひずみのみが関与する。このため、ダメージ値Dfは、圧縮変形では変化しない。一方、実現象として、圧縮変形後の残延性の低下により、その後の引張変形で割れが発生することがある。また、特許文献1及び2に記載の技術では、試験片に導入される圧縮塑性ひずみは、大きくても0.10程度にすぎない。したがって、従来の技術では、大きな圧縮塑性ひずみが導入される圧縮変形を含む複合変形過程を経る成形の場合、鋼板材料の成形可否を高精度で判断することは困難である。 Therefore, the damage value Df involves only the maximum normal stress and strain occurring in the FEM analysis element in the steel plate material due to deformation. Therefore, the damage value Df does not change due to compressive deformation. On the other hand, as an actual phenomenon, cracks may occur due to subsequent tensile deformation due to a decrease in residual ductility after compressive deformation. Further, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, the maximum compressive plastic strain introduced into the test piece is only about 0.10. Therefore, in the conventional technique, it is difficult to determine with high accuracy whether the steel sheet material can be formed in the case of forming through a compound deformation process including compressive deformation in which a large compressive plastic strain is introduced.

本開示の目的は、大きな圧縮塑性ひずみが導入される圧縮変形を含む複合変形過程を経る成形の場合、評価対象の金属材料の成形可否を高精度で判断するのに適した特性を取得することができる、金属材料の試験方法を提供することである。 The purpose of the present disclosure is to obtain characteristics suitable for accurately determining whether a metal material to be evaluated can be molded in the case of molding that undergoes a complex deformation process including compressive deformation in which a large compressive plastic strain is introduced. It is to provide a test method for metallic materials that can

本開示に係る金属材料の試験方法は、切り出し工程と、圧縮工程と、採取工程と、引張試験工程と、算出工程と、を備える。切り出し工程は、金属材料から矩形板状のサンプルを切り出す。圧縮工程は、金型によって、サンプルに所定の条件で圧縮荷重を負荷し、0.20以上の相当塑性ひずみをサンプルに導入する。採取工程は、圧縮工程後に、サンプルから丸棒状の引張試験片を採取する。引張試験工程は、引張試験片に軸方向に引張荷重を負荷して、引張試験片を破断する。算出工程は、引張試験工程の結果より、上記の所定の条件での相当塑性ひずみに対応する機械的特性を算出する。 A method for testing a metallic material according to the present disclosure includes a cutting step, a compression step, a sampling step, a tensile test step, and a calculation step. In the cutting step, a rectangular plate-shaped sample is cut out from the metal material. In the compression step, a compressive load is applied to the sample under predetermined conditions using a mold to introduce an equivalent plastic strain of 0.20 or more to the sample. In the sampling step, a round bar-shaped tensile test piece is sampled from the sample after the compression step. In the tensile test step, a tensile load is applied to the tensile test piece in the axial direction to break the tensile test piece. The calculation step calculates mechanical properties corresponding to the equivalent plastic strain under the above predetermined conditions from the results of the tensile test step.

本開示に係る金属材料の試験方法によれば、大きな圧縮塑性ひずみが導入される圧縮変形を含む複合変形過程を経る成形の場合、評価対象の金属材料の成形可否を高精度で判断するのに適した特性を取得することができる。 According to the test method for a metallic material according to the present disclosure, in the case of molding that undergoes a complex deformation process including compressive deformation in which a large compressive plastic strain is introduced, it is possible to determine with high accuracy whether the metallic material to be evaluated can be molded. suitable properties can be obtained.

図1は、本実施形態の試験方法を利用した金属材料の破断評価方法の一例を示すフロー図である。FIG. 1 is a flow chart showing an example of a fracture evaluation method for metal materials using the test method of the present embodiment. 図2は、切り出し工程で切り出したサンプルの一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a sample cut out in the cutting process. 図3は、圧縮工程の条件の一例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an example of conditions for the compression process. 図4は、圧縮工程の条件の一例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an example of conditions for the compression process. 図5は、圧縮工程の条件の一例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing an example of conditions for the compression process. 図6は、圧縮工程の条件の一例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an example of conditions for the compression process. 図7は、採取工程で採取した引張試験片の一例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing an example of a tensile test piece sampled in the sampling step. 図8は、採取工程で採取した引張試験片の他の一例を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing another example of the tensile test piece sampled in the sampling step. 図9は、算出工程で算出した機械的特性の一例を条件ごとにまとめた図である。FIG. 9 is a diagram summarizing an example of the mechanical properties calculated in the calculation process for each condition. 図10は、評価工程の一例を示すフロー図である。FIG. 10 is a flow diagram showing an example of the evaluation process.

以下、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本開示の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本開示はそれらの例示に限定されない。 Embodiments of the present disclosure will be described below. In the following description, the embodiments of the present disclosure will be described with examples, but the present disclosure is not limited to the examples described below. Although specific numerical values and specific materials may be exemplified in the following description, the present disclosure is not limited to those exemplifications.

本開示の実施形態に係る金属材料の試験方法は、切り出し工程と、圧縮工程と、採取工程と、引張試験工程と、算出工程と、を備える。切り出し工程は、金属材料から矩形板状のサンプルを切り出す。圧縮工程は、金型によって、サンプルに所定の条件で圧縮荷重を負荷し、0.20以上の相当塑性ひずみをサンプルに導入する。採取工程は、圧縮工程後に、サンプルから丸棒状の引張試験片を採取する。引張試験工程は、引張試験片に軸方向に引張荷重を負荷して、引張試験片を破断する。算出工程は、引張試験工程の結果より、上記の所定の条件での相当塑性ひずみに対応する機械的特性を算出する(第1の構成)。 A test method for a metallic material according to an embodiment of the present disclosure includes a cutting process, a compression process, a sampling process, a tensile test process, and a calculation process. In the cutting step, a rectangular plate-shaped sample is cut out from the metal material. In the compression step, a compressive load is applied to the sample under predetermined conditions using a mold to introduce an equivalent plastic strain of 0.20 or more to the sample. In the sampling step, a round bar-shaped tensile test piece is sampled from the sample after the compression step. In the tensile test step, a tensile load is applied to the tensile test piece in the axial direction to break the tensile test piece. In the calculation step, the mechanical properties corresponding to the equivalent plastic strain under the predetermined conditions are calculated from the results of the tensile test step (first configuration).

第1の構成の試験方法によれば、大きな圧縮塑性ひずみが導入される圧縮変形を含む複合変形過程を経る成形の場合、金属材料を出発材料とし、圧縮工程において、その複合変形過程の条件のうちの圧縮変形を想定してサンプルに圧縮荷重を負荷し、相当塑性ひずみで0.20以上の大きな圧縮塑性ひずみをサンプルに導入する。採取工程において、圧縮塑性ひずみが導入されたサンプルから引張試験片を採取する。さらに、引張試験工程において、その複合変形過程のうちの引張変形を想定して引張試験片に引張荷重を負荷し、引張試験片を破断する。要するに、大きな圧縮塑性ひずみが導入される圧縮変形を含む複合変形過程の各変形を想定して、金属材料に荷重を負荷する。そして、算出工程において、引張試験工程の結果より、その複合変形過程での相当塑性ひずみに対応する機械的特性を算出する。したがって、第1の構成の試験方法によれば、複合変形過程を経る金属材料の機械的特性を適切に取得することができる。この機械的特性は、複合変形過程を経る金属材料の成形可否を高精度で判断するのに適する。 According to the test method of the first configuration, in the case of molding that undergoes a complex deformation process including compressive deformation in which a large compressive plastic strain is introduced, a metal material is used as a starting material, and in the compression process, the conditions for the complex deformation process are set. A compressive load is applied to the sample assuming compressive deformation, and a large compressive plastic strain of 0.20 or more in terms of equivalent plastic strain is introduced into the sample. In the sampling step, a tensile test piece is sampled from the sample to which the compressive plastic strain has been introduced. Furthermore, in the tensile test step, a tensile load is applied to the tensile test piece assuming tensile deformation in the compound deformation process, and the tensile test piece is broken. In short, a load is applied to the metal material assuming each deformation in a compound deformation process including compressive deformation in which a large compressive plastic strain is introduced. Then, in the calculation step, the mechanical properties corresponding to the equivalent plastic strain in the compound deformation process are calculated from the results of the tensile test step. Therefore, according to the test method of the first configuration, it is possible to appropriately acquire the mechanical properties of a metal material that undergoes a compound deformation process. This mechanical property is suitable for determining with high accuracy whether a metal material undergoing a complex deformation process can be formed.

典型的な例では、算出工程で算出する機械的特性は、極限変形能である。機械的特性は、応力-ひずみ曲線であってもよい。 In a typical example, the mechanical property calculated in the calculation step is the ultimate deformability. A mechanical property may be a stress-strain curve.

上記の試験方法は、好ましくは、下記の構成を備える。圧縮工程において、所定の条件は、下記条件(a)及び(b)のうちのいずれか一つである(第2の構成)。
(a)サンプルの縦方向及び横方向の変形を開放し、サンプルに圧縮荷重を負荷する、及び
(b)サンプルの縦方向及び横方向のいずれか一方向の変形を拘束し、いずれか他方向の変形を開放し、サンプルに圧縮荷重を負荷する。
The test method described above preferably has the following configuration. In the compression step, the predetermined condition is either one of the following conditions (a) and (b) (second configuration).
(a) releasing deformation in the longitudinal direction and transverse direction of the sample and applying a compressive load to the sample; Release the deformation and apply a compressive load to the sample.

第2の構成において、条件(a)は、単軸圧縮に相当する。条件(b)は平面ひずみ圧縮に相当する。複合変形過程に応じて、条件(a)及び(b)のうちから適切な条件を選定すればよい。これらの条件ごとに、サンプルに導入される相当塑性ひずみの値を適宜設定すればよい。相当塑性ひずみの値は、条件ごとに複数設定される。相当塑性ひずみの値に応じて、圧縮荷重による圧下量が定まる。各条件に応じて、圧縮荷重を負荷する方向は適宜設定することができる。 In the second configuration, condition (a) corresponds to uniaxial compression. Condition (b) corresponds to plane strain compression. An appropriate condition may be selected from conditions (a) and (b) according to the composite deformation process. The value of the equivalent plastic strain to be introduced into the sample may be appropriately set for each of these conditions. Multiple equivalent plastic strain values are set for each condition. The reduction amount due to the compressive load is determined according to the value of the equivalent plastic strain. The direction in which the compressive load is applied can be appropriately set according to each condition.

上記の試験方法は、下記の構成を備えてもよい。採取工程において、下記条件(i)又は(ii)に従ってサンプルから引張試験片を採取する(第3の構成)。
(i)引張試験片の軸方向が、サンプルにおける金属材料の圧延方向と一致する、及び
(ii)引張試験片の軸方向が、サンプルにおける金属材料の圧延方向に垂直な方向と一致する。
The above test method may comprise the following configuration. In the collection step, a tensile test piece is collected from the sample according to the following conditions (i) or (ii) (third configuration).
(i) the axial direction of the tensile test piece coincides with the rolling direction of the metallic material in the sample; and (ii) the axial direction of the tensile test piece coincides with the direction perpendicular to the rolling direction of the metallic material in the sample.

第3の構成では、条件(i)と条件(ii)では、引張試験片を採取する方向が異なる。したがって、異方性の観点から、金属材料の特性を評価することができる。 In the third configuration, the direction in which the tensile test piece is taken differs between condition (i) and condition (ii). Therefore, the properties of the metal material can be evaluated from the anisotropic point of view.

上記の試験方法は、好ましくは、下記の構成を備える。引張試験工程において、引張試験片の破断位置における試験前断面積S0と試験後断面積S1を計測する。算出工程において、試験前断面積S0と試験後断面積S1より、機械的特性として極限変形能を算出する(第4の構成)。 The test method described above preferably has the following configuration. In the tensile test step, the pre-test cross-sectional area S0 and the post-test cross-sectional area S1 at the fracture position of the tensile test piece are measured. In the calculation step, the ultimate deformability is calculated as a mechanical property from the pre-test cross-sectional area S0 and the post-test cross-sectional area S1 (fourth configuration).

第4の構成では、算出工程で算出する機械的特性は、極限変形能である。極限変形能は、延性破壊パラメータである。この場合、極限変形能に基づき、金属材料で破断が生じるか否かを評価できる。したがって、複合変形過程を経る評価対象の金属材料の成形可否を高精度で判断することができる。 In a fourth configuration, the mechanical property calculated in the calculating step is ultimate deformability. Ultimate deformability is a ductile failure parameter. In this case, based on the ultimate deformability, it is possible to evaluate whether or not the metal material will fracture. Therefore, it is possible to determine with high accuracy whether or not the metal material to be evaluated that undergoes a complex deformation process can be molded.

以下に、図面を参照しながら、本実施形態の金属材料の試験方法についてその具体例を説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。本実施形態の試験方法は、金属材料の破断評価方法に利用できる。 A specific example of the method for testing a metal material according to the present embodiment will be described below with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted as appropriate. The test method of this embodiment can be used as a fracture evaluation method for metallic materials.

[破断評価方法]
図1は、本実施形態の試験方法を利用した金属材料の破断評価方法の一例を示すフロー図である。本実施形態の試験方法を利用した破断評価方法によって評価する対象は、圧縮変形を経た後に最終的に引張変形を経る金属材料である。評価対象の金属材料には、圧縮変形によって相当塑性ひずみで0.20以上の大きな圧縮塑性ひずみが導入される。つまり、本実施形態では、評価対象として、大きな圧縮塑性ひずみが導入される圧縮変形を含む複合変形過程を経る成形が想定されている。図1を参照して、破断評価方法は、予備試験工程(#100)、保管工程(#200)、及び評価工程(#300)を含む。予備試験工程(#100)が本実施形態の金属材料の試験方法に該当する。
[Breaking evaluation method]
FIG. 1 is a flow chart showing an example of a fracture evaluation method for metal materials using the test method of the present embodiment. An object to be evaluated by the fracture evaluation method using the test method of the present embodiment is a metal material that undergoes compressive deformation and finally tensile deformation. A large compressive plastic strain of 0.20 or more in terms of equivalent plastic strain is introduced into the metal material to be evaluated by compressive deformation. That is, in the present embodiment, as an evaluation target, molding that undergoes a compound deformation process including compression deformation in which a large compressive plastic strain is introduced is assumed. Referring to FIG. 1, the fracture evaluation method includes a preliminary test process (#100), a storage process (#200), and an evaluation process (#300). The preliminary test step (#100) corresponds to the test method for the metallic material of this embodiment.

予備試験工程(#100)は、切り出し工程(#105)、圧縮工程(#110)、採取工程(#115)、引張試験工程(#120)、及び算出工程(#125)を含む。予備試験工程(#100)は、これらの各工程を経ることにより、相互に異なる複数の複合変形過程ごとに試験を実施する。そして、複合変形過程それぞれに対応する極限変形能を算出する。保管工程(#200)は、予備試験工程(#100)で算出した極限変形能それぞれを、対応する複合変形過程に関連付けて保管する。評価工程(#300)は、保管工程(#200)で保管された複合変形過程のうち、評価対象の金属材料に作用する変形過程と一致するものを抽出する。そして、抽出した複合変形過程に関連付けられた極限変形能に基づいて、金属材料で破断が生じるか否かを評価する。以下、各工程について、出発材料の金属材料として圧延鋼帯を例にとり具体的に説明する。 The preliminary test process (#100) includes a cutting process (#105), a compression process (#110), a collection process (#115), a tensile test process (#120), and a calculation process (#125). In the preliminary test step (#100), by going through these steps, tests are performed for each of a plurality of mutually different composite deformation processes. Then, the ultimate deformability corresponding to each compound deformation process is calculated. In the storage step (#200), each ultimate deformability calculated in the preliminary test step (#100) is stored in association with the corresponding composite deformation process. The evaluation step (#300) extracts, from among the composite deformation processes stored in the storage step (#200), those that match the deformation processes acting on the metal material to be evaluated. Then, based on the ultimate deformability associated with the extracted composite deformation process, it is evaluated whether the metal material will fracture. Hereinafter, each step will be specifically described by taking a rolled steel strip as an example of the metal material of the starting material.

[予備試験工程(#100):金属材料の試験方法]
上記の通り、予備試験工程(#100)は、切り出し工程(#105)、圧縮工程(#110)、採取工程(#115)、引張試験工程(#120)、及び算出工程(#125)を含む。
[Preliminary test step (#100): test method for metal material]
As described above, the preliminary test step (#100) includes a cutting step (#105), a compression step (#110), a sampling step (#115), a tensile test step (#120), and a calculation step (#125). include.

[切り出し工程(#105)]
切り出し工程(#105)は、圧延鋼帯から矩形板状のサンプルを切り出す。圧延鋼帯は、例えば熱間圧延鋼帯である。
[Cutting step (#105)]
In the cutting step (#105), a rectangular plate-shaped sample is cut out from the rolled steel strip. A rolled steel strip is, for example, a hot rolled steel strip.

図2は、切り出し工程(#105)で切り出したサンプル10の一例を示す斜視図である。図2を参照して、サンプル10は、板厚14mmの自動車構造用熱間圧延鋼板(SAPH490)から切り出されたものであり、平面視で縦方向Dと横方向Wが等しい正方形を有する。サンプル10において、縦方向Dの長さLDは15mmであり、横方向Wの長さLWは15mmであり、板厚方向tの長さLtは8mmである。本明細書において、縦方向Dは、圧延鋼帯の圧延方向C(図2中の二点鎖線参照)と一致する方向であり、圧延鋼帯を基準とすれば長手方向と言うこともできる。横方向Wは、圧延方向Cに垂直な方向であり、圧延鋼帯を基準とすれば幅方向と言うこともできる。 FIG. 2 is a perspective view showing an example of the sample 10 cut out in the cutting step (#105). Referring to FIG. 2, a sample 10 is cut out from a hot-rolled steel plate for automobile construction (SAPH490) having a thickness of 14 mm, and has a square shape in which the vertical direction D and the horizontal direction W are the same in plan view. In the sample 10, the length LD in the longitudinal direction D is 15 mm, the length LW in the lateral direction W is 15 mm, and the length Lt in the thickness direction t is 8 mm. In this specification, the longitudinal direction D is the direction that coincides with the rolling direction C of the rolled steel strip (see the two-dot chain line in FIG. 2), and can also be called the longitudinal direction on the basis of the rolled steel strip. The transverse direction W is a direction perpendicular to the rolling direction C, and can also be called a width direction on the basis of the rolled steel strip.

[圧縮工程(#110)]
図1に戻って説明を続ける。圧縮工程(#110)は、金型によって、サンプル10に所定の条件で圧縮荷重を負荷し、相当塑性ひずみで0.20以上の圧縮塑性ひずみをサンプル10に導入する。つまり、プレス装置(例:サーボプレス装置)を用い、所定の形状を有する下ダイにサンプル10を収納し、上パンチの下降によりサンプル10を圧下する。所定の条件は、複合変形過程に対応する条件である。
[Compression step (#110)]
Returning to FIG. 1, the description continues. In the compression step (#110), a compressive load is applied to the sample 10 under predetermined conditions using a mold, and a compressive plastic strain of 0.20 or more in terms of equivalent plastic strain is introduced into the sample 10 . That is, using a press device (eg, a servo press device), the sample 10 is accommodated in a lower die having a predetermined shape, and the sample 10 is pressed down by lowering the upper punch. The predetermined condition is a condition corresponding to the compound deformation process.

図3~図6は、圧縮工程(#110)の条件の一例を示す平面図である。図3には、単軸圧縮の場合の様子が示される。図4及び図5には、平面ひずみ圧縮の場合の様子が示される。図6には、平面ひずみ圧縮の場合であって板厚方向を含む平面の場合の様子が示される。これらの図には、圧縮工程前に下ダイに収納されたサンプル10を上方から見たときの様子が示される。これらの図中、点線は下ダイの内壁を示す。サンプル10の面のうち、下ダイの内壁から離れている面は、金型に対してフリーであり、サンプル10は、その面に垂直な方向の変形を開放されていることを意味する。一方、サンプル10の面のうち、下ダイの内壁と接触している面は、金型に対してフリーでなく、サンプル10は、その面に垂直な方向の変形を拘束されていることを意味する。これらの図において、サンプル10には、図の紙面に垂直な方向に圧縮荷重が負荷される。 3 to 6 are plan views showing an example of the conditions of the compression step (#110). FIG. 3 shows the situation in the case of uniaxial compression. 4 and 5 show the situation in the case of plane strain compression. FIG. 6 shows the situation in the case of plane strain compression and in the case of a plane including the plate thickness direction. These figures show how the sample 10 accommodated in the lower die before the compression process is viewed from above. In these figures, the dotted line indicates the inner wall of the lower die. Of the surfaces of the sample 10, the surface away from the inner wall of the lower die is free from the mold, meaning that the sample 10 is free from deformation in the direction perpendicular to that surface. On the other hand, of the surfaces of the sample 10, the surface that is in contact with the inner wall of the lower die is not free from the mold, meaning that the sample 10 is restrained from deformation in the direction perpendicular to that surface. do. In these figures, a compressive load is applied to the sample 10 in a direction perpendicular to the plane of the drawing.

図4と図6に示される条件は、平面ひずみ圧縮であって圧延方向に対する金型による拘束条件も等しい。しかし、図4に示される条件の圧縮方向は、板厚方向tであり、図6に示される条件の圧縮方向は、図4に示される条件とは異なる横方向Wである。一般的に熱間圧延鋼帯は、面内および板厚方向に異なる材料特性、すなわち異方性を有する。したがって、破断判定に用いる極限変形能に、上記の異方性を考慮することで、より精緻に金属材料の成形可否を判断できる。 The conditions shown in FIGS. 4 and 6 are plane strain compression, and the constraint conditions by the die in the rolling direction are also the same. However, the direction of compression under the conditions shown in FIG. 4 is the plate thickness direction t, and the direction of compression under the conditions shown in FIG. 6 is the lateral direction W, which is different from the conditions shown in FIG. Hot-rolled steel strip generally has different material properties in the in-plane and through-thickness directions, ie, anisotropy. Therefore, by considering the above anisotropy in the ultimate deformability used for fracture determination, it is possible to more precisely determine whether or not the metal material can be molded.

図3に示す条件の場合、サンプル10の縦方向D及び横方向Wの変形を開放した状態で、サンプル10の板厚方向tに圧縮荷重を負荷する。この場合、サンプル10は、板厚方向tに圧縮変形し、縦方向D及び横方向Wの両方に広がる。以下、この条件を条件(A)と言う場合がある。なお、この条件(A)は、上記した条件(a)に相当する。 In the case of the conditions shown in FIG. 3 , a compressive load is applied to the sample 10 in the plate thickness direction t while the sample 10 is freed from deformation in the longitudinal direction D and the lateral direction W. In this case, the sample 10 is compressed and deformed in the plate thickness direction t and spreads in both the longitudinal direction D and the transverse direction W. Hereinafter, this condition may be referred to as condition (A). Note that this condition (A) corresponds to the condition (a) described above.

図4に示す条件の場合、サンプル10の横方向Wの変形を拘束し、縦方向Dの変形を開放した状態で、サンプル10の板厚方向tに圧縮荷重を負荷する。この場合、サンプル10は、板厚方向tに圧縮変形し、横方向Wの変形を抑えられつつ、縦方向Dに広がる。以下、この条件を条件(B)と言う場合がある。 In the case of the conditions shown in FIG. 4 , a compressive load is applied to the sample 10 in the plate thickness direction t in a state in which deformation in the lateral direction W of the sample 10 is restrained and deformation in the longitudinal direction D is released. In this case, the sample 10 is compressed and deformed in the plate thickness direction t, and spreads in the longitudinal direction D while the deformation in the lateral direction W is suppressed. Hereinafter, this condition may be referred to as condition (B).

図5に示す条件の場合、サンプル10の縦方向Dの変形を拘束し、横方向Wの変形を開放した状態で、サンプル10の板厚方向tに圧縮荷重を負荷する。この場合、サンプル10は、板厚方向tに圧縮変形し、縦方向Dの変形を抑えられつつ、横方向Wに広がる。以下、この条件を条件(C)と言う場合がある。なお、これらの条件(B)及び(C)は、上記した条件(b)に相当する。 In the case of the conditions shown in FIG. 5 , a compression load is applied to the sample 10 in the plate thickness direction t in a state in which deformation in the longitudinal direction D of the sample 10 is restrained and deformation in the lateral direction W is released. In this case, the sample 10 is compressed and deformed in the plate thickness direction t, and expands in the lateral direction W while the deformation in the longitudinal direction D is suppressed. Hereinafter, this condition may be referred to as condition (C). These conditions (B) and (C) correspond to the condition (b) described above.

図6に示す条件の場合、サンプル10の板厚方向tの変形を拘束し、縦方向Dの変形を開放した状態で、サンプル10の横方向Wに圧縮荷重を負荷する。この場合、サンプル10は、横方向Wに圧縮変形し、板厚方向tの変形を抑えられつつ、縦方向Dに広がる。以下、この条件を条件(D)と言う場合がある。なお、この条件(D)は、上記した条件(b)に相当する。また、サンプル10の板厚方向tの変形を拘束し、横方向Wの変形を開放した状態で、サンプル10の縦方向Dに圧縮荷重を負荷してもよい。 In the case of the conditions shown in FIG. 6, a compressive load is applied in the lateral direction W of the sample 10 in a state in which deformation in the plate thickness direction t of the sample 10 is restrained and deformation in the longitudinal direction D is released. In this case, the sample 10 is compressed and deformed in the lateral direction W, and expands in the longitudinal direction D while being restrained from being deformed in the plate thickness direction t. Hereinafter, this condition may be referred to as condition (D). Note that this condition (D) corresponds to the condition (b) described above. Alternatively, a compressive load may be applied in the longitudinal direction D of the sample 10 in a state in which deformation in the plate thickness direction t of the sample 10 is restrained and deformation in the lateral direction W is released.

これらの条件(A)~(D)ごとに、圧縮荷重の負荷によってサンプル10に導入される相当塑性ひずみの値を設定する。例えば、相当塑性ひずみの値として、0.25、及び0.50という2つの値を設定する。このような値の組は、条件(A)~(D)で同じである。ただし、設定する値の数は、2つに限定されず、3つ以上であってもよい。相当塑性ひずみの値に応じて、条件(A)~(D)での圧縮荷重による圧下量が定まる。 For each of these conditions (A) to (D), the value of the equivalent plastic strain introduced into the sample 10 by applying a compressive load is set. For example, two values of 0.25 and 0.50 are set as equivalent plastic strain values. Such a set of values is the same for conditions (A)-(D). However, the number of values to be set is not limited to two, and may be three or more. Depending on the value of the equivalent plastic strain, the amount of reduction due to the compressive load under conditions (A) to (D) is determined.

条件(A)~(D)ごとに、圧縮工程(#110)を実施する。これにより、条件(A)~(D)ごとに、0.25の相当塑性ひずみが導入されたサンプル10、及び0.50の相当塑性ひずみが導入されたサンプル10が得られる。なお、金型とサンプル10との間の摩擦を抑えるため、金型には潤滑剤が塗布される。 A compression step (#110) is performed for each of the conditions (A) to (D). As a result, Sample 10 introduced with an equivalent plastic strain of 0.25 and Sample 10 introduced with an equivalent plastic strain of 0.50 are obtained for each of the conditions (A) to (D). In order to suppress friction between the mold and the sample 10, the mold is coated with a lubricant.

[採取工程(#115)]
図1に戻って説明を続ける。採取工程(#115)は、圧縮工程(#110)後に、各条件で得られたサンプル10から丸棒状の引張試験片を採取する。
[Collecting step (#115)]
Returning to FIG. 1, the description continues. In the collecting step (#115), a round bar-shaped tensile test piece is collected from the sample 10 obtained under each condition after the compression step (#110).

図7は、採取工程(#115)で採取した引張試験片11の一例を示す平面図である。図7を参照して、引張試験片11は、圧縮工程(#110)後のサンプル10のうちの圧延方向C(図3~図6参照)に沿って採取される。この場合、引張試験片11の軸方向が、サンプル10における圧延方向Cと一致する。以下、この条件を条件(i)と言う場合がある。 FIG. 7 is a plan view showing an example of the tensile test piece 11 sampled in the sampling step (#115). Referring to FIG. 7, a tensile test piece 11 is taken along the rolling direction C (see FIGS. 3 to 6) of the sample 10 after the compression step (#110). In this case, the axial direction of the tensile test piece 11 coincides with the rolling direction C of the sample 10 . Hereinafter, this condition may be referred to as condition (i).

ただし、引張試験片11は、圧延方向Cに垂直な方向に沿って採取されてもよい。この場合、引張試験片11の軸方向が、サンプル10における圧延方向Cに垂直な方向と一致する。以下、この条件を条件(ii)と言う場合がある。もっとも、引張試験片11は、圧延方向Cから傾斜した方向に沿って採取されても構わない。 However, the tensile test piece 11 may be taken along the direction perpendicular to the rolling direction C. In this case, the axial direction of the tensile test piece 11 coincides with the direction perpendicular to the rolling direction C in the sample 10 . Hereinafter, this condition may be referred to as condition (ii). However, the tensile test piece 11 may be sampled along a direction inclined from the rolling direction C.

図7を参照して、引張試験片11において、平行部11aの直径φaは1.0mmである。平行部11aの軸方向長さは2.0mmである。 Referring to FIG. 7, in tensile test piece 11, diameter φa of parallel portion 11a is 1.0 mm. The axial length of the parallel portion 11a is 2.0 mm.

ただし、引張試験片11の形状は、図7に示す形状に限定されない。図8は、引張試験片11の他の一例を示す平面図である。図8を参照して、引張試験片11において、平行部11aにくびれ部11bが設けられていてもよい。この場合、くびれ部11bの直径φbは0.80mmである。くびれ部11bの縦断面の曲率半径Rbは、例えば、2.0mm、1.0mm、又は0.50mmである。 However, the shape of the tensile test piece 11 is not limited to the shape shown in FIG. FIG. 8 is a plan view showing another example of the tensile test piece 11. FIG. Referring to FIG. 8, in tensile test piece 11, parallel portion 11a may be provided with constricted portion 11b. In this case, the diameter φb of the constricted portion 11b is 0.80 mm. A curvature radius Rb of the longitudinal section of the constricted portion 11b is, for example, 2.0 mm, 1.0 mm, or 0.50 mm.

採取工程(#115)により、条件(A)~(D)ごとに、0.25の相当塑性ひずみが導入された引張試験片11、及び0.50の相当塑性ひずみが導入された引張試験片11が得られる。 Tensile test piece 11 with an equivalent plastic strain of 0.25 introduced and tensile test piece with an equivalent plastic strain of 0.50 introduced for each of the conditions (A) to (D) by the sampling step (#115) 11 is obtained.

[引張試験工程(#120)]
図1に戻って説明を続ける。引張試験工程(#120)は、引張試験片11に軸方向に引張荷重を負荷して、引張試験片11を破断する。引張試験工程(#120)では、引張荷重と引張試験片11の伸びを測定する。また、引張試験工程(#120)では、引張試験片11の破断位置を把握し、その破断位置における試験前断面積S0と試験後断面積S1を計測する。図7に示す引張試験片11の場合、破断位置は平行部11aに現れる。図8に示す引張試験片11の場合、破断位置はくびれ部11bに現れる。
[Tensile test step (#120)]
Returning to FIG. 1, the description continues. In the tensile test step (#120), a tensile load is applied to the tensile test piece 11 in the axial direction, and the tensile test piece 11 is broken. In the tensile test step (#120), the tensile load and elongation of the tensile test piece 11 are measured. In the tensile test step (#120), the breaking position of the tensile test piece 11 is determined, and the pre-test cross-sectional area S0 and the post-test cross-sectional area S1 at the breaking position are measured. In the case of the tensile test piece 11 shown in FIG. 7, the fracture position appears in the parallel portion 11a. In the case of the tensile test piece 11 shown in FIG. 8, the fracture position appears at the constricted portion 11b.

試験後断面積S1は、破断面の面積を意味する。このため、試験後断面積S1は、破断面の直径より算出できる。破断面は、厳密な円形に限らず、楕円形になる場合もある。このため、互いに垂直な2方向から破断面の直径を測定することにより、試験後断面積S1を算出できる。破断面をカメラで撮影し、その画像データから試験後断面積S1を算出してもよい。一方、試験前断面積S0は、試験前の引張試験片11の寸法より算出できる。図7に示す引張試験片11の場合、平行部11aの直径φaより試験前断面積S0を算出できる。図8に示す引張試験片11の場合、くびれ部11bの直径φbより試験前断面積S0を算出できる。 The post-test cross-sectional area S1 means the area of the fracture surface. Therefore, the post-test cross-sectional area S1 can be calculated from the diameter of the fracture surface. The fracture surface is not limited to a strictly circular shape, and may be elliptical in some cases. Therefore, the post-test cross-sectional area S1 can be calculated by measuring the diameter of the fracture surface from two directions perpendicular to each other. The fracture surface may be photographed with a camera, and the post-test cross-sectional area S1 may be calculated from the image data. On the other hand, the pre-test cross-sectional area S0 can be calculated from the dimensions of the tensile test piece 11 before the test. In the case of the tensile test piece 11 shown in FIG. 7, the pre-test cross-sectional area S0 can be calculated from the diameter φa of the parallel portion 11a. In the case of the tensile test piece 11 shown in FIG. 8, the pre-test cross-sectional area S0 can be calculated from the diameter φb of the constricted portion 11b.

要するに、上記した圧縮工程(#110)及び引張試験工程(#120)では、大きな圧縮塑性ひずみが導入される圧縮変形を含む複合変形過程の各変形を想定して、鋼板材料に荷重を負荷する。つまり、条件(A)~(D)ごとに、0.25の相当塑性ひずみが導入された引張試験片11、及び0.50の相当塑性ひずみが導入された引張試験片11を用いて、引張試験工程(#120)を実施する。 In short, in the above-described compression step (#110) and tensile test step (#120), a load is applied to the steel sheet material assuming each deformation in the compound deformation process including compression deformation in which a large compressive plastic strain is introduced. . That is, for each of conditions (A) to (D), using a tensile test piece 11 with an equivalent plastic strain of 0.25 and a tensile test piece 11 with an equivalent plastic strain of 0.50, tensile A test step (#120) is performed.

また、参考のため、圧縮工程(#110)を実施していない引張試験片11を用いて、引張試験工程(#120)を実施する。この場合、引張試験片11は、圧延鋼帯から直接採取してもよい。このため、引張試験片11には相当塑性ひずみは導入されていない。以下、圧縮工程(#110)を実施していない条件を条件(N)と言う場合がある。条件(N)は、複合変形過程を経ない条件である。 For reference, the tensile test step (#120) is performed using the tensile test piece 11 that has not been subjected to the compression step (#110). In this case, the tensile test piece 11 may be taken directly from the rolled steel strip. Therefore, no equivalent plastic strain was introduced into the tensile test piece 11 . Hereinafter, the condition in which the compression step (#110) is not performed may be referred to as condition (N). Condition (N) is a condition that does not undergo a complex deformation process.

[算出工程(#125)]
図1に戻って説明を続ける。算出工程(#125)は、引張試験工程(#120)の結果より、条件(A)~(D)それぞれでの相当塑性ひずみ(0.25及び0.50)に対応する機械的特性を算出する。また、条件(N)に対応する機械的特性を算出する。算出工程(#125)では、機械的特性として、極限変形能Dcrを算出する。極限変形能Dcrは下記の式(2)で定義される。
Dcr=ln(S0/S1) (2)
式(2)中、S0は、引張試験片11の破断位置における試験前断面積を示し、S1は、引張試験片11の破断位置における試験後断面積を示す。
[Calculation step (#125)]
Returning to FIG. 1, the description continues. In the calculation step (#125), the mechanical properties corresponding to the equivalent plastic strains (0.25 and 0.50) under conditions (A) to (D) are calculated from the results of the tensile test step (#120). do. Also, the mechanical properties corresponding to the condition (N) are calculated. In the calculation step (#125), the ultimate deformability Dcr is calculated as the mechanical property. The ultimate deformability Dcr is defined by the following formula (2).
Dcr=ln(S0/S1) (2)
In formula (2), S0 indicates the pre-test cross-sectional area of the tensile test piece 11 at the fracture position, and S1 indicates the post-test cross-sectional area of the tensile test piece 11 at the fracture position.

ただし、算出工程(#125)で算出する機械的特性は、極限変形能Dcrに限らず、応力-ひずみ曲線であってもよい。 However, the mechanical property calculated in the calculation step (#125) is not limited to the ultimate deformability Dcr, and may be a stress-strain curve.

図9は、算出工程(#125)で算出した機械的特性の一例を条件ごとにまとめた図である。図9には、機械的特性として、極限変形能Dcrが示される。図9に示す結果から以下のことが明らかになる。 FIG. 9 is a diagram summarizing an example of the mechanical properties calculated in the calculation step (#125) for each condition. FIG. 9 shows the ultimate deformability Dcr as a mechanical property. The results shown in FIG. 9 reveal the following.

条件(N)と他の各条件との比較より、複合変形過程を経れば、極限変形能が低下する。複合変形過程における圧縮変形の条件間で、相当塑性ひずみに応じた極限変形能の低下度合いが異なる。例えば、平面ひずみ圧縮の条件(B)((B0.25)及び(B0.50))における極限変形能の低下度合いは、単軸圧縮の条件(A)((A0.25)及び(A0.50))のそれよりも大きい。また、条件(B)((B0.25)及び(B0.50))、及び条件(C)((C0.25)及び(C0.50))は、共に平面ひずみ圧縮の条件であり、本鋼種においては両者に有意差は認められない。 Comparing the condition (N) with each of the other conditions, the ultimate deformability is lowered through the complex deformation process. The degree of reduction in ultimate deformability according to the equivalent plastic strain differs between conditions of compressive deformation in the compound deformation process. For example, the degree of decrease in ultimate deformability under the plane strain compression conditions (B) ((B0.25) and (B0.50)) is the same as the uniaxial compression conditions (A) ((A0.25) and (A0. 50)). In addition, conditions (B) ((B0.25) and (B0.50)) and conditions (C) ((C0.25) and (C0.50)) are both plane strain compression conditions, and this There is no significant difference between the two steel types.

このように、予備試験工程(#100)の各工程を経ることにより、複合変形過程を経る鋼板材料の機械的特性を適切に取得することができる。この機械的特性は、複合変形過程を経る鋼板材料内のFEM解析各要素の成形可否を高精度で判断するのに適する。 Thus, by going through each step of the preliminary test step (#100), it is possible to appropriately acquire the mechanical properties of the steel plate material that has undergone the compound deformation process. This mechanical property is suitable for determining with high accuracy whether or not each FEM analysis element in a steel plate material undergoing a complex deformation process can be formed.

また、上記の実施形態では、採取工程(#115)において、条件(i)を採用して、サンプル10のうちの圧延方向Cに沿って、引張試験片11を採取している。さらに、条件(ii)も採用して、サンプル10のうちの圧延方向Cに垂直な方向に沿って、引張試験片11を採取すれば、異方性の観点から、鋼板材料の特性を評価することができる。 Further, in the above embodiment, the condition (i) is adopted in the sampling step (#115), and the tensile test piece 11 is sampled from the sample 10 along the rolling direction C. Furthermore, by adopting the condition (ii) and taking a tensile test piece 11 along the direction perpendicular to the rolling direction C of the sample 10, the properties of the steel sheet material can be evaluated from the anisotropic point of view. be able to.

[保管工程(#200)]
図1に戻って説明を続ける。保管工程(#200)では、予備試験工程(#100)で算出した極限変形能それぞれを、対応する複合変形過程の条件及び相当塑性ひずみの値に関連付けて保管する。より具体的には、予備試験工程(#100)で算出した極限変形能それぞれを、対応する条件(N)、(A0.25)、(A0.50)、(B0.25)、(B0.50)、(C0.25)、(C0.50)、(D0.25)及び(D0.50)に関連付けて保管する。これらのデータは、コンピュータのメモリに保管される。これにより、FEMによる成形可否の判断に使用できる。
[Storage step (#200)]
Returning to FIG. 1, the description continues. In the storage step (#200), each ultimate deformability calculated in the preliminary test step (#100) is stored in association with the corresponding conditions of the combined deformation process and the value of the equivalent plastic strain. More specifically, the ultimate deformability calculated in the preliminary test step (#100) was subjected to the corresponding conditions (N), (A0.25), (A0.50), (B0.25), (B0. 50), (C0.25), (C0.50), (D0.25) and (D0.50). These data are stored in the computer's memory. This can be used to determine whether molding is possible by FEM.

ここで、保管した条件と異なる新たな条件があれば、当該新たな条件で新たに予備試験工程(#100)を実施すればよい。つまり、新たな条件で極限変形能を算出し、この極限変形能を、当該新たな条件に関連付けて保管すればよい。 Here, if there are new conditions different from the stored conditions, a new preliminary test step (#100) may be performed under the new conditions. In other words, the ultimate deformability is calculated under new conditions, and this ultimate deformability is stored in association with the new conditions.

ただし、保管した条件と異なる新たな条件があった場合、予備試験工程(#100)を実施することなく、計算によって設定してもよい。例えば、線形補完を利用することができる。以下、具体例を示す。 However, if there are new conditions different from the stored conditions, they may be set by calculation without executing the preliminary test step (#100). For example, linear interpolation can be used. Specific examples are shown below.

条件(A)で新たに相当塑性ひずみ0.10の条件があった場合、この相当塑性ひずみの値は、0と0.25との間にある。この場合の条件は、条件(A0.10)で表すことができる。この場合、条件(A0.10)の極限変形能は、条件(N)の極限変形能と条件(A0.25)の極限変形能との間にある。そうすると、条件(N)、条件(A0.10)及び条件(A0.25)それぞれの相当塑性ひずみの値より、条件(N)及び条件(A0.25)それぞれの極限変形能を線形補完すれば、条件(A0.10)の極限変形能を算出することができる。この極限変形能を条件(A0.10)に対応付けて保管する。 If there is a new equivalent plastic strain condition of 0.10 in the condition (A), the value of this equivalent plastic strain is between 0 and 0.25. The condition in this case can be represented by condition (A0.10). In this case, the ultimate deformability of condition (A0.10) lies between the ultimate deformability of condition (N) and the ultimate deformability of condition (A0.25). Then, from the value of the equivalent plastic strain under condition (N), condition (A0.10), and condition (A0.25), if the ultimate deformability under condition (N) and condition (A0.25) is linearly interpolated, , the ultimate deformability of condition (A0.10) can be calculated. This ultimate deformability is stored in association with the condition (A0.10).

また、条件(A)で新たに相当塑性ひずみ0.40の条件があった場合、この相当塑性ひずみの値は、0.25と0.50との間にある。この場合の条件は、条件(A0.40)で表すことができる。この場合、条件(A0.40)の極限変形能は、条件(A0.25)の極限変形能と条件(A0.50)の極限変形能との間にある。そうすると、条件(A0.25)、条件(A0.40)及び条件(A0.50)それぞれの相当塑性ひずみの値より、条件(A0.25)及び条件(A0.50)それぞれの極限変形能を線形補完すれば、条件(A0.40)の極限変形能を算出することができる。この極限変形能を条件(A0.40)に対応付けて保管する。 Moreover, when there is a new condition of equivalent plastic strain of 0.40 in condition (A), the value of this equivalent plastic strain is between 0.25 and 0.50. The condition in this case can be represented by condition (A0.40). In this case, the ultimate deformability of condition (A0.40) lies between the ultimate deformability of condition (A0.25) and the ultimate deformability of condition (A0.50). Then, from the equivalent plastic strain values of conditions (A0.25), conditions (A0.40) and conditions (A0.50), the ultimate deformability of conditions (A0.25) and conditions (A0.50) By linear interpolation, the ultimate deformability of the condition (A0.40) can be calculated. This ultimate deformability is stored in association with the condition (A0.40).

これらの具体例を概念的に言えば、次のようになる。保管された2つの複合変形過程として、第1の複合変形過程及び第2の複合変形過程が含まれる。つまり、例えば、第1の複合変形過程は、条件(A0.25)であり、第2の複合変形過程は、条件(A0.50)である。第1の複合変形過程の相当塑性ひずみを第1の相当塑性ひずみと称し、第2の複合変形過程の相当塑性ひずみを第2の相当塑性ひずみと称する。つまり、第1の相当塑性ひずみは0.25であり、第2の相当塑性ひずみは0.50である。第1の複合変形過程と第2の複合変形過程が、第1の相当塑性ひずみの値と第2の相当塑性ひずみの値のみで相違する。換言すれば、例えば、第1の複合変形過程と第2の複合変形過程が、条件(A)で共通する。第1の相当塑性ひずみに対応する極限変形能を第1の極限変形能と称し、第2の相当塑性ひずみに対応する極限変形能を第2の極限変形能と称する。 Conceptually speaking, these specific examples are as follows. The two stored composite deformation processes include a first composite deformation process and a second composite deformation process. That is, for example, the first composite deformation process is condition (A0.25), and the second composite deformation process is condition (A0.50). The equivalent plastic strain of the first composite deformation process is referred to as the first equivalent plastic strain, and the equivalent plastic strain of the second composite deformation process is referred to as the second equivalent plastic strain. That is, the first equivalent plastic strain is 0.25 and the second equivalent plastic strain is 0.50. The first composite deformation process and the second composite deformation process differ only in the value of the first equivalent plastic strain and the value of the second equivalent plastic strain. In other words, for example, the first composite deformation process and the second composite deformation process are common under condition (A). The ultimate deformability corresponding to the first equivalent plastic strain is referred to as the first ultimate deformability, and the ultimate deformability corresponding to the second equivalent plastic strain is referred to as the second ultimate deformability.

この場合、第1の相当塑性ひずみと第2の相当塑性ひずみとの間に設定される第3の相当塑性ひずみ(条件(A0.40)の塑性ひずみ)について、線形補完によって、第1の極限変形能と第2の極限変形能との間に設定される第3の極限変形能(条件(A0.40)の極限変形能)を算出できる。算出した第3の極限変形能を、対応する第3の相当塑性ひずみに依存する第3の複合変形過程(条件(A0.40))に関連付けて保管する。 In this case, for the third equivalent plastic strain (plastic strain of condition (A0.40)) set between the first equivalent plastic strain and the second equivalent plastic strain, the first limit A third ultimate deformability (the ultimate deformability of the condition (A0.40)) set between the deformability and the second ultimate deformability can be calculated. The calculated third ultimate deformability is stored in association with the third composite deformation process (condition (A0.40)) that depends on the corresponding third equivalent plastic strain.

このように、予備試験工程(#100)で得られた極限変形能の値、すなわち第1の極限変形能及び第2の極限変形能それぞれの値を利用して、第3の極限変形能を算出することができる。つまり、予備試験工程(#100)で実際に試験を実施することなく、第3の複合変形過程での第3の相当塑性ひずみに対応する第3の極限変形能を推測することができる。これは、効率的である。したがって、最終的に、鋼板材料内各要素で破断が生じるか否かの評価を効率よく行うことができる。 In this way, the value of the ultimate deformability obtained in the preliminary test step (#100), that is, the values of the first ultimate deformability and the second ultimate deformability are used to determine the third ultimate deformability. can be calculated. That is, it is possible to estimate the third ultimate deformability corresponding to the third equivalent plastic strain in the third compound deformation process without actually conducting the test in the preliminary test step (#100). This is efficient. Therefore, it is possible to efficiently evaluate whether or not each element in the steel plate material will eventually break.

[評価工程(#300)]
評価工程(#300)では、保管工程(#200)で保管された複合変形過程から、評価対象の鋼板材料内各要素に作用する変形過程と一致するものを抽出する。抽出した複合変形過程に関連付けられた極限変形能に基づいて、鋼板材料内各要素で破断が生じるか否かを評価する。この評価は、例えば、コンピュータによって実行される。
[Evaluation step (#300)]
In the evaluation step (#300), from the composite deformation processes stored in the storage step (#200), a deformation process that matches each element in the steel sheet material to be evaluated is extracted. Based on the ultimate deformability associated with the extracted compound deformation process, it is evaluated whether fracture occurs in each element in the steel plate material. This evaluation is performed, for example, by a computer.

図10は、評価工程(#300)の一例を示すフロー図である。評価工程(#300)は、コンピュータを用いたFEMによって実施される。まず、評価対象の鋼板材料の解析モデルが作成され、FEMによる成形解析が始まる(ステップ#305)。図10を参照して、ステップ#310にて、第i段目の成形ステップを実行する。最初は、第1段目の成形ステップとなる。 FIG. 10 is a flow chart showing an example of the evaluation process (#300). The evaluation step (#300) is performed by FEM using a computer. First, an analysis model of the steel sheet material to be evaluated is created, and forming analysis by FEM is started (step #305). Referring to FIG. 10, at step #310, the i-th forming step is executed. The first stage is the first molding step.

次にステップ#315にて、その時点の解析モデルの要素ごとに応力状態を算出する。次にステップ#320にて、その時点の解析モデルの各要素について、当該要素の応力状態における延性破壊パラメータを抽出する。ここでは、メモリに保管されているデータのうち、当該要素に予定されている複合変形過程と一致する複合変形過程を抽出し、抽出した複合変形過程に関連付けられた極限変形能を抽出する。抽出した極限変形能はストレージに保管される。 Next, at step #315, the stress state is calculated for each element of the analysis model at that time. Next, at step #320, for each element of the analysis model at that time, a ductile fracture parameter in the stress state of the element is extracted. Here, from the data stored in the memory, the composite deformation process that matches the composite deformation process expected for the element is extracted, and the ultimate deformability associated with the extracted composite deformation process is extracted. The extracted ultimate transformability is stored in the storage.

次にステップ#325にて、その時点の解析モデルの各要素について、第(i-1)段目の成形ステップまでの合計の延性破壊パラメータに、第i段目の成形ステップにおける延性破壊パラメータを加算する。ここでは、ストレージに保管されている第(i-1)段目の成形ステップまでの合計の極限変形能に、第i段目の成形ステップにおける極限変形能を加算する。加算した合計の極限変形能がストレージに保管される。 Next, in step #325, for each element of the analysis model at that time, the ductile fracture parameter in the i-th forming step is added to the total ductile fracture parameter up to the (i-1)-th forming step. to add. Here, the ultimate deformability in the i-th forming step is added to the total ultimate deformability up to the (i−1)th forming step stored in the storage. The total ultimate deformability of the sum is stored in the storage.

そして、ステップ#330にて、予定の成形ステップに達しているか否かを判断する。予定の成形ステップに達していない場合、ステップ#310に戻り、次の成形ステップを実行する。予定の成形ステップに達するまで、ステップ#310~#330を繰り返す。 Then, at step #330, it is determined whether or not the predetermined molding step has been reached. If the scheduled molding step has not been reached, the process returns to step #310 to execute the next molding step. Steps #310-#330 are repeated until the predetermined molding step is reached.

予定の成形ステップに達した場合、ステップ#335にて、成形解析を終了し、ステップ#340にて、破断判定を開始する。そして、ステップ#345にて、解析モデルの各要素について、延性破壊パラメータから破断を判定する。ここでは、ストレージに保管されている合計の極限変形能より、破断が生じるか否かを評価する。評価後、ステップ#350にて、破断判定を終了する。 When the predetermined forming step is reached, the forming analysis is terminated at step #335, and the fracture determination is started at step #340. Then, at step #345, each element of the analysis model is determined to be fractured from the ductile fracture parameter. Here, the total ultimate deformability stored in storage is used to evaluate whether or not rupture occurs. After the evaluation, at step #350, the fracture judgment is terminated.

したがって、複合変形過程を経る評価対象の鋼板材料の成形可否を高精度で判断することができる。 Therefore, it is possible to determine with high accuracy whether or not the steel sheet material to be evaluated that undergoes the compound deformation process can be formed.

[変形例]
上記の実施形態では、複合変形過程のうちの圧縮変形の条件が一つである場合について説明した。この場合、複合変形過程は、条件(A)、条件(B)、条件(C)及び条件(D)のうちの一つの圧縮変形と、引張変形と、の組合せとなる。
[Modification]
In the above embodiment, the case where there is one compressive deformation condition in the compound deformation process has been described. In this case, the compound deformation process is a combination of compressive deformation of one of condition (A), condition (B), condition (C) and condition (D) and tensile deformation.

しかしながら、複合変形過程のうちの圧縮変形の条件が二つであってもよい。この場合、複合変形過程は、条件(A)、条件(B)、条件(C)及び条件(D)のうちの二つの圧縮変形と、引張変形と、の組合せとなる。より具体的には、複合変形過程は、例えば、条件(A)の単軸圧縮と、条件(B)の平面ひずみ圧縮と、引張変形と、の組合せとなる。もっとも、複合変形過程のうちの圧縮変形の条件が二つ以上であってもよい。 However, there may be two conditions for compressive deformation in the compound deformation process. In this case, the compound deformation process is a combination of compressive deformation and tensile deformation under conditions (A), (B), (C), and (D). More specifically, the compound deformation process is, for example, a combination of uniaxial compression of condition (A), plane strain compression of condition (B), and tensile deformation. Of course, there may be two or more compression deformation conditions in the composite deformation process.

複合変形過程が、条件(A)の単軸圧縮と、条件(B)の平面ひずみ圧縮と、引張変形と、の組合せである場合、下記の方法1及び方法2を採用することができる。 When the compound deformation process is a combination of uniaxial compression of condition (A), plane strain compression of condition (B), and tensile deformation, method 1 and method 2 below can be adopted.

方法1では、特別に予備試験工程(#100)を実施する。具体的には、予備試験工程(#100)において、先ず、条件(A)で圧縮工程(#110)を実施する。続いて、条件(A)によって圧縮塑性ひずみが導入されたサンプル10に、条件(B)で圧縮工程(#110)を実施する。その後に、採取工程(#115)、引張試験工程(#120)、及び算出工程(#125)を順に実施する。この場合、複合変形過程における各変形の順序を忠実に考慮して、機械的特性を取得できる。 In Method 1, a preliminary test step (#100) is specially performed. Specifically, in the preliminary test step (#100), first, the compression step (#110) is performed under the condition (A). Subsequently, the compression step (#110) is performed under the condition (B) on the sample 10 to which the compressive plastic strain has been introduced under the condition (A). After that, the collection step (#115), the tensile test step (#120), and the calculation step (#125) are performed in order. In this case, the mechanical properties can be obtained by faithfully considering the order of each deformation in the compound deformation process.

方法2では、特別に予備試験工程(#100)を実施しない。具体的には、条件(A)のみで実施した予備試験工程(#100)によって得られた機械的特性と、条件(B)のみで実施した予備試験工程(#100)によって得られた機械的特性と、を加算する。この場合、複合変形過程における各変形の順序を考慮していないが、簡便に機械的特性を取得できる。 In method 2, the preliminary test step (#100) is not specially performed. Specifically, the mechanical properties obtained by the preliminary test step (#100) performed only under the condition (A) and the mechanical properties obtained by the preliminary test step (#100) performed only under the condition (B) Add the characteristics and . In this case, although the order of each deformation in the compound deformation process is not considered, the mechanical properties can be obtained easily.

また、複合変形過程のうちの引張変形の条件が二つであってもよい。この場合、複合変形過程は、条件(A)、条件(B)、条件(C)及び条件(D)のうちの一つの圧縮変形と、二つの引張変形と、の組合せとなる。より具体的には、複合変形過程は、例えば、引張変形と、条件(A)の単軸圧縮と、引張変形と、の組合せとなる。もっとも、複合変形過程のうちの引張変形の条件が二つ以上であってもよい。 Also, two conditions for tensile deformation in the compound deformation process may be used. In this case, the compound deformation process is a combination of compressive deformation in one of condition (A), condition (B), condition (C) and condition (D) and two tensile deformations. More specifically, the compound deformation process is, for example, a combination of tensile deformation, uniaxial compression of condition (A), and tensile deformation. However, two or more conditions for tensile deformation may be included in the composite deformation process.

複合変形過程が、引張変形と、条件(A)の単軸圧縮と、引張変形と、の組合せである場合、下記の方法を採用することができる。予備試験工程(#100)の前に、引張工程を付加する。この引張工程は、圧延鋼帯からサンプル10よりも一回り大きいサイズの中間サンプルを切り出す。次に、中間サンプルが、例えば圧延方向に沿って均一に伸びるように、中間サンプルに引張荷重を負荷する。これにより、中間サンプルには、例えば、10%、20%などの均一伸びが導入される。そして、引張工程の後に、予備試験工程(#100)を実施する。この場合、切り出し工程(#105)では、中間サンプルからサンプル10を切り出す。 When the compound deformation process is a combination of tensile deformation, uniaxial compression of condition (A), and tensile deformation, the following method can be adopted. A tension step is added before the preliminary test step (#100). This pulling process cuts an intermediate sample, one size larger than sample 10, from the rolled steel strip. Next, a tensile load is applied to the intermediate sample so that the intermediate sample stretches uniformly along the rolling direction, for example. This introduces a uniform elongation of, for example, 10%, 20%, etc. into the intermediate sample. After the tensioning step, a preliminary test step (#100) is performed. In this case, in the cutting step (#105), the sample 10 is cut out from the intermediate sample.

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The embodiments of the present disclosure have been described above. However, the above-described embodiments are merely examples for implementing the present disclosure. Therefore, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and the above-described embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the present disclosure.

10:サンプル
11:引張試験片
10: Sample 11: Tensile test piece

Claims (4)

金属材料から矩形板状のサンプルを切り出す切り出し工程と、
金型によって、前記サンプルに所定の条件で圧縮荷重を負荷し、0.20以上の相当塑性ひずみを前記サンプルに導入する圧縮工程と、
前記圧縮工程後に、前記サンプルから丸棒状の引張試験片を採取する採取工程と、
前記引張試験片に軸方向に引張荷重を負荷して、前記引張試験片を破断する引張試験工程と、
前記引張試験工程の結果より、前記所定の条件での前記相当塑性ひずみに対応する機械的特性を算出する算出工程と、を備える、金属材料の試験方法。
A cutting step of cutting out a rectangular plate-shaped sample from a metal material;
A compression step of applying a compressive load under predetermined conditions to the sample using a mold and introducing an equivalent plastic strain of 0.20 or more to the sample;
A collection step of collecting a round bar-shaped tensile test piece from the sample after the compression step;
A tensile test step of applying a tensile load to the tensile test piece in the axial direction to break the tensile test piece;
and a calculation step of calculating mechanical properties corresponding to the equivalent plastic strain under the predetermined conditions from the result of the tensile test step.
請求項1に記載の金属材料の試験方法であって、
前記圧縮工程において、前記所定の条件は、下記条件(a)及び(b)のうちのいずれか一つである、金属材料の試験方法。
(a)前記サンプルの縦方向及び横方向の変形を開放し、前記サンプルに圧縮荷重を負荷する、及び
(b)前記サンプルの縦方向及び横方向のいずれか一方向の変形を拘束し、いずれか他方向の変形を開放し、前記サンプルに圧縮荷重を負荷する。
A method for testing a metallic material according to claim 1,
In the compression step, the predetermined condition is either one of the following conditions (a) and (b).
(a) releasing the longitudinal and lateral deformation of the sample and applying a compressive load to the sample; and (b) constraining the longitudinal and lateral deformation of the sample. or release the deformation in the other direction and apply a compressive load to the sample.
請求項1又は2に記載の金属材料の試験方法であって、
前記採取工程において、下記条件(i)又は(ii)に従って前記サンプルから前記引張試験片を採取する、金属材料の試験方法。
(i)前記引張試験片の前記軸方向が、前記サンプルにおける前記金属材料の圧延方向と一致する、及び
(ii)前記引張試験片の前記軸方向が、前記サンプルにおける前記金属材料の圧延方向に垂直な方向と一致する。
A method for testing a metal material according to claim 1 or 2,
A method for testing a metallic material, wherein in the collecting step, the tensile test piece is collected from the sample according to the following conditions (i) or (ii).
(i) the axial direction of the tensile test piece coincides with the rolling direction of the metallic material in the sample; and (ii) the axial direction of the tensile test piece is in the rolling direction of the metallic material in the sample. Match the vertical direction.
請求項1~3のいずれか1項に記載の金属材料の試験方法であって、
前記引張試験工程において、前記引張試験片の破断位置における試験前断面積S0と試験後断面積S1を計測し、
前記算出工程において、前記試験前断面積S0と試験後断面積S1より、前記機械的特性として極限変形能を算出する、金属材料の試験方法。
A method for testing a metal material according to any one of claims 1 to 3,
In the tensile test step, the pre-test cross-sectional area S0 and the post-test cross-sectional area S1 at the breaking position of the tensile test piece are measured,
A method for testing a metal material, wherein in the calculation step, the ultimate deformability as the mechanical property is calculated from the pre-test cross-sectional area S0 and the post-test cross-sectional area S1.
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